Актуальные аналитические исследования
в области телекоммуникаций

В. Н. Максименко директор аналитического центра ЗАО "Современные Телекоммуникации"

М. А. Васильев руководитель проектов ОАО "Мобильные ТелеСистемы"

Журнал ИнформКурьер-Связь, № 3 2008 г., стр. 82

Ведущим операторам сотовой связи предстоит ввод в коммерческую эксплуатацию 3G/UMTS-сетей. И при организации услуг, основанных на определении местоположения абонента, такие операторы весьма заинтересованы в использовании отечественной глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС.

Штатная работа глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС даст сотовым операторам немало преимуществ. Появится возможность добиться независимости строящихся сетей 3-го поколения от американской ГНСС GPS. Удастся обеспечить синхронизацию, а соответственно, целостность этих сетей. Наконец, передаваемые ГЛОНАСС данные можно будет использовать для организации услуг, основанных на определении местоположения абонента (Location Based Services, LBS), и качество таких услуг перестанет зависеть от настроек GPS.

Отметим, уже есть решение правительства о коммерческой эксплуатации ГЛОНАСС, которое базируется на Указе Президента РФ от 17 мая 2007 г. № 638 "Об использовании глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития Российской Федерации". Рассмотрим возможность применения сигналов системы ГЛОНАСС при оказании LBS-услуг в сетях 3-го поколения.

Международные стандарты LBS и ГНСС

Организация ETSI провела классификацию LBS-услуг. Она ввела стандарты на основные параметры качества услуг LBS, стандартизовала ведущие методы определения местоположения абонентского терминала.

В соответствии с документами ETSI единственный стандартизованный метод определения местоположения абонентского терминала с использованием ГНСС – это Assisted GPS (A-GPS)*. Правда, в мире уже несколько ГНСС работают на основе принципов, аналогичных подходу GPS (например, Galileo и ГЛОНАСС), но в полной мере стандартизация относится только к GPS. Метод A-GPS состоит в получении мобильным терминалом через сеть сотового оператора поправок для встроенного в этот терминал модуля GPS, которые повышают уровень доступности и качество услуг LBS.

В стандарте ETSI TS 25.305 (v. 7.3.0. Stage 2 functional specification of User Equipment positioning in UTRAN, Release 7) введено обобщающее понятие Assisted Global Navigation Satellite System (A-GNSS). Подчеркивается, что A-GNSS включает в себя A-GPS и/или A-Galileo и/или другие системы, которые когда-либо будут введены в строй (к ним относится и ГЛОНАСС). Малозаметные на первый взгляд "и/или" в упомянутой фразе на деле очень важны, поскольку означают ориентацию стандарта как на отдельное применение каждой ГНСС, так и на взаимодействие таких систем при оказании LBS-услуг по методу A-GNSS. Кроме того, дается существенное уточнение: при использовании в рамках A-GNSS иных ГНСС (не GPS) стандартизованные процедуры остаются прежними, только параметры, передаваемые со спутников системы ГЛОНАСС или Galileo, заменяются параметрами спутников GPS-системы.

Рассмотрим выводы, следующие из этого уточнения.

Услуги на основе A-GNSS

Метод A-GNSS обеспечивает горизонтальную точность определения местоположения, составляющую примерно 10 м, и время ответа порядка нескольких секунд. При использовании других методов в сетях сотовой связи эти показатели хуже (см., например, "ИКС" № 9'2007, с. 72). A-GNSS позволяет предоставлять такие значимые услуги, как отслеживание нахождения ценностей, поиск детей, местоопределение при спасательных работах и др.

При реализации операторами сотовой связи метода A-GNSS создается наземная эталонная сеть ГНСС, позволяющая эталонным приемникам (как правило, устанавливаемым на базовых станциях оператора) непрерывно функционировать и уверенно принимать сигналы от навигационных спутников, видимых с их точек размещения. По запросу мобильного аппарата эти приемники через сеть GSM передают вспомогательные параметры. Последние улучшают характеристики работы приемника, встроенного в мобильный аппарат и принимающего сигналы ГНСС.

Вспомогательные параметры обеспечивают значительное повышение скорости определения местоположения. Входящая в них информация о сигналах ГНСС позволяет выполнять быструю настройку для оптимального приема мобильным аппаратом этих сигналов. Кроме того, вспомогательные данные существенно увеличивают точность определения местоположения, поскольку содержат сведения о спутниках, видимых в данный момент с места нахождения абонентского аппарата. Полный перечень вспомогательных данных ГНСС для системы GPS, передаваемых сетью подвижной связи на мобильный аппарат, приведен в таблице. Там же указано, на какой показатель определения местоположения влияет тот или иной параметр.

Ориентируясь на этот перечень параметров и их представление в системе GPS, производители оборудования формируют программно-аппаратное обеспечение систем, внедряемых в сетях сотовой связи для поддержки метода A-GPS. При использовании иной ГНСС, включая ГЛОНАСС, такое программно-аппаратное обеспечение подлежит модификации. Какие же функции должны быть модифицированы для адаптации метода A-GNSS к работе с системой ГЛОНАСС?

Логическая модель LBS

На рис. 1 показана логическая модель системы определения местоположения (СОМ) для сетей сотовой связи, в том числе 3-го поколения.

Процесс предоставления LBS-услуги состоит в следующем. Клиент СОМ запрашивает у сервера, входящего в систему определения местоположения, сведения о местонахождении одной или нескольких мобильных станций. Клиент СОМ – чисто логическое понятие. Он может находиться как внутри наземной сети сотовой связи (например, мобильный абонент), так и вне ее. Например, если при оказании службам спасения услуги местоопределения запрос поступает с центрального пульта, то клиентом (в техническом аспекте) становится его программно-аппаратное обеспечение. Если же запрос следует с мобильного терминала сотрудника МЧС, клиентом оказывается мобильный терминал со встроенной в него функцией определения местоположения. В свою очередь, сервер СОМ активизирует функцию определения местоположения, обрабатывает полученную информацию и передает ее абоненту.

Для обеспечения взаимодействия логических модулей стандартизован набор функций**, систематизация которых поддерживается также стандартизованной функциональной схемой СОМ (рис. 2). Реализация всех возможностей распределена по четырем подсистемам, которые включают в себя следующие функции.

Подсистема поддержки клиентов:

• управление клиентами LCCF;
• авторизация клиентов LCAF;
• преобразование систем координат LCCTF.

Подсистема поддержки подписчиков:

• авторизация подписчиков LSAF;
• обеспечение конфиденциальности LSPF.

Все функции этих двух подсистем внешние по отношению к передаваемым ГНСС параметрам, а потому инвариантны к системе, используемой в методе A-GNSS.

Подсистема поддержки определения местоположения:

• управление системой определения местоположения LSCF;
• биллинг LSBF;
• техническая поддержка LSOF (обработки аварийных ситуаций);
• управление измерительными модулями LMMF.

Последняя функция этой подсистемы (LMMF) подлежит существенной модификации, поскольку она обеспечивает управление измерительными модулями, значительно различающимися при использовании разных ГНСС.

Подсистема определения местоположения абонентов:

• определение местоположения в радиоподсистеме PRCF (общая координация выделения ее ресурсов для измерений);
• измерение параметров сигнала при определении местоположения PSMF;
• вычисление местоположения PCF;
• вспомогательная функция радиоподсистемы, используемая при определении местоположения PRAF (активируется при необходимости взаимодействия разных компонентов сети).

Из функций данной подсистемы лишь PCF существенно зависит от параметров, передаваемых с ГНСС, поэтому требует модификации при использовании ГНСС разных типов.

Модификация компонентов

Какие же компоненты сети 3-го поколения должны подвергнуться модификации при использовании ГНСС ГЛОНАСС наряду с GPS или вместо этой системы?

На рис. 3 показана структурная схема сети 3-го поколения с компонентами, обеспечивающими предоставление LBS-услуг. К таким компонентам относятся стационарный измерительный модуль LMU, сервисный центр определения местоположения SMLC (реализуется как функциональность контроллера SRNC), шлюзовой центр определения местоположения GMLC, мобильный абонентский терминал UE.

Модифицируемая функция подсистемы поддержки определения местоположения LMMF реализуется сетевым компонентом SMLС, а функция PCF подсистемы определения местоположения абонентов – компонентами UE и RAN (Node B + RNC). Таким образом, при использовании ГНСС ГЛОНАСС для предоставления LBS-услуг в сети 3-го поколения требуется модификация программного, а в общем случае – и аппаратного, обеспечения сетевых элементов UE, SMLC, Node-B и RNC.

Как будет развиваться такая модификация, а следовательно, и процесс вовлечения системы ГЛОНАСС в сферу оказания LBS-услуг? Многое зависит от темпов обеспечения качественного функционирования самой спутниковой группировки ГЛОНАСС. По мере достижения системой ГЛОНАСС необходимых качественных показателей будет расти интерес к ней рынка сотовой связи. Как следствие, станет увеличиваться заинтересованность производителей оборудования (в том числе абонентского) для сетей 3-го поколения в выпуске решений, поддерживающих совместное использование нескольких ГНСС для предоставления LBS-услуг.

Применение сигналов с большего числа спутников приводит к повышению качества LBS-услуг. Их доступность растет вследствие повышения надежности приема сигналов, минимизации его "замираний", появления возможности работать внутри зданий. А полноту сервисов обеспечивает повышение точности определения местоположения.

. . .

Итак, для вовлечения ГЛОНАСС в сферу оказания LBS-услуг имеются необходимые механизмы. В результате их действия нужные модификации рано или поздно будут выполнены и оборудование сетей 3-го поколения начнет использоваться операторами сотовой связи. Однако пока перспективы интенсивного развития и полносоставного функционирования ГНСС ГЛОНАСС весьма туманны. Представляется целесообразной активизация (на уровне Мининформсвязи России) деятельности, нацеленной на заключение с поставщиками оборудования для сетей 3-го поколения соглашений о доработке их решений для использования в России ГНСС ГЛОНАСС. Наряду с повышением качества LBS-услуг по мере развития спутникового сегмента, это уже сейчас обеспечило бы независимость сетей 3-го поколения от системы GPS.

Терминалы, использующие сигналы ГЛОНАСС

Сети сотовой связи активно применяются для оказания услуг класса Fleet Management (диспетчеризация и мониторинг подвижных объектов). В таких случаях отсутствует необходимость в модификации функций сетевого оборудования – может быть, за исключением функции обработки сигналов ГНСС абонентским терминалом. Абонентский терминал представляет собой телематический модуль, обеспечивающий определение своих координат в соответствующей ГНСС и их передачу в центр мониторинга по каналам сети подвижной связи (в сети 3-го поколения таковыми могут быть SMS, USSD, CSD, PSD).

Уже сегодня в России используется целый ряд телематических модулей (таких, как "Топаз-201", разработанный Центром телематических услуг), которые действуют через сеть GSM с применением сигналов ГЛОНАСС. Для работы через сеть 3-го поколения достаточно иметь в качестве модуля радиодоступа комбинированный 2G/3G-модуль. Многофункциональный абонентский телематический терминал M2M-Cyber GLX (GSM/ГЛОНАСС/GPS) компании "М2М телематика" представляет собой часть системы мониторинга и управления транспортом BN-City. Навигационный приемник 1К-161 спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, разработанный ФГУП "РИРВ", предназначен для определения текущих координат, скорости и времени по сигналам систем ГЛОНАСС, GPS, WAAS, EGNOS.

____________________________________
* ETSI TS 22.071, v. 7.4.0. Location Services (LCS), Service description; Stage 1, Release 7.

** Громаков Ю. А., Северин А. В., Шевцов В. А. Технологии определения местоположения в GSM и UMTS. – М.: Эко Трендз, 2005.