I 概述
无线定位业务cLocation Rased Services．
LBS}．亦称位置服务业务．它通过一组定
位技术利用处在无线网络中的基站和终端
设备获得移动台的位置信息{如经纬度坐标
数据) 提供给移动用户本人或相关的人以
及通信系统．实现各种与位置相关的业务=
英国剑桥Analysys Research公布的一份
报告预测．移动位置服务fMobile Location
Service)收八将从2002的20亿美元增_~_2006
年的1 85亿美元 到2006年．全球半数移动
北方烽火公司研发四部
用户将成为位置服务用户 与定位服务相关的产品将是网
络运营商能够提供给用户的下一代主要增值服务之一，运
营商们不仅能够向用户提供全新的服务．而且还可以对某
些当前业务．如基于位置的预付费或信息服务进行必要的
改进。
基于位置的服务可 应用在以下几个方面 紧急呼叫
业务 位置敏感型计费、跟踪和物流营理、个人定位服务
基于位置的信息服务 增强型呼叫路由选择业务和网络规
划与管理。
二． 技术原理
图1所示为移动定位业务的网络结构图：图中的定位业
务客户应用程序cLCS CIlent} 移动定位中心cMLC】和定位业
务测量单元 (LMU)是完成定位业务的特定网络单元 其中
定位业务窖户应用程序的功能结构和相关规程由定位业务
提供者根据特定的定懂应用需要来确定．在3GPP规范中不
怍描述
网关移动位置中心 {GMLC)通过Le接口提供定位业务
客户应用程序所需的定位信息．它本身进行信息交换所
需的路由信息和用户信息则是通过Lh接1：3由归属位置寄存
器【H_R)提供。当用户完成定位业务有关的注册和认证之后．
通过Lg接口向访问移动交换中心 【VMSC)发送定位请求．再
图1 3G移动定位业务网络结掏
由访问移动交换中心向其传递所需的定位信息 在一个公
用陆地移动网(PLMN)中可以有多个移动定位中心网关，
服务移动位置中心(SMLC)是目标移动终端当前时刻所
属的移动定位中心 主要完威对移动定位所需的各种网络
资源的协调和调度 实现对多个定位业务测量单元的控制
以及无线定位技术的选择 同时完威定位测量数据的综合
定位坐标的计算和定位精度的估计等：同样 在同一公用
陆地移动网中可以存在多个SMLC GMLC与SMLC在逻辑上
是两个独立的功能组．但在物理上既可以是独立的物理节
点也可以处于同一物理节点中．并且两者也可在现有网络
的物理节点中以增加逻辑功能实体的方式来实现 值得注
意的是．根据现有规范草案．GMLC和SMLC尽管可以处于同
一 物理节点中 但两者之间并无直接的接1：3 所有的通信
部必须通过VMSC实现。如果VMSC和GMLC处于不周的网
络．则两者通过Lg接13进行信息交换
LMU$要提供各种定位技术所需的无线测量数据．主要
有两类数据 一类是移动终端定位所需的测量数据：另一
类是移动终端定位所需的辅助测量数据．如相对时间差IRTD)
等 所有的测量数据均在信令的控制下传递到目标移动终
端当前时刻所属的SMLC 由SMLC完成位置的估算。
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三 移动定位流程和几种定位技术的比较
移动定位业务的流程根据发起定位的设备不同和目标
不同可以分为以下几种：
● 手机对手机的点到点业务流程
定位发起用户手机向短消息中心发送一条消息 经由
短消息网关到达GMLC处．GMLC获得目标用户手机的位置信
息 再通过地理信息系统 【GIS》获得与目标用户手机位置
相关的信息 反馈给定位发起用户手机。
● 手机对网络的点到端业务流程
这种流程大体与上面相同．不同之处在于手机和网络
之间信息不能进行双向可逆的传送。定位发起用户手机向
短消息中心发送一条消息．经由短消息网关到达sP处，sP根
据业务需求从GMLC获得相关的位置信息后 与定位发起方
用户进行业务交互。
● 网络端业务流程
这种业务就是sP直接向GMLC发出定位请求．得到目标
用户的位置信息．然后通过地理信息系统获得与目标用户
位置相关的信息，进行业务处理
● 网络对手机的端到点业务流程
与手机到网络不同．这种方式需要先由sP进行信息的收
发工作．sP从GMLC得到目标用户的位置信息．通过地理信
息系统得到与目标用户位置相关的信息 然后通过短消息
网关向目标用户手机发送短消息．通知与用户当前位置相
关的一些信息
这些流程中位置获取环节根据定位技术的不同而有所
差别。根据定位过程中移动终端和通信网络执行功能的不
同 移动定位技术可以分为三类：基于移动终端的定位技
术．基于网络的定位技术和混台定位技术。现分述如下．
(1)基于移动终墙的定位技术
基于终端的定位技术指由移动终端计算出自己所处的
位置。这种技术主要有A-GPS(Assisled GPS)和E-OTD(Enhanoed
Observed Time Difference)等几种；
◆ A—GPS
全球定位系统cGPS}是非常威熟的技术．它与通信网结
合 将实现一种精度高、速度快的定位方式一辅助全球卫
星定位系统 它的基本思想是，建立一个全球卫星定位系
统参考网络，该网络与移动通信网相连 通信网的移动终
端内置一个全球卫星定位系统接收机；运信网将GPS参考网
络产生的辅助数据如差分校正数据、卫星运行状况传送给
移动终端，再将通信网数据库中移动台的近似位置或小区
基站位置传送给移动终端。移动终端得到这些信息后，根
据自己所处的近似位置和当前的卫星状况 可以很快地
捕获到卫星信号 时间可 缩短到几秒．大大减少了定
位响应时间
◆ E-OTD
增强型观测时间差 (E OTO)定位技术是基于OTD定位
技术发展出来的技术。其实现原理是．手机对服务小区基
站和周围几个基站进行测量 算出测量数据之间的时间差．
并用此计算用户相对于基站的位置。观测时间差 {0133)的
测量方法可以用于同步、一般和伪同步网络中。
I2)基于网络的定位技术
基于网络的定位技术是指网络根据测量数据计算出移
动终端所处的位置．这种技术主要有CGI—TA {CelI Global
Identity-Timing Advance J．UL TOA 【Uplink Time of
A~iva1)、TDOA cTime Difference of Arriva1)和AOA {Angle
of Arrival】等几种
● CGI TA
CGIBB小区全球识别码 每个蜂窝小区有一个惟一的小
区识别码：CGI—TA方法就是把用户定位到其所在的蜂窝小
区 UTRAN可以通过多种方法获知用户当前所在的服务小区
信息．如寻呼 小区更新 位置区更新 UTRAN注册区更
新、路由区更新等．因此这种定位的可用性非常好。
● LL-TOA
上行到达时间cUL TOA}定位方法是基于测量信号从移
动终端发送出去和到达消息测量单元c三个或更多}的时间
来测量的。因为电磁波以恒速传播．信号的传播距离与传
播的时间成正比 所以只要知道测量基站与移动终端之间
的信号传播时间．就可以得到它们的间距。这样 在基站
位置已知的情况下 移动终端的位置就可以被求出
◆ TDOA
抵达时间差{TDOA}定位技术是通过检测信号到达两个
基站的时间差．而不是到达的绝对时间来确定移动终端位
置的 这降低了对时间的同步要求。在该方法中 处于不
同位置的多个基站同时接收由移动终端发出的普通信息分
组或随机接八丹组 各基站将接收到的上述分组的时间信
息传送到移动位置中心 {lvLc)．移动位置中心根据信号的
抵达时间差完成移动终端位置测算
◆ AOA
信号到达角度cAOA}定位技术测量的是基站和移动终
端之间信号到迭的角度 根据信号到达的角度．可以确定
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移动终端相对于基站的角度关系 只要测量一个移动终端
距两个基站的信号的到迭角度 就可得到从基站到移动终
端的轨迹直线 两条直线的交点自然就是移动终端的位置
(3)混合定位技术
混合定位技术是将上述定位技术中的两种或多种方法
应用到一个系统中 例如综合AOA和TDOA．由于这种方法
充分利用了信号的到达角和到达基站的时间差．因此具有
较高的准确度=
以下是对各种定位方法的综合比较
表1 几种定位方法的综合比较
信息查找的服务 如查询离自己最近的餐厅，宾馆，银行．
政府机构等空间实体 为自己的出行提供便利条件
● 交通信息发布 可以利用mc~bServX LBS位置服务系统向
在交通干线上的用户提供诸如交通阻塞情况 平均车流．
干线上的汽车占有量等相关的交通信息 用户还可以直接
查询相关的公交路线．公交路线的各个站点等
● 定向广告．mobServX、LBS位置服务系统可利用开通的位
置广告功能 根据移动终端用户所处的位置发送附近商业
企业的广告 甚至可以提供基于位置的电子赠券
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四、 mobServX LBS技术介绍
北方烽火公司作为烽火科技集团下属的子公司，一直
致力于基于WCDMA规范的第三代移动通信系统的开发和移
动互 领域的行业性解决方案的研究。而结台无线互联网
应用的移动定位服务解决方案也是北方烽火公司主攻的
方向之一。在积累了WCDMA移动通信系统开发经验的基
础上．北方烽火公司适时推出了～套符台3GPP标准的先进
的定位服务系．~．mobServX”LBS 该系统包括增值业务管理
平台．网关移动位置中心cGMLC】LCS客户代理 地理信
息系统 cGIS}和多种应用程序等
1． 适用范围
mobServX LBS位置服务系统的业务是基于综台业务平
台的增僮业务之一。本系统能够根据用户的签约级别和应
用类型提供不同的个性化服务．保障运营商能迅速增加新
的定位业务．增加运营商的利润来源 根据用户位置的特
点．位置服务又可以衍生出极其广泛而又实在的用途。同
时依据定位业务的不同用途 也会相应产生不同的用户群
体 他们可以是个人用户、也可以是行业用户
(1)大众应用
● 亲友定位．人们给亲友及客户接通电话时．总是会有意
无意地询问对方的位置 利用mobServX LBS位置服务系统
可以直接查找所需用户的方位．加强人们之间的沟通
● 出行助理：利用mobServX”LBS位置服务系统可开展周边
(2)
● 紧急呼叫 如11 0 11 9 1 20等 用于安全与救
援 一般来说 人身安全和紧急救助报警只能依靠
固定电话 这给急需报警而附近又无固定电话的人
带来极大的不便 甚至使突发病人或受到歹徒攻击
的人不能及时报警 利用mobServX LBS位置服务系
统 终端的持有者只需按下几个按钮 急救中心和
瞽务中心在几秒钟内便可知报警人的位置 便于及
时提供救助。
特殊群体应用
可以对特殊群体进行第三方定位或者按特殊群体主动
触发的方式进行定位 这些特殊人群包括 ：老人 儿童
残疾人 野外作业的探险者 采矿或地质勘探人员和登山
运动员等
(3)行业成用
● 集团车队：用于车辆管理、车辆调度、汽车导航等．
● 租赁行业：有7mobServX”LBS位置服务系统 租赁公司
可随时了解设备的情况．方便租赁设备的调度管理．
● 物流行业．用于货运车辆的监控 调度
●媒体行业 对突发事件的及时采访 跟踪等等
● 售后服务：实现快速的产品维护 支持等：
● 安全防盗．对汽车 货物资产的安全防盗．
● 公共事业：公交车 出租车等的电子路牌、调度等
● 超市商场等对资源调配要求较高的行业，送货．提货、
人员管理等。
mobServX LBS定位系统由网络根据终端能力，用户精
度需求，响应时间需求的不同而灵活地提供不同的定位方
式 满足终端不同定位业务的需求 同时建议运营商根据
需求制定灵活的付费方式 基于位置的计费也是这套系统
的特色之一．运营商可以根据用户的位置来制定灵活的收
费策略 从而以优惠的费率吸引更多用户．增加话务量
提高其竞争能力 而且该系统提供的定位业务对终端没
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膝
有特别的要求．普通用户手机就可以定位 减少了用户
更换终端的成本．有利于迅速扩大用户群：
定位系统最终向用户提供 目标位置名称或是就近显著
位置的名称．定位精度根据用户的要求采用不同的定位方
法以及不同的定位精度 精度范围为5～100 m；该系统每秒
钟可以处理多达700条的位置服务请求
2． mobServX。 LBS系统的实现
北方烽火移动定位系统mobServX LBS的实现示意图如
图2所示：移动网络通过GMLC提供由外部LCS客户代理接^
的位置服务业务 并利用MAP操作获取用户当前所在位置信
息 将获取的对应经纬度位置信息返回给LCS客户代理 再
由LCS客户代理向GIS发起请求．从GIs返回用户可以识别
的位置信息．然后向用户反馈此次请求所需的位置信息．
并对此次位置服务请求进行计费 生成计费话单。
精度要求．结台网络的定位能力．采取特定的定位技术
获得用户的经纬度信息
GMLC中的数据库存储了定位服务所需的各种数据 包
括LCS客户代理签约信息数据库 计费数据库．业务管理数
据库等 GMLC中的LCS客户代理签约信息数据库保存定位
业务的鉴权数据等签约信息 计费数据库提供用户的计费
信息的管理。在GMLC中允许嵌人多个LCS客户代理 业务
管理数据库提供对嵌人的多个LCS客户代理的位置应用的管
理。该定位设备支持多种定位方式 ~nCelI-ID、A—GPS等
并提供标准的API接Iq。计费方式实行综合性计费．能根据
应用服务 地图 以及位置的不同而给出详细的计费细
节 而且它具有综合性业务管理平台(DMSP)的功能 可以提
供服务提供商管理、信息提供商管理和终端用户管理 同时
支持多种形式的鉴权 包括对申请定位服务的用户以及被定
B92 北方烽火移动定位系统mobserv×TM LBs的实现
值得说 明的是 在uM T S c U ni v e r s aI M o biI e
Telecommunica[ios System．全球移动通信系统J中SMLC不
再作为一个独立的功能实体 GSM网络中的SMLC功能在
UMTS中被集成在SRNC中。其次在UMTS和GSM网络中．定
位业务统一通过Le接1：3 phLCS客户代理触发．#i~LCS客户端
可以驻留在uE或者外部网络某个功能实体中 这些uE或者其
他功能实体必须支持3GPP规定Le接 113的l_lF—MLP协议功能
(1)网关移动位置中心
mobServX LBS系统中的GMLC是一种综台性的定位服务
设备．它起着承上启下的作用 它一方面要为sP提供基于
XML~MLP协议的开发接口．实现定位功能．另一方面要为
移动运营商提供各种运营维护管理功能 如网管 用户鉴
权 计费等 GMLC主要完成位置请求的处理．根据请求的
位用户的鉴权 可以保护移动用户的隐私 将移动
用户的身份和位置信息分开 GMLC还支持流量控
制 负载平衡 以及锚误反馈等功能．
(2)LCS客户代理
mobSetvX LBS系统中的LCS客户代理是用户发
起位置服务请求后的接^点 无论用户采用哪种接
八方式．LCS代理端都可以代理用户发起定位请求
并实现查询GlS功能 ．向用户返回实用的地理位置
信息或者返回错误指示。
LCS客户代理采用三层体系结构．接1：3层、控
制层和业务逻辑处理层。
接Iq层：负责用户各种接人手段和通信．主要
包括Le接113 GIS接口、短信和Web接口 实现XML
编码和解析，GIS查询 sP短信和HTTP协议等功能
控制层．负责对出八消息的调度和控制．完成用户注
册、注销 接人等管理
业务逻辑处理 主要围绕定位业务 实现各种应用逻
辑。采用业务逻辑独立于接人层的技术 c即对接入方式透
明)，
LCS客户代理支持多种接A方式 如SMS wAP Internet
等 具有标准的接口 内部实行统一的处理 符合将接
人 控制和业务分离的开放式一般通信设计模型
【3)地理信息系统
LCS客户代理收到的位置信息只是一个经纬度位置．这
对于正常使用来说．并不具有任何实际意义 必须将其置
于一个地理信息中．才能被人们所理解。因此 需要通过
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GIS系统将经纬度转换成用户真正关心的地理信息。对于不
同的sP 可根据自身的需要 决定由自己或者中国移动为其
应用提供GIS信息=
五． mobServX LBS系统的特点
北方烽火位置服务系统mobServX“ LBS的业务主要定位
在电信运营商或有特殊用途的部门和单位 用户数在5。～100
万之间。在满足基本性能要求的同时 能给用户提供灵活
的系统配置 用户能喀通过增加或减少硬件设备 平滑地
进行容量升级．使用户自己能在成本．性能．容量之间实
现平衡 mobServX LBS系统具有如下特点
1．灵活性
◆ 支持丰富的定位业务类型．并可在统一的业务平台上提
供．
◆ 提供模块化的系统体系结构．使网络设备的配置十分灵
活．易于通过SNMP进八网络的运营和维护管理系统。可根
据不同需求定制网络部件．从而使网络结构达到最优化 ．
组网十分灵活．易于升级 扩容方便．
◆ 上层应用层鞍件与接1：3分离，有利于系统的扩容。系统
实现与运行环境无关．给系统硬件平台及操作系统的更换
和升级带来极大的方便．
◆ 具有MAP编 解码处理程序自动生成器．系统只需根据
MAP版本的形式化描述即可自动生成相应的处理程序．以适
应MAP的版本升级。
2．适应性
◆ 可实现在本系统的计费功能．并具有向移动网发送计费
消息的能力 从而实现多点计费。计费控制和计费信息都
符台协议标准．
◆ 具有独立的数据库访问接口 保证了底层的数据库管理
系统版本更换时无需对上层程序作任何改动．
◆ 采用统一的硬件平台．能够降低设备成本．增加相同部
件的互换性．减少运营商的硬件的操作和管理费用 同时
也便于不同设备的集成和拆分
3．安全性
◆ 采用授权和隐藏设置保护用户的隐私权．
◆ 具有自适应的过负荷控制能力．可根据过负荷的原因和
情况动态地使用多种算法对业务呼叫进行不同深度的过滤．
◆ 支持容错 {Fault Tolerant)硬件平台的体系结构 软件的
容错设计使得软件出错时系统仍能正常运行。
4．可靠性
◆ 系统具有高可靠性．支持冗余配置．在全可靠性的配置
下不存在单点失效处．上层应用模块可以及时扩充．
◆ 系统的硬件平台采用Moto rola高性能板卡和Sun的服务
器 质量可靠 具有电信级设备的稳定性．
◆ 位置业务系统提供全面 灵活的QoS保证 为多种定位业
务提供可靠的平台
◆ 可实现_e在多个GMLC应用间动态地进行负荷分摊和热备
份功能 提高资源的利用率和可靠性。
5．标准化
◆ 定位系统完全符合3GPP标准 充分考虑未来3G网络发展
的趋势．基干R4版本的3G标准．同时向下提供对2G及2 5G
网络的完全兼容
◆ 与HLR VMSC SGSN的相互通信通过7号信令网进行
通信协议采用MAP规程．
◆ 系统的设计和实现全面采用面向对象的方法 便于软件
的维护和管理
6．兼容性
◆ 通过Le接13统一提~4J3S业务 这样传统的定位业务触发
方式~z13SMS WAP等方式仍然可以使用．因而产品的兼容性
非常好
◆ 定位系统具备良好的兼容性和可扩充性 提供符合规范
的开放性接口 可与其它厂商符合标准的产品对接。
六、结束语
移动定位业务被全球的许多移动运营商和咨询机构视
为是下一代移动网络的杀手锏应用。3G时代的到来将会为
这一无线增值业务提供一个更加广阔的发展空间．作为无
线通信中新的增值业务的起点和支撑点 无论是面向单个
用户的业务还是对于企业等团体用户 位置服务业务都有
着广阔的应用前景
北方烽火公司推出的 bservx LBS移动定位系统为移
动用户带来了一项全新的增值服务 可满足移动用户 尤
其是中高端移动用户对信息服务的需求 使运营商能够
通过移动定位业务拽到新的赢利增长点．提高市场的竞
争力 今后 移动定位服务将成为人们日常生活中一种重
要的信息服务．并成为未来信息服务业的重要组成部分。它
所具有的巨大的商业价值 将日益在各行各业中显现出来
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