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北美E911系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展初探

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  北美地區(qū)有一項政府強(qiáng)制的增強(qiáng)911電信服務(wù),該項服務(wù)如果從1970年開始正式出現(xiàn)算起的話,已經(jīng)走過了將近40年的發(fā)展歷程。通過撥打911這個簡單的號碼,不論你是何種身份,只要是在北美地區(qū),都能夠及時得到包括警察、救火、醫(yī)療等多種救援服務(wù)。這里的奧秘就在于,接聽911電話的緊急呼叫服務(wù)中心不僅可以從話音中了解到撥打者所需要的救援類型,還可以通過文字或者地圖的方式了解到撥打者的位置。為此服務(wù)所需要建設(shè)的支撐體系非常龐大,電信運營商和政府等機(jī)構(gòu)的付出不可小視。   下面,從移動通信網(wǎng)絡(luò)的角度來介紹E911系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展,希望能夠幫助中國運營商在類似E911系統(tǒng)的設(shè)計、方案選擇和標(biāo)準(zhǔn)化方面有所幫助。   北美無線增強(qiáng)911系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹   增強(qiáng)911服務(wù)的目的,一是電信系統(tǒng)可以識別所有用戶撥打的緊急呼叫,并自動將其路由到合適的公共安全應(yīng)答點(PSAP),同時將用戶號碼和粗略位置一起帶給它。另外,該服務(wù)還要求公共安全應(yīng)答點可以在接到電話后獲取撥打者的較準(zhǔn)確的位置,以便于用文字或者地圖的方式顯示出來,供進(jìn)一步救援之用。   這種服務(wù)在固定網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)起來較為簡單:因為每一個固網(wǎng)電話號碼是和一個物理位置相關(guān)的;只要把全部的對應(yīng)關(guān)系都搜集到數(shù)據(jù)庫中,公共安全應(yīng)答點就可以根據(jù)用戶號碼查詢數(shù)據(jù)庫,并利用GIS系統(tǒng)來顯示用戶的位置。   但是,對于移動網(wǎng)絡(luò)來說,用戶的號碼(對于漫游和非法用戶而言)和位置都不是確定的信息,用戶的準(zhǔn)確位置信息更是難以獲取。因此,美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)分為兩個基本階段要求移動運營商提供增強(qiáng)911服務(wù):一階段要求可以根據(jù)用戶的粗略位置將呼叫路由到正確的PSAP并攜帶用戶號碼;二階段要求PSAP可以獲取用戶較精確的位置。   由于移動通信運營商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域和緊急服務(wù)區(qū)通常不是一一對應(yīng)的,因此首先要建立移動網(wǎng)絡(luò)中每個基站小區(qū)和緊急服務(wù)區(qū)的對應(yīng)關(guān)系,并依照它來把呼叫路由到合適的PSAP去。在現(xiàn)實中,由于多家運營商都需要建立和PSAP之間的冗余的信令和話音通路,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,把上述路由功能集中到一些中心交換局,也就是SR(Selective Router)中去實現(xiàn)。這種交換局通常是由已經(jīng)具備和PSAP之間物理鏈路的運營商管理,其他的運營商只需要利用這個基礎(chǔ)設(shè)施就可以了。   由于PSAP并不和每個運營商的設(shè)備全部對接,因此在獲取用戶較精確位置的時候,需要通過一個中間設(shè)備,也就是ALI(Automatic Location Identification)。由ALI從移動定位中心(圖1中的GMLC/MPC)獲取用戶較精確的位置信息。圖1表示了從移動運營商的角度來看的整個無線E911系統(tǒng)的完整架構(gòu)。

  常用的E911定位方法   由于標(biāo)準(zhǔn)化的原因,GSM和CDMA網(wǎng)絡(luò)中計算并獲取用戶位置的系統(tǒng)架構(gòu)略有不同,但都是在相對集中的設(shè)備中進(jìn)行。其中,GMLC(Gateway Mobile Location Center)和MPC (Mobile Positioning Center)是負(fù)責(zé)會話控制和粗精度定位的,SMLC(Serving Mobile Location Centre)和PDE (Position Determining Entity)是負(fù)責(zé)計算終端精確位置的。   為了滿足FCC提出的E911二階段定位精度要求:定位精度在100m以內(nèi)的概率不能低于67%,定位精度在300m以內(nèi)的概率不能低于95%,在不同的網(wǎng)絡(luò)中,運營商分別選擇了不同的技術(shù)模式。在CDMA同步網(wǎng)絡(luò)中,采用的是基于終端的實現(xiàn)方案。在GSM網(wǎng)絡(luò)中主要是采用U-TDOA這種基于網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方式。   在基于終端的方案中,PDE(Position Determining Entity)采用高通的專利技術(shù),實現(xiàn)了AGPS/AFLT/混合定位計算功能。這種方案需要終端支持GPS和專門的軟件協(xié)議。不過,北美地區(qū)的政府已經(jīng)強(qiáng)制要求新入網(wǎng)終端都要具備GPS功能。   基于網(wǎng)絡(luò)的方案,對于運營商來說,成本更高一些,因為需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)部署大量的LMU(Location Measurement Unit)。當(dāng)然,不少運營商也在試圖通過基于終端的SUPL AGPS方案來滿足FCC對定位精度的要求。   面向全I(xiàn)P時代911系統(tǒng)的發(fā)展   以美國和歐洲交通管理部門為首的相關(guān)機(jī)構(gòu)提出了面向全I(xiàn)P時代的下一代911系統(tǒng)的構(gòu)想。它的先進(jìn)性體現(xiàn)在:不僅能夠承載語音,還能夠用文字、語音和圖像等多媒體形式更好地、自動地為緊急救援服務(wù);PSAP的位置將變得不再重要,呼叫將根據(jù)地理坐標(biāo)自動進(jìn)行路由,并且系統(tǒng)可以支持轉(zhuǎn)接回退等功能;可以利用IP路由技術(shù)更好地處理鏈路擁塞問題。   在實現(xiàn)這個目標(biāo)之前,NENA(Notional Emergency Number Association)提出了針對已經(jīng)廣泛商用的VoIP業(yè)務(wù)的E911服務(wù)模型,如圖2所示。這個模型充分考慮了對既有系統(tǒng)的兼容。在這個模型中主要體現(xiàn)了將集中式的位置獲取功能改變?yōu)榉植际将@取的思路,以適應(yīng)不同IP接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點。在這些不同的網(wǎng)絡(luò)中用來確定終端位置的技術(shù)可能差別很大,例如可能涉及二層和三層IP技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)、甚至包括無線自組織網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)。

  其他各國考慮到自身的市場特點和發(fā)展階段,從經(jīng)濟(jì)、法律等角度考慮,也正在設(shè)計最適合本國的VoIP E911方案。多個國際標(biāo)準(zhǔn)化組織正在不同的領(lǐng)域中討論制定相關(guān)的規(guī)范。中興通訊積極參與到這些活動中,并提出了諸如融合SUPL/IETF(Secure User Plane for Location/Internet Engineering Task Force)、利用MO(Mobile Originated)支持未注冊用戶等多個建設(shè)性方案。   隨著移動通信越來越深入到人們的生活中,它所肩負(fù)的社會責(zé)任也將越來越多。尤其是當(dāng)人們急需政府、社會公共機(jī)構(gòu)或者他人的救援時,身邊觸手可及的移動通信設(shè)備幾乎是唯一可以依賴的工具。因此建設(shè)類似于E911系統(tǒng)的需求是真實而廣泛存在的。建議政府和運營商應(yīng)該抓住新的一輪技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇,結(jié)合自身的發(fā)展階段和實際需求,積極參與到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化制定活動中,并施加有效的影響,避免今后受到一些事實標(biāo)準(zhǔn)的束縛。

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