（通信与信息系统专业论文）基于wcdma的位置服务系统关键问题与方案研究.pdf

华东师范大学硕士学位论文 论文摘要 论文摘要 第三代移动通信( 3 g ) 高速发展，已经成为无线通信系统演进过程中的重要 里程碑。其中的主流标准w c d m a 系统融合了话音、多媒体等多种业务，为移 动增值业务的开展提供了很理想的承载平台，提供了高速无线网络的支持。位置 服务业务( l o c a t i o n s e r v i e e s ) 是通过移动网络获取移动终端用户的位置信息， 确定移动用户的实际地理位置，然后提供相应服务的一种增值业务。在w c d m a 网络的支持下，可以剥用高精度的无线定位技术开发出丰富多彩的位置服务业 务，从而丰富3 g 网络中的增值业务，提供新的业务增长点。位置服务业务是3 g 移动数据业务中最有发展前景的业务之一，它越来越被人们寄予希望，成为在众 多移动增值业务中一个被广泛关注的亮点。面对即将来临的3 g 时代，目前国内 外各个研究机构都在对这项技术进行研究，本论文就是在这样的背景下提出来 的。 本文主要针对基于w c d m a 的位置服务系统的若干关键问题进行了深入的 研究，并对这些关键问题提出了解决方案，在这些关键问题解决的基础上综合性 地提出了一套完整的基于w c d m a 的端到端的位置服务系统的设计思想方案。 本文首先对位置服务系统网络体系结构问题进行研究，完成了位置服务系统 的网络体系结构设计，提出了基于w c d m a 的位置服务系统的网络体系结构的 设计思想方案；然后对w c d m a 无线定位技术( c e l li d ，o t d o a i p d l ，a g p s ) 进行研究，对其中的具体技术细节问题如定位流程问题，网络单元间传输参数问 题都做出研究规定，给出了具体的解决办法，并对定位算法进行研究与优化；最 后对位置服务系统的重要接口问题与网络定位流程问题进行深入的研究，完成了 系统的重要接口设计和网络定位流程设计，提出了系统重要接口协议的设计思想 方案以及定位模式的定位流程设计方案。最终形成提出了一套完整的基于 w c d m a 的端到端的位置服务系统的设计思想方案，解决了传统g p s 定位技术 和基于2 g 网络定位技术的相关问题。 本文最后通过试验验证了本论文的研究成果与本方案的正确性与可行性，为 今后3 g 的位置增值业务的发展做了充分的理论研究与实践，打下了良好的基础。 关键词：w c d m a 移动增值业务定位技术位置服务系统a g p s 华东师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h et h i r dm o b i l ec o m m u n i c a t i o nh i g l l l yd e v e l o p s ，l l a sb e c o m et h em o s ti m p o r t a n t l a n d m a r ko f 廿l ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n sp r o g r e s s t h em a i ns t a n d a r di n 3 g w c d m ah a si n o s c u l a 妊dm 烈w 唧i c e ss u c ha sv o i c e ，m u l t i m e d i ae t c ，h a s p r o v j d e da ni d e a lp l a t f o 肋f o r t l l em o b i l ei n 盯e m e n ts e r v i c e s ，a i l dh a sp r o v i d e dah i g h w i r e l e s sn e t w o r ks u p p o r t t h el o c a t i o ns e r v i c e si sa ni n c r c m e n ts e r v i c et h a tt oo b t a i l l m e1 0 c a t i o ni n f 0 珊a t i o no ft l l em o b i l et e r n 缸n a lu s e r sb vm o b i l en e t w o r k s a i l d c o n f i n nt l er e “g e o 蓼a p h yi o c a t i o ni n f o n n a 血o n t h e np r 0 v i d ec o r r c s p o n d e ds e r v i c e b a s eo nt h ew c d m an e 柳o r k ，、v ec a nu s eh i 曲l yp r e c i s i o nw i f e l e s s l o c a t i o n t e c i l i l 0 1 0 9 yt od e v e l o pm a i l yw o n d e 州l o c a t i o ns e r v i c e s s ow ec a ni n c r c a s et h e i n c r e i n e n ts e r v i c e si n3 gp r o v i d ean e wo p 锨t i q ni 1 1 c r e a s i n gp o i n t t h el o c a t i o n s e r v i c e sh a st h em o s tb r i g h tf l 巾l r ci nm e3 gm d b i l ed a t as e i c e s ，a n dp e o 口l eh a v e m o r ch o p et oi t ，“h a sb e c o m eab r i g h tp o i mw l l i c h1 l a sb e e nd r a wa t t e m i o ni nm a i l y m o b i l ei n c r e m e n ts e r v i c e s h 1t h ef a c eo ft h en e a r l yt i m eo f3 gn o wm a n yr e s e a r c h o r g a i l i z a t i o n sh a v ec a r r i e do u tr e s e a r c h e so nm i st e c h n 0 1 0 9 y ，s ot l l i sm e s i sh a sb e e n b r o u 异h tf o r w a r di n “sb a c k p 加u n d t h i st h e s i sm a i n l yr e s e a r c hs o m ek e yp r o b i e m sd e e p l yi nm el o c a t i o ns e n ，i c e s y s t c mb a s e do nw c d m a ，a n db r h l gf c 瞄矧s o l u t i o nt ot h e s eb e yp r c i b l e m s ，a l l do n t h e s eb a s e sa 1 1 a r o u n db r i n gf b r w a r da ne n dt oe n dt o t a ll o c 8 t i o ns e r v i c e ss y s t e m d e s i g nt h i i l k i n gs 0 1 l n j o n a tf i r s t l i st h e s i sh a sp u tar e s e a r c ho nt h cn e t w o r ks 锄c t i l r ep r o b l c mo fl o c a t i o n s e r v i c es y s t e m ，h a ss u c c e s s 缸l l yd e s i 母l e dt 幢n e t w o r ks t m c t u r eo f1 0 c a t i o ns e r v i c e s s y s t e m ，b r i n gf o n v a r dd e s i g nm i n k i n gs o l u t i o no ft l l en e t w o r ks t r l l c t u r co f1 0 c a t i o n s e r v i c e ss y s t e mb a s e do nw a d m a ；t h e np u tar e s e a r c ho nt h ew i r e l e s s l o c a t i o n t o c h n 0 1 0 9 yo fw c d m a ( c e l li d ，o t d o a i p d l ，a g p s ) ，h a v ear e s e a r c ha n d d e f i n i t i o nt os o m ed c t a i l t e c l l l l o l o g yp r o b l e m ss u c ha st h ep 啪m e t e rt r a n s m i t t e d b e m e e nt h en e t w o r kl h l i t s a n dt h e1 0 c a t i o nn o w ，p r 州i d es o m ed e t a i ls 0 1 u t i o n s ，a i l d p u tar e s e a r c ha r do p t i 瑚j z a t i a no nt h el o c a t i o n 雒“h m e t i c i nt h ee n dt h i s 也e s i sh a s p u tad e e p l yr c s e a r c ho nm ep r o b l e mo fi m p o n a n ti n t e 曲c e sa n dn e “r kl o c a t i o n f l o w ，h a v ef i n i s h e dt l l od e s i g no fi m p o n a n ti n t e 曲c e sa n dn e t w o r kl o c a t i o nn o w b r i n gf o r w a r dd e s i g n 血i i l l ( i n gs o l m i o nt 0t l l ei m p o r t a mi m e r f h c e sp r o t o c 0 1a n dt h e l o c a t i o nn o wo fl o c a t i o nm o d e f i n a l l yb r i n g 南刑a r da ne 略t o dt o t a l l o c a t i o n s e r v i c e ss y s t e md e s i g nt l l i n k i i l gs o l u t i o nb a s e do nw c d m a ，r e s o l v et h ep r o b l e m so f 廿a d i t i o n a lg p sl o c a t i o nt e c l l i l 0 1 0 9 ya dm el o c a t i o nt e c h i l o l o g yo f 2 gn e t w o r k f i n a l l y ，m i st 1 1 e s i sl l a sv a l i d 蜀临d 廿l er e s e a r c hm l i tt h m u 曲e x 锄i n a t i o n s ，h a s v a l i d a t e dm ec o r r e c t n e s sa n df e a s i b i l i t yo ft i l i ss o l u t i o n ，h a sm a d eas u m c i e n tt h e o r v 珲s e a r c ha n dp r a c t i c ef o rm ed e v c l o p m e n to f 恤e3 gl o c a t i o ns e r v i c e si nt l l e 如t i l r e a n dm a k eag o o db a s e k e yw o r d s ：w c d m a ，m o b n ei n c r e m e n ts e 沁，l o c a t i o nt e c l l i l o l o g y ，l o c a t i o n s e n ，i c e ss y s t e m ，a g p s - i i 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 触幺u 日期： 坦e ： 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名：偻缢缶u 导师签名 嘶肖 日期：堡垒：2日期：坦k ：6 17 些壅塑垫查堂堡主兰垡兰苎箜二兰! ! 量 1 1 研究背景与意义 第一章引言 当前，随着移动通信技术的不断发展，移动增值业务给移动互联网带来了多 层次。多类型的服务，无疑给移动通信带来了无限商机和新的经济增长点。第三 代移动通信系统( 3 g ) 是无线通信系统演进过程中的重要里程碑，3 g 在业务上 可以提供高速数据业务接入和多媒体通信能力，这使得3 g ( w c d m a ) 将为移 动增值业务服务提供更大规模开展的更理想平台。 目前3 g 技术发展的如火如荼，w c d m a 系统融合了话音、多媒体等多种业 务1 1 l 位置服务业务( l o c a t i o ns e r v i c e s ) 是3 g 移动数据业务中最有发展前景 的业务之一，在3 g ( w c d m a ) 高速无线网络的支持下，可以利用高精度的定 位技术开发出更加丰富多彩的、能为用户生活带来便利的位置服务业务，从而丰 富了3 g 网络中的增值业务，提供了新的业务增长点。 位置服务业务 2 】是通过移动网络获取移动终端用户的位置信息，确定移动用 户的实际地理位置( 经纬度坐标数据) ，然后提供相应服务的一种增值业务。如果 用户开通了位置服务业务，他就可以方便的使用诸如以下的业务：对当时道路车 站、酒店、银行、商场等项目的位置进行查询。同时，可根据对所需对象的地点 的条件选择，可实现从现有位置到目的地之间的最佳自驾路线及公交换乘方案。 这给人们出行及时准确把握方位，提高办事效率起到了良好的向导作用。 位置服务业务越来越被人们寄予希望，它被誉为今后3 g 的“杀手级”业务， 成为在众多移动增值业务中一个被广泛关注的亮点。预计在未来位置服务业务将 成为仅次于语音业务的第二大业务，对人们的生活习惯产生革命性的影响。 位置服务的最初来源可以追溯到上个世纪9 0 年代中期。1 9 9 6 年，美国联邦 通信委员会( f c c ) 颁布法捌3 】【4 【5 】 6 【”，要求移动运营商提供给手机用户e 9 1 1 ( 紧急 求援) 服务，它能够定位呼叫者并提供用户及时救援，这实际上就是位置服务的 开始。此后国外开始出现了研究基于移动通信网络定位技术的热潮洲9 1 f 1 0 】，日本、 德国、法国、瑞典、芬兰等国家纷纷开始研究各自己的位置服务业务。 目前基于2 g 2 5 g 移动通信网络的定位体系无论在定位精度，速度和提供业 务的丰富性方面已经远远不能满足要求，在发展3 g 的大趋势下更加显得力不从 心。而传统的g p s 定位也存在着以下缺点；跟踪装置的天线和发送设备价格昂 贵，耗电量大，重量重，定位能力与精度会受到地理位置、周边环境乃至天气的 影响，这些缺点导致其定位精度不高，t t f f 时问比较长，接收机的灵敏度相对 比较低：显然，以上两种定位技术已经不能满足人们的需求。而基于w c d m a 的定位技术无论实在提供业务的能力还是在定位的精度，速度，功耗，定位场合 华东师范大学硕士学位论文 第一章引言 的适应性以及价格等各个方面都有良好的表现，目前因为3 g 时代的即将到来， 国内外各个厂商，运营商和研究机构都在对这项技术投入了巨大的研究，目前国 内在技术与业务方面均尚属起步研究状态，对这一新技术的研究应引起我们的高 度重视。作为全球拥有移动电话用户数量最多的国家，位置服务业务在中国拥有 广阔的应用前景，预计在未来几年内，我国的位置服务业务市场规模很快会达到 1 0 亿元以上，而且还会加速度的持续增长，所以我们开展对基于w c d m a 的位 置服务系统的技术研究的意义显的极为重要，本论文就是在这种背景下提出来 雕i 。 1 2 位置服务系统的应用 位置服务系统( l c s ) 可帮助个人和集团客户随时随地获得基于位置查询的 各种服务与信息。运营商可以利用自己的移动网络资源，结合短信息服务系统、 g p s 和地理信息服务系统( 电子地图) ，与内容和业务提供商合作，可以为个人和 集团客户提供丰富多彩的移动定位应用服务。 位置服务业务的应用 1 l 】1 1 2 】( 1 3 】【1 4 】 ( 1 ) 公共安全和紧急救助 美国联邦通信委员会( f c c ) 在1 9 9 6 年要求到2 0 0 1 年l o 月所有移动通信 运营商必须能够对拨打9 1 1 发出急救呼叫的移动用户精确定位，这种业务称为 e 9 1 1 业务。 目前，我国公共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 近又无固定电话的报警人带来极大的不便。利用移动位置服务手机的持有者只需 按下几个按钮，警务中心和急救中心在几秒钟内便可知报警人的位置，因而可以 提供及时的救助。 而且出于公共安全考虑，国家和地区安全机构可以对紧急呼叫的用户进行定 位。 ( 2 ) 一些特殊行业的调度管理 在某些情况下，特殊行业的管理者需要及时调度所属的车辆和人员，以提高 工作效率，例如警察和出租车行业。借助于l c s 服务，管理者可随时了解车辆 和人员的位置，因而可根据需要随时的要求迅速调度车辆和人员。 ( 3 ) 物流和资产管理 企业可以通过l c s 来跟踪和管理资产，从而实现资产和物理的方便管理。 ( 4 ) 基于位置的信息业务 l c s 业务可提供各种各种的增值信息服务。例如导航，城市观光，基于位置 的移动黄页等等。 华东师范大学硕士学位论文 第一章引言 导航服务可以为旅游者提供提供基于地图的导航；城市观光可以为旅游者到 达目的地，银行，医院，酒店提供电子地图导航；移动黄页可以使用户查询自己 周围的地理位置信息。 ( 5 ) 友情、娱乐性服务 用户可用利用定位系统随时获知朋友的位置、发出问候信息。可和朋友玩基 于位置的游戏，可以方便大家和朋友之间的交流。 ( 6 ) 基于位置的计费 运营商能够根据用户的不同位置来制订不同的费率，这种自费标准可以针对 单个用户也可以针对用户组。 ( 7 ) 网络增强功能 可以用于网络规划，网络q o s 改善以及无线资源管理。 1 3 本文研究的主要关键问题 本论文将对以下几个关键问题进行研究： 1 ：位置服务系统网络体系结构问题，对位置服务系统的网络体系问题进行 研究，提出基于、v c d m a 的位置服务系统的网络体系结构的设计思想。 2 ：位置服务系统无线定位技术问题，对w c d m a 无线定位技术( c e l li d + r t t ，o t d o a - i p d l ，a - g p s ) 进行研究与优化，并对其中的具体技术细节问 题如定位流程问题，定位时网络单元问传输参数问题做出规定，给出具体的解决 办法。并在此基础上对定位算法进行研究。 3 ：位置服务系统的重要接口问题，对位置服务系统的接口设计问题进行研 究与设计。 4 ：位置服务系统的网络定位流程问题，对位置服务系统的网络定位流程问 题进行研究与设计。 本文将在下面的每一章分别对每一个关键问题进行深入的研究并给出相应 的解决方案，对这些关键问题进行解决，分别完成系统网络体系结构设计，无线 定位技术解决方法设计，重要接口设计，以及网络定位流程设计。在这些关键问 题的解决基础上就形成提出了一套完整的基于w c d m a 的端到端的位置服务系 统的方案，最后通过试验来验证本文的研究成果与本方案的正确性与可行性，这 是本文的研究目标。 1 4 本文的研究框架和主要内容 本文研究框架和主要内容安排如下： 第一章引言 华东师范大学硕士学位论文 第一章引言 简要介绍位置服务系统的研究背景与意义、位置服务系统的应用，以及本文 所研究的关键问题，从而引出本文的研究目标与内容安排。 第二章基于w c d m a 的位置服务系统网络体系结构设计 深入研究基于w c d m a 的位置服务系统的网络体系结构问题，对系统接入 接口和参考点进行定义，给出详细的逻辑功能图与逻辑功能单元定义。最终给出 详细的网络体系组网结构与网络单元功能定义，完成位置服务系统的网络体系结 构设计，提出设计思想方案。 第三章w c d m a 无线定位技术研究与解决方法 对位置服务系统的无线定位技术问题进行研究，对w c d m a 无线定位技术 的基本原理进行深入的研究，并对其定位流程，定位时网络单元间传输参数问题 做出规定，提出了具体的解决方法，并在此基础上对定位算法进行研究与优化， 最终完成了无线定位技术解决方法设计，提出解决方案。 第四章位置服务系统接口协议研究与设计 主要研究位置服务系统的重要接口问题，对l e 接口进行研究，根据位置服 务系统的需求对l e 接口进行详细的定义；对l h 和l g 接口进行研究与设计，完 成位置服务系统的重要接口的研究与设计。 第五章网络定位流程设计 深入研究了位置服务系统的网络定位流程问题，分别研究了m l - l r 、 m ol r 、n i - l r 等三种定位流程的具体过程，提出网络定位流程的设计思想， 完成位置服务系统网络定位流程的设计。 第六章试验结果及分析 本章在前面几章提出一套基于w c d m a 的完整的端到端的位置服务系统方 案的基础上，按照本方案构建试验环境进行试验，证明本论文所提出的方案的正 确性与可行性。 第七章总结与展望 对本文的内容进行总结，给出对今后工作的建议，进行了展望。 华东师范大学硕士学位论文第二章基于w c d m a 的位置服务系统网络体系结构设计 第二章基于w c d m a 的位置服务系统网络体系结构设计 2 1 系统接入接口和参考点 l c s 服务器和l c s 客户端之间的参考点为l e ，一个或多个l c s 客户端可以 通过l e 接口与l c s 服务器通信，如图2 一l ，关于l e 接口的具体情况，将在本文 的第四章中给出详细的定义。 在同一个或者是不同p l m n 网络中的l c s 服务器可以间接地通过l g 接口 利用与它们相连的m s c s g s n 来进行相互之问的通信，或者可以直接通过l r 接 口进行通信。 图2 - 1l c s 接入接口和参考点 f i g u r e2 - 1l c sa c c e s sf n t e r f a c e sa n dr e f e r e n c ep o i n t s 2 2 系统逻辑功能图，逻辑功能单元 2 2 1 l c s 功能图，高层功能 图2 - 2 ( l c s 服务器功能图) 描述了l c s 客户端和位于p l m n 中的l c s 服 务器之间的相互作用。p l m n 使用l c s 服务器中的不同的l c s 逻辑单元向l c s 客户端提供目标u e 的位置信息。 华东师范大学硕士学位论文第二章基于w c d m a 的位置服务系统网络体系结构设计 图2 2l c s 能力服务器功能图 f j g u 呛2 2l c s p a b m t y8 e n ，e rf u n c t l o n a ld i a g 阳m 我们将l c s 的逻辑功能实体分为两个功能组，每个功能组包含多个子功能， 如下表： l c s 功能组： l c s 客户端功能组； 一 l c s 服务器功能组： 客户端处理组件： 系统处理组件； 用户处理组件； 一定位组件。 2 2 2 逻辑功能单元 ( 1 ) l c s 客户端功能组 华东师范大学硕士学位论文第二章基于w c d 楚垒盟垡垦堕墨墨堕堕塑签墨笙塑堡生 l c s 客户端包含有一个或多个客户端的l c s 组件( l c f ) ，这些客户端通过 使用位置信息提供基于位置的业务。 l c s 客户端是一个逻辑功能实体，该实体向p l m n 中的l c s 服务器请求一 个或多个目标终端的位置信息，该请求带有一套规定的参数( 例如q o s ) 。l c s 客户端可以位于p im n 之内的实体( 包括终端) 中，也可以位于p l m n 之外的 实体中。 定位客户端功能一l c f ( e n t e r n a ll o c a t i o nc l i e n tf u c 廿o n ) l c f 用于提供l c s 客户端和l c s 服务器之间的逻辑接口。 该功能负责请求一个或多个u e 的位置信息( 特定0 0 s ) ，并接收应答( 包 含位置信息或定位失败信息) 。l c f 可以位于核心网中，也可以位于无线网络侧。 ( 2 ) l c s 服务器功能组 l c s 服务器功能组由u m t s 中支持定位业务的功能组成，是网络设备巾各 个定位功能的逻辑映射。 1 、客户端处理组件 定位客户端控制功能一l c c f ( l o c a t i o nc l i tc 蚴t r o lf u n c t i o n ) l c c f 管理面向l c f 的外部接口。l c c f 请求客户端进行验证，并通过与 l c a f 的相互作用完成对客户端的授权( 即验证是否允许l c s 客户端对用户定 位) ，由此完成鉴别l c s 客户端的功能。l c c f 处理定位业务相关的移动性管理， 例如，向v m s c 或s g s n 转发定位请求。l c c f 决定最后的位置估计是否满足 q o s ，以便于确定重试拒绝。l c c f 向同时发生的定位请求提供流量控制。它还 可以命令l c c t f 执行坐标转换( 到本地坐标) 。l c c f 还通过l s b f 产生l c s 相关的收费数据。 定位客户端授权功能一l c a f ( l o c a 咖nc l i e n t a u t h o r i z a 廿o nf u n c 渤n ) l c a f 负责向客户端提供接入和签约授权。具体的，它向请求接入网络的l c s 客户端提供授权，以及批准客户端的签约。l c a f 向请求某个u e 的位置信息的 l c s 客户端提供授权。它还包括以下两个子功能： 1 接入予功能：接入子功能使l c s 客户端能够接入l c s 业务。这个子功能 向发出请求的客户端提供验证和授权。当l c s 被请求时，接入子功能使用储存 在l c s 客户端中的签约数据信息进行检验l c s 客户端是否已经注册，l c s 客户 端是否有权使用该类型的l c s 请求，l c s 客户端是否有权为在l c s 请求中指定 的用户请求位置信息等。 2 预定子功能：在约定的一段时期内，l c s 客户端的签约数据应该包含尽量 少的参数，该参数是针对每个l c s 客户端而分配的。l c s 客户端包含下列接入 参数： 堂查塑苎奎堂堡主堂堡垒苎 苎三里茎王! ! 里! 竺竺垡里堡堑墨竺堕竺苎墨苎塑! ! 生 l c s 客户端标识； 一 允许的l c s 请求类型( 即l i r ，l d r 或两者) ( l i l 己= 立即定位请求：l d r = 延迟定位请求) ； 一 在单个l c s 请求中允许包含的最多用户数； 一 优先权； 定位代理指示符； 一 状态： 事件( 仅适用于l d r 请求) ； 一 本地坐标系统； l c s 客户端接入拒绝表( 可选) ； p l m n 接入拒绝列表适用性。 定位客户端坐标转换功能一王c c t f ( l o c a t i o c l i e n tc o o r d 王n a t e1 t a n s f o r m a t i o nf 呲嘣o ) l c c t f 提供从以通用经纬度系统表示的位置估计到l c f 能够理解的以本地 地理系统表示的位置估计的转换。特殊l c f 所需要的本地系统可从签约信息中 得知，或由l c f 明确指出。 2 、系统处理组件 定位系统控制功能一l s c f ( l o c a t i o ns y s t e mc o n h 试f u n c t i o n ) l s c f 负责协调定位请求。该功能管理呼叫相关和呼叫无关的l c s 定位请求， 并为处理它们分配网络资源。为了确定u e 的l c s 能力，l s c f 需要取回u e 的 级别标识信息。 作为l c s 的一部分，l s c f 可以执行呼叫建立，例如，向u e 分配专用无线 资源。l s c f 还为需要辅助数据的定位请求提供协调资源和操作的能力。l s c f 与l c c f 、l s p f 、l s b f 和p r c f 之间存在接口。通过这些接口，l s c f 向p r c f 传送定位请求，向l c c f 传送定位数据，向l s b f 传送计费数据。l s c f 可以位 于核心网中，也可以位于无线网络侧。 定位系统记帐功能一l s b f ( l o c a n 叫s y s t e mb n n gf u n c t i o ) l s b f 负责在网络中进行关于l c s 的计费相关操作。包括对客户端和用户的 计费相关操作。 定位系统操作功能一l s o f ( l o c a t i o ns y s t e mo p e r a t i 帆sf u n c t i o n ) l s o f 负责提供数据、定位能力、关于客户端和用户( l c s 客户端数据和 u e 数据) 的数据、确认、差错管理以及l c s 的性能管理。l s d f 可以和每一个 实体相关联。l s o f 可以位于核心网中，也可阻位于无线网络侧。 定位系统广播功能一l s b c f ( l o c a t i o ns y s t 咖b r o a d c a s tf 岫c t i o n ) 些查塑蔓奎堂堡主堂垡丝苎 兰三皇苎王旦! 里坚垒堕竺里里墨至竺塑竺苎至苎苎! ! ! 生 l s b c f 提供广播能力。l s b c f 能力仅在o t d o a 或a - g p s 定位方法需要广 播数据时使用。 3 、用户处理组件 定位用户授权功能一l s a f ( l o c a t i o ns u b s c r i b e ra u t h o r j z a t i o nf u n c t i o n ) l s a f 负责授权向某个移动台( 带有u s i m 的u e ) 提供定位业务。具体的， 该功能验证l c s 是否可以应用于某个特定的用户。如果l c f 在u e 中，那么l s a f 检验u e 用户是否已经签约可以进行所请求的l c s 业务。 定位用户隐私功能一l s p f ( l o c a t i o ns u b s c 订b e rp r i v a c yf u n c t i o n ) l s p f 负责执行所有隐私相关的授权。目标u e 可以根据隐私选项( 如果存 在) 对定位请求授权。 4 、定位组件 定位组件包括p r c f 、p c f 、p s m f 、p i u u v 量，这些功能实体主要分布在u t r a n 网络侧。 定位无线坐标功能一豫c f ( p o s i t i o nr a m oc o o r d - n a t i o nf u n c t i o n ) p r c f 通过全面的协调无线资源来实施具体的定位过程。这个功能模块和 p c f ，p s m f ，p r r m 等功能模块之间是有接口的。p r c f 基于u e 的定位请求， q o s 的要求程度以及u t r a n 网络侧的定位能力和u e 的定位能力来决定最终的 定位方法。p r c f 功能模块同能也能够通过p m t m 模块来管理需要的无线资源， 它同样能够决定哪些p s m f s 是有关联的，以及从p s m f 模块得到测量数据。 功率计算功能一p c f ( p o s i t i o nc a k u l a t i o nf u 眦t i o ) p c f 模块负责计算u e 的具体位置坐标，这个功能模块运用具体的位置计算 算法来计算出最终的u e 的位置信息以及位置精度。p c f 功能模块同样也能负责 位置信息在不同的地理参考系统之间的转换。 定位信号测量功能一p s m f ( p o s i 廿o ns i g n a lm e a s u r e m e n tf u c t i o n ) p s m f 功能模块负责收集上行和下行的无线信号，这些无线信号是与计算 u e 位置信息相关的。 定位无线资源管理一p 砌t m ( p o s m o nr a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t ) p i u t m 功能模块是用来从全局上来管理在无线网络侧与l c s 系统相关的部 分运作，例如，它能够确保p s m f 在进行无线信号测量收集的时候不会影响到其 他呼叫的o o s 。 接入网把定位业务的定位结果( 以地理坐标的形式) 传送给核心网，接入网 可以将与目标u e 相关的小区映射为地理坐标。 本小节详细介绍了l c s 功能逻辑单元的功能与定义，它们在l c s 网络单元 中的具体分配情况将在下节中给出详细定义。 华东师范大学硕士学位论文 第二章基于w c d m a 的位置服务系统网络体系结构设计 2 3 网络体系组网结构，网络单元功能定义 图2 3 为本文提出的基于w c d m a 的位置服务系统的实体网络体系结构。 可以看出，位置服务系统网络主要由g m l c ，s g s n ，m s c ，r n c ，n o d e b ，l m u h l 舳s s 等网络单元组成，这些网络单元在定位过程中起到了重要的作用。 图2 3 位置服务系统网络体系结构 f i g u r e2 - 3t h en e l w o r ks t r u c t u r eo i a g 阳mo ft h el c s 2 3 1l c s 功能在各网络元件中的分配 上节我们详细介绍了l c s 系统的功能逻辑单元，现在我们详细介绍l c s 功 能逻辑单元在各个网络单元中的分配情况。表2 1 所示为l c s 的功能块在各网 络元件中的分配情况。 需要指出的是移动台和网络都能够通过该结构测量信号的时间并计算移动 台的位置估计。根据所采用的定位方法，可以使用所有必须实体的相应结构。例 如，如果使用基于网络的定位方法，测量移动台信号和计算位置估计的实体分布 于接入网网络单元中。另一方面，如果使用基于移动台或网络辅助的定位方法， 这些实体将分布于u e 1 5 】。 华东师范大学硕士学位论文 第二章基于w e d m a 的位置罪务系统弼鳖堡墨堕塑垦盐 表2 1l c s 逻辑功能实体在网络单元中的分配情况 t a l b e2 1a l l o c a t i o no fl c sf u nc t l o n a ie n t i t i e st on e m o r ke i e m e n t s u en o d e bl m ur n cs a sg m l cs g s nm s c ，m s ch l 刚h s sc l i e n t s e n 曙r l c f v l c c t f l c c f l c a f l s c f l s b f0 l s o f v 一 v l s a fv l s p f p r c f p c f 一一 p s m f00寸 p r r m u en o d e bl m ur n cs a s g m l c s g s n m s c ，m s ch l 剐h s sc e n t s e n 旭r 2 3 2l c s 随络单元功能定义 ( 1 ) g m 叽c ( g a t e w a y m o b i l e l o c a t i o nc e n t e r ) g m l c ( g a t e w a ym o b i l el o c a t i o nc e l l t e r ) 是移动定位网关，g m l c 包含支 持l c s 所需的功能。在一个p l m n 网络中，可以有多个g m l c 。外部l c s 客户 端通过g m l c 接入w c d m ap l m n 网络( 也就是说g m l c 支持l e 参考点) 。 g m l c 可以通过l h 接口向h l r 请求路由信息。在执行注册授权之后，g m l c 通过l g 接口向v m s c 、s g s n 或m s cs e n r e r 发送定位请求，并且从相应的实体 接收最终的位置估计。g m l c 的功能另外还包括对用户以及客户端的鉴权、授 权，将s m l c 送来的经纬度的位置信息转换为地理坐标，对客户端和用户的计 费，接受客户端的请求并作出相应的响应等。 g m l c 的具体细化功能定义如下： 外部l c s 客户机控制和鉴权功能( l c c f 、l c a f ) g m l c 对外部位置客户机的控制和鉴权功能包括： + 识别l c s 客户并确定当前服务请求是否合法； 兰查堑堕查兰堡圭兰垡丝苎 墨三兰茎三! 型垒堕垡墨里墨至竺塑塑竺墨堕塑望蔓 + 处理l c s 的移动性管理，把外部l c s 客户的请求转发给用户当前所在的 拜访m s c 处； + 确定当前服务请求能否满足，并向客户端发送拒绝和重试指示； + 提供流量控制功能； 命令l c c t f 进行位置信息的转化； 向l s b f 提供计费信息； + 对发起服务请求的l c s 客户进行鉴权。 g m l c 有能力存储外部l c sc l i 髓t 的信息，这些外部客户机可能会向 g m l c 发起呼叫有关的和呼叫无关的m t - l r ( 移动终止定位请求，将在第五章 中进行介绍) 。应存储的信息包括： + l c sc l i e n t 标识； + l c sc l i e n t 类型： * 鉴权数据； 授权移动用户列表； 一优先级； + q o s 参数，包括精确度和响应时间； + 允许接入的l c s 请求类型； 呼叫相关的位置请求标识； + 呼叫无关的位置请求标识； + 地理参照系，应与w g s 8 4 兼容； + 接入闭锁列表：指示哪些用户的位置请求是不被接受的。 位置忽略的能力：指示l c sc l i e t 可以依据一定的合法规则， 忽略用户的 私密性限制，无论用户是否公开自己的位置信息，仍然能够成功获得用户的位置 信息，为该用户提供信息服务。( 适用于国家法律强制要求) 地理位置信息转换功能( l c c t f ) 把经纬度信息转化为能被l c sa i e m 理解的本地地理位置信息。 位置业务的计费和操作维护功能( l s b f 、l s o f ) g m l c 有能力提供位置业务相关的计费信息和操作维护功能。 用户私密性处理 用户的私密性保护是g m l c 的必要功能，应分为5 个层次的处理。 1 ) 访问g m l c 的应用的鉴权和控制 g m l c 应有能力对l c sc l i e n t 进行鉴权，只有经过鉴权的l c sc l i e m s 才允 许向g m l c 进行位置信息的查询。 g m l c 可以根据需要为每一个l c sa i e n t 设置每小时和每天的位置查询请 兰奎堕蔓奎兰堡圭兰垡笙壅墨三兰墨! 兰型垒塑垡垦竖墨至鉴旦竺竺墨丝塑! ! 翌 求次数的限额，一旦该限额达到，则位置请求被拒绝。研舡，c 可以根据需要为 每一个l c sc l i e n t 设置有效期，在有效期以外的位置请求被拒绝。g m l c 可以 根据需要为每一个l c sc 1 i e i l t 根据时间、日期和星期定义他们可以拥有的权利 ( 通过鉴权、未通过鉴权) 。 2 ) 用户标识的稻密性保护 对用户标识的私密性保护，是确保用户的标识( m s i s d n ) 不被传送给外部 的应用。 需要对用户的私密性进行保护时，用户的标识m s i s d n 应不向l c sc l i e t 提供，将这个m s i s d n 用一种固定的用户代码来代替。此时的l c sc l i e m 请求， 只能使用这个用户代码来标识这个用户，雨g m l c 将这卜用户代码转变成 m s i s d n ， 然后向网络进行位置信息的查询。 3 ) 位置信息的保护 用户有权限制一些l c sc 1 i t s 对自己位置信息的访问。用户可以定义对访 问自己位置信息的l c sc l i e n t 的限制。 用户能够通过维护一张白名单设置允许访问