Структура системы определение местоположения абонента в сети WiMAX Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

23 декабря 2011 г. 11:34

ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА

Структура системы определение местоположения абонента в сети WiMAX

Инновационный проект коммерческого использования глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС предполагает разработку востребованных широкополосных инфокоммуникационных услуг на основе местоположения абонента. Предложена структура системы определения местоположения абонентов в сети \ММАХ, что позволит не только обесленитъ высокую скорость передачи данных, но и повысить точность определения местоположения, объединив атутниковые и наземные технологии.

Максименко В.Н.,

профессор кафедры АИТСС, МТУСИ

Виноградов АА,

инженер-исследователь

В настоящее время одним из инновационных проектов является проект коммерческого использования глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС. Восстановление полной космической группировки спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС повышает актуальность разработки наземной аппаратуры потребителя и новых услуг на основе местоположения абонентов для коммерческого предоставления

Одним из наиболее массовых и перспективных приложений коммерческого внедрения глобальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС являются инфокоммуникационные услуги на основе мониторинга и диспетчеризации автомобильного транспорта. В исследовании [1], проведенном по заказу Ассоциации ТЛО-НАСС/ГНСС-Форум" приведен перечень и особенности более 60 решений, представленных на рынке России компаний-разработчиков комплексных решений систем мониторинга и диспетчеризации автомобильного транспорта (СМиДА География компаний, представивших свои решения, практически полностью перекрывает все регионы России. На рынке сформировалось группа компаний-лиде-ров, которые не только предлагают свои решения на рынок, но и имеют уже достаточно богатый опыт внедрения: от 10000до 60000 комплектов бортовых терминалов и до 1500-2000 рабочих мест диспетчерских систем [ 1 ]. Тем не менее, рынок СМиДА еще далек от насыщения а достигнутый уровень производства OEM-решений с ГЛОНАСС/GPS приемниками, открывает доступ для новых разработчиков — участников рынка СМцЦА По оценке ЗАО "Современные Телекоммуникации" [2] в ближайшие 3-5 лет рынок СМиДА будет составлять порядка 10 млн. комплектов бортового оборудования. В настоящее время для передачи речевых сообщений и данных в системах мониторинга и диспетчеризации автомобильного транспорта используются службы пакетной передачи данных GPRS сетей СПС стандарта GSM. Таким образом, операторы сетей беспроводной связи могут рассчитывать на расширение своей абонентской базы на 10 млн. за счет абонентов телематических услуг. Но все это станет реальностью в случое, если конечному потребителю будут предложены новые востребованные услуги.

В настоящее время, основными функциями бортового терминала СМцЦА является взаимодействие с системой ГЛОНАСС для определения местоположения и взаимодействие с сетью связи для обмена информацией с диспетчерским центром Учитывая, что потребителем широкополосных услуг является абонент, который может находиться в зоне действия сетей с разной беспроводной технологией, необходимо иметь многодиапазонный терминал, обеспечива-

ющий возможность определения местоположения и передачи данных в интегрированной сети ГЛOHACC\UMTS\Wi-Fi\WiMAX, те. необходимо реализовать несколько методов определения местоположения в одном терминале. На данном этапе развития создание таких терминалов представляется вполне реализуемым; разработчики микропроцессорной элементной базы перешли к разработке мно-гоадерных процессоров, работающих по параллельным алгоритмам, известны примеры разработки чипов для систем позиционирования, использующей GPS и Wi-Fi, Bluetooth технологии, о также обеспечивающие поддержку четырехдиапазонных сетей GSM/GPRS/EDGE и трехдиапазонных UMTS/HSDPA [3].

Методы определения местоположения в сетях сотовой подвижной связи стандарта GSM достаточно хорошо известны, а в широкополосных сетях стандарта WiMAX пока не исследовались. По нашему мнению, сети связи, построенные на основе мобильного WiMAX, могли бы расширить возможности предоставления широкополосных услуг абонентам телемсгтичесих услуг на основе определения местоположения. Целью данной статьи является привлечь внимание разработчиков к исследованию возможностей определения местоположения в сетях WiMAX и на их основе разработка широкополосных персонифицированных IBS-услуг.

На рисунке 1 показано, что для разработки LBS-услуг необходимо совместить сразу несколько технологий: Интернет, мобильное устройство и геоинформационную систему (ГИС).

Ключевым моментом LBS является знание о местоположении абонента, что позволяет расширить существующие услуги (например: знакомства, запрос погоды, биллинговые системы и тд.), а также предоставить рад новых услуг, базирующихся на знании местоположения абонента.

Предоставление вышеприведенных услуг осуществляется по алгоритму, показанному на рис. 2.

Как правило, основная информация, передаваемая по сети конечному пользователю, при оказании LBS-услуг, это текст. Для реализации подобных услуг сейчас используются такие сети передачи данных, как: GSM, GPRS, EDGE, при использовании этих сетей на IBS-услуги накладывается ряд ограничений, связанных с большими задержками и скоростью передачи данных, зачастую, актуальность определенной услуги зависит от сроков ее оказания.

Подобную проблему можно решить, используя беспроводные технологии нового поколения с широкополосным доступом На сегодняшний день на згу роль больше всего подойдут WiMAX-сети, помимо

большой скорости переда- FW. 1. Представление IBS

100

T-Comm, #9-2011

^ Контроллер Пользователь Приложения J

Конфигурация

А

^База данных правил^

Уведомления

подтверждения

п г \%)

Приложения

<

1

3=!С

3-я сторона

£

А

Х2_

Управление доступом J

iz.

Информация местоположения

Сервис с местоположения

о

Местоположение

Местоположение и политика

Контент основанный на местоположении

Может потребоваться установление подлинности (Аутентификация) Запрос местоположения

Запрос услуг определения местоположения (LBS)

Другое

ftc. 2 Алгоритм оказания IBS-услуг

чи данных, технология WiMAX поддерживает заданное качество обслуживания (QOS).

Применение сетей на основе технологии WiMAX для оказания LBS, позволит вывести эти услуги на новый уровень, например, информация, получаемая при оказании той или иной услуги, не обязательно должна быть в виде текста, появляется возможность передавать целые медиа файлы (изображения, видео, аудио и т.п.). Для реализации такой системы, с учетом алгоритма представленного на рисунке 2, потребуется использовать спутниковые навигационные системы, именно они будут определять местоположение абонента (абонентского терминала). Далее полученная информация о местоположении будет передаваться абонентской станцией контент-провайдеру (либо оператору) по беспроводной сети WiMAX, который на ее основе сформирует конечную услугу и передаст ее обоненту-заказчику (рис 3).

Представленная система оказана LBS-услуг обладает одним существенным недостатком перед аналогичными системами в GSM\GPRS и т.а сетях — изначально стандартом IEEE 802.16 не предусмотрена возможность определения местоположения абонента ресурсами самой сети. Но из этой ситуации есть выход — необходимо выяснить, какие элементы сети отвечают за возможность определения местоположения абонента, по аналогии с сетями третьего поколения, где подобные методы предусмотрены стандартом Для определения местоположения абонентского терминала в сети WiMAX, необходимо внести следующие изменения:

1. Оснастить базовые станции необходимым оборудованием, а

а. Установить измерительные модули — LMU (Location Measurement Unit), задачей которых является проведение необходи-

мых измерении в радиосети для последующего расчета местоположения терминала.

b Установить сервисный центр определения местоположения — SMLC (Serving Mobile Location Center). На основе полученных данных от LMU, сервисный центр производит окончательный расчет координат и точности полученного результата.

2. В состав ASN-шлюза включить шлюзовой центр определения местоположения — GMLC (Gateway Mobile Location Center), который будет выполнять функции подсистемы поддержки клиентов системы определения местоположенкЯ, подробнее о которой поговорим позже.

3. В сети оператора должен быть установлен сервер системы определена местоположения (СОМ).

Для того чтобы понять, что собой представляет сервер системы определения местоположения, воспользуемся описанием логической модели системы определения местоположения (рис. 4) для сетей сотовой связи GSM, предложенной Партнерством 3GPP [4]. Практически без изменений эта модель рекомендована для сетей UMTS и также может быть рекомендована для сетей WiMAX. Клиент СОМ запрашивает информацию о местоположении одной или нескольких мобильных станций у сервера системы определения место-

Кон І СІП-уЛ про пай лер -ИЛИ

N

Опера юр

fVc. 3. Общий вид системы окаэс**« LBS-yaiyr в сети WiMAX

T-Comm, #9-2011

101

К. 1MCHI СИСТСЧЫ определения Запрос л Сервер системы определения Мобильная станция

Ответ т Конфилеиина-іьтхчі. ^

hie 4 Лопмескся модель системы олредеяе»*** местоположения

положения. Сервер включает функцию определения местоположения, обрабатывает полученную информацию о местоположении и передает ее абоненту.

Сервер должен определять местоположение мобильной станции с заданным качеством обслуживания. Ответ на запрос об определении местоположения должен передаваться в строго определенном стандартном формате.

Сервер СОМ состоит из нескольких модулей, объединенных различными интерфейсами, необходимых для обслуживания 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.

Для описана функций, доступных для клиента системы определения местоположения, вводится понятие клиентской функции определения местоположения. Эта функция отвечоет за взаимодействие клиентского программного обеспечения с сервером определения местоположения по стандартному интерфейсу.

Логическая модель сервера СОМ состоит из четырех псдсистем:

1. Подсистема поддержки клиентов

2. Подсистема поддержки системы определения местоположения.

3. Подсистема поддержки подписчиков но услуги определения местоположения.

т

»Ht PtIWy Rcaly»

Ргоя> -МI Р-клнсм!

ІЧмрамс latuia iipti

ЛЛЛ-кліїст

Ач їситмфикаїор

f*cn|kK гршісиис

][

Лугпігмфпкация І ccpwcHux іюпжоа |

.тіціо.к«жс«т»

RRt -pct|xiMc-i*rop I

о

Ьаюпл станина

І Ірмсчммк К.1ЮЧСЙ

Умрмыеиис ралморссурсаыи

SMLC | | RRA

][

тт

FW. 5. Структурная схема сети WiMAX с поддержкой функций определения местополо-жения (подчеркнуты элементы подсистемы определения местоположения)

4. Подсистема определения местоположения абонентов.

Основные информационные потоки в системе определения местоположения — эго потоки запросов и потоки результатов определения местоположения Запрос содержит следующую информацию: • идентификатор мобильной станции;

• идентификатор клиента определения местоположения;

• требуемое качество обслуживания;

• тип запрашиваемою местоположения, например, текущее или последнее известное местоположение;

• приоритет запроса;

• тип используемой клиентом СОМ системы координат.

Запросы могут требовать немедленного, отложенного или периодического отклика.

Поаредем итог В рамках сети WiMAX система определения место-паложенш логически может быть реализована в виде центра определена местоположенкя (Mobile Location Cenler, MLQ, а точнее, в виде двух его компонентов: сервисного центра определения местоположения (Serving MIC SMLC) и шлюзового центра определена местоположения (Gateway MLC, GMLC). Структурная схема сети WiMAX с поддержкой функции определения местоположения приведена на рис. 5.

Шлюзовой центр определения местоположения (GMLC) выполняет функции, описанной ранее подсистемы поддержки клиентов системы определения местоположенl*J. В одной ASN могут быть более одного шлюзового центра определения местоположения.

Сервисный центр определения местоположения (SMLC) выполняет функции остальных подсистем сервера определения местоположения те. обрабатывает сообщения о местоположении и на базе используемой системы координат (например, декартовой), осуществляет окончательный росчет координат и точности полученного результата. Лучше всего размещать SMLC в рсдиопсдсистеме БС.

Для получения необходимых для измерений донных SMLC обращается к стационарным измерительным модулям (Line Measurement Unit, LMU). Последние могут быть двух типов: типа А — подключаются по радиоканалу, а типа В — входят в состав радиоподсистемы БС

Информация из сервисного центра SMLC поступает в шлюзовой центр GMLC, который является защищенным граничным пунктом для внешних модулей, запрашивающих донные о местоположении конкретного абонента. GMLC не только обеспечивоет связь с внешним миром, но и предоставляет донные о местоположении, определяя IP абонента.

Шлюзовой центр представляет информацию в нескольких форматах. Решение, предоставлять услуги определения местоположения третьей стороне или нет, принимает оператор, что требует выполнения рада служебных функций, таких как: аутентификация, ведение счетов, контроль оплаты и тд

Литература

1 Мсжсименко В.Н. и др. Российский рынок систем мониторинга и диспетчеризации автомобильного транспорта Аналитический отчет. ЗАО "Современные Телек оммумика^и’. — Mj 2009. — 321 с www.modetel.nj.

2 Мааимвмоо ВН Состояние и основные проблемы внедрения спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS для мониторинга автомобильного трсиспорта Тезисы доклепа. Ill Международный форум по спутниковой навигации. — М- 2009. — www.modeiel.nj,

3. Широкополосная связь в России в нанапе XXI века/Под ред проф. дгн, Л.Е. Варакина и гроф, дтн, Ю Г Шинакова — М.: MAC 2008. — 246с

4 Громаков ЮА, Северин А В, Шевцов ВА Технологии определения местоположения в сетях GSM и UMTS. Учебное пособие — М_- Эко-Трендз, 2005.-144с

102

T-Comm, #9-2011