摘要：簡(jiǎn)要論述了LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)方面的內(nèi)容，就LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)元功能和2G及3G中的定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了比較，并就如何直接獲取用戶(hù)所在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的問(wèn)題進(jìn)行了探討。
1 引言
當(dāng)前，移動(dòng)通信系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，相關(guān)的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)也不斷涌現(xiàn)。其中定位業(yè)務(wù)即在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，借助定位系統(tǒng)計(jì)算出用戶(hù)當(dāng)前所在的位置，然后基于用戶(hù)的位置信息提供對(duì)應(yīng)的服務(wù)。本文將就LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)元功能和2G及3G中的定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行比較，并就在LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)中如何直接獲取用戶(hù)所在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的問(wèn)題進(jìn)行探討。
2 移動(dòng)通信定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)述
2.1 2G與3G的定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)
圖1 2G/3G定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)
從圖1中可以看出，對(duì)于2G和3G的定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)，使用控制平面方式實(shí)現(xiàn)定位業(yè)務(wù)，其核心設(shè)備即GMLC：網(wǎng)關(guān)移動(dòng)定位中心，它同2G及3G中的傳統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)體MSC，SGSN，HLR等設(shè)備之間通過(guò)No.7信令網(wǎng)相連。
GMLC主要包括三個(gè)功能，即提供面向定位系統(tǒng)的接口、提供面向本地地理信息系統(tǒng)(GIS)的接口和提供面向本地CP的接口。
GMLC負(fù)責(zé)接收定位結(jié)果，再將定位結(jié)果發(fā)送給CP或外部LCS Client等使用位置信息的應(yīng)用實(shí)體。GMLC同時(shí)可以對(duì)請(qǐng)求LCS Client進(jìn)行鑒權(quán)和授權(quán)檢查，實(shí)現(xiàn)基本的安全和保密控制。
2.2 LTE的定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)和定位技術(shù)
(1)LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)
與2G/3G中使用控制平面方式實(shí)現(xiàn)定位業(yè)務(wù)不同，LTE系統(tǒng)中的定位業(yè)務(wù)可通過(guò)控制平面、用戶(hù)平面或者兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)。
如圖2所示，LTE的定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)在2G和3G定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了新網(wǎng)元的引入及功能的增強(qiáng)，最重要的改進(jìn)就是引入了E-SMLC(Evolved Serving Mobile Location Center)，演進(jìn)的服務(wù)移動(dòng)位置中心，其功能是將客戶(hù)端請(qǐng)求的位置要求轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的UTRAN測(cè)量參數(shù)，并選擇定位方法。對(duì)返回的位置估計(jì)計(jì)算最終結(jié)果和精度，該工作在2G和3G網(wǎng)絡(luò)中一般都是交由外部第三方服務(wù)器來(lái)完成的。
圖2 LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)
LTE網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)內(nèi)引入E-SMLC的好處是由于該網(wǎng)元位于運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，故以前交由第三方負(fù)責(zé)的定位結(jié)果計(jì)算等工作可由運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立完成，運(yùn)營(yíng)商在此功能上更具自主性，相關(guān)的管理維護(hù)工作也更容易完成。
2G和3G定位系統(tǒng)中原有的GMLC仍然保留，負(fù)責(zé)提供外部LCS客戶(hù)端到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的介入，將位置請(qǐng)求和應(yīng)答轉(zhuǎn)發(fā)到用戶(hù)當(dāng)前的MME/SGSN，并負(fù)責(zé)LCS客戶(hù)端的認(rèn)證和鑒權(quán)。
還引入了幾個(gè)相關(guān)的功能模塊，包括：
●LRF(Location Retrieval Function)：位置獲取功能實(shí)體，為外部LCS Client獲取與UE有關(guān)的位置信息，包括要求定位的實(shí)體、臨時(shí)位置信息、初始定位信息和更新的定位信息。
●PPR(Private Profile Register)：私密信息存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)移動(dòng)用戶(hù)的私密性信息，執(zhí)行私密性檢查并返回檢查結(jié)果。
●RDF(Routing Determination Function)：路由功能實(shí)體，在緊急呼叫中為E-CSCF提供合適的目的地址。
(2)LTE定位方法
LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)通常采用三種定位方法，即輔助全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(A-GNSS，Assisted Global Navigation Satellite System)，下行到達(dá)時(shí)間觀測(cè)差和增強(qiáng)小區(qū)ID。
●A-GNSS。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站信息和衛(wèi)星導(dǎo)航信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定位的技術(shù)。
●下行到達(dá)時(shí)間觀測(cè)差OTDOA。支持UE輔助的OTDOA定位方法，最終的位置計(jì)算工作在計(jì)算中心進(jìn)行。
●E-CID：增強(qiáng)小區(qū)ID。獲取目標(biāo)手機(jī)所在的小區(qū)ID來(lái)確定其所在的位置，非連接態(tài)終端可通過(guò)尋呼、跟蹤區(qū)更新來(lái)獲取其所處的小區(qū)ID。
3 LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)用戶(hù)所在小區(qū)標(biāo)識(shí)獲取方法探討
3.1 定位流程(見(jiàn)圖3)
圖3 定位流程
以LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)中基于增強(qiáng)小區(qū)ID定位技術(shù)為例。
(1)由客戶(hù)端發(fā)起定位請(qǐng)求。
●客戶(hù)端發(fā)送定位請(qǐng)求到移動(dòng)定位中心(GMLC)。
●GMLC進(jìn)行客戶(hù)端的鑒權(quán)。
●鑒權(quán)如果失敗，則向客戶(hù)端返回失敗消息并結(jié)束定位流程。
●鑒權(quán)如果成功，GMLC會(huì)向HSS發(fā)送定位請(qǐng)求。
●HSS向GMLC返回用戶(hù)移動(dòng)終端所在MME地址。
(2)GMLC向用戶(hù)移動(dòng)終端所在MME請(qǐng)求CELL-ID等相關(guān)信息。
(3)處于連接態(tài)(CONNECTED)的被定位用戶(hù)當(dāng)自身發(fā)生小區(qū)位置變化時(shí)，將會(huì)向MME主動(dòng)上報(bào)變化后的CELL-ID，使MME得知其所在位置。如果被定位用戶(hù)處于空閑態(tài)(IDLE)，MME將發(fā)起業(yè)務(wù)請(qǐng)求過(guò)程將其置于連接態(tài)(CONNECTED)，在此過(guò)程中MME將獲得用戶(hù)當(dāng)前所在小區(qū)的CELL-ID。
(4)MME向被定位用戶(hù)UE查詢(xún)其隱私設(shè)置情況，看該UE是否允許被定位。
(5)被定位UE返回隱私查詢(xún)結(jié)果給MME，如通過(guò)隱私檢查，則進(jìn)行后續(xù)定位流程；如不通過(guò)，發(fā)送定位失敗消息給MME。
(6)MME向E-SMLC發(fā)起定位請(qǐng)求，該消息中包含MME中存儲(chǔ)的被定位用戶(hù)CELL-ID。
(7)E-SMLC進(jìn)行定位方式選擇等相關(guān)定位流程。
(8)E-SMLC將獲得的用戶(hù)位置參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，算出被定位UE的實(shí)際地理位置信息，將此信息作為定位響應(yīng)消息傳送給MME。
(9)MME將定位響應(yīng)消息作為應(yīng)答返回給GMLC。
(10)GMLC將應(yīng)答消息作為定位結(jié)果返回給客戶(hù)端。
在LTE網(wǎng)絡(luò)中某些業(yè)務(wù)在獲取定位結(jié)果時(shí)僅需要獲取用戶(hù)位置參數(shù)，并不需要將用戶(hù)位置參數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的地理位置，比如LTE網(wǎng)絡(luò)側(cè)的推送業(yè)務(wù)，當(dāng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)向用戶(hù)的數(shù)據(jù)推送時(shí)，業(yè)務(wù)推送服務(wù)器需要通過(guò)定位業(yè)務(wù)知道被推送用戶(hù)所處的位置，業(yè)務(wù)推送服務(wù)器通過(guò)用戶(hù)位置參數(shù)CELL-ID即可獲知用戶(hù)所在位置并完成后續(xù)的推送工作，無(wú)需通過(guò)E-SMLC計(jì)算用戶(hù)實(shí)際的地理位置。此時(shí)E-SMLC執(zhí)行的被定位用戶(hù)所在小區(qū)CELL-ID與實(shí)際地理位置的計(jì)算工作為不必要流程。
在這種場(chǎng)景下，E-SMLC無(wú)須將被定位用戶(hù)的所在小區(qū)CELL-ID計(jì)算成最終實(shí)際的位置信息，MME可直接將CELL-ID發(fā)送給業(yè)務(wù)推送服務(wù)器。
3.2 MME直接將CELL-ID發(fā)送給業(yè)務(wù)推送服務(wù)器的具體流程(見(jiàn)圖4)
圖4 MME直接將CELL-ID發(fā)送給業(yè)務(wù)推送服務(wù)器的流程
(1)由業(yè)務(wù)推送服務(wù)器發(fā)起定位請(qǐng)求
●業(yè)務(wù)推送服務(wù)器發(fā)送定位請(qǐng)求到移動(dòng)定位中心(GMLC)。
●GMLC進(jìn)行業(yè)務(wù)推送服務(wù)器的鑒權(quán)。
●鑒權(quán)如果失敗，則向位置信息使用方返回失敗消息并結(jié)束定位流程。
●鑒權(quán)如果成功，GMLC會(huì)向HSS發(fā)送定位請(qǐng)求消息。
●HSS向GMLC返回用戶(hù)移動(dòng)終端所在MME地址。
(2)GMLC向用戶(hù)移動(dòng)終端所在MME發(fā)送定位請(qǐng)求，該請(qǐng)求要求MME直接提供用戶(hù)移動(dòng)終端所在小區(qū)CELL-ID。
(3)處于連接態(tài)(CONNECTED)的被定位用戶(hù)當(dāng)自身發(fā)生小區(qū)位置變化時(shí)，將會(huì)向MME主動(dòng)上報(bào)變化后的CELL-ID，使MME得知其所在位置。如果被定位用戶(hù)處于空閑態(tài)(IDLE)，MME將發(fā)起業(yè)務(wù)請(qǐng)求過(guò)程將其置于連接態(tài)(CONNECTED)，在此過(guò)程中MME將獲得用戶(hù)當(dāng)前所在小區(qū)的CELL-ID。
(4)MME向UE查詢(xún)其隱私設(shè)置情況，看該UE是否允許被定位。
(5)被定位UE返回隱私查詢(xún)結(jié)果給MME，如通過(guò)隱私檢查，則進(jìn)行后續(xù)定位流程，如不通過(guò)，發(fā)送定位失敗消息給MME。
(6)MME將CELL-ID直接作為應(yīng)答消息返回給GMLC。
(7)GMLC將包含CELL-ID的應(yīng)答消息作為定位結(jié)果返回給業(yè)務(wù)推送服務(wù)器。
LTE/EPC網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中的GMLC在對(duì)定位客戶(hù)端進(jìn)行鑒權(quán)時(shí)如果檢測(cè)到定位客戶(hù)端是業(yè)務(wù)推送服務(wù)器，則在發(fā)送給MME定位請(qǐng)求消息時(shí)通知MME直接提供被定位用戶(hù)移動(dòng)終端所在小區(qū)CELL-ID。為能實(shí)現(xiàn)此功能，GMLC與MME間的SLg接口需支持包含GMLC要求MME直接提供被定位用戶(hù)移動(dòng)終端所在小區(qū)CELL-ID內(nèi)容的定位請(qǐng)求消息。
GMLC要求MME直接提供被定位用戶(hù)移動(dòng)終端所在小區(qū)CELL-ID時(shí)，MME在完成隱私檢測(cè)后，直接將內(nèi)部存儲(chǔ)的用戶(hù)所在小區(qū)CELL-ID作為響應(yīng)消息發(fā)送給GMLC。
4 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)有LTE系統(tǒng)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)推送業(yè)務(wù)中的定位實(shí)現(xiàn)流程并未明確規(guī)定。在這種特定場(chǎng)景下，通過(guò)E-SMLC無(wú)須將被定位用戶(hù)所在小區(qū)的CELL-ID計(jì)算成最終實(shí)際的位置信息，MME直接將CELL-ID發(fā)送給業(yè)務(wù)推送服務(wù)器的方法，可簡(jiǎn)化該特定環(huán)境下LTE定位系統(tǒng)中的位置參數(shù)獲取流程，減少了網(wǎng)元之間的信令交互，加快了位置參數(shù)獲取速度，有利于完善LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)推送業(yè)務(wù)流程。這種方法也可適用于任何僅需獲取小區(qū)的CELL-ID，可實(shí)現(xiàn)后續(xù)數(shù)據(jù)分析工作的業(yè)務(wù)服務(wù)器。
