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摘要：簡要論述了LTE(長期演進(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所在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識的問題進(jìn)行了探討。
1 引言
當(dāng)前，移動通信系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，相關(guān)的移動通信業(yè)務(wù)也不斷涌現(xiàn)。其中定位業(yè)務(wù)即在移動通信網(wǎng)絡(luò)中，借助定位系統(tǒng)計算出用戶當(dāng)前所在的位置，然后基于用戶的位置信息提供對應(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所在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識的問題進(jìn)行探討。
2 移動通信定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)簡述
2.1 2G與3G的定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)(見圖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No.7信令網(wǎng)相連。
GMLC主要包括三個功能，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同時可以對請求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)可通過控制平面、用戶平面或者兩者結(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)移動位置中心，其功能是將客戶端請求的位置要求轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的UTRAN測量參數(shù)，并選擇定位方法。對返回的位置估計計算最終結(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)果計算等工作可由運(yùn)營商獨(dú)立完成，運(yùn)營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客戶端到移動網(wǎng)絡(luò)的介入，將位置請求和應(yīng)答轉(zhuǎn)發(fā)到用戶當(dāng)前的MME/SGSN，并負(fù)責(zé)LCS客戶端的認(rèn)證和鑒權(quán)。
還引入了幾個相關(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)：私密信息存儲器，存儲移動用戶的私密性信息，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)時間觀測差和增強(qiáng)小區(qū)ID。
●A-GNSS。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站信息和衛(wèi)星導(dǎo)航信息對移動臺進(jìn)行定位的技術(shù)。
●下行到達(dá)時間觀測差OTDOA。支持UE輔助的OTDOA定位方法，最終的位置計算工作在計算中心進(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來確定其所在的位置，非連接態(tài)終端可通過尋呼、跟蹤區(qū)更新來獲取其所處的小區(qū)ID。
3 LTE定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)用戶所在小區(qū)標(biāo)識獲取方法探討
3.1 定位流程(見圖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)由客戶端發(fā)起定位請求。
●客戶端發(fā)送定位請求到移動定位中心(GMLC)。
●GMLC進(jìn)行客戶端的鑒權(quán)。
●鑒權(quán)如果失敗，則向客戶端返回失敗消息并結(jié)束定位流程。
●鑒權(quán)如果成功，GMLC會向HSS發(fā)送定位請求。
●HSS向GMLC返回用戶移動終端所在MME地址。
(2)GMLC向用戶移動終端所在MME請求CELL-ID等相關(guān)信息。
(3)處于連接態(tài)(CONNECTED)的被定位用戶當(dāng)自身發(fā)生小區(qū)位置變化時，將會向MME主動上報變化后的CELL-ID，使MME得知其所在位置。如果被定位用戶處于空閑態(tài)(IDLE)，MME將發(fā)起業(yè)務(wù)請求過程將其置于連接態(tài)(CONNECTED)，在此過程中MME將獲得用戶當(dāng)前所在小區(qū)的CELL-ID。
(4)MME向被定位用戶UE查詢其隱私設(shè)置情況，看該UE是否允許被定位。
(5)被定位UE返回隱私查詢結(jié)果給MME，如通過隱私檢查，則進(jìn)行后續(xù)定位流程；如不通過，發(fā)送定位失敗消息給MME。
(6)MME向E-SMLC發(fā)起定位請求，該消息中包含MME中存儲的被定位用戶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將獲得的用戶位置參數(shù)進(jìn)行計算，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)果返回給客戶端。
在LTE網(wǎng)絡(luò)中某些業(yè)務(wù)在獲取定位結(jié)果時僅需要獲取用戶位置參數(shù)，并不需要將用戶位置參數(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)向用戶的數(shù)據(jù)推送時，業(yè)務(wù)推送服務(wù)器需要通過定位業(yè)務(wù)知道被推送用戶所處的位置，業(yè)務(wù)推送服務(wù)器通過用戶位置參數(shù)CELL-ID即可獲知用戶所在位置并完成后續(xù)的推送工作，無需通過E-SMLC計算用戶實(shí)際的地理位置。此時E-SMLC執(zhí)行的被定位用戶所在小區(qū)CELL-ID與實(shí)際地理位置的計算工作為不必要流程。
在這種場景下，E-SMLC無須將被定位用戶的所在小區(qū)CELL-ID計算成最終實(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)起定位請求
●業(yè)務(wù)推送服務(wù)器發(fā)送定位請求到移動定位中心(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會向HSS發(fā)送定位請求消息。
●HSS向GMLC返回用戶移動終端所在MME地址。
(2)GMLC向用戶移動終端所在MME發(fā)送定位請求，該請求要求MME直接提供用戶移動終端所在小區(qū)CELL-ID。
(3)處于連接態(tài)(CONNECTED)的被定位用戶當(dāng)自身發(fā)生小區(qū)位置變化時，將會向MME主動上報變化后的CELL-ID，使MME得知其所在位置。如果被定位用戶處于空閑態(tài)(IDLE)，MME將發(fā)起業(yè)務(wù)請求過程將其置于連接態(tài)(CONNECTED)，在此過程中MME將獲得用戶當(dāng)前所在小區(qū)的CELL-ID。
(4)MME向UE查詢其隱私設(shè)置情況，看該UE是否允許被定位。
(5)被定位UE返回隱私查詢結(jié)果給MME，如通過隱私檢查，則進(jìn)行后續(xù)定位流程，如不通過，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在對定位客戶端進(jìn)行鑒權(quán)時如果檢測到定位客戶端是業(yè)務(wù)推送服務(wù)器，則在發(fā)送給MME定位請求消息時通知MME直接提供被定位用戶移動終端所在小區(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移動終端所在小區(qū)CELL-ID內(nèi)容的定位請求消息。
GMLC要求MME直接提供被定位用戶移動終端所在小區(qū)CELL-ID時，MME在完成隱私檢測后，直接將內(nèi)部存儲的用戶所在小區(qū)CELL-ID作為響應(yīng)消息發(fā)送給GMLC。
4 結(jié)束語
現(xiàn)有LTE系統(tǒng)針對網(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。在這種特定場景下，通過E-SMLC無須將被定位用戶所在小區(qū)的CELL-ID計算成最終實(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。
作者：謝亮 來源：電信網(wǎng)技術(shù)
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