4G網絡中位置服務業務解決方案

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絡支持較高速率業務能力，使得移動定位技術越來越精準和及時，移動定位業務開始受到關注。移動定位業務是位置服務（LCS）技術在移動通信系統中的一種應用。移動通信網絡通過特定技術獲取移動終端的位置信息，為移動用戶、通信系統或LCS客戶提供的一項移動增值服務業務，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網絡可支持高于3G幾十倍的高速率業務，可進一步提高移動定位技術的定位精度和及時性，近而為移動定位業務提供更廣闊的發展空間；同時，隨著4G用戶數量的增加，4G網絡將逐步取代2G/3G成為未來主流網絡，故需要提早部署4G網絡為4G終端提供多樣化的移動定位增值服務業務。但是，4G網絡仍處于快速發展時期，話音業務和數據業務采用不同解決方案。4G話音業務仍通過2G網絡實現（CSFB或雙待機方案），4G數據業務則通過4G網絡實現，而未來4G話音業務將通過4G網絡和IMS網絡實現（VoLTE）。如何綜合考慮4G網絡不同發展時期的網絡特點和3GPP定義的位置服務功能，并結合運營商的現有網絡架構，提出最適合運營商4G網絡的位置服務增值業務解決方案是本文重點討論的問題。

2 LCS系統架構

3GPP TS22.271對LCS的業務功能和業務需求進行了描述，LCS有4種增值服務業務應用場景：商業應用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系統架構，其中，LCS系統邏輯架構如圖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網絡中配置LCS時的網絡架構，需要增加網關移動位置中心（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絡的第一個節點，同時與移動通信網絡的MSC、HLR和CAMEL相連，主要對LCS客戶的接入功能、次數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絡接入設備（如BSC/RNC）設置，主要是與移動通信網絡接入設備交互，通過控制移動網絡接入設備的測量功能和從移動網絡接入設備中提取與處理定位業務相關的參數，如蜂窩小區標識、TA（Timing Advance）等，進而計算出UE的位置信息。

圖1 LCS架構

3 4G網絡位置服務解決方案

3.1 4G網絡現狀

目前，運營商使用的4G網絡遵循3GPP R8標準，話音業務采用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網絡中，話音和數據業務分開獨立處理，話音業務通過傳統2G網絡接續，數據業務則通過4G網絡接續。對于CSFB方案，UE開機執行聯合附著，優選駐留在4G網絡中，話音業務通過回落到2G電路域中進行，話音業務結束后再返回4G網絡，網絡結構如圖2所示，需要開通MSC和MME之間的SGs接口。

3.2 4G網絡中位置服務業務解決方案

綜合分析傳統2G/3G網絡的移動定位增值服務解決方案、現網4G用戶和4G網絡現狀，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2G移動定位增值服務解決方案，能夠在不做網絡調整和增加網絡投資情況下，為4G雙待機用戶提供移動定位增值服務業務。

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2G移動定位增值服務解決方案。方案優點為不需要對現有4G網絡做調整，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網絡做一定改造，且涉及網元較多，不利于故障時定位。

圖3 4G網絡支持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網絡支持LCS功能，流程簡單，但對網絡改造大，如圖4所示。

3.2.3 用戶類型3：VoLTE用戶

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

綜上所述，為實現對4G用戶提供移動位置服務增值業務，需要考慮4G網絡不同發展時期的用戶特點，建議如下。

圖4 4G網絡配置LCS功能

（1）在正式商用VoLTE之前，以網絡投資成本、方案實現的方便性和難度為考慮點，建議采用傳統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務。

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

4 總結

目前，4G網絡中話音業務和數據業務采用不同解決方案。話音業務仍通過傳統2G網絡實現，數據業務通過4G網絡實現。雖然未來話音業務將通過4G網絡和IMS網絡實現（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。為了實現對4G用戶提供位置服務增值業務，需要綜合考慮網絡投資成本和網絡發展狀態，建議目前通過傳統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務，待VoLTE正式商用后，再逐步升級改造4G網絡，最終實現為所有4G用戶提供位置服務增值業務。