ระบบ GNSS เสริม ( A-GNSS ) คือ ระบบ เพิ่มประสิทธิภาพ GNSSที่มักช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเริ่มต้นทำงาน—เช่นเวลาในการรับสัญญาณครั้งแรก (TTFF)—ของระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก (GNSS) ได้อย่างมีนัยสำคัญ A-GNSS ทำงานโดยการส่งข้อมูลที่จำเป็นไปยังอุปกรณ์ผ่านเครือข่ายวิทยุแทนการเชื่อมต่อดาวเทียมที่ช้า โดยพื้นฐานแล้วเป็นการ "เตรียมความพร้อม" ตัวรับสัญญาณสำหรับการรับสัญญาณ เมื่อนำไปใช้กับGPSจะเรียกว่าGPS เสริมหรือGPS เพิ่มประสิทธิภาพ (โดยทั่วไปย่อว่าA-GPSและไม่ค่อยใช้ว่าaGPS ) ชื่อเรียกอื่นๆ ในท้องถิ่น ได้แก่A-GANSSสำหรับ Galileo และA-Beidouสำหรับ BeiDou

A-GPS ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายกับ โทรศัพท์มือถือที่รองรับ GPS เนื่องจากการพัฒนาได้รับการเร่งโดยข้อกำหนด 911ของFCC สหรัฐอเมริกา ที่ทำให้ข้อมูลตำแหน่งโทรศัพท์มือถือพร้อมใช้งานสำหรับผู้รับสายฉุกเฉิน^{[ 1 ]}

อุปกรณ์ GPSทุก เครื่อง ต้องการข้อมูลวงโคจรของดาวเทียมเพื่อคำนวณตำแหน่ง อัตราการส่งข้อมูลของสัญญาณดาวเทียมอยู่ที่ 50 บิต/วินาทีเท่านั้น ดังนั้นการดาวน์โหลดข้อมูลวงโคจร เช่น ปฏิทินดาราศาสตร์และ/หรือปฏิทินประจำปีจากดาวเทียมโดยตรงจึงมักใช้เวลานาน และหากสัญญาณดาวเทียมขาดหายไปในระหว่างการรับข้อมูลนี้ ข้อมูลจะถูกทิ้งไป และระบบแบบสแตนด์อโลนจะต้องเริ่มต้นใหม่ทั้งหมด ในสภาวะสัญญาณที่แย่มาก เช่น ในเขตเมือง สัญญาณดาวเทียมอาจแสดงการแพร่กระจายแบบหลายเส้นทางซึ่งสัญญาณจะกระโดดข้ามสิ่งกีดขวาง หรืออ่อนลงเนื่องจากสภาพอากาศหรือเรือนยอดต้นไม้เครื่องนำทาง GPS แบบ สแตนด์อโลนบางเครื่อง ที่ใช้ในสภาวะที่ไม่ดีอาจไม่สามารถระบุตำแหน่งได้เนื่องจากสัญญาณดาวเทียมขาดหายและต้องรอการรับสัญญาณดาวเทียมที่ดีขึ้น หน่วย GPS ทั่วไปอาจต้องใช้เวลานานถึง 12.5 นาที (เวลาที่ใช้ในการดาวน์โหลดปฏิทินดาราศาสตร์และปฏิทินดาราศาสตร์ของ GPS ) เพื่อแก้ไขปัญหาและสามารถระบุตำแหน่งที่ถูกต้องได้^{[ 2 ]}

ในระบบ A-GPS ผู้ให้บริการเครือข่าย จะติดตั้ง เซิร์ฟเวอร์ A-GPS ซึ่งเป็นเซิร์ฟเวอร์แคชสำหรับข้อมูล GPS เซิร์ฟเวอร์ A-GPS เหล่านี้จะดาวน์โหลดข้อมูลวงโคจรจากดาวเทียมและจัดเก็บไว้ในฐานข้อมูล อุปกรณ์ที่รองรับ A-GPS สามารถเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์เหล่านี้และดาวน์โหลดข้อมูลนี้ได้โดยใช้คลื่นความถี่วิทยุของเครือข่ายมือถือ เช่นGSM , CDMA , WCDMA , LTEหรือแม้แต่ใช้คลื่นความถี่วิทยุอื่นๆ เช่นWi-FiหรือLoRaโดยปกติอัตราการรับส่งข้อมูลของคลื่นความถี่เหล่านี้จะสูง ดังนั้นการดาวน์โหลดข้อมูลวงโคจรจึงใช้เวลาน้อยลง การใช้ระบบนี้อาจมีค่าใช้จ่ายสำหรับผู้ใช้ สำหรับการเรียกเก็บเงิน ผู้ให้บริการเครือข่ายมักจะนับสิ่งนี้เป็นการเข้าถึงข้อมูลซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายขึ้นอยู่กับอัตราค่าบริการ^{[ 3 ]}

กล่าวโดยละเอียด คุณสมบัติของ A-GPS ขึ้นอยู่กับเครือข่ายอินเทอร์เน็ตหรือการเชื่อมต่อกับISP (หรือ CNP ในกรณีของอุปกรณ์ CP/โทรศัพท์มือถือที่เชื่อมต่อกับบริการข้อมูลของผู้ให้บริการเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ) อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่มีเพียงตัวรับสัญญาณวิทยุ L1 ด้านหน้าและไม่มีกลไกการรับ ติดตาม และกำหนดตำแหน่ง GPS จะทำงานได้ก็ต่อเมื่อมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตกับ ISP/CNP เท่านั้น ซึ่งการคำนวณตำแหน่งจะทำนอกตัวอุปกรณ์เอง มันจะไม่ทำงานในพื้นที่ที่ไม่มีสัญญาณครอบคลุมหรือการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต (หรือเสาส่งสัญญาณฐาน (BTS) ใกล้เคียง ในกรณีที่อยู่ในพื้นที่ให้บริการของ CNP) หากไม่มีทรัพยากรเหล่านี้ อุปกรณ์จะไม่สามารถเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ A-GPS ที่ CNP มักจัดหาให้ได้ ในทางกลับกัน อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่มีชิปเซ็ต GPS ไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อข้อมูลเพื่อรับและประมวลผลข้อมูล GPS เป็นโซลูชันตำแหน่ง เนื่องจากได้รับข้อมูลโดยตรงจากดาวเทียม GPS และสามารถคำนวณตำแหน่งได้ด้วยตัวเอง อย่างไรก็ตาม การมีการเชื่อมต่อข้อมูลสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของชิป GPS บนอุปกรณ์เคลื่อนที่ได้

ความช่วยเหลือแบ่งออกเป็นสองประเภท:

สถานีเคลื่อนที่ (MSB)

ข้อมูลที่ใช้ในการค้นหาดาวเทียมได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

• อุปกรณ์นี้สามารถส่ง ข้อมูล วงโคจร (ข้อมูลวงโคจรที่แม่นยำ ใช้ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ) หรือปฏิทินวงโคจร (ข้อมูลวงโคจรโดยประมาณ ใช้ได้ 1-7 วัน) ของดาวเทียม GPS ไปยังเครื่องรับ GPS ทำให้เครื่องรับ GPS สามารถจับสัญญาณจากดาวเทียมได้เร็วขึ้นในบางกรณี
• เครือข่ายสามารถให้ข้อมูลเวลาที่แม่นยำได้

สถานีเคลื่อนที่ให้ความช่วยเหลือ (MSA)

เซิร์ฟเวอร์คำนวณตำแหน่งโดยใช้ข้อมูลจากตัวรับสัญญาณ GPS

• อุปกรณ์จะบันทึกภาพสัญญาณ GPS พร้อมเวลาโดยประมาณ เพื่อให้เซิร์ฟเวอร์นำไปประมวลผลเป็นตำแหน่งในภายหลัง
• เซิร์ฟเวอร์ช่วยเหลือมีสัญญาณดาวเทียมที่ดีและมีกำลังประมวลผลเหลือเฟือ จึงสามารถเปรียบเทียบสัญญาณที่ส่งมาเป็นส่วนๆ ได้
• พิกัดที่แม่นยำและได้จากการสำรวจของ เสา ส่งสัญญาณโทรศัพท์มือถือช่วยให้เข้าใจ สภาพ ไอโอโนสเฟียร์ ในพื้นที่ และสภาวะอื่นๆ ที่ส่งผลต่อสัญญาณ GPS ได้ดีกว่าการใช้เครื่องรับ GPS เพียงอย่างเดียว ทำให้สามารถคำนวณตำแหน่งได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ไม่ใช่ทุกเซิร์ฟเวอร์ A-GNSS ที่รองรับการทำงานในโหมด MSA เนื่องจากต้นทุนการคำนวณที่สูงและจำนวนอุปกรณ์พกพาที่ไม่สามารถคำนวณเองได้ลดลง เซิร์ฟเวอร์ SUPL ของ Google ก็เป็นหนึ่งในนั้นที่ไม่รองรับโหมดนี้

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องรับ A-GPS จะใช้การเชื่อมต่อข้อมูล (อินเทอร์เน็ตหรืออื่นๆ) เพื่อติดต่อเซิร์ฟเวอร์ช่วยเหลือสำหรับข้อมูล aGPS หากมี GPS อัตโนมัติที่ใช้งานได้ ก็อาจใช้ GPS แบบสแตนด์อโลน ซึ่งบางครั้งอาจใช้เวลานานกว่าในการหาตำแหน่งแรกแต่ไม่ขึ้นอยู่กับเครือข่าย ดังนั้นจึงสามารถทำงานได้นอกเหนือขอบเขตเครือข่ายและไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการใช้ข้อมูล^{[ 3 ]}อุปกรณ์ A-GPS บางชนิดไม่มีตัวเลือกในการเปลี่ยนไปใช้ GPS แบบสแตนด์อโลนหรืออัตโนมัติ

โทรศัพท์มือถือหลายรุ่นรวม A-GPS และบริการระบุตำแหน่งอื่นๆ รวมถึงระบบระบุตำแหน่ง Wi-Fiและการระบุตำแหน่งแบบหลายจุดโดยใช้สถานีฐานเซลล์และบางครั้งก็มีระบบระบุตำแหน่งแบบไฮบริด^{[ 4 ]}

ระบบ GPS ความไวสูงเป็นเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องซึ่งช่วยแก้ไขปัญหาบางประการเหล่านี้โดยไม่จำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม ต่างจาก A-GPS บางรูปแบบ ระบบ GPS ความไวสูงไม่สามารถให้สัญญาณระบุตำแหน่งได้ทันทีเมื่อตัวรับสัญญาณ GPS ปิดอยู่เป็นเวลานาน

โปรโตคอล A-GPS เป็นส่วนหนึ่งของโปรโตคอลระบุตำแหน่งที่กำหนดโดยองค์กรมาตรฐานสองแห่ง ได้แก่3GPPและOpen Mobile Alliance (OMA )

โปรโตคอลระนาบควบคุม

โปรโตคอลเหล่านี้ถูกกำหนดโดย 3GPP สำหรับระบบโทรศัพท์มือถือรุ่นต่างๆ โดยกำหนดขึ้นสำหรับ เครือข่าย แบบสวิตช์วงจรโปรโตคอลระบุตำแหน่งต่อไปนี้ได้รับการกำหนดไว้แล้ว

• RRLP – 3GPP ได้กำหนด RRLP (Radio Resource Location Protocol) เพื่อรองรับโปรโตคอลการระบุตำแหน่งบนเครือข่าย GSM
• มาตรฐาน TIA 801 – ตระกูล CDMA2000ได้กำหนดโปรโตคอลนี้สำหรับเครือข่าย CDMA 2000
• โปรโตคอลระบุตำแหน่ง RRC – 3GPP ได้กำหนดโปรโตคอลนี้เป็นส่วนหนึ่งของ มาตรฐาน RRCสำหรับเครือข่ายUMTS
• LPP – โปรโตคอลระบุตำแหน่ง LPP หรือ LTE ที่กำหนดโดย 3GPP สำหรับเครือข่ายLTE

โปรโตคอลระนาบผู้ใช้

โปรโตคอล Secure User Plane Location (SUPL) ได้รับการกำหนดโดย OMA เพื่อรองรับโปรโตคอลการระบุตำแหน่งใน เครือข่าย แบบแพ็กเก็ตสวิตช์ โดยมีการกำหนดโปรโตคอลนี้ไว้ 3 รุ่นตั้งแต่เวอร์ชัน 1.0 ถึง 3.0

โปรโตคอล SUPL (Secure User Plane Location) แตกต่างจากโปรโตคอลควบคุมระนาบที่จำกัดเฉพาะเครือข่ายมือถือ โดยทำงานบน โครงสร้างพื้นฐาน TCP/IPของอินเทอร์เน็ตดังนั้น การใช้งานจึงขยายออกไปนอกเหนือจากการใช้งานอุปกรณ์เคลื่อนที่ตามวัตถุประสงค์เดิม และอาจถูกนำไปใช้กับคอมพิวเตอร์ทั่วไปได้^{[ 5 ]} SUPL 3.0 ทำให้การใช้งานดังกล่าวถูกต้องตามกฎหมายโดยเพิ่มการอนุญาตสำหรับการเชื่อมต่อ WLAN และบรอดแบนด์^{[ 6 ]}

การดำเนินการที่กำหนดโดย SUPL 3.0 ครอบคลุมบริการที่หลากหลาย เช่นการกำหนดขอบเขตทางภูมิศาสตร์และการเรียกเก็บเงิน ฟังก์ชัน A-GNSS ได้รับการกำหนดไว้ใน SUPL Positioning Functional Group ซึ่งประกอบด้วย: ^{[ 6 ]}

• ฟังก์ชันการส่งข้อมูลช่วยเหลือของ SUPL (SADF) ให้ข้อมูลพื้นฐานที่ส่งไปยังอุปกรณ์ในโหมด A-GNSS ทั้งสองแบบ
• ฟังก์ชันการดึงข้อมูลอ้างอิง SUPL (SRRF) จะสั่งให้เซิร์ฟเวอร์เตรียมข้อมูลที่กล่าวมาข้างต้นโดยรับข้อมูลจากดาวเทียม
• ฟังก์ชันคำนวณตำแหน่ง SUPL (SPCF) ช่วยให้ไคลเอนต์หรือเซิร์ฟเวอร์สามารถสอบถามตำแหน่งของไคลเอนต์ได้ ตำแหน่งที่สร้างโดยเซิร์ฟเวอร์อาจได้มาจาก MSA หรือจากเซลล์เคลื่อนที่ หากใช้โหมด MSB (แบบ SET) ไคลเอนต์จะรายงานตำแหน่งของตนเองไปยังเซิร์ฟเวอร์แทน

รายละเอียดการสื่อสารได้รับการกำหนดไว้ในมาตรฐานย่อย ULP (Userplane Location Protocol) ของชุด SUPL ณ เดือนธันวาคม 2018 ระบบ GNSS ที่รองรับได้แก่ GPS, Galileo, GLONASS และ BeiDou ^{[ 6 ]}

PSDS (Predicted Satellite Data Service) เป็นคำทั่วไปสำหรับบริการเฉพาะผู้จำหน่ายที่ให้ข้อมูลปฏิทินซึ่งมีประสิทธิภาพเป็นระยะเวลานาน (เช่น 7 วัน) ทำให้สามารถใช้งาน A-GPS แบบออฟไลน์ได้^{[ 7 ]}ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ เช่น Qualcomm ( gpsOne XTRA), Samsung และ Broadcom ต่างก็ใช้เซิร์ฟเวอร์ของตนเองและรูปแบบข้อมูลของตนเองGrapheneOSรันพร็อกซีแคชสำหรับบริการเหล่านี้เพื่อช่วยปกปิดตัวตนของผู้ใช้^{[ 8 ]}

• การติดตามโทรศัพท์มือถือ
• การปรับปรุง GNSS