TDLCS业务需求分析.docx
《TDLCS业务需求分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TDLCS业务需求分析.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
TDLCS业务需求分析
只供内部使用
TD-SCDMALCS业务需求分析
标准类型
TD-SCDMA
文档编号
版本号
V1.0
状态
初稿
作者
梁勐
所属部门
现场测试部
提交日期
2003/12/8
I.文档控制
1）文档更新记录
日期
更新人
版本
备注
2）文档审核记录
日期
审核人
职务
备注
3）文档发行范围
分发单位
说明
目录
1.引言4
1.1目的4
1.2预期读者4
1.3文档约定4
1.4参考文献4
2.位置业务概述4
2.1位置业务要求4
2.2位置业务分类5
2.3位置业务定位技术6
3.LCS体系结构6
4.定位操作8
5.现场演示位置业务需求9
6.建议方案10
1.引言
1.1目的
3G业务不论在业务能力，承载和开发平台上比2G系统都更具有优势，LCS是3G业务不可缺少的
业务之一。
本文档通过对TD-SCDMA位置业务进行概述分析，描述TD-SCDMA实现位置业务的技术方案，提供了实现位置业务的总体需求。
为研发人员提供技术产品开发参考。
1.2预期读者
本文建议读者为：
RNC软硬件研发人员，NodeB软件研发人员，终端开发人员，系统设计工程师
及相关领导。
1.3文档约定
本文档在编写的过程中主要使用了office2000、visio等编辑工具。
1.4参考文献
TS22.071LocationServices（LCS）；
TS24.030LocationServicesLCSStage3SS（MO-LR）；
关于RNC获知UE方位角和距离信息的方案
2.位置业务概述
位置业务LCS是通过一定的技术，得到用户的位置信息（经纬度或当地街道的位置等），并据此
提供各种基于位置的应用的增值业务。
由于它在紧急救援、汽车导航、智能交通、团队管理等方面有突出的作用，已被越来越多的人接受。
2.1位置业务要求
Ø覆盖面要求宽
不仅地域要求宽，而且要室内、室外均能覆盖，移动信号的不良地区要尽可能少。
Ø定位精度
Ø位置信息更新速率
由于用户位置的移动性，用户定位以后需要对用户进行实时跟踪，因此系统必须进行用户位置信息的更新，如速度很低，则无法满足对用户实时跟踪的要求。
隐私权的保护
定位业务除了技术性因素外，涉及到用户个人行踪，所以要考虑个人隐私权的法律问题。
2.2位置业务分类
下表是3GPP规定的几类标准的位置业务
业务分类
应用
业务描述
公共安全业务
紧急业务
出于公共安全考虑，国家或地区安全机构可以对进行紧急呼叫的用户进行定位并实施援救。
基于位置的计费
计费
运营商可以根据用户不同的位置指定灵活的费率，这种资费政策可以针对单个用户也可以针对用户组。
跟踪业务
物流和资产的管理
企业或公共组织跟踪车辆或其他资产的位置从而实现物流和资产的管理。
交通监视
通过对车辆中移动终端的定位了解道路上的平均流量和拥塞状况
增强呼叫路由
路旁援助
当用户拨打特殊业务码时，援助机构可以获得用户位置，从而提供援助。
基于位置的信息服务
导航
指引用户找到要去的目标，当用户输入目的地后，系统会返回信息和图形方式的路线图。
城市观光
为观光者提供观光指导，景点介绍等，还可以介绍景点附近的银行，餐馆，机场等。
根据位置的内容广播
向区内用户下发某种广播信息，例如广告。
网络增强业务
网络规划应用
利用用户位置信息，辅助网络规划。
网络QOS的改善
通过了解终端的掉话率等信息发现QOS较差的地区，从而有针对性的进行改善。
无线资源管理改善
位置信息可以作为更智能，更有效切换的参考信息。
2.3位置业务定位技术
移动定位业务的实现方法，主要有三种类型，即：
1、网络独立定位，网络根据测量数据计算出移
动终端所处的位置；2、手机独立定位，即终端计算出自己所处位置；3、联合定位，即利用手机定位功能与网络定位功能的结合。
3.LCS体系结构
下图是3GPP规定的实现LCS业务的体系结构
无线接入网侧的LCS功能实体
LMU（LocationMeasurementUnit，位置测量单元）,LMU是一个逻辑网络实体，用于某种定位
技术，在SMLC的控制下完成定位测量。
LMU的测量可以是针对目标终端的测量，或者是针对特定区域
的所有终端的辅助测量。
LMU可以单独设置或与在NodeB合设，接入到BSC，并与SMLC建立信令连
接。
LMU完成测量后，把测量结果通过RNC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。
SMLC（ServingMobileLocationCenter，服务移动位置中心），负责位置信息的计算和转换。
SMLC可以是单独设备或作为RNC的一个功能块和RNC在一起，取决于厂家的实现方式。
核心网侧的LCS功能实体
GMLC（GatewayMobileLocationCenter，网关移动位置中心），作为LCS服务器它与LCS客户
（LCSClient）相连；
其他核心网网元HLR、MSC/MSCSever、SCP和SGSN需要具有支持位置业务的能力。
上述功能实体功能
LMU负责无线信号测量，其结果供SMLC计算位置信息使用；SMLC根据业务的QOS选择适当的定位技术，并将UE的位置信息以经纬度的形式通过电路域的MSC或分组域的SGSN送到GMLC。
GMLC是外部应用获取UE位置信息的网关，其功能包括对用户以及客户端的鉴权、授权，将SMLC
送来的经纬度的位置信息转换为地理坐标，对客户端和用户的计费，接受客户端的请求并作出相应的响应等。
网络通过GMLC向外部的LCSClient提供位置业务的接入。
LCS客户端是为了获取移动台位置信息而与LCS服务器进行交互的功能实体，它可以在移动网内
实体上，也可以在移动网络外部，一般情况LCS客户是网络运营商或其他第三方提供的位置相关应用，它可以通过两种方式接入到GMLC，一种是通过采用MLP（MobileLocationProtocol）协议的Le接口接入，MLP是开放移动联盟OMA（OpenMobileAlliance）推荐的GMLC和具体应用之间的协议；另一种接入方式是通过OSA（OpenServiceAccess）提供的标准的API（ApplicationProgramInterface）接口接入，这种方式是分层次网络发展的趋势，但目前统一业务平台建设还有一定难度，OSAAPI协议也有待完善，因此这种方式不如前一种方法易于实现。
根据不同应用的需要，LCS客户端可以向GMLC发出两种位置请求，即时位置请求LIR（Location
ImmediateRequest）和延时位置请求LDR（LocationDeferredRequest）,其中包括目标UE的信息、客户端的信息、业务类型以及QOS等业务相关信息。
相应的GMLC将回复即时响应（ImmediateResponse）、延时响应（DeferredResponse）消息，其中包含目标UE的地理坐标，LCS客户端根据这个结果提供不同应用。
系统支持对漫游用户的位置业务，通过GMLC和HLR之间的接口Lh以及GMLC之间的Lr接口实现
（为了解决漫游问题，3GPPRelease6的LCS规范中定义了GMLC与GMLC之间的Lr接口），简单来说，当客户端向R-GMLC（接受请求的GMLC）提出请求后，R-GMLC通过Lh和Lr接口找到H-GMLC（归属GMLC）和V-GMLC（拜访GMLC），并将位置请求转到V-GMLC，由拜访网络对漫游用户进行定位，然后将返回结果经R-GMLC送到客户端
4.定位操作
在定位操作中，LCSClient发起的位置信息请求首先通过Le接口接入到GMLC。
GMLC通过Lh接
口从HLR获取目标用户的路由信息，然后把位置信息请求通过Lg接口转发给目标用户当前所在的MSC。
在确定当前定位请求合法后，MSC通过RNC向目标用户所在的SMLC发送位置信息请求消息。
SMLC根据请求内容，选择合适的测试方法，并分配合适的测试资源，启动LMU进行测试。
最后，由MSC向GMLC报告目标用户位置评估的结果。
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，包括呼叫相关的的定位请求及呼叫无关的定位请求。
若有Gs接口与SGSN相连，则检查移动用户是否处于GPRS附着状态，并决定在IU接口还是在Gs接口寻呼该用户。
要求MSC和HLR支持与GMLC之间的接口，符合MAP协议，主要支持下列定位相关的操作：
SendRoutingInfoforLCS，ProvideSubscriberLocation，SubscriberLocationReport。
对于NSS的SMLC，要求MSC支持与SMLC之间的接口，符合BSSAP-LE协议。
其主要支持PerformLocation的操作。
对于BSS的SMLC，要求BSC支持与SMLC之间的接口，符合BSSLAP协议。
5.现场演示位置业务需求
对于定位业务要求在核心网部分要增加新的网元，针对MTNET测试是否能够实现，如果现阶段
实现起来有困难，我们可以逐步完善位置业务的实现，但在初始阶段我们应完成基本的定位功能终端侧：
如下图所示在演示过程中，用户能够从网络侧下载地图（或内置电子地图平台）和位置信息从而定位目前用户所在位置，并在用户移动过程中显示用户所在位置信息，道路状况。
网络侧：
在RNC侧在处理完终端的位置信息后可以架设一台应用服务器以方便从地理信息系统
GIS调用其GIS数据库查询地理位置信息。
从而在应用服务器上显示在终端的移动轨迹，不同地点信号质量和信号强度，和用户经纬度等信息。
以此了解道路上的平均流量，拥塞状况等。
并利用终端位置信息对网络进行有效的规划。
如下图所示
在初始阶段如果能够实现终端与网络位置服务交互则更好如导航：
指引用户找到要去的目标，当
用户输入目的地后，系统会返回信息和图形方式的路线图；城市观光：
为观光者提供观光指导，景点介绍等，还可以介绍景点附近的银行，餐馆，机场等；向区内用户下发某种广播信息，例如广告；终端位置互查等。
6.建议方案
终端和网络联合定位方案
建议方案1：
AOA+TA技术
如果在RNC侧显示终端的位置信息在TD-SCDMA系统使用了智能天线所以可以根据信号到达角
定位AOA+时间提前量TA方法来实现单基站的移动定位业务。
在终端侧测量到的时间提前量TA放在侧量报告中上报给网络侧，而基站则使用智能天线根据信号到达角AOA来确定来波方向，基站自身也会去测量TA的偏差，从而将AOA和TA偏差信息也上报给RNC（RNC通过Iub接口协议NBAP【25.433】获知此AOA的值,TA偏差量通过Iub接口上报【25.433】）。
如果在RNC侧实现位置服务的演示则在RNC侧可增加一个模块SMLC，用来负责位置信息的计算和转换。
根据在OMC-R或LMT-R设置的基站经纬度和上述的测量值，RNC就可以确定用户终端的位置信息了。
RNC可接一台应用服务器从第三方下载地图，并从RNC获取终端位置信息，两者进行联合处理，从而完成LCS演示。
消息流程：
通过测量报告上报TA值
通过测量报告上报TA值
UENodeBRNC
根据基站经纬度和得到得三个测量值GMLC计算用户位置信息
上报TA偏差量和AOA方位角信息
业务演示流程：
其他
RNC
从RNC获取终端位置信息
应用服务器
从第三方获取电子地图
将终端位置信息同电子地图像共同处理，实时显示终端的速度，同基站的距离和行使路线等
存在问题：
TD-SCDMA使用了智能天线，当用户处于直射波条件下：
由于在市区环境下多径效应
虽然有直射波到达用户终端但其它的多径会影响这种技术定位的准确性，希望软件算法研发人员能够考虑到这种不利因素，能够做一种算法平滑这种多径的影响。
另外当用户处于非直射波并且处于距离基站较近的地方时，那么这种AOA+TA技术实现起来可能会有更大的困难，相比上一种情况定位精度则会有更大的偏差，如下图所示：
e
d
UE
c
b
a
NodeB
终端在侧量TA并计算距离的时候会认为距离S=a+b+c+d，并且基站在测量信号到达角度的时候
会认为来波的方向为a，但实际的方向应该是e。
这种影响在终端与基站距离较远的时候不太明显，但是在市区内，终端与基站距离较近时定位则成问题。
建议方案2：
CellID+TA+OTDOA技术
时间提前量TA由基站测量后通知MS提前这段TA时间发送数据，目的是为了扣除基站与MS之间的传
输时延。
因此，TA方法就是用现有的参数TA估计MS和BTS之间的距离。
如果MS在空闲模式，MS可
能被寻呼或者主动发起呼叫（如紧急呼叫），从而使SMLC获得TA和CellID。
如果MS在占用模式，
SMLC向BSC发送消息获取TA和CellID。
SMLC将小区天线中心半径为TA的圆环（对全向天线）或者
圆环的部分（对定向天线）范围内区域确定为MS所在区域。
但这种精度只能表示移动用户和小区中
心之间的距离，而不是精确的位置。
在CELLID+TA技术上引入OTDOA（ObservedTimeDifference
ofArrival）技术则可获得准确的用户位置信息。
在确定了用户到基站的距离后可以根据UE测量到的UTRA系统帧号间（SFN-SFN）时间的不同进行
计算得到UE位置信息，计算实体（PCF）一般位于SRNC中，有时根据情况也可以位于UE侧。
在计算中，OTDOA的定位原理是，根据UE从两个不同基站发射机接收到的信号到达时间的不同，去除两个发射机下行信号实际发送时间的不同，可以确定UE在一个双曲面上（如下图中用双曲线表示），再测量一对信号，确定一个双曲面，两个双曲面的交汇处就是UE所在的位置。
OTDOA定位方法有个缺点，就是当目标用户靠近某一发射机时，由于该发射机的信号强度要远远高于其它发射机的信号强度，目标用户将无法对其它发射机的信号进行测量，从而无法获取不同发射机间的信号到达时间差，这时OTDOA定位方法将失效。
解决这个问题的方法是采用IPDL（IdlePeriodDownLink），就是让每个发射机在各自的某一短暂时间内停止下行发射。
这样，目标用户就可以在这一短暂时间内对其它发射机进行测量，从而获取发射机间的信号到达时间差。
这种CELLID+TA+OTDOA的定位方案需要增加服务位置移动中心（SMLC用于位置的计算和转换，此功能实体可设置在RNC。
UE
图UE在一个双曲面上
建议方案3：
辅助GPS技术
由于基于移动终端GPS的定位在诸如室内或市区主要楼群间等卫星信号接收不好的地区其性能和可用性都会有所下降；其定位速度也相对较慢，在实施上也较昂贵。
在此提出一种终端和网络联合定位的方案：
通过在手机内部加GPS接收机模块，并将普通手机天线换成能够接收GPS信号的多用途天线，或加入USB接口外接GPS天线。
手机本身并不对位置信息进行计算，，而是将GPS的位置信息数据传给移动通信网络，由网络的定位服务器进行位置计算。
这种方案要在网络侧增添的位置测量单元（LMU）提供辅助数据，并在移动网络上加建位置服务器等设备。
此方案的具体工作原理如下所示：
在用户接入后，首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器（网络侧）；位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息（包含GPS的方位俯仰角等）到手机；该手机的GPS模块根据辅助信息接收GPS原始信号；手机在接收到GPS原始信号后解调信号，并将有关信息通过网络传输到位置服务器；位置服务器根据传来的GPS信息完成对GPS信息的计算处理，并估算该手机的位置，并将终端周围位置信息（如就近银行，餐馆服务等）传给终端，用户可从网络侧下载电子地图自行选择业务应用，位置服务器将该手机的位置也可通过网络传输到应用平台。
网路侧进行实时监测。
这种方案手机本身并不对位置信息进行计算而是将GPS的位置信息数据传给移动通信网络，由网络的定位服务器进行位置计算，降低了终端处理大量信息的困难。
升级会员 