CDMA2000 1X位置服務平臺實現方案

2019-11-03 09:22:25

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供稿：網友

　　浙江移動通信有限責任公司鄧慶林

　　1、CDMA網絡主要的定位技術

　　在CDMA系統中采用的定位技術被叫做“混合定位技術”，也就是說，為了達到定位的目的，采用了多種定位技術。這些技術大致可以分為兩類：基于網絡的定位技術和基于移動臺（MS）的技術。

　　對基于移動臺的技術來說，需要在空中接口上傳送信息，所以制定了相應的標準。在目前階段，已經標準（IS801）化了兩種定位技術：輔助GPS技術（AGPS）和到達時間差技術（TDOA）。輔助GPS技術主要依靠GPS衛星完成定位操作。移動臺需要接收至少4個GPS衛星的信號，根據這些信息完成定位計算，并將計算結果報告給網絡。在這個方面，輔助GPS技術與一般的GPS定位技術是相同的。輔助GPS技術的主要改進在于衛星的捕獲技術。對一般的GPS定位技術來說，需要GPS接收機在全碼域范圍內搜索，以尋找可以使用的GPS衛星。通常這種搜索需要很長的時間，所以不能滿足移動定位的需要。在輔助GPS技術中，網絡可以根據移動臺當前所在的小區，確定正在小區上空的GPS衛星，并將這些信息提供給移動臺。移動臺根據這些信息，可以縮小搜索范圍，縮短搜索時間，更快地完成定位操作。

　　標準定位服務（SPS）屬于GPS的一個服務等級，適用于商業應用包括手機定位，SPS是一種故意降低的定位服務，定位度精度降低到100米（95%），更好的精度可以通過差分修正技術獲得，差分GPS（DGPS）技術通過使用一個參考接收器發射修正信息給手機,可以將誤差提高到五米以下。

　　上面提到的兩個技術是已經標準化了的技術，還有其它的技術，可以通過內部算法實現，不需要標準。

　　基于網絡的技術包括基于CELL的定位、導頻強度測量（PSMM）、測量移動臺的環路時延、測量信號到達角度等。

　　目前CDMA系統中使用的混合定位技術主要使用了前面提到的兩種基于移動臺的技術。一般來說，GPS技術能夠提供很高的定位精度，但在很多情況下，移動臺不能夠捕獲足夠多的GPS衛星。這時候，移動臺可以利用基站的信號補充衛星的不足。這樣，在損失一定精度的條件下，可以提高可用性，甚至可以實現室內定位。

　　當然定位系統也可以使用一些內部技術，進一步提高精度和可用性。例如：當只能接收到兩個基站的信號的時候，通常不能唯一確定移動臺的位置。但是，如果曾經連續跟蹤了移動臺的位置，則可以根據過去移動臺的方向和速度，加上這個兩個基站的信息確定移動臺的位置。

　　目前現網CDMA20001X定位服務系統采用的就是一種混合定位技術，由內置高通CDMA 1X芯片的手機和網絡側PDE設備配合完成終端位置的計算。

　　2、位置業務的接入方式

　　位置業務的接入方式是很多種多樣的，總計有如下幾種:

　　消息類接入（SMS/EMS/ MMS / USSD等）

　　WAP接入

　　ip網絡接入（互聯網，局域網，專網等）

　　語音接入（VoicePortal/客服臺/ 114等）

　　專用程序接入（Kjava/BREW等）

　　目前比較常用的接入方式有SMS接入、WAP接入、JAVA接入、WEB接入和BREW接入等。

　　CDMA20001X位置服務系統目前采用的接入方式是WAP接入和BREW接入。

　　3、現網CDMA20001X位置服務

　　a)位置服務平臺結構

　　位置服務平臺主要由移動定位中心、定位系統、GIS中間件及計費模塊組成。

　　移動定位中心MPC

　　負責整個定位操作處理流程的控制，實現對用戶和SP的鑒權、用戶授權信息的檢查、定位方式的選擇、發起和建立定位會話、定位接口處理、短信處理、定位詳單記錄、提供結算接口、定位信息保存和使用等功能。

　　同時MPC應當支持向CDMAPN4747（IS881）標準定位協議的過渡，可以在將來實現網絡方式的定位業務。

　　i. 定位系統PDE

　　定位系統主要通過與CDMA1X終端的交互，獲得精確的無線終端地理位置，為基于位置的業務提供定位支持。

　　定位系統支持的定位技術有：CellID、AFLT（AdvancedForWordLinkTrilateration高級前向鏈路三角算法）方式、A-GPS（Assisted Global Positioning System輔助全球定位系統）方式、混合方式（AFLT和A-GPS相結合）等。

　　定位系統主要由PDE（PositionDetermiationEntity定位實體），WARN（WideArea Reference Network廣域參考網）和基站數據庫組成。

　　ii. GIS中間件

　　地理信息系統中間件是移動定位中心MPC和業務提供商SP、地理信息系統GIS之間的一個中間實體。移動定位中心提供了定位能力，業務提供商可以根據用戶位置信息提供具有自身特色的增值業務，地理信息系統中間件則完成業務提供商和移動定位中心之間的調用并提供GIS引擎的路由能力。同時地理信息系統中間件還以xml或WebServices的方式向業務提供商提供了各種基于位置的增值服務。

　　iii. 計費模塊

　　結算系統負責完成位置服務系統的相關計費、批價，以及與運營商的計費營帳系統的交互等功能。

　　結算系統從移動定位中心獲得定位計費記錄，從地理信息系統中間件獲得增值服務計費記錄，通過與用戶/CP數據系統的接口獲得定位費用與網頁、增值服務費用，完成定位操作與增值服務的批價，并將批價結果傳送到運營商的計費營帳系統。

　　b) CDMA2000 1X 位置業務平臺主要定位流程

　　現網位置服務平臺的定位流程與標準的PN4747方式的定位流程有比較大的區別，主要的區別在于：

　　現有流程的定位是由手機終端和PDE實體交互完成的，CDMA20001X網絡只是提供數據的承載，并不需要網絡修改支持定位，這也是聯通選擇高通方案的最大原因：對于網絡影響小，定位精度高。

　　MO方式的定位流程下現網定位系統的接入只有WAP接入和BREW接入。而MT方式是由網絡發起，MPC發一條短消息給手機終端，由手機終端主動發起定位計算過程。

　　i. 標準定位流程（用戶通過WAP方式接入、主動發起GPSOne 方式的定位流程）

　　用戶通過WAP方式接入LCSCLIENT，發送服務請求

　　WAP瀏覽器應攜帶MS版本號信息，LCSCLIENT 根據版本信息判斷是符合新規范移動臺還是現有移動臺，如是前者則執行這個流程，開始步驟B，否則拒絕定位

　　LCSCLIENT向通過L1接口移動定位中心發送定位請求。啟動定時器T4

　　LCSCLIENT通過WAP返回請求應答

　　移動定位中心向用戶/LCSCLIENT數據庫發送鑒權消息，檢查發起定位的用戶及LCSCLIENT是否被授權

　　用戶/LCSCLIENT數據庫向移動定位中心返回鑒權結果

　　MS向移動定位中心發起定位請求StartPositioningPRocessRequest。終止定時器T4

　　移動定位中心使用GEOPOSREQ消息向定位實體發送定位請求。啟動定時器T1

　　移動定位中心向MS發送定位響應StartPositioningProcessResponse，激活MS發起IS801會話

　　定位實體與MS之間的IS801消息交互，進行MS位置的計算。要求定位實體在最后一條IS801

　　定位完成，定位實體使用geoposreq發送定位結果至移動定位中心，移動定位中心存儲目標用戶當前位置信息

　　移動定位中心通過L1接口返回MS位置信息給LCSCLIENT

　　MS通過WAP向LCSCLIENT 發出服務請求

　　LCSCLIENT通過WAP返回服務信息給MS，為MS 提供服務

　　ii. 用戶取消定位

　　A-C、同上

　　D、用戶不同意被定位，或者請求用戶確認的彈出窗口定時器超時而用戶仍未進行確認，MS向移動定位中心發送StartPositioningProcessRequest，取消本次定位請求。終止定時器T4。此時如果因為網絡原因移動定位中心未能收到StartPositioningProcessRequest，也執行步驟E。

　　E、移動定位中心向MS發送定位請求響應StartPositioningProcessResponse

　　F、移動定位中心通過L1接口返回MS拒絕定位信息給LCSCLIENT

　　G、MS通過WAP向LCSCLIENT 發出服務請求

　　H、LCSCLIENT通過WAP返回出錯信息給MS

　　iii. 鑒權未通過或者不能滿足該定位請求

　　A~D、同上。

　　E、用戶/LCSCLIENT數據庫向移動定位中心返回鑒權、授權失敗消息

　　F、MS向移動定位中心發起定位請求StartPositioningProcessRequest。終止定時器T4

　　G、移動定位中心向MS發送定位請求響應StartPositioningProcessResponse。，定位狀態標識置為“鑒權失敗”

　　H、移動定位中心通過L1接口返回MS鑒權失敗信息給LCSCLIENT

　　I、MS通過WAP向LCSCLIENT 發出服務請求

　　J、LCSCLIENT通過WAP返回出錯信息給MS

　　iv. 標準定位流程（網絡主動發起，使用GPSOne 方式定位）

　　LCSCLIENT通過L1接口協議向移動定位中心發送定位請求。消息中包含LCS CLIENT 標識LCS CLIENTID 和查詢發起者標識ORID、服務質量PQoS 和目標MS 的用戶標識

　　移動定位中心對LCSCLIENT和目標MS的鑒權，對LCS CLIENT 和查詢發起者進行授權檢查。移動定位中心向用戶/LCS CLIENT 數據庫檢查LCS CLIENT 和目標MS 是否已簽約，發起定位的用戶是否有權獲取目標MS 的位置信息

　　用戶/LCSCLIENT數據庫向移動定位中心返回鑒權結果

　　移動定位中心使用GEOPOSREQ消息向定位實體發送定位請求。啟動定時器T1

　　移動定位中心通過短信中心向目標MS發送一個特殊MT（移動臺終止）短消息，要求MS對查詢發起者作授權檢查并觸發定位進程。啟動定時器T3

　　目標MS向移動定位中心發送MO（移動臺發起）短消息，同意定位。終止定時器T3

　　定位實體與MS之間的IS801消息交互，進行MS位置的計算

　　定位實體使用geoposreq向移動定位中心返回定位結果。終止定時器T1

　　移動定位中心存儲定位結果，并只在收到移動臺的應答MO短消息，其中的信息表示用戶同意被定位后，才通過符合L1接口協議的消息向LCSCLIENT 返回定位結果

　　v. BREW/JAVA 應用的定位流程

　　MS向移動定位中心發起定位請求StartPositioningProcessRequest（JAVA程序或者BREW程序里面寫死了）。在發送StartPositioningProcessRequest定位請求前，MS應彈出一個對話框，要求用戶確認是同意還是拒絕定位

　　移動定位中心向用戶/LCSCLIENT數據庫發送鑒權消息，檢查發起定位的用戶及相應的移動臺駐留程序是否被授權

　　用戶/LCSCLIENT數據庫向移動定位中心返回鑒權結果

　　移動定位中心使用GEOPOSREQ消息向定位實體發送定位請求。啟動定時器T1

　　移動定位中心向MS發送定位響應StartPositioningProcessResponse，激活MS發起IS801會話

　　定位實體與MS之間的IS801消息交互，進行MS位置的計算

　　定位實體使用geoposreq向移動定位中心返回定位結果。終止定時器T1

　　4、全網分布式服務子系統體系結構

　　聯通一期工程由于業務和地圖信息在總部集中提供，不利于本地化特色業務的開展，而且目前MPC具有一些功能局限，如：只提供對單個用戶的單次查詢，提供的緩存歷史數據只是最近一次的數據等，基于以上一系列原因，聯通計劃在有位置服務需求的省分公司建設定位服務接入子系統，以體現如下優點。

　　1、降低總部管理CP的工作量和難度：對于本地CP的受理、授權和接入完全可以在總部的統一管理下，由各個分公司負責具體實施。同時面向CP接口的調測工作由分公司負責完成具有實際的可操作性，以提高工作效率。

　　2、GIS信息便于維護：地圖數據的建立、更新和維護工作按各省/地區分散到各個分公司負責管理，相對于總部集中管理而言，更具有可操作性。

　　3、分擔總部的訪問量，提高傳輸效率：目前的定位系統建設中，只包含了一個集中在總部的GIS中間件，該中間件只是提供了一個地圖解析和轉發功能，如果本地CP請求本地的地圖信息，需通過總部的GIS中間件訪問本地的GIS系統，本地GIS系統在將地圖信息通過總部的GIS中間件返回給本地CP。在CP訪問量較大的情況下，GIS中間件的負荷較重，同時也造成傳輸線路的浪費，隨著業務的不斷擴展，集中式的GIS中間件將成為業務瓶頸。同時，本地的CP提供的多是本地業務，因此建議本地CP訪問本地GIS系統的工作分布到各分公司實現，這樣可降低總部GIS中間件的訪問量，避免造成瓶頸，并在一定程度上可以提高本地CP訪問本地GIS系統的速度。如果需要訪問外地的GIS系統，再訪問總部的GIS中間件。

　　4、降低CP的接入門檻，提高分公司收益：為了進一步吸引更多的CP以及向用戶（尤其是行業用戶）提供更多的服務。定位系統可以在經緯度或地圖信息的基礎上向CP和用戶提供更多的功能，如歷史數據的查詢（行車路線跟蹤）、安全區域告警（如兒童走出一定的地理區域后通知父母）。由于不同的CP或用戶有著不同的要求，隨著需求量的增加，集中式的MPC處理能力也難以滿足這種要求，因此該功能應放在分公司實現，由分公司根據本地用戶和CP的需求，靈活處理，增加分公司的收益。另外，定位的很多應用都需要用戶的歷史位置數據和過去的軌跡，目前，MPC不提供多個位置查詢以及位置更新通知等功能，二期工程中也不建議MPC提供該功能，否則隨著用戶數量的增長，集中式的MPC將難以維護這樣一個數據庫。另外，數據的緩存如果要本地CP實現，將增加CP的工作量，并且這些數據也不能在CP之間共享。如果由分公司維護本地用戶的歷史位置數據則可解決MPC集中管理的困難，同時位置數據也可在經過授權的CP之間共享。

　　定位服務子系統的組網結構

　　各分公司的業務子系統通過L1接口統一接入總部的MPC，通過總部的MPC獲得手機用戶的位置信息。各分公司的業務子系統通過GIS接口與總部的GIS中間件連接，以獲得異地GIS信息，以及提供本地GIS信息。各分公司的業務子系統的本地計費模塊通過話單接口與總部結算中心連接，將需要總部結算的漫游話單傳送給結算中心。

　　定位服務接入子系統的發展

　　前面已經分析過了，聯通建設定位服務接入子系統的主要目的是解決聯通各分公司開展本地業務的問題，但是實際上如果完全按照聯通定位服務接入子系統建設的規劃去建設的話，仍然不能完全解決業務開展的問題，分析如下：

　　定位服務接入子系統只是完成本地CP的接入，將CP的數據下放到了省分公司。但是用戶的數據仍然在總部MPC上，進一步的細分用戶群發展業務、用戶隱私管理等還無法實現。

　　具體的定位流程的實現和控制仍然在總部的系統中實現，這樣就導致省分公司只能收取基本通訊費以及少量和CP的信息費分成，定位費用則全部由總部MPC收取（BREW方式所有費用由總部統一收取），這樣會導致出現“省分公司發展了用戶卻收不到錢”的現象，會影響省分公司開展業務的積極性。

　　針對以上問題可采用以下方案。

　　在業務量較大時，可以考慮升級省分公司的定位服務子系統支持MPC功能，這樣本地的用戶數據可由省份自行管理，能進一步對不同用戶群體提供不同的優惠政策、業務特征、用戶隱私管理，激發用戶使用定位業務的熱情，同時大大降低總部MPC負荷

　　省分公司能收取基本通訊費以及和CP的信息費分成，而本地用戶的定位由省分MPC和總部PDE協同完成（省分建設PDE意義不大，價格較貴，而且總部集中建設的PDE完全可以滿足要求），定位費用可以由本地MPC計費與總部分成

　　省分可以開始考慮建設本省的GIS系統，對CP的合作也進一步擴大范圍

　　
----《通信世界》