（计算机科学与技术专业论文）lcs中gmlc功能的研究与实现.pdf

北京邮电大学硕士学位论文 摘要 l c s 中g m l c 功能的研究与实现 摘要 l c s ( l o c a t i o ns e r v i c e ：位置服务) 是近年来移动通信中备受瞩 目的一种增值服务，是3 g 的重要内容。它通过一组定位技术获得移 动终端的位置信息( 如经纬度) ，以此实现各种与位置相关的服务， 如生活向导、物流应用等。 本文作者曾于朗讯贝尔实验室( 中国) 参与“朗讯m a p w e b ”的 研究与开发。m a p w e b 是l c s 的集成信息平台，将为北京2 0 0 8 奥运 会( 青岛赛区) 提供服务。通过m a p w e b ，用户可以通过移动终端享 受个性化的位置服务。g m l c ( g a t e w a ym o b i l el o c a t i o nc e n t e r ：移 动位置中心网关) 是m a p w e b 的重要组成部分，是本文作者的研究 重点，也是本文的核心。 g m l c 作为定位网关，与c n ( c o r en e t w o r k ：核心网) 交互， 使得l c s 客户端可以获取移动终端的位置信息。m a p w e b 向g m l c 发送位置查询请求，g m l c 进行必要的数据处理后，分别与h l r ( h o m el o c a t i o nr e g i s t e r ：归属位置寄存器) 和m s c ( m o b i l e s w i t c h i n gc e n t e r ：移动交换中心) 交互，最后把收到的来自c n 含位 置信息的响应返回给m a p w e b 服务器作进一步处理，最终向移动终 端提供位置服务。 在实现g m l c 功能之后，我们于青岛对其进行了现场测试。相 关测试内容主要分为两项：l g ，l h 和i u c s 等接口的请求响应时间； 在两个模拟场景下g m l c 所提供的位置信息的精确度。测试结果表 明：g m l c 可以成功的为l c s 客户端提供位置信息，其响应时间短， 定位精确度较高，性能良好。 本文按照如下结构安排：l c s 的发展现状；m a p w e b 平台；具有 定位功能的u m t s 网络结构；g m l c 的功能的实现，该部分为本文 重点，包括：m a p 协议栈的实现，g m l c 相关接口的说明，g m l c 与c n 交互的状态机；g m l c 功能和性能测试等。 关键词：l c sm a p w e bg m l cm s ch l r3 g 北京邮电大学硕士学位论文摘要 r e s e a r c ha n di m p l e m e n to f g m l cf u n c t i o ni nl c s a b s t r a c t l c s ( l o c a t i o ns e r v i c e ) i sr e g a r d e da sas i g n i f i c a n tv a l u e a d d e d s e r v i c ei nt h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nf i e l da n dac r u c i a lb u i l d u pi n3 g t h r o u g has e to fl o c a t i o nt e c h n o l o g i e s ，i to b t a i n st h el o c a t i o ni n f o r m a t i o n o ft h em o b i l es t a t i o n , e g 1 a t i t u d ea n dl o n g i t u d ed a t a , a n dp r o v i d e si tt o t h em o b i l eu s e ro ro t h e r sa n dt h ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m , s oa st o i m p l e m e mv a r i o u sl o c a t i o n r e l a t e ds e r v i c e s ，f o re x a m p l e ，l i f eg u i d ea n d l o g i s t i c sa p p l i c a t i o n t h ew r i t e rh a sb e e na ni n t e r ni nl u c e n tb e l ll a bt a k i n gp a r ti nt h e m 印w e bp r o j e c t ，w h i c hi sa ni n t e g r a t e di n f o r m a t i o np l a t f o r m , p r o v i d i n g p e r s o n a l i z e dl c s t os u b s c r i b e r sf o r2 0 0 8o l y m p i cg a m e si nq i n g d a o u s e r sc a ng e tp e r s o n a l i z e dc o m m u n i c a t i o ne x p e r i e n c e so n c ec o n n e c t e dt o m a p w e b g m l c ( g a t e w a ym o b i l el o c a t i o nc e n t e r ) i si n c l u d c di n m a p w e bp r o j e c ta sk e yp a r t ，w h i c ha l s oi st h em o s ti m p o r t a n tc o n t e n to f t h i sp a p e r a st h el o c a t i o ng a t e w a y , g m l cw o r k st o g e t h e rw i t hc n ( c o r e n e t w o r k ) ，d i r e c t l yp r o v i d i n gl o c a t i o ni n f ot ol c sc l i e n t t a k i n gm a p w e b p l a t f o r ma sa ne x a m p l e g m l cc a nb eu s e dt or e c e i v el o c a t i o nr e q u e s t s f r o mm a p w 曲s e r v e ra n df o r w a r dt h e mt oh l ra n dm s c ；u p o n r e c e i v i n gt h e1 0 c a t i o nr e s p o n s e sf r o mc n ，g m l cc a l l f o r w a r dt h e l o c a t i o ni n f ot om a p w e bs e r v e rf o rf u r t h e ro p e r a t i o n s b a s e do nt h eg m l cf u n c t i o nw eh a v ei m p l e m e n t e d ，w ec a r r i e do u t at e s ti nq i n g d a o d u r i n gt h et e s t ，d i f f e r e n ta p p l i c a t i o n sc a ng e tl o c a t i o n i n f of r o mg m l c ，j u s ts i m i l a rt om a p w e b w eg o tt h et e s td a t a st o d e s c r i b et h ep e r f o r m a n c eo fl g ，l h ，i u c sa n di u bi n t e r f a c e ，w h a t sm o r e ， 北京邮电大学硕士学位论文 摘要 v i at w os c e n a r i o st e s t ，w ea l s oo b t a i n e dt h ea c c u r a c yo fg m l cp r o v i d i n g l o c a t i o ni n f o a l lt h et e s tr e s u l t ss h o wt h a t ：o u rg m l cf u n c t i o nc a l l s u p p l yl o c a t i o ni n f os u c c e s s f u l l yw i t hf a s tr e s p o n d h i g ha c c u r a c ya n d g o o dp e r f o r m a n c e t h i sp a d e ri n t r o d u c e ss o m ec o n t e n t s 私f o l l o w s ：t h ec u r r e n t d e v e l o p m e n to fl c sf i r s t l y a n dt h e nt h eg e n e r a la r r a n g e m e n to fl c s i n u m t sn e t w o r k a f t e rg i v i n gab r i e fo fm em a p w e bp l a t f o r i l lo fl u c e n t t h i sp a p e re x p l a i n si nd e t a i lt h eg m l cf u n c t i o nr e a l i z a t i o na st h em o s t i m p o r t a n tc o n t e n t w h i c hi s d i v i d e di n t os e v e r a lp a r t s ：脚p r o t o c o l s t a c ki n i t i a l i z a t i o n , g m l cr e l a t e di n t e r f a c ei nl c sa r c h i t e c t u r e s t a t e m a c h i n ef o rg m l cg e t t i n gl o c a t i o ni n f of r o mc nd e f t n i t i o n a tl a s t 。w e d i s c u s s e dt h ep e r f o r m a n c ea n da c c u r a c yt e s tr e s u l t s k e yw o r d s ：l c sm a p w e bg m l cm s ch l r3 g 独创性( 或创新性) 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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：j 半扛鞋牡一 本人承担一切相关责任。 日期：暨1 1 坦坦 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存，汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 二l 主盎虻日期：塾竺2 兰兰 导师签名： 荐磊瑶日期：亟翌之芝颦 第一章 第一章绪论 l c s ( l o c a t i o ns e r v i c e ：位置服务) ，常又被称为l b s ( l o c a t i o n b a s e ds e r v i c e ： 基于位置的服务) ，是利用一定的技术手段通过移动网络获取移动终端的位置信 息( 经纬度坐标) ，供给移动用户本人、通信系统或第三方，并借助一定的电子 地图信息的支持，为移动用户提供与其位置相关的、呼叫或非呼叫类业纠”。在 电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种移动增值业务。 1 1l c s 的起源 国际上对定位技术的研究与应用始于2 0 世纪6 0 年代的自动车辆定位( a v l ) 系统。随后该项技术在公共交通管理、货物运输、出租车管理，犯罪跟踪和紧 急医疗服务等有限的范围内得到了应用。8 0 年代以来，随着人们对智能交通运输 系统( i t s ) 的需要及蜂窝移动通信系统的出现，对无线定位技术有了新的要求， 吸引了更多研究者的兴趣。美国联邦通信委员会( f c c ) 于1 9 9 6 年公布了e 9 11 ( e m e r g e n c y c a l l 9 1 1 ) 定位需求，要求在2 0 0 1 年前，各种无线蜂窝网络必须能 对发出e - 9 1 l 紧急呼叫的移动终端提供精度在1 2 5 m 内的定位服务，而且满足此定 位精度的时间概率应不低于6 7 。在2 0 0 1 年以后，系统必须提供更高的定位精度 及三维位置信息。1 9 9 9 年，f c c9 9 2 4 5 又对e 9 1 l 需求进一步细化。美国f c c 的这 一规定明确了提供e - 9 1 1 定位服务将是今后各种蜂窝网络。特别是3 g 网络必备的 基本功斛2 1 。 随着社会的发展，人们的活动范围越来越大，而且越来越不确定。这种移动 性和不确定性给移动通信带来市场和挑战的同时，也为位置服务的开展和扩大带 来了无限商机。鉴于对位置业务未来发展前景的良好预期，作为移动通信网提供 的增值业务，l c s 已经受到了世人的瞩目。 1 2 l c s 的市场分析 正是因为l c s 具有十分光明的商业应用前景，许多国家和公司都将它视为 推动经济发展的下一个增长点，投入了大量的人力和物力进行相关的研究。伴随 第一章 着全球3 g 热潮，l c s 以其鲜明的移动性、实用性、及时性和认证性，成为移动 增值服务新的亮点，在全球移动运营商的重视和推广下，l c s 成为增长性最强的 新业务之一。 网舟咨询( e s h i pc o n s u l t i n g ) 根据全球移动增值业务的追踪和市场调研结果 预测，如图1 1 ：2 0 0 5 年全球l c s 市场规模将达到2 0 亿美元，较2 0 0 4 年增长 1 0 0 ；在未来几年，全球l c s 市场将呈现平均8 0 增长率的快速成长，整个市 场规模至2 0 0 9 年将接近2 1 0 亿美元【”。 图l 一1 全球l c s 市场规模预测 近几年，从日本、韩国到欧美地区，移动定位业务的发展步伐正在不断加 快。在我国，移动定位业务在行业用户市场加快渗透的同时，正逐步向大众用户 市场拓展。相关的位置服务业务可包括：紧急求救电话服务、物流管理、商业求 助电话服务、个人问询服务、车辆导航服务、特定跟踪服务等等。 1 2 1l c s 在国外的发展 在商用移动定位业务领域，日本一直处于领先地位。日本已经在商业应用中 采用了高精确度的定位技术。在政府部分资金的支持下，日本的设备商和业务提 供商已经开发出比较完善的、基于位置的业务基础设施【3 1 。近年来，数据业务和 增值业务在日本的迅速发展，培养了用户使用手机的习惯，如表l 一1 。 表1 一1 日本l c s 业务的发展情况 2 时间运营商业务名称 2 0 0 0 年1 月 d d i p e k i s u p a t o d c r u d c r u n u m b e r 2 0 0 0 年1 0 月 j p h o n e s t a t i o n 、l o c og u i d e 第一章 在韩国，由于手机和宽带领域的普及率均居世界最高水平，因而也是定位业 务发展的最佳地区。韩国信息通信部成立了由运营商、设备制造商及终端厂商构 成的“定位服务产业协会”以促进该业务的发展，目前s k 、k t f 提供定位业务。 韩国政府也非常重视本国移动定位业务的发展，并且已将“手机定位业务”作为本 届新政府的重点产业 4 1 。韩国l c s 业务发展情况如表1 2 。 表l 2 韩国l c s 业务发展情况 l 时间运营商业务名称 2 0 0 2 年2 月 k t f ( n ) g e l e y e 2 0 0 2 年7 月 s kn a t e g p s 、巴士告知 欧洲各国在商业移动定位业务领域的整体情况仅次于亚洲，欧洲的移动运营 商非常看好移动定位业务，认为该业务可以为其带来巨额盈利，但可能是因为受 到了在3 g 投资上的影响，目前他们对高精确度的定位技术态度非常谨慎 4 1 。欧 洲l c s 业务发展情况如表l 3 。 表l 3 欧洲l c s 业务发展情况 时间运营商业务名称 2 0 0 1 年3 月e p l u sl - m o d e 下的f i n d e r 子业务 2 0 0 2 年8 月 o r a n g u k f i n d & s e e k 2 0 0 2 年1 1 月 v o d a f c ) h e 0 2 z i n g o 美国各移动运营商目前主要把精力放在了如何满足f c c 提出了e 9 1 l 第二 阶段要求上，只有在2 0 0 2 年6 月a t & tw i r e l e s s 提供的f i i l df r i m d s 业务是一种 商业应用。同时正是因为e 9 1 l ，美国的运营商在定位技术和网络发展上不断探 索和深入研究。在从公共安全角度强制运营商采用高准确度定位技术的同时，也 为今后商用提供了网络基础和技术准备。因而，据估计未来几年美国l c s 的商 用市场将会快速启动，并占据全球将近5 0 的高精确度的定位业务市场。 1 2 2l c s 在国内的发展 与日、韩等国相比，中国的定位业务市场起步比较晚，但中国有一个巨大的 手机用户群，定位业务拥有广阔的市场前景。有5 2 以上的国内用户对定位业务 感兴趣，其中用定位业务查询个人或他人位置、查询周边设施的占4 6 ，对老人、 儿童等进行位置追踪的占3 0 ，用户愿意为定位业务付费，并且他们的需求也将 第一章 会不断增长。 2 0 0 1 年，北京移动基于移动梦网卡推出位置服务；随后，中国联通于2 0 0 3 年推出定位之星业务；之后，中国网通也加入了定位业务的战局。2 0 0 5 年，山 东青岛网通公司推出了能定位的“关爱精灵”小灵通业务，在青岛市内，用户可以 通过短信、电话或者网络获得定位目标的大体方位。至此，国内g s m 、c d m a 、 p h s 均已实现移动定位的商业化，定位服务也进一步由物流管理、交通调度、医 疗救援、野外勘探等行业应用领域，加速走向大众化、普及化。 位置服务业务在中国已经发展了5 年多，但始终处于缓慢增长阶段。随着中 国移动定位市场的启动和各种新兴定位业务的推广，该市场在未来三年将进入一 个稳定增长期。根据艾瑞市场咨询( i r e s e a r c h ) 的研究分析，2 0 0 5 年国内移动 定位市场规模达到2 2 l 亿元，比2 0 0 4 年增长8 0 。受“奥运经济”的刺激，在 2 0 0 6 - 2 0 0 8 年的三年内，该市场的增长率将保持在1 5 0 以上。到2 0 0 8 年中国移 动定位市场将达到5 2 5 亿元，成为最具竞争力的3 g 核心业务之一【5 1 ，如图l 2 。 2 0 0 1 5 2 0 0 3 7 2 0 0 6 62 0 0 8 1 2时间 图1 2 中国i , c s 业务的生命周期曲线 1 3 论文研究内容及意义 随着国内3 g 时代即将到来，移动数据增值业务逐渐成为市场的核心。业界 都期盼主流业务来启动i c s 未知而潜力巨大的市场。运营商在不断的尝试新的 方向，通信设备商也在敏锐的注视着市场，希望找到一席之地。 2 0 0 5 年6 月，朗讯贝尔实验室展开了基于l c s 的m a p w e b 的研究和开发。 m a p w e b 是一个集成的信息平台，它可以基于用户当前所在位置为其提供服务， 如：地图显示、好友定位，点击通话等。m a p w c b 将服务于北京2 0 0 8 奥运会( 青 岛赛区) ，用户可以通过连接到m a p w e b ，获得个性的移动位置服务体验。2 0 0 8 4 第一章 北京奥运会的一个特色就是数字化的服务，m a p w e b 可以为各国运动员、记者、 游客提供基于位置的服务，如查询奥运场馆、宾馆饭店、餐饮娱乐、公交地铁车 站、医院等的位置、行车路线及详细信息，还可以与领队、导游、同团队队员之 间进行各种通讯。同时m a p w 曲可以应用于奥运会场馆和北京交通的管理控制 和安全监测中，为北京奥运会的成功举行提供信息平台。 该项目中，获得位置信息的功能是通过g m l c ( g m 钾a ym o b i l el o c a t i o n c 锄t 盯：移动位置中心网关) 实现的。3 g p p 针对移动定位业务制定了相关规范， 引入了移动位置中心网关这个与定位相关的实体。g m l c 作为定位网关与c n ( c o r e n e t w o r k ；核心网) 交互，使得l c s 的客户端可以获取终端的位置信息嘲。 本文作者全程参与了m a p w 曲项目中g m l c 的研究与开发，以及青岛现场 测试中g m l c 的功能、接口、性能等测试。本论文正是基于这些研究开发成果， 以及测试结果等工作完成的。 本文主要包括如下内容：l c s 的发展现状；m a p w c ；b 平台；具有定位功能的 u m t s 网络结构；g m l c 功能的实现。该部分为本文重点，包括：m a p 协议栈 的实现，g m l c 相关接口的说明，g m l c 与c n 交互的状态机等。基于青岛现 场测试结果，分析了l g tl h 和i u 圆接口的请求响应时间性能，以及在两个模 拟场景下g m l c 提供位置信息的精确度等指标。最后，得出本文的结论：g m l c 可以成功的为l c s 客户端提供位置信息，其响应时间短，定位精确度较高，性 能良好。 5 第二章 第二章基于l c s 的m a p w e b 平台 本章将阐述m a p w e b 的体系结构和主要功能。 2 1m a p w e b 的体系结构 6 图2 _ 1 描述了m a p w e b 的体系结构图。 m a p w e b 平台由以下部分组成： m a p w c b 服务器 g m l c 功能模块 m a p w c b 终端 v m s 服务器( v o i c em e s s a g es y s t e m ：语音消息系统) u i m 服务器( u b i q u i t o u si n s t a n tm e s s a g i n g ：跨平台的即时消息系统) m a d 服务器 第二章 m a p w e b 服务器用来与终端上运行的客户端程序进行交互，访问企业黄页数 据库( y e l l o wp a g ed b ) 和用户信息数据库( u s e rd b ) ，同时需要与g m l c 功 能实体交互，以获得经纬度位置信息。当g m l c 从m a p w e b 服务器端接收到移 动位置查询的请求后，先处理数据，之后分别与h l r 和m s c 交互，再把收到 的来自c n 的响应返回给m a p w e b 服务器，作进一步的操作。m a p w e b 的终端可 以是电脑、手机或p d a 。用户可以在个人电脑上，通过浏览器访问存放在m 印w e b 服务器端的地图数据；也可以应用手机和p d a 通过无线接入i n t e m e t 网络访问 m a p w e b 服务器，并根据定位信息访问相应的地图和网站，最终获得用户所需要 的位置和地图信息，并在移动终端上显示。 2 2m a p w e b 的主要功能 m a p w e b 是一个集好友定位和个人通信于一体的系统：它不仅可以查询用 户当前位置，还可以获得好友的位置信息，以及一些场所的黄页信息；同时利用 这个系统，用户可以方便地发送短信、发送即时消息、拨打s i p 电话、以及发送 图象和视频给好友等等。其中最有特色的功能是：查询好友位置和基于地图的黄 页服务。 2 2 1 查询好友 m a p w e b 用户的终端上会显示一张以用户自己所在位置为中心的地图，地图 范围可以设定。每个用户维护一张好友列表，m a p w e b 的第一个基本功能就是查 询好友( l o c a t i n gb u d d i e s ) 。 当用户点击好友f b u d d y ) 按钮后，就向m a p w e b 服务器端发送查询数据的 请求，并等待服务器将带有好友位置信息的地图返回，并在返回的地图上叠加系 统所有的功能，直接点击菜单就可以显示好友位置信息( l o c a t i o n ) ，和好友进 行多媒体通讯，包括打电话( t e l e p h o n e ) 、发送短信( s e n ds m s ) 、发送即时 短消息( i n s t a n tm e s s a g e ) 、发送语音短信( v o i c em e s s a g e ) 、发送电子信件( s e n d e - m a i l ) 、视频直播( c l i c kt ow a t c h ) 等。如图2 - 2 所示。 7 第二章 2 2 2 企业黄页 图2 _ - 2m a p w e b 查询好友功能 m a p w e b 提供的基于地图的企业黄页功能，可以列出所在位置的各单位，如 宾馆饭店、餐饮娱乐、公交地铁车站、医院等的地理位置。 用户通过点击感兴趣的单位，就向m a p w e b 服务器端发送查询数据的请求， 并等待服务器将带有单位位置信息的地图返回，并在返回的地图上叠加系统所有 的功能，直接点击菜单就可以显示单位的情况介绍( i n t r o d u c t i o n ) 、位置信息 ( l o c a t i o n ) 、行车路线( d i r v ed i r e c t i o n ) 、单位级别( l e v e l ) 、网站( w e b s i t e ) ， 和单位进行多媒体通讯，包括打电话( t e l e p h o n e ) 、发送语音短信( v o i c e m e s s a g e ) 等。如图2 3 所示。 第二章 9 图2 _ 3m a p w 曲企业黄页功能 第三章 第三章l c s 业务逻辑与功能 自1 9 9 6 年f c c ( 美国联邦通信委员会) 公布了e - 9 l l 定位需求以来，蜂窝 网络移动定位技术得到快速的发展，定位技术成为下一代移动通信系统所必须具 备的功能。因此，在第三代蜂窝移动通信网络技术标准化过程中，3 g p p ( 3 r d g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ：第三代合作伙伴计划) 对u m t s 系统中的定位方 法和技术实施及应用进行了深入研究。无论是哪种类型的定位方法，都必须在蜂 窝网络尤其是核心网中增加必要的l c s 功能实体。 本章首先详细介绍l c s 的逻辑参考模型，之后说明了具有l c s 业务功能的 3 g u m t s 网络结构，以及l c s 的功能网元。 3 1l c s 逻辑参考模型 l c s 的功能主要由l c s 客户端和l c s 服务器共同完成。 l c s 客户端是一个逻辑功能实体，能就一个或多个u e ( u s e re q u i p m e n t ： 目标用户设备) 的位置向p l m n ( p u b l i c l a n d m o b i l e n e t w o r k ：公用陆地移动网) 内的l c s 服务器提出定位请求。 l o s 的业务逻辑参考模型为：客户一服务器一目标移动终端，如图3 1 。 图3 - - 1l c s 逻辑参考模型 l c s 客户向p l m n 支持的l c s 服务器发出对一个或多个目标移动终端的位 置信息的请求。l c s 客户可以位于网络中某个实体内部( 包括移动终端) ，也可 以是网络之外的某个实体。l c s 服务器是为l c s 客户提供位置业务的一系列定 位网元和载体的总和。l c s 服务器中包含g s m 或者u m t s 网络支持位置业务所 需的功能，通过这些功能来获取目标移动终端的位置信息，并把位置信息传递给 l c s 客户以提供服务唧l 。 1 0 第三章 3 2 具有l c s 业务功能的3 g u m t s 网络结构 在m a p w e b 项目中，本文作者基于u m t sr e l e a s e9 9 标准，实现了g m l c 功能，并于青岛对其提供的位置信息功能和定位相关接口的性能进行了测试。因 此这里将主要以u m t s 蜂窝网络为主，讨论u m t s 蜂窝移动通信网络的无线定 位系统。目前在3 g p p 中，已根据定位功能的要求规定了u m t s 相关的信令协 议、接口和操作程序，因而能将移动终端位置估计以一种标准格式提供给用户、 网络运营商等。 图3 2 来自3 g p pt s2 3 2 7 1 文档【6 】，是具有定位功能的u m t s 网络结构， 该图简要的描述了l c s 客户端( e x t e r n a ll c sc l i e n t ) 、服务器与核心网络( c 之间的关系。l c s 模块与c - n 之间通过接口进行通信，l c s 模块之间则利用网络 已有的信息提供能力和信令能力进行通信。l c s 客户端向l c s 服务器提出请求， l c s 实体会对l c s 客户端进行鉴权，并启动网络资源、计算功能等估计出l i e 的位置并将其返回给l c s 客户端。 田 图 - 2 l c s 部署总图 l c s 客户端是为了获取移动终端位置信息而与l c s 服务器进行交互的功能 实体，它可以处于移动网外部，通过l c 参考点接入到移动网中。其工作流程大 致如下：l c s 客户发起位置信息请求，首先通过l c 参考点接入到g m l c ；g m l c 是外部l c s 客户端接入移动网的第一个节点，它通过l h 接口从h l r 获取目标 衫慕 第三章 用户的路由信息，然后把位置信息请求通过l g 接口转发给目标用户当前所在的 v m s c ( v i s i tm o b i l es e r v i c e ss w i t c h i n gc e n t e r ：访问移动交换中心1 。v m s c 负责 l c s 的计费、用户鉴权、用户保密、系统控制和l c s 的操作维护，在确定当前 定位请求合法后，通过i u 接口向目标用户所在的r n c 发送位置信息请求消息。 r n c ( r a d i o n e t w o r k c o n t r o l ：无线网络控制器) 收到从i u 接口过来的位置请求 消息，根据请求内容选择合适的测试方法，并分配合适的测试资源，启动l m u 进行测试。l m u 是l c s 的测试单元，负责无线信号的测量。l m u 测量完成把 测量结果传给r n c 翻。r n c 根据测量结果进行位置计算，并把计算的结果通过 i u 接口返回给v m s c ，v m s c 经g m l c 把位置信息传给l c s 客户端。本段提到 的l g 、l h 和i u 是3 g p p 提供的标准接e l ，而l c 是开放接口【7 】。本文将在第四 章对它们详细介绍。 3 3l c s 的功能网元 下面将介绍图3 _ - 2 中提及的功能网元【2 l 】。 1 2 l c s 客户端：是为了获取移动终端位置信息而与l c s 服务器进行交互的 功能实体，它可以在网内实体上，也可以在移动网络外部，它会接入到 网关移动定位中心g m l c 。 用户设备u e 8 l ：测量下行链路信号，或根据l c s 测量要求，在上行链 路上传输一些定位需要的信号。u e 中包含有l c s 应用，或通过与网络 通信，访问l c s 应用。这些应用可能包含必要的测量或计算以确定u e 的位置。u e 也可能包含独立的定位功能如g p s 。 移动位置中心网关g m l c ：是网络与外部l c s 客户端之间的接口。g m l c 通过功接口向h l r 请求路由信息。通过鉴权以后，g m l c 通过l g 接 口向m s c 发送定位请求并接收其返回的最后定位估计结果。 m s c v l r ：负责u e 鉴权，管理与呼叫相关和与呼叫无关的l c s 定位请 求。g m l c 通过l g 接口可以访问m s c v l r 。 h l r ：包含l c s 用户数据和路由信息，当u e 漫游到其他网络中时也会 包含漫游位置信息。g m l c 通过l h 接口可以访问h l r 。对于漫游的u e ， h l r 和s r n c 或g m l c 可能不在同一p l m n 中。 业务控制功能g s m s c f ：l c 接口支持c a m e l 用户访问l c s ，仅可适用 于c a m e lp h a s e 3 。 第四章 第四章g m l c 功能的实现 在前面的章节中，我们介绍了位置服务，了解到了g m l c 在3 g u m t s 网 络中的功能：它是核心网与外部l c s 客户端之间的接口。本章是本文的重点内 容，将集中介绍g m l c 功能的实现。主要内容包括：实现g m l c 功能的朗讯 m _ a s 平台，g m l c 在l c s 中与其它功能实体的接口，g m l c 实现的两条m a p 原语，实现g m l c 功能的具体步骤，状态机的定义和转换，回调函数的功能实 现等。 4 1g m l c 功能实现概述 g m l c 主要完成对基于m s i s d n ( m o b i l es t a t i o ni n t e r n a t i o n a li s d nn u m b e r ： 移动终端国际i s d n 号) 的位置请求的处理，根据请求的精度要求，结合网络的 定位能力，采取特定的定位技术，获得用户的经纬度信息。g m l c 通过l h 接口 向h l r 请求路由信息，通过鉴权以后，g m l c 再通过l g 接口向m s c 发送定位 请求并接收m s c 返回的最后定位估计结果。 在我们的m a p w e b 项目中，g m l c 需要分别与l c s 客户端( m a p w e bs e r v e r ) 和核心网交互，如图仁1 所示。 1 3 图4 一lg m l c 与m a p w c b s e r v e r 和核心网的交互流程 第四章 图仁l 中的m w s 是m a p w e b 项目中的服务器( m a p w e bs e r v e r ) 的缩写， 也就是l c s 体系结构中的客户端( l c sc l i e n t ) ，它向g m l c 发起目标u e 的定 位请求；g m l c 收到目标u e 的电话号码( c e l lp h o n en u m b e r ) 后，会先验证它 是否为合法的移动终端；如果合法，g m l c 发出“s e n dr o u t i n gi n f of o rl c s r e q u e s t m a p 原语向h l r 寻址，查询u e 归属的m s c 号码；在收到h l r 的响 应“s e n dr o u t i n gl n f of o rl c sr e s p o n s e m a p 原语，得到m s c 号码之后，g m l c 会给目标u e 所属的m s c 发送一个定位请求( “p r o v i d es u b s c r i b e rl o c a t i o n r e q u e s t m a p 原语) ；m s c 将向r n c 发出目标u e 的位置问讯，在得到r n c 返回的位置估计数值之后，m s c 同样通过 p r o v i d es u b s c r i b e rl o c a t i o n r e s p o n s e m a p 原语，将定位的结果包括位置信息和精度信息返回给g m l c ；再 由g m l c 返回给m a p w e b s e r v e r 。 上面是对g m l c 功能实现流程的简要介绍。本章之后的各个小节将会详细 说明。 4 2 m a s 平台介绍 4 2 1m a s 平台简介 m a s ( l u c e n tm i l i f e a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 可以支持朗讯的s u r e p a y 、i s g 等 应用。通过m a s 提供的m a p 、c a p 和a n s i 4 1 ( m a p w e b 项目中应用到了m a p ) 协议栈，我们可以自定义m a p 应用与m a p 层服务的接口以实现g m l c 的功能。 m a p 的功能主要是为通信网络中各网络实体之间完成移动终端的自动漫游 功能，而提供的一种信息交换方式。m a p 业务的消息类型和t c a p 成份中的操 作码一一对应，而在消息传递过程中，一个消息对应一个调用识别( i n v o k e i d ) ， 一个调用识别在其m a p 对话过程中是对某个消息的唯一识别。 m _ a s 平台需要安装在s u n 工作站，s o l a r i s 操作系统之上，最低配置为s u n n e t r a1 4 0 0 。同时需要一块e l 七号信令卡用来g m l c 与核心网之间消息的交互。 4 2 2 基于m a s 平台实现的m a p 接口 为了实现g m l c 的功能，我们基于m a s 平台为m a p 应用定义并实现了s a p 和u s e r 两个接口来访问m a p 层的服务，它们支持h l r 、m s c 和v l r 的功能。 m a p 应用通过调用m a p g s m s a p 类的成员函数向m a p 层发出m a p 请求 1 4 第四章 ( r e q u e s t ) 和响应( r e s p o n s e ) 原语；而m a p g s m u s e r 类定义的回调函数会返 回m a p 指示( i n d i c a t i o n ) 和确定( c o n f i r m ) 原语告知m a p 应用程序。m a p g s m s a p 和m a p g s m u s e r 的对象有着一一对应的关系。m a p g s m u s e r 类中的所有的回调函 数都是虚函数，用户可以自行定义一个m a p g s m u s e r 的派生类( 在本文实现 g m l c 功能的m a p 应用中类名为s s 7 m a p u s e r ) 来实现这些回调函数，其中会 涉及到每条原语的特定逻辑【9 】。 可能同时会有多个用户( u s e r ) 访问m a p 层服务，因此每个用户需要与特 定的s s n ( s u b s y s t e mn u m b e r ，子系统号码) 绑定。但是，在任何时候，某一个 特定的s s n 只能与一个用户相绑定。图表4 _ - 2 阐述了s a p ( s e r v i c ea c c e s s p o i n t ，服务访问点) 、用户( u s e r ) 和m a p 层( l a y e r ) 之间的关联关系。m a p 应用a p p l 与s s n 6 和l o 绑定，m a p 应用a p p 2 与s s n l 2 绑定。因而，发往子 系统6 和1 0 的消息由a p p l m a p u s e r 的回调函数处理；发往子系统1 2 的，由 a p p 2 m a p u s e r 的处理。 图s a p u s e r l a y e r 关联图 图4 - - 2 中涉及到如下概念： 第四章 m a pl a y e r s a p ：m a p 层服务访问点，是m a p 层的一个逻辑实体，每 个m a p 层的服务访问点与唯一的s u l d 和s s n 绑定； s u i d ：服务应用标识，m a p 层在回调函数中包含s u l d ，用来寻找接收回 调的用户( u s e r ) ； s p l d ：服务提供标识，用户( u s e r ) 在发给m a p 层的r e q u e s t 和r e s p o n s e 原语中包含s p l d ，用来指示此条原语应用于哪个s a p 。 图4 _ - 2 描述了m a p g s m u s e r 和m a p g s m s a p 两个类与m a p 层交互的流程和 函数的调用关系。首先m a p g s m s a p 调用m a p 层函数，并传递参数s p i d ，s p l d 被m a p 层用来唯一识别s a p