从投入与应用看GSM-UMTS无线定位技术

辅助GPS （A-GPS）

　　传统GPS的缺点在于采用GPS直接对移动台定位所需首次锁定时间（TTFF）较长（对一般的GPS定位技术来说，需要GPS接收机在全空域范围内搜索可以使用的GPS卫星。），且电池耗能较多，同时在各类建筑物高度密集的城市使用会出现问题。将卫星导航与无线蜂窝融合形成的辅助GPS(A－GPS)方法，其基本思想是建立一个GPS参考网络，同时通过服务器与无线网络相连，根据定位请求，确定所在小区上空的GPS卫星（至少4个GPS卫星的信号），来自GPS参考网络的辅助数据传给移动台，缩小了频率搜索窗口，使得定位时间降至几秒钟。由于采用的是GPS定位技术，其精度在卫星接收条件最好时可以达到5～50米。响应时间为3秒左右。A-GPS根据主要运算过程所在的位置，分为移动台为主和移动台为辅两类。

　　此方法是目前已知的可用于GSM的精度最高的定位方法，可以满足各种高规格的需求（如导航，紧急呼救，移动财产跟踪等）。但是对于网络与终端都需要改造，很明显，因此带来的成本以及与之配合的应用服务将在很长时间内锁定少数高端用户和部分行业用户为其目标客户群。

　　目前，3GPP中基于GSM网络选择了基于Cell ID和时间提前量、上行TOA、E-OTD、辅助GPS等方法，而为WCDMA网络选择了基于Cell ID，OTDOA-IPDL,辅助GPS等方法。在GSM网络上与定位相关标准包括3GPP TS 09.02和3GPP TS 03.71，在3G上还有3GPP TS 25.331系列规范,规定了位置服务系统的架构和相关定位流程。

　　下图是GSM移动通信网位置业务系统组网结构图。引入相关的新实体包括GMLC，SMLC和LMU。

　　（1）网关移动位置中心GMLC：网络通过GMLC向外部的LCS 客户端提供位置业务的接入。另外，GMLC还需要负责定位的应用控制、应用认证、计费的管理以及私密性管理。

　　（2）服务移动位置中心SMLC：SMLC的基本功能包括定位方法选择，根据移动台和LMU提供的测量值进行位置计算，对所需资源进行调度，并计算位置估计的最终结果和精度，维护定位数据库等。SMLC可以分为两种，分别基于NSS和BSS。基于NSS的SMLC通过Ls接口与MSC相连，基于BSS的SMLC通过Lb接口与BSC进行相连，从而实现定位操作和LMU的管理。目前，上海贝尔阿尔卡特公司提供的方案中，就能利用现有硬件设备（用于GPRS无线部分的快速分组服务器中的GPU模块）集成SMLC功能，因此无需引入新的硬件,只需系统软件的升级，无线设备即可支持定位功能。在定位业务开展的初期，最大程度地保护了运营商的投资。

　　（3）位置测量单元LMU：LMU是一个逻辑网络实体，在SMLC的控制下完成各种技术所需的射频数据测量。LMU完成测量后，把测量结果通过BSC传给SMLC。SMLC根据测量结果进行位置计算，并把计算的结果经GMLC把位置信息传给LCS客户端。LMU分两种，可通过Abis传输相关数据，也可通过空中接口与基站连接。

　　另外，HLR包含LCS用户数据和路由信息。MSC的功能包括用户数据的鉴权和定位请求的处理。MSC和HLR支持与GMLC之间的接口，要求符合MAP协议；基于NSS的SMLC，要求符合BSSAP-LE协议；基于BSS的SMLC，要求符合BSSLAP协议。

　　对于WCDMA中的定位业务的组网构架，如前所述的3GPP中所定义的新实体的功能是基本相同的。而在控制平面方式下，3G系统的演进只是在无线接入部分的数据处理的规范不同，SMLC则会集成在RNC中，而对GMLC仅需稍作改进即可实现对3G TS 25.331规范的支持。

　　事实上对于WCDMA，3GPP所定义的接口规范众多而复杂，牵涉到的网元也较多，不仅使网络改造的投入较大，而且此结构极有可能对今后新技术的发展起限制作用。许多厂商和运营商都希望能摆脱这个问题的困扰。而由OMA组织提出的安全用户平面定位方式(SUPL,secured user plane location)则受到了包括上海贝尔阿尔卡特公司在内的许多厂商的支持。这种方式使移动终端直接建立起了从终端到定位平台GMLC的端到端的对话，实现无线定位信息传递，并通过Le接口实现与服务提供商的互通。不需要无线接入网和核心网中的各节点的网络信令支持，因此对其中的各节点均无影响（见下图的比较），而支持两者之间对话的协议及消息将在数据承载层中传输。当然实施这种方式，需要改进移动终端。

　　随着定位服务的深入发展，会呈现出一定的多样性。不同的业务对精度的要求可以细分，并且不同环境下能提供的精度也不同。因此，多精度定位的基本思想逐渐为运营商所接受：由LCS客户端发起的请求中包括了LCS QoS等信息，通过应用层的协议方式通知定位服务器(GMLC),定位系统分析并选择合适的定位技术，甚至在同一技术中确定某一种算法（如TDOA中就有简单的几何算法和复杂的递归算法）。不同反应时间，不同精度要求，不同收费方式的定位业务同样都会有一定的市场需求。

　　可以说，随着移动数据市场的蓬勃发展，基于不同移动定位服务的主要技术将随着新一轮的移动业务价值链的争夺而迎来更大的挑战。

作者：上海贝尔阿尔卡特 张宏