4G網(wǎng)絡中位置服務業(yè)務解決方案

張燕, 彭鵬, 黃曉弟

（中國移動通信集團廣東有限公司珠海分公司，珠海 519015）

1 背景

3G技術的成熟提高了移動網(wǎng)絡支持較高速率業(yè)務能力，使得移動定位技術越來越精準和及時，移動定位業(yè)務開始受到關注。移動定位業(yè)務是位置服務（LCS）技術在移動通信系統(tǒng)中的一種應用。移動通信網(wǎng)絡通過特定技術獲取移動終端的位置信息，為移動用戶、通信系統(tǒng)或LCS客戶提供的一項移動增值服務業(yè)務，可應用于緊急救援、導航追蹤、物流管理、特定跟蹤（犯罪跟蹤）和基于地理位置計費服務等方面。

目前，4G網(wǎng)絡可支持高于3G幾十倍的高速率業(yè)務，可進一步提高移動定位技術的定位精度和及時性，近而為移動定位業(yè)務提供更廣闊的發(fā)展空間；同時，隨著4G用戶數(shù)量的增加，4G網(wǎng)絡將逐步取代2G/3G成為未來主流網(wǎng)絡，故需要提早部署4G網(wǎng)絡為4G終端提供多樣化的移動定位增值服務業(yè)務。但是，4G網(wǎng)絡仍處于快速發(fā)展時期，話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務采用不同解決方案。4G話音業(yè)務仍通過2G網(wǎng)絡實現(xiàn)（CSFB或雙待機方案），4G數(shù)據(jù)業(yè)務則通過4G網(wǎng)絡實現(xiàn)，而未來4G話音業(yè)務將通過4G網(wǎng)絡和IMS網(wǎng)絡實現(xiàn)（VoLTE）。如何綜合考慮4G網(wǎng)絡不同發(fā)展時期的網(wǎng)絡特點和3GPP定義的位置服務功能，并結合運營商的現(xiàn)有網(wǎng)絡架構，提出最適合運營商4G網(wǎng)絡的位置服務增值業(yè)務解決方案是本文重點討論的問題。

2 LCS系統(tǒng)架構

3GPP TS22.271對LCS的業(yè)務功能和業(yè)務需求進行了描述，LCS有4種增值服務業(yè)務應用場景：商業(yè)應用LCS場景、內部應用LCS場景、緊急服務應用LCS場景和合法攔截應用LCS場景。圖1給出了LCS系統(tǒng)架構，其中，LCS系統(tǒng)邏輯架構如圖1（a)所示，包括目標用戶終端（UE）、LCS服務器和LCS客戶。圖1（b)表明在2G/3G網(wǎng)絡中配置LCS時的網(wǎng)絡架構，需要增加網(wǎng)關移動位置中心（GMLC，Gateway Mobile Location Centre）實體和移動位置服務中心（SMLC，Serving Mobile Location Centre）實體。GMLC是LCS客戶訪問移動通信網(wǎng)絡的第一個節(jié)點，同時與移動通信網(wǎng)絡的MSC、HLR和CAMEL相連，主要對LCS客戶的接入功能、次數(shù)及有效期進行控制和鑒權。SMLC可獨立設置，也可通過升級移動通信網(wǎng)絡接入設備（如BSC/RNC）設置，主要是與移動通信網(wǎng)絡接入設備交互，通過控制移動網(wǎng)絡接入設備的測量功能和從移動網(wǎng)絡接入設備中提取與處理定位業(yè)務相關的參數(shù)，如蜂窩小區(qū)標識、TA（Timing Advance）等，進而計算出UE的位置信息。

圖1 LCS架構

3 4G網(wǎng)絡位置服務解決方案

3.1 4G網(wǎng)絡現(xiàn)狀

目前，運營商使用的4G網(wǎng)絡遵循3GPP R8標準，話音業(yè)務采用CSFB或雙待機方案，VoLTE方案還在實驗階段。對于雙待機方案，UE開機同時駐留在2G和4G網(wǎng)絡中，話音和數(shù)據(jù)業(yè)務分開獨立處理，話音業(yè)務通過傳統(tǒng)2G網(wǎng)絡接續(xù)，數(shù)據(jù)業(yè)務則通過4G網(wǎng)絡接續(xù)。對于CSFB方案，UE開機執(zhí)行聯(lián)合附著，優(yōu)選駐留在4G網(wǎng)絡中，話音業(yè)務通過回落到2G電路域中進行，話音業(yè)務結束后再返回4G網(wǎng)絡，網(wǎng)絡結構如圖2所示，需要開通MSC和MME之間的SGs接口。

3.2 4G網(wǎng)絡中位置服務業(yè)務解決方案

綜合分析傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡的移動定位增值服務解決方案、現(xiàn)網(wǎng)4G用戶和4G網(wǎng)絡現(xiàn)狀，對于不同類型用戶，可采用不同的移動定位解決方案，下面分析不同類型用戶可采用的移動定位解決方案及方案的優(yōu)缺點。

3.2.1 用戶類型1：雙待機用戶

雙待機用戶同時注冊在2G和4G，可采用傳統(tǒng)2G移動定位增值服務解決方案，能夠在不做網(wǎng)絡調整和增加網(wǎng)絡投資情況下，為4G雙待機用戶提供移動定位增值服務業(yè)務。

3.2.2 用戶類型2：CSFB用戶

對于CSFB用戶，可通過以下3種方法為客戶提供移動定位增值服務。

（1）沿用傳統(tǒng)2G流程：對于需要獲取其位置信息的UE，GMLC通過和MSC交互，讓MSC尋呼用戶，進而使用戶回落到2G后，采用傳統(tǒng)2G移動定位增值服務解決方案。方案優(yōu)點為不需要對現(xiàn)有4G網(wǎng)絡做調整，缺點為需要用戶正確回落到2G，否則將定位失敗。

圖2 4G的CSFB網(wǎng)絡架構

（2）升級支持4G位置信息如圖3所示：通過升級MME或者獨立設置E-SMLC（Evolved Serving Mobile Location Centre）用于計算UE的位置信息，計算出來的UE位置信息通過SGs接口經過MSC發(fā)送給GMLC。該方案需要升級改造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4G網(wǎng)絡做一定改造，且涉及網(wǎng)元較多，不利于故障時定位。

圖3 4G網(wǎng)絡支持4G位置信息

（3）升級支持4G LCS流程和4G位置信息：升級MME或者獨立設置E-SMLC用于計算UE的位置信息，開通MME/HSS和GMLC之間接口。該方案全面升級改造4G網(wǎng)絡支持LCS功能，流程簡單，但對網(wǎng)絡改造大，如圖4所示。

3.2.3 用戶類型3：VoLTE用戶

4G目標網(wǎng)絡中，話音業(yè)務將會通過VoIP的方式在4G網(wǎng)絡和IMS網(wǎng)絡中實現(xiàn)，2G/3G網(wǎng)絡將逐漸退出移動通信舞臺，那么將無法利用傳統(tǒng)2G/3G的LCS功能提供位置服務增值業(yè)務，只能通過升級4G網(wǎng)絡支持LCS流程和4G位置信息以提供位置服務增值業(yè)務。

綜上所述，為實現(xiàn)對4G用戶提供移動位置服務增值業(yè)務，需要考慮4G網(wǎng)絡不同發(fā)展時期的用戶特點，建議如下。

圖4 4G網(wǎng)絡配置LCS功能

（1）在正式商用VoLTE之前，以網(wǎng)絡投資成本、方案實現(xiàn)的方便性和難度為考慮點，建議采用傳統(tǒng)2G移動定位增值服務解決方案為4G雙待機用戶和CSFB用戶提供位置服務增值業(yè)務。

（2）綜合考慮VoLTE商用進度，逐漸升級改造4G網(wǎng)絡支持LCS流程和4G位置信息功能，以最終實現(xiàn)為所有4G用戶提供位置服務增值業(yè)務。

4 總結

目前，4G網(wǎng)絡中話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務采用不同解決方案。話音業(yè)務仍通過傳統(tǒng)2G網(wǎng)絡實現(xiàn)，數(shù)據(jù)業(yè)務通過4G網(wǎng)絡實現(xiàn)。雖然未來話音業(yè)務將通過4G網(wǎng)絡和IMS網(wǎng)絡實現(xiàn)（VoLTE方案），但CSFB作為LTE的一種成熟在用的話音解決方案，將會長期存在。為了實現(xiàn)對4G用戶提供位置服務增值業(yè)務，需要綜合考慮網(wǎng)絡投資成本和網(wǎng)絡發(fā)展狀態(tài)，建議目前通過傳統(tǒng)2G移動定位增值服務解決方案為4G用戶提供位置服務增值業(yè)務，待VoLTE正式商用后，再逐步升級改造4G網(wǎng)絡，最終實現(xiàn)為所有4G用戶提供位置服務增值業(yè)務。