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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(xiàng)政府強(qiáng)制的增強(qiáng)911電信服務(wù)，該項(xiàng)服務(wù)如果從1970年開(kāi)始正式出現(xiàn)算起的話(huà)，已經(jīng)走過(guò)了將近40年的發(fā)展歷程。通過(guò)撥打911這個(gè)簡(jiǎn)單的號(hào)碼，不論你是何種身份，只要是在北美地區(qū)，都能夠及時(shí)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(tīng)911電話(huà)的緊急呼叫服務(wù)中心不僅可以從話(huà)音中了解到撥打者所需要的救援類(lèi)型，還可以通過(guò)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(yùn)營(yíng)商和政府等機(jī)構(gòu)的付出不可小視。

　　下面，從移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)介紹E911系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展，希望能夠幫助中國(guó)運(yùn)營(yíng)商在類(lèi)似E911系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、方案選擇和標(biāo)準(zhǔn)化方面有所幫助。

　　北美無(wú)線(xiàn)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(shí)別所有用戶(hù)撥打的緊急呼叫，并自動(dòng)將其路由到合適的公共安全應(yīng)答點(diǎn)（PSAP），同時(shí)將用戶(hù)號(hào)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(diǎn)可以在接到電話(huà)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(lái)，供進(jìn)一步救援之用。

　　這種服務(wù)在固定網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為簡(jiǎn)單：因?yàn)槊恳粋�(gè)固網(wǎng)電話(huà)號(hào)碼是和一個(gè)物理位置相關(guān)的；只要把全部的對(duì)應(yīng)關(guān)系都搜集到數(shù)據(jù)庫(kù)中，公共安全應(yīng)答點(diǎn)就可以根據(jù)用戶(hù)號(hào)碼查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)，并利用GIS系統(tǒng)來(lái)顯示用戶(hù)的位置。

　　但是，對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，用戶(hù)的號(hào)碼（對(duì)于漫游和非法用戶(hù)而言）和位置都不是確定的信息，用戶(hù)的準(zhǔn)確位置信息更是難以獲取。因此，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）分為兩個(gè)基本階段要求移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供增強(qiáng)911服務(wù)：一階段要求可以根據(jù)用戶(hù)的粗略位置將呼叫路由到正確的PSAP并攜帶用戶(hù)號(hào)碼；二階段要求PSAP可以獲取用戶(hù)較精確的位置。

　　由于移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)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(duì)應(yīng)的，因此首先要建立移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)基站小區(qū)和緊急服務(wù)區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并依照它來(lái)把呼叫路由到合適的PSAP去。在現(xiàn)實(shí)中，由于多家運(yùn)營(yíng)商都需要建立和PSAP之間的冗余的信令和話(huà)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(shí)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(yùn)營(yíng)商管理，其他的運(yùn)營(yíng)商只需要利用這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施就可以了。

　　由于PSAP并不和每個(gè)運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備全部對(duì)接，因此在獲取用戶(hù)較精確位置的時(shí)候，需要通過(guò)一個(gè)中間設(shè)備，也就是ALI（Automatic Location Identification）。由ALI從移動(dòng)定位中心（圖1中的GMLC/MPC）獲取用戶(hù)較精確的位置信息。圖1表示了從移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)看的整個(gè)無(wú)線(xiàn)E911系統(tǒng)的完整架構(gòu)。

圖1 無(wú)線(xiàn)E911系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　這個(gè)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(hù)每月都要支付一定的緊急服務(wù)費(fèi)用給運(yùn)營(yíng)商，并且在美國(guó)有專(zhuān)門(mén)的基金會(huì)來(lái)負(fù)責(zé)這部分資金的運(yùn)用。

　　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(jì)算并獲取用戶(hù)位置的系統(tǒng)架構(gòu)略有不同，但都是在相對(duì)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(huì)話(huà)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(jì)算終端精確位置的。

　　為了滿(mǎn)足FCC提出的E911二階段定位精度要求：定位精度在100m以?xún)?nèi)的概率不能低于67%，定位精度在300m以?xún)?nèi)的概率不能低于95%，在不同的網(wǎng)絡(luò)中，運(yùn)營(yíng)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(shí)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(shí)現(xiàn)方式。

　　在基于終端的方案中，PDE（Position Determining Entity）采用高通的專(zhuān)利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了AGPS/AFLT/混合定位計(jì)算功能。這種方案需要終端支持GPS和專(zhuān)門(mén)的軟件協(xié)議。不過(guò)，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(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，成本更高一些，因?yàn)樾枰�在網(wǎng)絡(luò)側(cè)部署大量的LMU（Location Measurement Unit）。當(dāng)然，不少運(yùn)營(yíng)商也在試圖通過(guò)基于終端的SUPL AGPS方案來(lái)滿(mǎn)足FCC對(duì)定位精度的要求。
定位精度的要求對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用，但是也造成了系統(tǒng)的高成本和一些非標(biāo)準(zhǔn)方案的出現(xiàn)。除了美國(guó)之外，其他國(guó)家都在這個(gè)問(wèn)題上持謹(jǐn)慎的態(tài)度。

　　面向全I(xiàn)P時(shí)代911系統(tǒng)的發(fā)展

　　以美國(guó)和歐洲交通管理部門(mén)為首的相關(guān)機(jī)構(gòu)提出了面向全I(xiàn)P時(shí)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(yǔ)音，還能夠用文字、語(yǔ)音和圖像等多媒體形式更好地、自動(dòng)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(dòng)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(wèn)題。

　　在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)之前，NENA（Notional Emergency Number Association）提出了針對(duì)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(gè)模型充分考慮了對(duì)既有系統(tǒng)的兼容。在這個(gè)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(diǎn)。在這些不同的網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)、甚至包括無(wú)線(xiàn)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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