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北美E911系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展初探

2010/07/22

　　北美地區(qū)有一項政府強制的增強911電信服務，該項服務如果從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。這里的奧秘就在于，接聽911電話的緊急呼叫服務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、方案選擇和標準化方面有所幫助。

　　北美無線增強911系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

　　增強911服務的目的，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，該服務還要求公共安全應答點可以在接到電話后獲取撥打者的較準確的位置，以便于用文字或者地圖的方式顯示出來，供進一步救援之用。

　　這種服務在固定網(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；只要把全部的對應關(guān)系都搜集到數(shù)據(jù)庫中，公共安全應答點就可以根據(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911服務：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)域和緊急服務區(qū)通常不是一一對應的，因此首先要建立移動網(wǎng)絡(luò)中每個基站小區(qū)和緊急服務區(qū)的對應關(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)。

圖1 無線E911系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　這個系統(tǒng)需要大量的基礎(chǔ)建設(shè)成本，為此，北美地區(qū)的電信用戶每月都要支付一定的緊急服務費用給運營商，并且在美國有專門的基金會來負責這部分資金的運用。

　　常用的E911定位方法

　　由于標準化的原因，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)備中進行。其中，GMLC（Gateway Mobile Location Center）和MPC （Mobile Positioning Center）是負責會話控制和粗精度定位的，SMLC（Serving Mobile Location Centre）和PDE （Position Determining Entity）是負責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。
定位精度的要求對產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展起到了一定的促進作用，但是也造成了系統(tǒng)的高成本和一些非標準方案的出現(xiàn)。除了美國之外，其他國家都在這個問題上持謹慎的態(tài)度。

　　面向全IP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)機構(gòu)提出了面向全IP時代的下一代911系統(tǒng)的構(gòu)想。它的先進性體現(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；PSAP的位置將變得不再重要，呼叫將根據(jù)地理坐標自動進行路由，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)這個目標之前，NENA（Notional Emergency Number Association）提出了針對已經(jīng)廣泛商用的VoIP業(yè)務的E911服務模型，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)。

圖2 VoIP E911系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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