（计算机应用技术专业论文）基于tdscdma网络的移动lbs系统的研究.pdf

t d s c d m a m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n d i r e c t i o no fs t u d y ：c o m p u t e rn e t w o r k g r a d u a t es t u d e n t ： j i a n gy u j u a n s u p e r v i s o r ：s e n i o re n g i n e e rc h e nx i a o h u i c o l l e g eo fi n f o r m a t i o ns c i e n c ea n de n g i n e e r i n g g u i l i nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y s e p t e m b e r , 2 0 0 8t oa p r i l ，2 01 0 li l - 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的 完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权( 学 校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密的 学位论文在解密后适用本授权书) 本论文是否保密：是 否 如需保密，保密期限为： 学位论文作者签名：鎏岔、嫡 签字日期：矽f 哞占月3 日 导师签字：p 岛吨钧 签字日期：疹j 哞多月多日 桂林理工大学硕士学位论文 摘要 蓬勃发展的位置服务业务已成为电信运营商的一个新的业务增长点，在电信领域具 有巨大的发展空间。位置服务业务可以分别对个人用户及行业用户提供位置信息服务， 如：我的位置、兴趣点查询、车辆实时跟踪、导航地图等。随着3 g 时代的到来，人们 对与日常生活息息相关的位置服务应用的需求也越来越大。为了支持全网升级到3 g 网 络，移动通信网络中的子系统l b s ( 位置服务系统) 也要进行全面的升级。本课题就是在 这样的背景下进行研究的。 本文的主要研究内容是位置服务系统解决方案的设计和实现，行业用户定位系统的 设计。本论文研究涉及到移动通讯、无线定位技术、网络架构与链路冗余等技术。 论文以“基于t d s c d m a 网络的移动l b s 系统的研究”为题，分析了与定位系统 相关的无线定位技术，并以湖南移动l b s 系统在t d s c d m a 网络上的升级为例进行研 究。在对原l b s 定位系统的网络架构进行了认真细致地研究后发现，原l b s 定位系统 在网络架构上存在多处单点故障问题，核心交换机、信令网关及防火墙都存在设备单点 故障问题。针对这一问题，结合移动定位技术的发展动态及湖南移动定位业务的发展预 测，探讨了新l b s 系统的信令网关中信令链路( 1 i n k ) 的规划方案；提出了使l b s 新系统 具有高可用性的链路冗余方案，并对所设计的链路冗余方案进行了容错性能分析及系统 性能测试，测试结果表明：该链路冗余方案性能优越且合理，使系统的可用性与可靠性 得到很大的提高。并以此提出新l b s 系统的合理网络架构方案：通过对核心网络设备 交换机、信令网关与安全设备防火墙进行备份来提高网络架构的高可用性。并从网络架 构及系统功能上对定位系统m a l s 4 。4 与m a l s 6 0 进行了详细的比较，得出了新系统在 实际应用中的优势。在建设新移动定位系统的基础上，设计了一个基于移动定位平台的 公安1 1 0 定位监控系统。 在移动通信领域的3 g 时代，随着位置服务业务的用户数不断增加，相应的业务量 也与同俱增，原l b s 系统处理能力已不能满足业务发展需求。新l b s 系统上线后的运 行结果表明：新系统的处理能力优于旧系统，同时高可用性的链路冗余方案也保证了系 统的运行安全可靠，良好的网络架构设计显示了新系统的优越性。 关键词：t d s c d m a ；无线定位技术；l b s ；信令；高可用性；网络架构 桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h eb o o m i n gl o c a t i o n - b a s e ds e r v i c e sb u s i n e s sh a sb e c o m ean e wb u s i n e s sg r o w t ht ot h e t e l e c o ms e r v i c ep r o v i d e r s i ta l s oh a sh u g er o o mf o rt h ed e v e l o p m e n to ft e l e c o m - m u n i c a t i o n l o c a t i o ns e r v i c e sc a n p r o v i d el o c a t i o ni n f o r m a t i o ns e r v i c et oi n d i v i d u a lu s e r sa n di n d u s t r i a l u s e r sr e s p e c t i v e l y , s u c ha s ：m yp o s i t i o n ，t h ep o i n t sia i ni n t e r e s t e di n ，r e a l - t i m ev e h i c l e t r a c k i n g ，n a v i g a t i o nm a p s ，a n ds oo n w i t ht h ea d v e n to f3 ge r a , t h ed e m a n df o rl o c a t i o n s e r v i c e si sg r o w i n gi nt h ed a i l yl i f e i no r d e rt os u p p o r tt h eu p g r a d eo ft h ee n t i r en e t w o r kt o 3 gn e t w o r k ，ac o m p r e h e n s i v eu p g r a d es h o u l db ec o n d u c t e di nt h es u b - l b s ( l o c a t i o nb a s e d s e r v i c es y s t e m ) i nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k t h i s s t u d yi s c o n d u c t e di nt h i s b a c k g r o u n d t h em a i nc o n t e n t so ft h i st h e s i sa r et h ed e s i g na n di m p l e m e n to ft h es o l u t i o nf o rt h e l o c a t i o n b a s e ds e r v i c es y s t e m ，a n dt h ed e s i g no ft h eu s e rp o s i t i o n i n gs y s t e m t h i st h e s i s i n v o l v e st e c h n o l o g i e sl i k em o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ，w i r e l e s sl o c a t i o nt e c h n o l o g y , n e t w o r k s t r u c t u r e ，l i n kr e d u n d a n c y , e t c t h et i l eo ft h ep a p e ri s ”ar e s e a r c ho fm o b i l el b ss y s t e mb a s e do nt d s c d m a , a l s o t h ew i r e l e s sl o c a t i o nt e c h n o l o g yo ft h ep o s i t i o n i n gs y s t e mi sa n a l y s e d ，a n dt a k eu p g r a d i n gi n t d - s c d m ao fh u n a nm o b i l el b ss y s t e ma se x a m p l e a f t e rac a r e f u la n dm e t i c u l o u ss t u d y o nt h eo r i g i n a ll b sp o s i t i o n i n gs y s t e mn e t w o r ks t r u c t u r e ，t h ea u t h o rf o u n dt h a tt h eo r i g i n a l l b sp o s i t i o n i n gs y s t e mh a ss o m ep r o b l e m si ni t sn e t w o r ks t r u c t u r e ，s u c ha st h ef a i l u r eo f s i n g l ep o i n t s t h ef a i l u r ei sp r e s e n ti nt h ec o r es w i t c h i n gm a c h i n e s ，t h es i g n a l i n gg a t e w a ya n d t h ef i r e w a l l t ot h i sp r o b l e m ，c o m b i n e dw i t ht h ed e v e l o p m e n tt r e n d so fm o b i l ep o s i t i o n i n g t e c h n o l o g ya n dt h ef o r e c a s to ft h ed e v e l o p m e n to fh u n a nm o b i l el o c a t i o n - b a s e ds e r v i c e s ，t h i s t h e s i se x p l o r e sap l a n n i n gs c h e m eo ft h es i g n a l i n gl i n ko ft h en e w l b s s y s t e m ，p u t sf o r w a r d as o l u t i o nf o rt h en e wl b ss y s t e mw i t hah i g ha v a i l a b i l i t yl i n kr e d u n d a n c y , a n a l y z e s f a u l t t o l e r a n tp e r f o r m - a n c e ，a n dt e s t si t ss y s t e mp e r f o r m a n c e t h et e s tr e s u l t ss h o wt h a t ：t h e l i n kr e d u n d a n c yp r o g r a mi ss u p e r i o ra n dr e a s o n a b l ei ni t sp e r f o r m a n c e ；t h ea v a i l a b i l i t ya n d r e l i a b i l i t yo ft h es y s t e mb e e ng r e a t l yi m p r o v e d t h e nt h et h e s i sp r o p o s e sar e a s o n a b l es o l u t i o n f o rt h en e t w o r ks t r u c t u r eo ft h en e wl b ss y s t e m ：t h ec o r en e t w o r ke q u i p m e n ts w i t c h e s ， s i g n a l i n gg a t e w a y sa n ds e c u r i t ye q u i p m e n tf i r e w a l la r eb a c k e du pt oi m p r o v et h ea v a i l a b i l i t y o ft h en e t w o r ka r c h i t e c t u r e a n df r o mt h ec o m p a r i s o na n dc o n t r a c to ft h en e t w o r ks t r u c t u r e a n di t ss y s t e m i cp e r f o r m a n c eo nm a l s 4 4a n dm a l s 6 0 ，i tc o n c l u d e st h ea d v a n t a g e so f a c t u a la p p l i c a t i o no ft h en e w s y s t e m o nt h eb a s i so fc o n s t r u c t i n gan e wm o b i l ep o s i t i o n i n g i i 桂林理工大学硕士学位论文 s y s t e m ，i td e v i s e sp o s i t i o n - m o n i t o r i n gs y s t e m ，b a s e do nm o b i l ep o s i t i o n i n gp l a t f o r m ，f o rt h e p o l i c e1 l o i na l le r ao f3 gm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，a l o n gw i t ht h ei n c r e a s i n gn u m b e ro fu s e r s ，t h e b u s i n e s sa m o u n to fl o c a t i o n - b a s e ds e r v i c e si n c r e a s e st o o ，b u tt h ep r o c e s s i n gc a p a c i t yo f o r i g i n a ll b ss y s t e mc a n n o tm e e tt h ei n c r e a s i n gd e m a n d sf o rt h eb u s i n e s s t h er e s u l t sf r o m o n - l i n eo p e r a t i o no ft h en e wl b ss y s t e ms h o wt h a t ：t h ep r o c e s s i n gp o w e ro ft h en e ws y s t e m i sb e t t e rt h a nt h eo l do n e ；h i 班a v a i l a b i l i t yl i n kr e d u n d a n c yp r o g r a ma l s oe n s u r e st h es a f e t y a n dr e l i a b i l i t yo ft h es y s t e m ；ag o o dd e s i g no fn e t w o r ks t r u c t u r es h o w st h es u p e r i o r i t yo ft h e n e ws y s t e m k e yw o r d s ：t d - s c d m a ；w i r e l e s sp o s i t i o n i n gt e c h n o l o g y ；l b s ；s i g n a l i n g ；h i g h a v a i l a b i l i t y , n e t w o r ka r c h i t e c t u r e i i i 桂林理工大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目录i v 第1 章绪论1 1 1 课题的背景及研究目的1 l i2 国内外现状2 1 3 研究内容3 1 4 论文结构3 第2 章无线定位技术分析4 2 1 无线定位技术概述4 2 2 基于网络的定位技术4 2 2 1c 0 0 定位技术4 2 2 2c e l l i d + t a 定位技术5 2 2 3t o a 定位技术6 2 2 4t d o a 定位技术7 2 3 基于移动终端的定位技术7 2 3 1 基于g p s 的定位技术7 2 4 混合定位技术8 2 4 1a - g p s ( 辅助g p s ) 定位技术8 2 4 2g p s o n e 定位技术9 2 5 几种定位技术的比较9 2 6m o t o 定位系统功能分析9 2 6 1m a l s 6 0 系统的特点1 0 2 6 2m a l s 6 0 系统的主要功能1 0 第3 章移动定位系统的组网方案研究1 3 3 1 研究项目概述1 3 3 2 原移动定位系统( l b s ) 1 3 3 2 1l b s 系统网络现状1 3 3 2 2 系统设备配置1 4 3 2 3 系统存在的缺点1 5 3 3 需求分析1 5 3 3 1 业务需求1 5 3 3 2 业务预测1 6 3 3 2 1 业务预测的原则1 6 3 3 2 2 现网业务量统计1 6 3 3 2 3 用户数预测1 7 3 3 2 4 忙时t p s 预测1 7 i v 桂林理工大学硕士学位论文 3 4 信令链路的规划1 8 3 5 系统架构高可用性分析与设计1 8 3 5 1 系统架构安全性分析1 8 3 5 2 基于主备设计的交换机组1 9 3 5 2 1v r r p 技术概述1 9 3 5 2 2 基于v r r p 的设计方案1 9 3 5 2 3 容错性能分析及系统性能测试2 0 3 6 硬件处理能力计算2 2 3 6 1 主机处理能力估算2 2 3 6 1 1 应用服务器处理能力估算2 2 3 6 1 2 数据库服务器处理能力估算2 3 3 6 2 数据存储方式分析及存储容量估算2 3 3 6 2 1 数据存储方式分析2 3 3 6 2 2 存储容量估算2 4 3 7 移动定位系统的组网方案设计2 4 3 7 1 网络规划2 4 3 7 2 系统结构2 6 3 7 3 系统主要接口3 0 3 7 3 1m i 接口3 0 3 7 3 2 其他接口3 2 3 8 系统新增设备配置清单3 3 3 9 新旧移动定位系统的比较3 3 3 9 1 网络架构3 4 3 9 2 系统功能3 5 3 9 3 系统的运行情况3 7 3 1 0 新系统的实地装配情况3 9 3 1 l 本章小结3 9 第4 章基于移动定位系统的应用4 1 4 1l b s 系统的应用4 1 4 2 公安1 1 0 定位系统4 1 4 2 1 系统概述4 1 4 2 2 系统网络架构4 2 4 2 3 系统功能4 3 4 2 4 系统逻辑流程4 4 第5 章总结和展望4 6 5 1 工作总结4 6 5 2 展望4 7 致谢4 8 参考文献4 9 个人简介5 2 v 桂林理工大学硕士学位论文 1 1 课题的背景及研究目的 第1 章绪论 l b s ( l o c a t i o n b a s e ds e r v i c e ) 是以位置服务为核心，通过通信网络( g s m t d s c d m a ，c d m a 等) 获取移动终端用户的位置信息( 经纬度坐标) ，在地理信息系统g i s 的支持下，为用户提供包括移动黄页、导航、信息追踪等多种位置服务的一种新型业务， 其核心的技术就是移动定位技术【1 】【2 】【3 】【4 】。 位置服务为我们描绘了未来空间信息服务和移动定位服务的蓝图。空间信息技术， 特别是r s 、g i s 、g p s 技术的发展和集成有力地拉近了空间信息与人们生活的距离【5 】。 位置信息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【6 】【7 1 。它所具有的巨大商业价值，随着移动定位技术、无线通讯网络、地理 信息系统与移动互联技术的发展将日益在各行各业显现出来。 近几年，移动通信得到了突飞猛进的发展，用户数迅猛增长，移动通信网正迅速向 大容量、多业务的现代化网络发展。同时随着中国电信、联通等通信运营公司的不断发 展，市场竞争越来越激烈，因此在建设一个容量、技术等方面达到国际先进水平的移动 通信网络的同时，寻求g s m 业务发展的新的增值点，提供多样性、层次化的业务，己 成为中国移动通信近期发展的首要任务。作为当前增值服务的移动定位业务在移动通信 业务中占有重要的位置，已成为运营商关注的焦点，位置服务已成为重要的收入来源。 2 0 0 9 年1 月7 日，工信部对3 g 牌照的发放标志着3 g 时代已经开始进入人们的生 活。3 g 是第三代移动通信系统的代表名称，3 g 系统能够提供更大的系统容量和更高的 数据传输速率，以支持无线因特网接入和无线多媒体业务( 包括音频、视频和图 像) 【8 】【9 】【10 1 ，这就为移动定位业务提供了更加广泛的发挥空间。在中国移动的增值业务 产品生命周期中，手机地图、手机导航同移动支付、手机搜索等热门业务同被列为重点 产品。中国移动全网已经开始进行t d 网络的升级和改造，以实现全网布署和商用【1 1 1 。 为此，移动位置服务系统l b s 也需要进行相应的改造以支持全网升级到3 g 网络，实现 2 g 3 g 混合组网环境下的定位。 随着l b s 业务的广泛开展，业务流量迅速增加，湖南移动l b s 系统在2 0 0 8 年9 月系统的处理峰值业务量达到约4 0 t p s ( 超出系统的设计容量2 0 t p s ) 。现有系统处理能 力己不能满足不断发展的业务需求，同时目前定位平台的部分模块功能不足以支持3 g 网络。因此，湖南移动决定实施l b s 系统扩建工程。本文工作就是在此背景下进行的 研究。 桂林理工大学硕士学位论文 1 2 国内外现状 位置服务业务已经成为电信运营商的增值业务产品中的重点产品，全球各大移动运 营商都在积极部署这项极具潜力的增值业务。早在2 0 0 1 年1 0 月，基于高精度定位的 g p s o n e 技术就被美国运营商s p r i n t 运用了；2 0 0 2 年1 0 月，推出商用l b s 服务，主要 针对企业用户提供导航地图、快速跟踪和供应链管理等服务【1 2 】。目前，全美推广l b s 最积极的移动运营商是s p r i n t n e x t e l ，提供的相应服务主要有移动定位、地图查询、电 话导航、家庭定位等【l3 1 。据了解，在美国所有运营商被联邦通信委员会要求必须提供高 精度的紧急求助位置服务；定位服务在日本所有的移动运营商中均已开展，据日本n ，兀 d o c o m o 的移动增值应用发展曲线体现出来的趋势，当移动数据业务的市场规模达到话 音业务的1 0 以上时，将有5 的数据业务为定位业务。从日本的发展情况来看，作为 一项争夺用户的增值业务的移动定位业务已经被运营商推动起来。而在韩国，政府也要 求运营商提供高精度定位服务1 3 】【1 4 】【1 5 】。基于3 g 网络提供的定位业务在日本的 n t t d o c o m o 、韩国s k 电讯和英国的和黄3 g 公司都已开通，用户的具体位置会在详 细、实时更新的数字地图上显示出来【l6 】【l 丌，并且用户可以通过电子地图的引导去寻找 酒店、餐厅、商店和其他一些用户感兴趣的商业设施，也就是位置服务业务中所谓的“兴 趣点查询”。 现在，定位业务在全球发展己十分迅猛，与无线定位有关的研发和市场开拓工作已 在国外各大主要设备制造商中如火如荼地进行着。如l b s 的软件开发商g a t e 5 和地图 生产商n a v t e q 已被n o k i a 收购，专门推出基于导航的地图软件n o k i a m a p s ，现在 此服务已覆盖全球1 5 0 多个国家，其中可在7 0 多个国家中进行导航服务；基于全球战 略的手机地图应用服务的m o t o l o l a 的m o t o w h e r e ，主要提供信息查询和问路服务； g o o g l e m a p 的手机地图服务已经成为l b s 领域的技术参照物【i 8 1 。 现阶段，美国、欧洲运营g s m 网络的移动公司所采用的定位技术基本以c e l l i d 为主，这种技术所能实现的定位精度可以满足大部分应用的要求，进入门槛都相对较低。 位置服务业务在中国始于2 0 0 1 年5 月，基于移动梦网卡的位置服务在北京移动推 出后，各省陆续推出，2 0 0 3 年7 月中国联通推出了“定位之星”业务。位置服务业务 在中国发展了8 年多，调研发现截止到2 0 0 5 年四月份，我国l b s 手机用户数量尚不足 4 0 0 万。经过三年多的发展，到2 0 0 8 年底，位置服务业务在全国已有约4 3 2 0 万的移动 用户使用。尽管说在短短的几年内l b s 业务的用户数已翻了好几翻，但相对于持有移 动手机的用户来说，比例仍很小。现有位置服务大都属于“模糊定位”的初级位置服务， 且产品有限，加上主要角色推广力度不高，用户的潜在需求并没有释放出来。 现在，l b s 系统已经可以支持用户通过多种方式接入系统，如：短信方式、彩信方 式、语音接入、w a p 浏览方式、j a v a b r e w 方式、a g p s 方式【1 9 】。 2 桂林理工大学硕士学位论文 1 3 研究内容 本课题研究工作是以湖南移动l b s 系统在t d s c d m a 网络上的升级为例，对移动 l b s 系统组网方案进行研究。重点解决湖南移动l b s 系统在网络架构上存在的设备单 点故障问题及系统处理能力不足的问题。具体研究内容如下： ( 1 ) 对定位系统中的相关技术进行研究：包括无线定位技术中的网络定位技术、终 端定位技术及混合定位技术；m a l s 6 0 定位系统的功能分析。 ( 2 ) 研究湖南移动原l b s 系统的组网方案及网络架构的链路冗余技术。 ( 3 ) 结合移动定位技术的发展动态及湖南移动定位业务的发展预测，探讨新l b s 系 统的信令网关中信令链路( 1 i n k ) 的规划方案。针对系统在处理能力上的需求，详细推导 改造后的湖南移动l b s 系统局域网所需硬件的最低配置。 1 4 论文结构 本文共分5 章： 第1 章绪论。介绍本文的课题背景、研究目的；回顾了l b s 在国内外发展现状， 使读者对本文内容有个大概的了解。 第2 章无线定位技术及m a l s 6 0 系统功能分析。本章详细分析了已经获得普遍应 用的业已成熟的三种无线定位技术的定位原理；对m a l s 6 0 系统的特点及功能进行了 仔细的分析研究。 第3 章移动定位系统的组网方案研究。首先对湖南移动原l b s 定位系统的网络架 构进行了深入研究，针对原l b s 系统存在的问题，结合移动定位技术的发展动态及湖 南移动定位业务的发展预测，探讨湖南移动新l b s 系统的信令网关中信令链路( 1 i n k ) 的 规划方案；提出使l b s 系统具有高可用性的链路冗余方案。 第4 章基于移动定位系统的应用。在建设新移动定位平台的基础上，设计了基于 移动定位平台的公安1 1 0 定位监控系统。 第5 章总结和展望。对文章所做的工作进行总结，并对今后的工作提出展望。 桂林理工大学硕士学位论文 2 1 无线定位技术概述 第2 章无线定位技术分析 近年来，随着用户需求的不断增加，移动定位技术受到越来越广泛的关注。业界研 究的焦点一直集中在：如何尽最大可能地利用现有网络资源，以最低成本实现对用户的 精确定位。移动终端的位置信息是移动互联网中的关键信息，利用移动定位信息开展的 服务将是移动互联网上的一种特色服务。 从定位策略的角度来看，定位技术系统可以分为基于网络的定位、基于移动终端 的定位和混合定位三种【2 0 】【2 l 】【2 2 1 。基于网络的定位主要由网络系统收集待定位移动终端 的信息并计算移动终端的当前位置；基于移动终端的定位是指移动终端自己完成定位计 算，移动终端的当前位置可以被自己自行确定；混合定位是基于网络的定位与基于移动 终端的定位两者的结合【2 3 。 2 2 基于网络的定位技术 基于网络的定位技术是由基站主导的定位技术，需要对现存的基站、交换中心作出 某种程度的改进，但它可以兼容现有的终端设备，这类定位策略在蜂窝网络中又叫做反 向链路定位【2 4 1 。基于网络的定位系统要求待定位移动终端发送或广播一些特定的信号， 网络系统负责收集这些信号，并担负起计算定位移动终端当前位置的任务。在实际应用 中，通过一些策略控制，用户的隐私也可以在基于网络的定位系统上得到有效的保护。 其可选用的具体实现技术主要包括：基于蜂窝小区的定位技术( c e l l i d ) 、 c e l l i d + t a ( 时间提前量) 、到达时间t o a 、到达时间差t d o a 、增强型观测时间差 e o t d 等定位技术。 2 2 1c 0 0 定位技术 基于网络的c e l l i d 定位技术：此技术又称起源蜂窝小区( c e l l o f o r i g i n ) 的定位技 术，是指移动终端所在的蜂窝小区号由g s m 网络根据一定的方式获取，并将此蜂窝小 区对应的位置信息作为定位移动终端所处的位置。每个小区都有自己特定的小区标识号 ( c e l l i d ) ，当进入某- d , 区时，要在当前小区中对移动终端进行注册，相应的小区标 识号就会在系统的数据中显示出来。移动终端用户的位置由系统根据采集到的移动终端 所处小区的标识号来确定，位置业务平台把小区号翻译成经纬度坐标【2 5 】 2 6 】，通过通信 网络把经纬度坐标传送到手机终端，并以电子地图的形式在终端上显示。在基站密集的 4 桂林理工大学硕士学位论文 地区这种定位技术精度较高且易于实现，并无需对现有网络和手机做改动，得到广泛的 应用。 下面就以在移动定位系统l b s 中采用小区标识号c e l l i d 的定位技术来说明定位 请求的流程。 1 2 m s c 吧 l s ph l r 3r 图2 1c e l l - l d 定位方式下的信令流程图 上图是基于位置服务平台l s p 的在c e l l i d 方式下的定位请求的信令流程图。其 信令流程为： ( 1 ) l s p 向归属位置寄存器h l r 发送m a pa n yt i m ei n t e r r o g a t i o n 请求，携带字 段是否要求进行位置更新； ( 2 ) h l r 向拜访位置寄存器v l r 发送m a pp r o v i d es u b s c r i b e ri n f o r m a t i o n 请求并 接收响应，若需要位置更新，移动交换中心m s c 需发送p a g i n g 请求到移动接入网r a n ， 由r a n 网元与用户终端u e 进行交互； ( 3 ) h l r 向l s p 返回m a pa n y ( 包含用户位置信息) 。_ t i m e i n t e r r o g a t i o na c k 2 2 2c e l l i d + t a 定位技术 c e l l i d + t a 定位技术又称t a ( t i m i n ga d v a n c e ) 定位技术，也称增强型的c e l l i d 定位技术。t a ，即时间提前量，是g s m 系统中的一个参数。无线电波在基站与移动台 之间的一个来回传播时间就是基站与移动台之间的信号传播时延弘。t a 方法就是用现 有的参数t a 估计移动终端和基站之间的距离。如果移动终端在安全空闲模式，则可能 被寻呼或者主动发起呼叫( 如紧急呼叫) ，那么时间提前量t a 和小区标识号c e l l i d 能 够被服务移动定位中心获得。服务移动定位中心确定移动终端所在区域就是小区天线中 心半径为t a 的圆环( 对全向天线) 或者圆环的部分( 对定向天线) 范围内的区域。三个以 上的t a 参数可以决定移动台做任何修改，只需在切换规程的控制软件中对基站系统进 行改动，定位精度比c e l l i d 高。其缺点在于采用了强制切换，在定位过程中其他业务 通信不能在移动台中进行；同时也增加了更多地信令负荷；多径效应容易影响t a 参数 的准确性m 引；终端的定位至少需要获得三个以上t a 参数才可实现；定位时间较长。 桂林理工大学硕士学位论文 23 h l rl s p m s c l 4 v l r 图2 2c e l l - i d + t a 定位方式下的信令流程图 上图是移动台在基于位置服务平台l s p 的c e l l i d + t a 方式下的定位请求的信令流 程图。其信令流程为： ( 1 ) l s p 向h l r 发送m a ps e n d 请求；r o u t i n g i n f o f o rl c s ( 2 ) h l r 向l s p 返回m a ps e n d 包含用户所在的r o u t i n g i n f o f o rl c sa c k ( m s c ) ) ； ( 3 ) l s p 向用户所在移动交换中心m s c v l r 发送m a pp r o v i d es u b s c r i b e r l o c a t i o n 请求； ( 4 ) m s c v l r 向l s p 返回m a pp r o v i d es u b s c r i b e rl o c a t i o na c k ，其中包含用户的 位置信息。 2 2 3t o a 定位技术 到达时间t o a ( t i m eo fa r r i v a l ) 定位方式可在现有的任何手机上实现，手机无需作 任何改动。要定位的手机发出一已知信号，该信号要能被三个或多于三个位置测量单元 同时接收，已知信号是手机执行异步切换时发出的接入突发信号；在信号到达时的绝对 g p s 时间被各位置测量单元得到后，就可得到相对时间差；根据前两步的信息，服务移 动定位中心进行两两比较，计算突发信号到达时间差，得出精确位置，并回到应用中【”j 。 手机精确位置是通过三角计算得出的，因此，还必须知道另外两个参数：位置测量单元 的地理位置和各位置测量单元之间的时间偏移量。例如各位置测量单元必须提供的绝对 g p s 时间，实际时间差参数也在已知位置的地点放置参考位置测量单元可得到。 t o a 是位置测量单元用接入突发信号确定的。当定位请求发出时，选定位置测量 单元，且给它配置正确的频率，以便接入突发信号能够被接收。此时，手机在业务信道 ( 可能会处于跳频方式) 上，约7 0 个接入脉冲( 时长3 2 0 m s ) 能以特定功率被发送。t o a 的测量结果能被各位置测量单元通过多种方式实现和改善。测量成功概率和测量精度能 够利用收到的突发信号来提高。多径效应的影响、测量精度的高低可采用分集技术( 如 天线分集和跳频) 来控制。当某个应用需要知晓手机位置时，服务移动定位中心就会接 收该应用发出的请求，同时手机号码和定位精度要求的信息也要发送给服务移动定位中 心。被测量的t o a 参数及其误差值一同被采集并发送到服务移动定位中心，根据该数 据，应用所需要的手机位置就能被服务移动定位计算出，再将位置信息和误差范围发送 回应用【3 0 1 。 6 桂林理工大学硕士学位论文 t o a 定位方式需要在网络侧附加硬件位置测量单元，以达到精确计算突发信号到 达时间的目的。实现方式有多种：位置测量单元既可作为单独设备，也可在基站内集成 位置测量单元。位置测量单元作为单独设备时，既可与基站共享天线，也可有自己单独 的天线，网络间通信通过空中接口实现。 2 2 4t d o a 定位技术 到达时间差t d o a ( t i m ed i f f e r e n c eo f a r r i v a l ) - - 种基于反向链路的定位方法，移动 台的位置是通过检测移动台信号到达两个基站的时间差来确定的，移动台必须定位于以 两个基站为焦点的双曲线方程上，需要建立两个以上双曲线方程才能确定移动台的二维 位置坐标，也就是说移动台信号至少要被三个以上的基站接收到，而移动台的二维位置 坐标就是两个双曲线的交点【3 l 】。 t d o a 方法不仅对信号传播的具体时间不做要求，还可以将所有在接收机上由于信 道产生的共同误差消除或减少，在通常情况下，定位精度高于t o a 方法。但由于功率 控制造成离服务基站近的移动台发射功率小，使得相邻基站接受到的功率非常小，造成 比较大的测量误差，即相邻基站接受到的功率非常小，造成比较大的测量误差，即相邻 基站的信噪比太小带来的测量误差【3 2 1 。目前针对这种情况已有了一些解决办法，如在 e 9 1 1 呼叫时将移动台发射功率瞬间调到最大，可以提高定位精度，但会对c d m a 网络 的容量有一定程度的影响。 2 3 基于移动终端的定位技术 需要在用户终端中植入智能的定位技