4G网络中位置服务业务解决方案

张燕, 彭鹏, 黄晓弟

（中国移动通信集团广东有限公司珠海分公司，珠海 519015）

1 背景

3G技术的成熟提高了移动网络支持较高速率业务能力，使得移动定位技术越来越精准和及时，移动定位业务开始受到关注。移动定位业务是位置服务（LCS）技术在移动通信系统中的一种应用。移动通信网络通过特定技术获取移动终端的位置信息，为移动用户、通信系统或LCS客户提供的一项移动增值服务业务，可应用于紧急救援、导航追踪、物流管理、特定跟踪（犯罪跟踪）和基于地理位置计费服务等方面。

目前，4G网络可支持高于3G几十倍的高速率业务，可进一步提高移动定位技术的定位精度和及时性，近而为移动定位业务提供更广阔的发展空间；同时，随着4G用户数量的增加，4G网络将逐步取代2G/3G成为未来主流网络，故需要提早部署4G网络为4G终端提供多样化的移动定位增值服务业务。但是，4G网络仍处于快速发展时期，话音业务和数据业务采用不同解决方案。4G话音业务仍通过2G网络实现（CSFB或双待机方案），4G数据业务则通过4G网络实现，而未来4G话音业务将通过4G网络和IMS网络实现（VoLTE）。如何综合考虑4G网络不同发展时期的网络特点和3GPP定义的位置服务功能，并结合运营商的现有网络架构，提出最适合运营商4G网络的位置服务增值业务解决方案是本文重点讨论的问题。

2 LCS系统架构

3GPP TS22.271对LCS的业务功能和业务需求进行了描述，LCS有4种增值服务业务应用场景：商业应用LCS场景、内部应用LCS场景、紧急服务应用LCS场景和合法拦截应用LCS场景。图1给出了LCS系统架构，其中，LCS系统逻辑架构如图1（a)所示，包括目标用户终端（UE）、LCS服务器和LCS客户。图1（b)表明在2G/3G网络中配置LCS时的网络架构，需要增加网关移动位置中心（GMLC，Gateway Mobile Location Centre）实体和移动位置服务中心（SMLC，Serving Mobile Location Centre）实体。GMLC是LCS客户访问移动通信网络的第一个节点，同时与移动通信网络的MSC、HLR和CAMEL相连，主要对LCS客户的接入功能、次数及有效期进行控制和鉴权。SMLC可独立设置，也可通过升级移动通信网络接入设备（如BSC/RNC）设置，主要是与移动通信网络接入设备交互，通过控制移动网络接入设备的测量功能和从移动网络接入设备中提取与处理定位业务相关的参数，如蜂窝小区标识、TA（Timing Advance）等，进而计算出UE的位置信息。

图1 LCS架构

3 4G网络位置服务解决方案

3.1 4G网络现状

目前，运营商使用的4G网络遵循3GPP R8标准，话音业务采用CSFB或双待机方案，VoLTE方案还在实验阶段。对于双待机方案，UE开机同时驻留在2G和4G网络中，话音和数据业务分开独立处理，话音业务通过传统2G网络接续，数据业务则通过4G网络接续。对于CSFB方案，UE开机执行联合附着，优选驻留在4G网络中，话音业务通过回落到2G电路域中进行，话音业务结束后再返回4G网络，网络结构如图2所示，需要开通MSC和MME之间的SGs接口。

3.2 4G网络中位置服务业务解决方案

综合分析传统2G/3G网络的移动定位增值服务解决方案、现网4G用户和4G网络现状，对于不同类型用户，可采用不同的移动定位解决方案，下面分析不同类型用户可采用的移动定位解决方案及方案的优缺点。

3.2.1 用户类型1：双待机用户

双待机用户同时注册在2G和4G，可采用传统2G移动定位增值服务解决方案，能够在不做网络调整和增加网络投资情况下，为4G双待机用户提供移动定位增值服务业务。

3.2.2 用户类型2：CSFB用户

对于CSFB用户，可通过以下3种方法为客户提供移动定位增值服务。

（1）沿用传统2G流程：对于需要获取其位置信息的UE，GMLC通过和MSC交互，让MSC寻呼用户，进而使用户回落到2G后，采用传统2G移动定位增值服务解决方案。方案优点为不需要对现有4G网络做调整，缺点为需要用户正确回落到2G，否则将定位失败。

图2 4G的CSFB网络架构

（2）升级支持4G位置信息如图3所示：通过升级MME或者独立设置E-SMLC（Evolved Serving Mobile Location Centre）用于计算UE的位置信息，计算出来的UE位置信息通过SGs接口经过MSC发送给GMLC。该方案需要升级改造4G的HSS，增加其与GMLC之间的接口，相比方案1，本方案不仅需要对4G网络做一定改造，且涉及网元较多，不利于故障时定位。

图3 4G网络支持4G位置信息

（3）升级支持4G LCS流程和4G位置信息：升级MME或者独立设置E-SMLC用于计算UE的位置信息，开通MME/HSS和GMLC之间接口。该方案全面升级改造4G网络支持LCS功能，流程简单，但对网络改造大，如图4所示。

3.2.3 用户类型3：VoLTE用户

4G目标网络中，话音业务将会通过VoIP的方式在4G网络和IMS网络中实现，2G/3G网络将逐渐退出移动通信舞台，那么将无法利用传统2G/3G的LCS功能提供位置服务增值业务，只能通过升级4G网络支持LCS流程和4G位置信息以提供位置服务增值业务。

综上所述，为实现对4G用户提供移动位置服务增值业务，需要考虑4G网络不同发展时期的用户特点，建议如下。

图4 4G网络配置LCS功能

（1）在正式商用VoLTE之前，以网络投资成本、方案实现的方便性和难度为考虑点，建议采用传统2G移动定位增值服务解决方案为4G双待机用户和CSFB用户提供位置服务增值业务。

（2）综合考虑VoLTE商用进度，逐渐升级改造4G网络支持LCS流程和4G位置信息功能，以最终实现为所有4G用户提供位置服务增值业务。

4 总结

目前，4G网络中话音业务和数据业务采用不同解决方案。话音业务仍通过传统2G网络实现，数据业务通过4G网络实现。虽然未来话音业务将通过4G网络和IMS网络实现（VoLTE方案），但CSFB作为LTE的一种成熟在用的话音解决方案，将会长期存在。为了实现对4G用户提供位置服务增值业务，需要综合考虑网络投资成本和网络发展状态，建议目前通过传统2G移动定位增值服务解决方案为4G用户提供位置服务增值业务，待VoLTE正式商用后，再逐步升级改造4G网络，最终实现为所有4G用户提供位置服务增值业务。