張燕, 彭鵬, 黃曉弟

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司珠海分公司，珠海 519015）

1 背景

3G技術(shù)的成熟提高了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)支持較高速率業(yè)務(wù)能力，使得移動(dòng)定位技術(shù)越來(lái)越精準(zhǔn)和及時(shí)，移動(dòng)定位業(yè)務(wù)開(kāi)始受到關(guān)注。移動(dòng)定位業(yè)務(wù)是位置服務(wù)（LCS）技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一種應(yīng)用。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定技術(shù)獲取移動(dòng)終端的位置信息，為移動(dòng)用戶(hù)、通信系統(tǒng)或LCS客戶(hù)提供的一項(xiàng)移動(dòng)增值服務(wù)業(yè)務(wù)，可應(yīng)用于緊急救援、導(dǎo)航追蹤、物流管理、特定跟蹤（犯罪跟蹤）和基于地理位置計(jì)費(fèi)服務(wù)等方面。

目前，4G網(wǎng)絡(luò)可支持高于3G幾十倍的高速率業(yè)務(wù)，可進(jìn)一步提高移動(dòng)定位技術(shù)的定位精度和及時(shí)性，近而為移動(dòng)定位業(yè)務(wù)提供更廣闊的發(fā)展空間；同時(shí)，隨著4G用戶(hù)數(shù)量的增加，4G網(wǎng)絡(luò)將逐步取代2G/3G成為未來(lái)主流網(wǎng)絡(luò)，故需要提早部署4G網(wǎng)絡(luò)為4G終端提供多樣化的移動(dòng)定位增值服務(wù)業(yè)務(wù)。但是，4G網(wǎng)絡(luò)仍處于快速發(fā)展時(shí)期，話(huà)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用不同解決方案。4G話(huà)音業(yè)務(wù)仍通過(guò)2G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)（CSFB或雙待機(jī)方案），4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，而未來(lái)4G話(huà)音業(yè)務(wù)將通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)和IMS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)（VoLTE）。如何綜合考慮4G網(wǎng)絡(luò)不同發(fā)展時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和3GPP定義的位置服務(wù)功能，并結(jié)合運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提出最適合運(yùn)營(yíng)商4G網(wǎng)絡(luò)的位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)解決方案是本文重點(diǎn)討論的問(wèn)題。

2 LCS系統(tǒng)架構(gòu)

3GPP TS22.271對(duì)LCS的業(yè)務(wù)功能和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行了描述，LCS有4種增值服務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景：商業(yè)應(yīng)用LCS場(chǎng)景、內(nèi)部應(yīng)用LCS場(chǎng)景、緊急服務(wù)應(yīng)用LCS場(chǎng)景和合法攔截應(yīng)用LCS場(chǎng)景。圖1給出了LCS系統(tǒng)架構(gòu)，其中，LCS系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖1（a)所示，包括目標(biāo)用戶(hù)終端（UE）、LCS服務(wù)器和LCS客戶(hù)。圖1（b)表明在2G/3G網(wǎng)絡(luò)中配置LCS時(shí)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，需要增加網(wǎng)關(guān)移動(dòng)位置中心（GMLC，Gateway Mobile Location Centre）實(shí)體和移動(dòng)位置服務(wù)中心（SMLC，Serving Mobile Location Centre）實(shí)體。GMLC是LCS客戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的MSC、HLR和CAMEL相連，主要對(duì)LCS客戶(hù)的接入功能、次數(shù)及有效期進(jìn)行控制和鑒權(quán)。SMLC可獨(dú)立設(shè)置，也可通過(guò)升級(jí)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備（如BSC/RNC）設(shè)置，主要是與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備交互，通過(guò)控制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的測(cè)量功能和從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備中提取與處理定位業(yè)務(wù)相關(guān)的參數(shù)，如蜂窩小區(qū)標(biāo)識(shí)、TA（Timing Advance）等，進(jìn)而計(jì)算出UE的位置信息。

圖1 LCS架構(gòu)

3 4G網(wǎng)絡(luò)位置服務(wù)解決方案

3.1 4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

目前，運(yùn)營(yíng)商使用的4G網(wǎng)絡(luò)遵循3GPP R8標(biāo)準(zhǔn)，話(huà)音業(yè)務(wù)采用CSFB或雙待機(jī)方案，VoLTE方案還在實(shí)驗(yàn)階段。對(duì)于雙待機(jī)方案，UE開(kāi)機(jī)同時(shí)駐留在2G和4G網(wǎng)絡(luò)中，話(huà)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分開(kāi)獨(dú)立處理，話(huà)音業(yè)務(wù)通過(guò)傳統(tǒng)2G網(wǎng)絡(luò)接續(xù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)接續(xù)。對(duì)于CSFB方案，UE開(kāi)機(jī)執(zhí)行聯(lián)合附著，優(yōu)選駐留在4G網(wǎng)絡(luò)中，話(huà)音業(yè)務(wù)通過(guò)回落到2G電路域中進(jìn)行，話(huà)音業(yè)務(wù)結(jié)束后再返回4G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，需要開(kāi)通MSC和MME之間的SGs接口。

3.2 4G網(wǎng)絡(luò)中位置服務(wù)業(yè)務(wù)解決方案

綜合分析傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)定位增值服務(wù)解決方案、現(xiàn)網(wǎng)4G用戶(hù)和4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，對(duì)于不同類(lèi)型用戶(hù)，可采用不同的移動(dòng)定位解決方案，下面分析不同類(lèi)型用戶(hù)可采用的移動(dòng)定位解決方案及方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.2.1 用戶(hù)類(lèi)型1：雙待機(jī)用戶(hù)

雙待機(jī)用戶(hù)同時(shí)注冊(cè)在2G和4G，可采用傳統(tǒng)2G移動(dòng)定位增值服務(wù)解決方案，能夠在不做網(wǎng)絡(luò)調(diào)整和增加網(wǎng)絡(luò)投資情況下，為4G雙待機(jī)用戶(hù)提供移動(dòng)定位增值服務(wù)業(yè)務(wù)。

3.2.2 用戶(hù)類(lèi)型2：CSFB用戶(hù)

對(duì)于CSFB用戶(hù)，可通過(guò)以下3種方法為客戶(hù)提供移動(dòng)定位增值服務(wù)。

（1）沿用傳統(tǒng)2G流程：對(duì)于需要獲取其位置信息的UE，GMLC通過(guò)和MSC交互，讓MSC尋呼用戶(hù)，進(jìn)而使用戶(hù)回落到2G后，采用傳統(tǒng)2G移動(dòng)定位增值服務(wù)解決方案。方案優(yōu)點(diǎn)為不需要對(duì)現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)做調(diào)整，缺點(diǎn)為需要用戶(hù)正確回落到2G，否則將定位失敗。

圖2 4G的CSFB網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（2）升級(jí)支持4G位置信息如圖3所示：通過(guò)升級(jí)MME或者獨(dú)立設(shè)置E-SMLC（Evolved Serving Mobile Location Centre）用于計(jì)算UE的位置信息，計(jì)算出來(lái)的UE位置信息通過(guò)SGs接口經(jīng)過(guò)MSC發(fā)送給GMLC。該方案需要升級(jí)改造4G的HSS，增加其與GMLC之間的接口，相比方案1，本方案不僅需要對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)做一定改造，且涉及網(wǎng)元較多，不利于故障時(shí)定位。

圖3 4G網(wǎng)絡(luò)支持4G位置信息

（3）升級(jí)支持4G LCS流程和4G位置信息：升級(jí)MME或者獨(dú)立設(shè)置E-SMLC用于計(jì)算UE的位置信息，開(kāi)通MME/HSS和GMLC之間接口。該方案全面升級(jí)改造4G網(wǎng)絡(luò)支持LCS功能，流程簡(jiǎn)單，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)改造大，如圖4所示。

3.2.3 用戶(hù)類(lèi)型3：VoLTE用戶(hù)

4G目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中，話(huà)音業(yè)務(wù)將會(huì)通過(guò)VoIP的方式在4G網(wǎng)絡(luò)和IMS網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)，2G/3G網(wǎng)絡(luò)將逐漸退出移動(dòng)通信舞臺(tái)，那么將無(wú)法利用傳統(tǒng)2G/3G的LCS功能提供位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)，只能通過(guò)升級(jí)4G網(wǎng)絡(luò)支持LCS流程和4G位置信息以提供位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)。

綜上所述，為實(shí)現(xiàn)對(duì)4G用戶(hù)提供移動(dòng)位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)，需要考慮4G網(wǎng)絡(luò)不同發(fā)展時(shí)期的用戶(hù)特點(diǎn)，建議如下。

圖4 4G網(wǎng)絡(luò)配置LCS功能

（1）在正式商用VoLTE之前，以網(wǎng)絡(luò)投資成本、方案實(shí)現(xiàn)的方便性和難度為考慮點(diǎn)，建議采用傳統(tǒng)2G移動(dòng)定位增值服務(wù)解決方案為4G雙待機(jī)用戶(hù)和CSFB用戶(hù)提供位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)。

（2）綜合考慮VoLTE商用進(jìn)度，逐漸升級(jí)改造4G網(wǎng)絡(luò)支持LCS流程和4G位置信息功能，以最終實(shí)現(xiàn)為所有4G用戶(hù)提供位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)。

4 總結(jié)

目前，4G網(wǎng)絡(luò)中話(huà)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用不同解決方案。話(huà)音業(yè)務(wù)仍通過(guò)傳統(tǒng)2G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。雖然未來(lái)話(huà)音業(yè)務(wù)將通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)和IMS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)（VoLTE方案），但CSFB作為L(zhǎng)TE的一種成熟在用的話(huà)音解決方案，將會(huì)長(zhǎng)期存在。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)4G用戶(hù)提供位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)，需要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)投資成本和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，建議目前通過(guò)傳統(tǒng)2G移動(dòng)定位增值服務(wù)解決方案為4G用戶(hù)提供位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)，待VoLTE正式商用后，再逐步升級(jí)改造4G網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)為所有4G用戶(hù)提供位置服務(wù)增值業(yè)務(wù)。