Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ В GSM И UMTS 9
Тема 3. Занятие 1. Основные принципы определения местоположения
абонентов в GSM и UMTS
1.Структурная схема системы сотовой связи с функциями определения местоположения абонентов
Структурная схема системы сотовой связи с функциями определения местоположения абонентов и предоставления услуг, связанных с местоположением, приведена на рис. 3.1.
Как видно из рисунка, информация о местоположении может быть получена как от спутниковых систем навигации, так и от существующей (или расширенной измерительными модулями) инфраструктуры сети сотовой связи.
Ядром системы определения местоположения (СОМ) абонентов является сервер системы определения местоположения, обеспечивающий взаимодействие абонентских устройств с элементами сети.
На рис. 3.2 показана логическая модель системы определения местоположения для сетей сотовой связи GSM, предложенная Партнерством 3GPP (организацией, разрабатывающей спецификации и технические требования сетей GSM и UMTS). Практически без изменений эта модель рекомендована для сетей UMTS. Клиент* СОМ запрашивает информацию о местоположении одной или нескольких мобильных станций у сервера системы определения местоположения. Сервер включает функцию определения местоположения, обрабатывает полученную информацию о местоположении и передает ее абоненту. Сервер должен определять местоположение мобильной станции с заданным качеством обслуживания, причем в любой момент, пока станция подключена к наземной сети сотовой связи (Public Land Mobile Network, PLMN). Ответ на запрос об определении местоположения должен передаваться в строго определенном стандартном формате.
Клиент СОМ — чисто логическое понятие. Он может располагаться как внутри наземной сети сотовой связи (например, мобильный абонент), так и вне ее.
Сервер СОМ состоит из нескольких модулей, объединенных различными интерфейсами, необходимых для обслуживания
Здесь и далее под клиентом понимается пользователь системы определения местоположения, а под абонентом — пользователь системы сотовой связи.
СОМ-клиентов. Сервер служит платформой, обеспечивающей поддержку функции определения местоположения параллельно с другими функциями сети, он должен выполнять функцию авторизации СОМ-клиентов.
В зависимости от применяемой технологии определения местоположения мобильная станция может не содержать специальной поддержки функций определения местоположения. Однако для обеспечения сохранности личной тайны абонента и управления доступом к информации о местоположении мобильная станция, как правило, оказывается вовлеченной в процесс определения местоположения.
Более детально модель взаимодействия клиента и сервера системы определения местоположения представлена на рис. 3.3.
Для описания функций, доступных для клиента системы определения местоположения, вводится понятие клиентской функции определения местоположения (Location Client Function, LCF). Эта функция отвечает за взаимодействие клиентского программного обеспечения с сервером определения местоположения по стандартному интерфейсу.
В сетях UMTS выделяют внешние и внутренние по отношению к сети доступа клиентские функции определения местоположения. Логика работы внутрисетевых функций отличается прежде всего тем, что они ориентированы на поддержку особых вариантов обеспечения непрерывности связи (хэндовера). Внутрисете- вые функции взаимодействуют с функцией управления системой определения местоположения (см. далее) в рамках одной сети доступа, например UTRAN, по стандартному интерфейсу и согласно спецификациям данной сети доступа.
Логическая модель СОМ-сервера состоит из четырех подсистем:
3.1.1. Подсистема поддержки клиентов
Подсистема поддержки клиентов содержит:
Функция управления клиентами (LCCF) обеспечивает внешний интерфейс с функцией определения местоположения, осуществляет верификацию и авторизацию клиентов посредством вызова функции авторизации, проверяет полученный результат определения местоположения на соответствие заявленным требованиям качества обслуживания, управляет потоком принимаемых запросов, при необходимости вызывает функцию преобразования системы координат (LCCTF), полученных в процессе измерений, в затребованную СОМ-клиентом систему координат .
3.1.2. Подсистема поддержки системы определения местоположения
Подсистема поддержки системы определения местоположения реализует функцию управления системой определения местоположения (Location System Control Function, LSCF), а именно: определяет поддерживаемую мобильной станцией технологию определения местоположения; выделяет необходимые для обработки запроса ресурсы сети; осуществляет вызов мобильной станции, если это необходимо, например, для определения времени распространения сигнала до мобильной станции; направляет запросы в подсистему определения местоположения ; вызывает функцию биллинга (Location System Billing Function, LSBF), которая отвечает за сбор и формирование записей, необходимых для выставления счетов клиентам; направляет результаты обработки запросов функции управления клиентами в подсистему поддержки клиентов.
В сетях UMTS в рамках сети доступа присутствует собственная внутренняя реализация функции управления системой определения местоположения (U-LSCF). Эта функция «изолирует» клиентов системы определения местоположения опорной сети от специфики процесса определения местоположения в сети доступа.
Кроме перечисленных функций, подсистема поддержки определения местоположения содержит функцию технической поддержки (Location System Operations Function, LSOF). Эта функция используется всеми подсистемами сервера определения местоположения для обработки ошибок, возможных аварийных ситуаций, а также предоставляет интерфейс для управления базами данных подписки на услуги, доступом к услугам формирования статистики, контроля характеристик и рабочих параметров системы определения местоположения. В спецификациях UMTS предполагается перенести задачи функции технической поддержки на компоненты существующей в сети подсистемы эксплуатации и технического обслуживания (Operation & Maintenance, О&М).
К подсистеме поддержки системы определения местоположения относят также функцию управления измерительными модулями (LMU Mobility Management Function, LMMF) и функцию поддержки широковещательного распространения вспомогательных данных (Location System Broadcast Function, LSBrF), необходимых, например, для технологий E-OTD и A-GPS, которые будут рассмотрены далее.
3.1.3. Подсистема поддержки подписчиков на услуги определения местоположения
Подсистема поддержки подписчиков на услуги определения местоположения содержит функцию авторизации подписчиков (Location System Authorization Function, LSAF) и функцию обеспечения конфиденциальности (Location System Privacy Function, LSPF). Задача этих функций — проверка возможности предоставления информации о местоположении для конкретного абонента, идентифицируемого посредством модуля SIM/U-SIM. Если функция определения местоположения выполняется в мобильном терминале, то задача сводится к проверке того, подписан ли данный абонент на услугу определения местоположения соответствующего типа.
3.1.4. Подсистема определения местоположения абонентов
Подсистема определения местоположения абонентов СОМ-сер- вера в сетях GSM обеспечивает функцию определения местоположения в радиоподсистеме (Positioning Radio Coordinating Function, PRCF). Она отвечает за общую координацию и выделение ресурсов радиоподсистемы для проведения измерений, определяет технологию определения местоположения с учетом затребованного качества обслуживания, вызывает функцию измерения параметров сигнала при определении местоположения (Positioning Signal Measurement Function, PSMF), передает результаты измерений функции вычисления местоположения (Position Calculation Function, PCF). Когда в процессе определения местоположения необходимо взаимодействие множества различных элементов сети, активируется вспомогательная функция радиоподсистемы при определении местоположения (Positioning Radio Assistance Function, PRAF).
В сетях UMTS подсистема определения местоположения, хотя и имеет сходное устройство и логику работы с GSM, но реализуется иначе. Это связано с разделением в сетях UMTS опорной сети и сети доступа. В UMTS в каждой сети доступа должна быть своя реализация подсистемы определения местоположения. Все виды сетей доступа посредством собственных подсистем определения местоположения в прозрачном для системы определения местоположения режиме обрабатывают запросы и передают обратно географические координаты терминала пользователя.
Основные информационные потоки в системе определения местоположения — это потоки запросов и потоки результатов определения местоположения. Запрос содержит следующую информацию:
Запросы могут требовать немедленного, отложенного или периодического отклика. Помимо собственно информации о местоположении мобильной станции результат определения местоположения может также содержать те же поля, что и запрос.
2. Определение местоположения в GSM
В рамках сети GSM система определения местоположения логически реализуется в виде центра определения местоположения (Mobile Location Center, MLC), а точнее, в виде двух компонент: сервисного центра определения местоположения (Serving MLC, SMLC) и шлюзового центра определения местоположения (Gateway MLC, GMLC). Структурная схема сети GSM с поддержкой функции определения местоположения приведена на рис. 3.4.
Шлюзовый центр определения местоположения (GMLC) выполняет функции описанной ранее подсистемы поддержки клиентов системы определения местоположения.
В одной PLMN может быть более одного шлюзового центра определения местоположения, каждый из которых может обращаться за информацией о маршрутизации вызовов к домашнему регистру. После авторизации абонентов шлюзовый центр GMLC направляет запросы определения местоположения на обслуживание в центр коммутации мобильной связи.
Сервисный центр определения местоположения (SMLC) выполняет функции остальных подсистем сервера определения местоположения, т.е. обрабатывает сообщения о местоположении и на базе используемой системы координат (например, декартовой), осуществляет окончательный расчет координат и точности полученного результата. В сетях GSM возможно два размещения SMLC: в составе радиоподсистемы базовых станций и в составе подсистемы коммутации (совмещен с MSC). Для получения необходимых для измерений данных SMLC обращается к стационарным измерительным модулям (Line Measurement Unit, LMU). Последние могут быть двух типов: типа А — подключаются по радиоканалу, а типа В — по LMU-интерфейсу (такие LMU могут также совмещаться с контроллером базовых станций).
Информация из сервисного центра SMLC поступает в шлюзовый центр GMLC, который является защищенным граничным пунктом для внешних модулей, запрашивающих данные о местоположении конкретного абонента. GMLC не только обеспечивает связь с внешним миром, но и предоставляет данные о местоположении, определяя не идентификационный номер (ID) устройства, а абонента. Поэтому он взаимодействует с домашним регистром (HLR), хранящим данные о пользователях, исходя из которых ID устройства ассоциируется с ID абонента. Это необходимо потому, что в сотовой сети устройство идентифицируется не по телефонному номеру, а по международному идентификационному номеру мобильного абонента (IMSI). Таким образом, запрашивая местоположение мобильного абонента, внешний пользователь, скорее всего, будет использовать телефонный номер, после чего требуется его преобразование в IMSI.
Шлюзовый центр представляет информацию в нескольких форматах. Решение, предоставлять услуги определения местоположения третьей стороне или нет, принимает оператор, что требует выполнения ряда служебных функций, таких как: аутентификация, ведение счетов, контроль за оплатой и т.д.
Сервисный и шлюзовый центры могут быть физически совмещены с некоторым существующим элементом сети (например, с MSC), а также выполняться в отдельном модуле.
Узел поддержки GPRS (SGSN) также может быть задействован при определении местоположения в сетях GSM для осуществления вызова мобильной станции. Для того, чтобы определить, как взаимодействовать с мобильной станцией (по А- или по Gs-интерфейсу) MSC по Gs-интерфейсу запрашивает у SGSN, подключена ли в данный момент мобильная станция к системе GPRS. Показанный на рис. 3.4 модуль gsmSCF предназначен для приема запросов и передачи данных о местоположении пользовательским приложениям усовершенствованной логики мобильных сетей связи (Customized Application Mobile Enhanced Logic, CAMEL), которые являются одним из компонентов сетей. Центр сотового широковещания (Cell Broadcast Centre, СВС) может быть использован для распространения вспомогательных данных, необходимых для работы некоторых методов определения местоположения.
Из схемы на рис. 3.4 видно, что для взаимодействия с элементами сети GSM используются следующие интерфейсы:
На рисунке не показан интерфейс Lp, используемый при необходимости для взаимодействия двух SMLC. В качестве протокола физического уровня для реализации перечисленных интерфейсов используется система сигнализации № 7. На более высоких уровнях применяются протоколы подсистемы передачи сообщений (Message Transfer Part, МТР) и протокол дополнительного сервисного контроля (Supplementary Service Control Protocol, SSCP). Ha уровне приложений используется модифицированный вариант протокола прикладной части подсистемы базовых станций (Base Station System Application Part, BSSAP).
Распределение описанных выше функций клиента и сервера определения местоположения по элементам структурной схемы сети GSM отражено в табл. 3.1. Как видно из таблицы, многие функции могут реализовываться различными элементами сети. Это зависит от применяемой технологии определения местоположения и выбранного варианта размещения сервисного центра SMLC.
Таблица 3.1. Распределение функций системы определения местоположения по элементам сети GSM
3. Определение местоположения в UMTS
Как отмечалось выше, отличия в архитектуре системы определения местоположения сетей GSM и сетей UMTS обусловлены более выраженным в UMTS разделением опорной сети (Core Network) и сети доступа (Access Network), а также принципиальной возможностью различных реализаций сетей доступа.
При реализации систем определения местоположения в сетях UMTS более остро встает проблема дефицита информации о местоположении мобильной станции. Предполагается, что многие сети UMTS не будут (особенно на первом этапе развития) обеспечивать большие зоны покрытия, поэтому для определения местоположения предполагается использовать все доступные сигналы сети доступа, обслуживающей мобильную станцию, а также сигналы других доступных для мобильной станции сетей, в том числе и не UMTS. Например, если мобильная станция может работать в сети GSM, измерения сигналов сети GSM могут быть использованы для дополнения результатов радиоизмерений в UTRAN. Операторы действующих в одном районе сетей UMTS также могут заключать соглашения по обмену необходимой для определения местоположения информацией.
По этим причинам реализация ряда функций системы определения местоположения в UMTS должна быть перенесена в другие элементы сети. Структурная схема сети UMTS с поддержкой функций определения местоположения приведена на рис. 3.5, где показано взаимодействие клиентов и серверов определения местоположения опорной сети с сетью доступа. Принципиальным отличием от структуры сети GSM является окончательное закрепление функций сервисного центра определения местоположения (SMLC) за контроллером радиосети (Radio Network Controller, RNC) — аналогом контроллера базовой станции BSC в сети GSM. Кроме того, GMLC функционально более четко выделен в отдельный модуль. Предполагается, что он будет и физически отделен от остальных компонентов опорной сети. На рис. 3.5 также показано, что GMLC других сетей мобильной связи могут обращаться к сервисному узлу поддержки услуг GPRS (3G-SGSN) за необходимой для определения местоположения информацией.
Взаимодействие компонентов системы определения местоположения опорной сети UMTS с компонентами сети доступа осуществляется по интерфейсу lu. Взаимодействие компонентов
СОМ, связанных с контроллером радиосети, мобильными станциями и с LMU типа А происходит по радиоинтерфейсу Uu. Для обеспечения взаимодействия GMLC и SMLC с другими элементами сетей UMTS партнерский проект 3GPP рекомендует применение тех же интерфейсов, что и в сетях GSM.
Рис. 3.5. Структурная схема сети UMTS с поддержкой функций определения местоположения Серым цветом выделены элементы сети UMTS. Штриховым контуром показан центр сотового широковещания СВС, применение которого для передач вспомогательных данных местоположения в сетях UMTS пока не стандартизовано
В табл. 3.2 показано распределение функций системы определения местоположения по элементам сети UMTS с сетью UTRAN в качестве сети доступа. Как видно, функции собственно определения местоположения (в частности, PCF) расположены в пользовательском терминале и в сети доступа. Опорная сеть отвечает за функции авторизации, биллинга и управления процессом определения местоположения.
Продолжение таблицы 3.2
Вопросы для самопроверки
13 Какие элементы структуры COM UMTS выполняют функцию авторизации абонента?
2*