CN1159947C - 分组无线电网络中的定位业务 - Google Patents

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Abstract

用于在支持例如电路交换的第一类型与例如分组交换的第二类型的连接的移动通信系统中提供有关移动站的定位业务信息的一种方法，此方法包括以下步骤：从请求实体中接收请求(20)；检索(22)有关所述移动站的所述定位业务信息；和提供对所述请求的响应(28)。此方法的特征在于：根据第一组预定准则确定(21)用于所述检索步骤的优选类型的连接；和在所述检索步骤中利用所述优选类型的连接执行至少第一尝试(22)。

Description

分组无线电网络中的定位业务
本发明涉及用于在包括分组无线电网络的电信系统中提供定位业务和用于将分组无线电网络用作位置信息的载体的方法与设备。移动通信系统给移动用户提供用于从公用陆地移动网络PLMN内的任意一个位置中通信的装置。初始地，移动通信系统提供或多或少与有线通信系统相同的业务，即，话音呼叫、数据呼叫或传真呼叫。移动用户不断改变的位置比有线通信系统不能传送的有用信息块更被认为是不可避免的弊病。一个更现代的观点是：通过充分利用用户的位置，移动通信系统能获得比有线通信系统更具竞争力的优点。此信息能用于根据用户的位置指定一些增值业务。这样的位置特定的增值业务包括天气预报、娱乐节目、时间表、导航和在紧急情况中定位移动用户。另外，用户的位置也能用于执法目的。
在诸如GSM(全球移动通信系统)的常规蜂窝移动通信系统中，如果移动站具有正在进行的呼叫，则此移动站能位于一个网孔内。如果没有这样的正在进行的呼叫，则只知道一般包括几个网孔的位置区域内的位置。即使知道一个网孔内的位置，但考虑到GSM网孔的直径能大至70公里，则此位置仍相当不清楚。更精确的定位业务是称为T1P1的US标准化组中执行的标准化工作的主题。具有能用于利用合理的精确度定位移动站的几种公知方法。例如，移动站能具有综合GPS接收机，从而此移动站能确定它自己的坐标并将这些坐标发送给网络。例如，使用三个基站利用三角测量能定位没有综合GPS接收机的移动站。然而，定位程序的细节与本发明无关，并参见相关的T1P1规范。
在此申请的上下文内，将使用以下惯例。“位置管理”指根据位置/路由选择区域与网孔/网络单元识别符跟踪移动站的位置的任务。因而，在任何一个移动通信系统中执行位置管理，并且这对于为呼叫选择路由至移动用户来说是一个必需任务。相反地，“定位业务”(LCS)指根据地理坐标跟踪移动站的位置的任务。此任务不是为呼叫选择路由所必需的，此任务反而是增值业务或能用于生成增值业务。
现有技术的定位业务系统具有的一个问题是完全忽略分组无线电用户。没有公知的方法来定位只与诸如GPRS(通用分组无线电业务)的分组无线电网络签定预约的移动站的方法。一种盲目方法是为分组交换网络实现独立的定位业务，但这将导致成双配置几个网络单元。没有公知的信令惯例使用于电路交换网络的定位业务也能用于分组交换网络中。
本发明的一个目的是提供用于给诸如GPRS的分组无线电网络提供定位业务的一种机制。另一目的是以不必成双配置现有功能和/或增加信令开销的方式实现定位业务。本发明的另一目的是提供基于分组的载体用于诸如GSM的电路交换网络中的定位业务。利用根据本发明的方法与设备来实现这些目的。
根据本发明的第一方面，提供用于在支持第一类型(例如，电路交换)与第二类型(例如，分组交换)的连接的移动通信系统中提供有关移动站的定位业务信息的一种方法，此方法包括以下步骤：1)从请求实体中接收请求；2)检索有关此移动站的定位业务信息；和3)提供对此请求的响应。根据本发明的方法的特征在于：4)根据第一组预定准则确定用于此检索步骤的优选类型的连接；和5)在此检索步骤中利用此优选类型的连接执行至少第一尝试。
优选地，第一组预定准则包括检查此移动站当前是否具有利用至少一种类型的连接的有效连接。此检查可以基于检验来自请求实体的请求。
如果第一尝试导致失败，则第二组预定准则可以包括此失败的原因，并且检索步骤包括利用其余类型的连接执行第二尝试以响应第二组预定准则的满足。优选地，如果第一尝试失败，但失败的原因不是“业务不允许”；并且以前未不成功地执行利用其余类型的连接的第二尝试，则满足第二组预定准则。
如果此移动站具有正在进行的呼叫，则优选类型的连接是电路交换连接，否则优选类型的连接是分组交换连接。如果未建立分组交换通信，则此方法可以包括为此移动站建立电路交换通信。
可选择地，此方法可以包括建立至少一个隐式分组数据协议或PDP上下文(context)。建立PDP上下文可以包括分配预定义网络层业务接入点识别符或NSAPI值。可以在此移动站与支持节点之间和/或在支持节点与当前服务于此移动站的服务移动位置中心之间建立此隐式PDP上下文。后一PDP上下文也可以是显式PDP上下文。
应注意：建立隐式PDP上下文能独立用于除定位业务之外的用途。
最好由网关移动位置中心GMLC(选择地利用诸如HLR和/或VMSC的其他网络单元进行辅助)执行大部分的上述确定步骤，这是因为所有的LCS询问通过GMLC进行路由选择。根据当前T1P1规范，每个PLMN中具有GMLC。结果，根据本发明的第二方面，GMLC适用于完成根据本发明第一方面的方法。
此外，根据本发明，提供了用于在支持电路交换通信与分组交换通信的移动通信系统中支持有关移动站的定位业务信息的一种设备，此设备包含：从请求实体中接收请求的接口和逻辑；检索有关所述移动站的所述定位业务信息的接口和逻辑；和提供对所述请求的响应的接口和逻辑；其特征在于，所述设备包含：根据第一组预定准则确定用于所述检索的优选类型的连接的逻辑；和利用所述优选类型的连接执行至少第一尝试的逻辑。
将参照附图利用优选实施例更详细地描述本发明，其中：
图1是表示其中可以使用本发明的电信系统的一个实施例的方框图；
图2是表示本发明的总概念的流程图；和
图3A-3C是描述图1所示的系统中不同情况的信令图表。
图1是表示本发明的优选实施例的方框图。将基本上根据相关的ETSI建议结合GSM与GPRS(通用分组无线电业务)来描述本发明。然而，应明白：选择GSM与GPRS系统只用于示意目的，并且本发明可应用于支持电路交换与分组交换连接的任何一个电信系统中。
除移动位置中心MLC(即，网关移动位置中心GMLC和服务移动位置中心SMLC)之外，从现有技术的GSM与GPRS系统中知道其余的组成部分。MLC执行与移动设备和/或用户相关的定位业务。MS通常是移动电话机，但这能是使用标准空中接口的任何实体，例如通过空中接口连接到网络的测量单元。如图1所示的系统能利用下面的接口来实施。L1接口(VMSC/SGSN)能是SS7或IP上的MAP接口，或GPRS Gs接口。L2接口(SGSN/SMLC)和L7接口(SGSN/GMLC)能是SS7或IP上的MAP接口，或GPRS Gn接口。L3接口(SGSN/归属GMLC)能是SS7或IP上的MAP接口，或GPRSGp接口。L4接口(MSC/SMLC)、L5接口(GMLC/VMSC)与L6接口(HLR/GMLC)能是SS7或IP上的MAP接口。优选地，L3、L5与L7接口上的协议与协议消息是例如相同的MAP接口与消息。
图2是从网关移动位置中心GMLC的观点出发来表示本发明的总概念的流程图。在步骤20中，GMLC从请求实体/应用中接收LCS请求。在步骤21，GMLC确定优选类型的连接(电路交换或分组交换)，并在步骤22利用此优选类型的连接(例如，电路交换)进行第一尝试。在步骤23，GMLC测试第一尝试是否成功，而如果成功的话，则在步骤28中GMLC给在步骤20中发送初始请求的实体/应用发送一个响应。如果第一尝试失败，GMLC可以在步骤24检查是否因为禁止限制(即，不允许此业务)而引起失败。如果因为禁止限制而引起失败，则尝试其余类型的连接(例如，分组交换)没有意义，并在步骤29将此失败表示给请求实体。对于其中测试是否已尝试其余类型的连接的步骤25同样如此。否则，在步骤26利用其余类型的连接进行第二尝试。在步骤27，GMLC确定第二尝试是否成功，而如果成功的话，在步骤28中GMLC给在步骤20中发送此请求的实体/应用发送一个响应。否则，在步骤29表示失败。
图3A-3C是描述图1中所示的系统中三种不同情况的信令图表。根据本发明，此系统包括用于通用位置计算的SMLC单元和GMLC单元。在步骤301中，外部LCS应用/实体向GMLC请求某一LCS业务。GMLC验证此LCS应用的识别符及其请求的LCS业务的预约。此GMLC也从预约数据或从此请求应用提供的数据中导出将进行定位的MS的识别符(例如，MSISDN)和LCS QoS。在步骤302，此GMLC检查此MS用户是否是GSM用户，即，是否具有用于此MS的VMSC和/或SGSN地址。此GMLC给将进行定位的MS的HLR发送MAP-SEND-ROUTING-INFO-FOR-LCS(MAP发送LCS的路由选择信息)消息。在SCCP层上利用被呼叫方地址中的MSISDN号码为此消息选择路由至HPLMN的HLR。如果此GMLC已经知道用于特定MSISDN的VMSC的位置与IMSI(例如，GMLC已将前一位置请求的结果存储到超高速缓冲存储器)，则可以跳过步骤302与303。而且，如果GMLC已存储此用户的SGSN地址并且在最后的查询中在HLR中没有VMSC地址，则GMLC可以再使用此SGSN地址并一起跳过步骤302与303。然而，即使VMSC与SGSN地址出现在用于特定用户的GMLC上，此GMLC仍然可以执行步骤302与303以确信它具有最新的信息。(换句话说，如果GMLC将此信息存储在超高速缓冲存储器中，则此信息最好具有最长的寿命)。在步骤303中，HLR验证包含在SCCP呼叫方地址中的GMLC的E.164地址对应于授权请求MS位置信息的公知GSM网络单元。(E.164是用于SS7信令系统中的寻址系统)。此HLR随后返回用于特定MS的IMSI以及当前VMSC地址与当前SGSN地址，如果可利用的话。
从步骤305开始，这三种情况相互不同。如果GMLC知道服务于此移动站的VMSC的地址，则在步骤305a中GMLC给HLR所示的VMSC发送MAP-PROVIDE-SUBSCRIBER-LOCATION(MAP提供用户位置)消息。如果没有VMSC地址可利用，则在步骤305c将此消息发送到HLR所示的SGSN地址。此消息传送MS用户的IMSI、LCS QoS信息(例如，精度、响应时间、优选/请求的定位方法)、LCS应用是否具有越权能力的指示和可利用的当前SGSN地址。
如果在步骤305a发送此消息给VMSC，则此VMSC验证VLR中MS用户的预约分布可能的LCS禁止限制。(在这种情况中发送给VMSC的PROVIDE-SUBSCRIBER-LOCATION(提供用户位置)消息应包括将在步骤305b中使用的SGSN地址，如果执行步骤305b的话)。否则，SGSN能执行这些检查功能。如果禁止LCS并且同一国家中的LCS应用不具有越权能力，则将一个差错响应返回给GMLC。如果此MS处于GSM有效模式中(例如，具有正在进行的呼叫)，则在步骤307a中VMSC发送MAP-PERFORM-LOCATION-SERVICE(MAP执行定位业务)消息给其相关的SMLC。正在进行的呼叫的信令信道用于SMLC与MS之间的消息交换。如果此MS处于GSM空闲模式中，则在步骤305b中VMSC将它从GMLC中接收的MAP-PROVIDE-SUBSCRIBER-LOCATION(MAP提供用户位置)消息转发给SGSN，即转发给从GMLC中接收的地址。此地址根据一方面在VMSC与SGSN之间使用的协议和另一方面在GMLC与SGSN之间使用的协议可能是IP地址或SS7号码。如果这样的SGSN地址不存在或不可利用，或如果在步骤309b之后SGSN表示不知道此用户，则VMSC为定位目的通过电路交换业务建立一个信道并将执行步骤307a-310a。如果这些步骤失败，则通过分组交换与电路交换业务通知GMLC：LCS已失败。如果SGSN从VMSC中接收到位置请求消息，则在步骤307b它给其相关的SMLC发送MAP-PERFORM-LOCATION-SERVICE消息。应事先在SGSN上构造此SMLC信息。如果在MSC/VLR中不知道此MS，则将在差错消息中将此事实表示给GMLC。随后，如果在步骤303也提供SGSN地址，则GMLC将试图通过SGSN定位此MS(并在步骤305c继续)。如果没有用于此MS的VMSC地址，则在步骤305c将MAP-PROVIDE-SUBSCRIBER-LOCATION消息直接发送给SGSN。在检查可能的禁止与其他限制之后，在步骤307c此SGSN给其相关的SMLC发送MAP-PERFORM-LOCATION-SERVICE消息。在步骤308，在SMLC中或通过SMLC执行通用位置计算。至于有关此位置计算的具体细节，参见相关的ETSI规范。然而，这些细节对理解本发明不是至关重要的。
在步骤309中，SMLC将此位置信息返回给请求实体(步骤309a中的VMSC，步骤309b与309c中的SGSN)。在步骤310，将此位置信息返回给GMLC。(在步骤310a，VMSC将此位置信息直接返回给GMLC。在步骤310b，SGSN通过VMSC将此位置信息返回给GMLC。在步骤310c，SGSN将此位置信息直接返回给GMLC)。最后，在步骤311中，GMLC将此MS位置估算返回给请求LCS实体/应用。如果LCS应用要求此估算的话，则GMLC可以首先将VMSC提供的全球位置坐标转换为某一本地地理系统。GMLC可以记录LCS应用和VMSC网络的网络间收益费用的帐单。除了步骤304与306中的测试之外，图3A的主题基本上对应于相关的ETSI规范。
差错处理
如果GMLC从VMSC或SGSN接收到表示它不知道所述用户的差错报告，或者如果GMLC根本不能到达预定节点和如果GMLC正在使用旧信息(例如，存储在超高速存储器中的信息)，则GMLC可以执行另一个HLR询问以获得最新地址信息。在得到新信息之后，GMLC可以从最初开始此操作。而且，如果GMLC不能到达VMSC，则此GMLC能试图直接联络SGSN。反过来，如果VMSC在一定数量的尝试之后不能到达SGSN，或如果此MS在SGSN中是未知的，则VMSC可以通过电路交换业务自己执行定位操作。如果此定位操作不成功，则VMSC应返回一个差错响应给此GMLC并通过SGSN与VMLC表示此定位操作已失败。此GMLC随后将不尝试SGSN路由。
可选择的实施例
在步骤301中，GMLC可以根据LCS请求确定此请求是否与正在进行的呼叫有关。此确定的基础例如可以是诸如LCS请求中的被叫方号码的显式参数或诸如LCS请求的源地址的隐式指示。如果在步骤303中返回SGSN地址与MSC地址，则在步骤304中此GMLC可以如下操作。
如果此LCS与正在进行的呼叫有关，则此GMLC给处理此呼叫的VMSC发送PROVIDE-SUBSCR-LOC(提供用户位置)消息。通常，正在进行的呼叫的信令信道将用于SMLC与此MS之间的消息交换。可能的差错将报告给随后应尝试SGSN路由的GMLC，除非此差错是由于禁止(即，“业务不允许”)引起的。
如果此LCS不与正在进行的呼叫相关，则此GMLC给服务于此MS的SGSN发送PROVIDE-SUBSCR-LOC消息。此SGSN试图利用图3C所示的步骤305c-310c定位此MS。如果此尝试由于除禁止之外的任何其他原因而失败，则此SGSN将返回一个差错响应给GMLC。接下来，此GMLC将尝试VMSC路由(即，它发送PROVIDE-SUBSCR-LOC消息给此VMSC)。然后，虽然此MS处于空闲模式中，但此VMSC将试图通过VMSC(利用步骤307a-310a)定位此MS。
根据此实施例，如果在步骤303中只提供一个地址(VMSC或SGSN)，则GMLC尝试此地址。如果此地址与VMSC相关，则将使用步骤307a-310a，而如果此地址与SGSN相关，则将使用步骤307c-310c。
MS-MLC位置相关通信
本发明允许几种选择来根据选择的位置计算方法在MS与MLC之间以及在SGSN与GMLC之间传送信息。然而，GMLC-SGSN接口最好类似于GMLC-VMSC接口。
对于技术人员来说显然图3A至3C中的信令图稍微进行简化，这是因为省略一些例行程序步骤(诸如PDP上下文激活)。预期定位业务将在使移动通信系统比有线通信系统更具竞争性中起着日益重要的作用。因而，为定位业务的目的而建立PDP上下文的例行程序任务可以引起大量的开销业务。为消除此开销业务，在移动站MS与SGSN之间可以具有隐式PDP上下文。为此，应预留并标准化一个NSAPI(网络层业务接入点识别符)值用于定位业务。在GPRS支持节点SGSN与GGSN中，NSAPI识别与某一PDP地址相关的PDP上下文。隐式上下文的存在允许MS与SGSN随时发送位置请求或响应消息。因而，不需要显式上下文激活。SGSN利用预留的NSAPI值将移动站始发消息传送给服务MLC。同样地，利用特殊的NSAPI值随时将移动站终接消息传送给此MS。需要在此MS与SGSN之间建立一条无线电链路用于消息传输。
能以几种方式建立SGSN与服务MLC之间的通信，也能在这些实体之间重复使用此隐式上下文方法。可选择地，在此接口上(利用特殊的NSAPI值)进行显式上下文建立。此方法的益处是此MLC知道当前跟踪的所有用户，并且在将一个用户切换到由另一个MLC服务的另一SGSN时，能明确释放此上下文。另外，如果此计算被中断，即未完成，则旧的SGSN能通过给VMSC或GMLC发送一个差错报告来表示失败。此VMSC可以将此差错报告转发给GMLC，此GMLC可以再次询问HLR以获得新的SGSN地址，从而能再次开始定位处理。
还一选择方案是定义SGSN与SMLC之间的信令消息。此接口可以和SMLC与VMSC之间的接口(例如，MAP接口)相同。
可选择地，能在MS与SMLC之间使用常规的PDP上下文，对于此MS此SMLC在这种情况中看来是特殊的GGSN。能结合GPRS附加程序或只根据需求自动地执行上下文激活。能分配特殊的NSAPI用于此上下文，但此选择不是必需的。如果进行自动上下文激活，则一个特殊的APN(例如，“MLC”)将请求位置上下文表示给此SGSN。然后，此SGSN将此上下文激活转发给服务于此SGSN(SGSN配置信息)的MLC。可选择地，此MLC能请求网络启动的PDP上下文激活发生(例如，利用将需要建立位置上下文表示给用户的移动站的特殊NSAPI)。
能定义特殊的信令消息用于SGSN与MLC之间的空中接口(MS-SGSN)。在这种情况中，此SGSN根据配置信息(MLC)和用户的IMSI将这些消息转发给MS与MLC。这些消息例如可以是MAP协议消息。
虽然已结合GSM与GPRS系统描述了本发明，但本发明并不限于这些示例，并且本发明可以在所附的权利要求书的范围内进行修改。
缩写：
APN＝接入点名称
GMLC＝网关移动位置中心
GGSN＝网关GPRS支持节点
GPRS＝通用分组无线电业务
GPS＝全球定位系统
GSM＝全球移动通信系统
HLR＝归属位置寄存器
HPLMN＝归属PLMN
LCS＝定位业务
MLC＝移动位置中心
MSC＝移动业务交换中心
NSAPI＝网络(层)业务接入点识别符
PLMN＝公用陆地移动网络
SAP＝业务接入点
SCCP＝信令连接与控制部分
SGSN＝服务GPRS支持节点
SMLC＝服务移动位置中心
VLR＝访问者位置寄存器
VMSC＝VLR+MSC
参考文献：
T1P1 8P 150581：定位业务(LCS)阶段0要求
T1P1 8P 151045：定位业务(LCS)；业务说明，阶段1
T1P1 8P 151056：定位业务(LCS)；功能说明，阶段2
T1P1 8P 153351：GPRS用作LCS载体的推论和建议的补充项
所有的参考文献引入在此作为参考。

Claims (17)

1、用于在支持第一类型(L5)与第二类型(L3，L7)的连接的移动通信系统中提供有关移动站(MS)的定位业务信息的一种方法，此方法包括以下步骤：
从请求实体中接收请求(20，301)；
检索(22，308)与所述移动站(MS)有关的所述定位业务信息；和
提供对所述请求的响应(28，311)；
其特征在于：
根据第一组预定准则(304，306)确定(21)用于所述检索步骤的优选类型的连接；和
在所述检索步骤中利用所述优选类型的连接执行至少第一尝试(22)。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一组预定准则包括检查此移动站(MS)当前是否具有利用至少一个所述类型的连接的有效连接。
3、根据权利要求2的方法，其特征在于，所述检查基于检验所述请求(301)。
4、根据任何一个前面权利要求的方法，其特征在于，如果所述第一尝试导致失败，则第二组预定准则包括失败的原因，并且所述检索步骤包括利用其余类型的连接执行第二尝试(26)以响应所述第二组预定准则的满足。
5、根据权利要求4的方法，其特征在于，以下情况满足所述第二组预定准则：
所述第一尝试失败，但失败的原因不是“业务不允许”；和
以前未不成功地执行利用其余类型的连接的所述第二尝试。
6、根据权利要求1-3之中任何一个的方法，其特征在于，所述第一类型的连接(L5)是电路交换连接，并且所述第二类型的连接(L3，L7)是分组交换连接。
7、根据权利要求5的方法，其特征在于，所述第一类型的连接(L5)是电路交换连接，并且所述第二类型的连接(L3，L7)是分组交换连接。
8、根据权利要求6的方法，其特征在于，如果所述移动站(MS)具有正在进行的呼叫，则所述优选类型的连接是电路交换连接(L5)，否则所述优选类型的连接是分组交换连接(L3，L7)。
9、根据权利要求6的方法，其特征在于，如果未建立所述分组交换通信，则为此移动站(MS)建立电路交换通信。
10、根据权利要求6的方法，其特征在于，建立至少一个隐式分组数据协议或PDP上下文。
11、根据权利要求10的方法，其特征在于，建立PDP上下文的所述步骤包括分配预定义网络层业务接入点识别符或NSAPI值。
12、根据权利要求10的方法，其特征在于，在此移动站(MS)与支持节点(SGSN)之间建立所述至少一个隐式PDP上下文。
13、根据权利要求10的方法，其特征在于，在支持节点(SGSN)与当前服务于此移动站(MS)的服务移动位置中心(SMLC)之间建立所述至少一个隐式PDP上下文。
14、根据权利要求10-12之中任何一个权利要求的方法，其特征在于，在支持节点(SGSN)与当前服务于此移动站(MS)的服务移动位置中心(SMLC)之间建立至少一个显式PDP上下文。
15、根据权利要求1的方法，其特征在于，如果已建立用于所述移动站的电路交换连接，则由网关移动位置中心(GMLC)直接(307a)接收所述请求(310)；和否则通过服务GPRS支持节点(SGSN)间接(305b，307b)接收所述请求(310)，此GMLC通过移动业务交换中心(VMSC)检索所述定位业务信息，此VMSC又利用服务移动位置中心(SMLC)检索所述定位业务信息。
16、根据权利要求15的方法，其特征在于，所述网关移动位置中心(GMLC)给所述移动业务交换中心(VMSC)发送所述服务GPRS支持节点(SGSN)的地址。
17、用于在支持电路交换通信与分组交换通信的移动通信系统中支持有关移动站(MS)的定位业务信息的一种设备(GMLC，VMSC)，此设备包含：
从请求实体中接收请求(20，301)的接口和逻辑；
检索(22，308)有关所述移动站(MS)的所述定位业务信息的接口和逻辑；和
提供对所述请求的响应(28，311)的接口和逻辑；
其特征在于，所述设备(GMLC，VMSC)包含：
根据第一组预定准则(304，306)确定(21)用于所述检索的优选类型的连接的逻辑；和
利用所述优选类型的连接执行至少第一尝试(22)的逻辑。
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