林 昊

(杭州電子科技大學(xué),浙江 杭州 310018)

0 引 言

現(xiàn)在移動(dòng)通信行業(yè)已進(jìn)入3G時(shí)代,3G除了在帶寬方面比2G有了明顯的提高之外,還可以支持更加豐富的移動(dòng)增值業(yè)務(wù).其中移動(dòng)定位業(yè)務(wù)就是其中之一[1].基于這種增值業(yè)務(wù),就可以實(shí)現(xiàn)緊急救援及呼叫中心定位服務(wù).

緊急救援服務(wù)包括政府提供的緊急救援服務(wù)(包括火警、匪警、急救)和提供緊急救援服務(wù)的企業(yè),如高山救援、海洋救援、戶(hù)外遠(yuǎn)足救援、臺(tái)風(fēng)洪災(zāi)救援等.

緊急救援服務(wù)定位是指當(dāng)用戶(hù)撥打緊急救援電話(huà)或需要緊急定位用戶(hù)時(shí),緊急救援服務(wù)中心可通過(guò)通信網(wǎng)定位該用戶(hù).

本文通過(guò)實(shí)例,介紹中國(guó)移動(dòng)緊急救援以及呼叫中心定位技術(shù)的應(yīng)用背景、技術(shù)原理以及實(shí)現(xiàn)方式.

1 基于通信網(wǎng)定位技術(shù)的應(yīng)用背景

無(wú)線(xiàn)電定位技術(shù)的起源可以追溯到上世紀(jì)初,隨著CDMA等原屬于軍事應(yīng)用的領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)快速民用化及蜂窩網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,國(guó)外早已開(kāi)始研究蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)定位技術(shù).1996年,美國(guó)FCC制定的E911規(guī)范要求所有的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商必須以67%的概率提供緊急救援服務(wù),從而加速了該技術(shù)的進(jìn)步及基于無(wú)線(xiàn)電定位技術(shù)的位置服務(wù)(LCS)在全球的發(fā)展.快速增長(zhǎng)的中國(guó)移動(dòng)通信市場(chǎng)為開(kāi)展和普及移動(dòng)定位系統(tǒng)在中國(guó)的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).在TD-SCDMA/WCDMA系統(tǒng)中,就有三種主要技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)定位.包括基于CELLID(小區(qū)識(shí)別)的定位技術(shù)、OTDOA(ObservedTimeD-ifferenceOfAr rival)定位技術(shù)等[2].

2 基于通信網(wǎng)定位技術(shù)的技術(shù)原理

對(duì)于通信網(wǎng)的定位技術(shù)(如Cell-ID、OTDOA),根據(jù)用戶(hù)的行為,可分為用戶(hù)語(yǔ)音通話(huà)時(shí)的定位技術(shù)和用戶(hù)待機(jī)狀態(tài)下的定位技術(shù)兩種形式.用戶(hù)語(yǔ)音通話(huà)時(shí)的定位技術(shù)其基本原理是在(無(wú)線(xiàn)交換關(guān)口局)GMSC和呼叫中心之間的中繼線(xiàn)路上加上語(yǔ)音監(jiān)控,來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶(hù)的語(yǔ)音呼入,而又不影響呼叫中心的正常業(yè)務(wù),監(jiān)控語(yǔ)音呼入的同時(shí),記錄用戶(hù)的CELL-ID等信息,并記錄基站下行導(dǎo)頻的TOA(TimeofArrival,到達(dá)時(shí)刻),一般的,語(yǔ)音信令監(jiān)測(cè)平臺(tái)是移動(dòng)各省公司現(xiàn)有的平臺(tái).用戶(hù)待機(jī)狀態(tài)下的定位技術(shù)其基本原理是本地定位平臺(tái)(LSP)通過(guò)用戶(hù)歸屬的HLR,向GSM網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求用戶(hù)目前登記的具體位置,GSM網(wǎng)絡(luò)把用戶(hù)的位置返回給本地定位平臺(tái)(LSP).

定位業(yè)務(wù)平臺(tái)內(nèi)含地圖以及經(jīng)緯度信息,通過(guò)定位網(wǎng)絡(luò)返回的用戶(hù)位置信息,通過(guò)計(jì)算,轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度信息,同時(shí)顯示相應(yīng)地圖.

2.1 基于CELL-ID的定位技術(shù)

基于CELL-ID的定位技術(shù)是一種最基本的定位方法,適用于所有的蜂窩網(wǎng)絡(luò).它的定位原理很簡(jiǎn)單：當(dāng)用戶(hù)產(chǎn)生呼叫時(shí),在A(yíng)口信令中包含了用戶(hù)CELL-ID信息,可以采用信令收集的方式獲取用戶(hù)CELL-ID.在交換機(jī)的原始話(huà)單中也會(huì)有用戶(hù)CELL-ID信息,也可以通過(guò)交換機(jī)原始話(huà)單獲取.獲取CELL-ID后,可根據(jù)CELL-ID的覆蓋資料來(lái)定位用戶(hù).若小區(qū)為全向小區(qū),則移動(dòng)臺(tái)的位置是以服務(wù)基站為中心,半徑為小區(qū)覆蓋半徑的一個(gè)圓內(nèi);若小區(qū)分扇區(qū),則可以進(jìn)一步確定移動(dòng)臺(tái)處于某扇區(qū)覆蓋的范圍內(nèi).

顯而易見(jiàn),這種定位方法的精度完全取決于移動(dòng)臺(tái)所處小區(qū)的大小,從幾百米到幾十公里不等.目前國(guó)內(nèi)GSM網(wǎng)基站密度很大,CELL-ID小區(qū)定位的精度可高達(dá)100～150 m,這樣級(jí)別的精度足以滿(mǎn)足大部分應(yīng)用服務(wù)的要求.郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的小區(qū)半徑遠(yuǎn)大于城區(qū)的小區(qū)半徑,因此城區(qū)CELL-ID的定位精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于郊區(qū)和農(nóng)村.

由于CELL-ID定位不需要移動(dòng)臺(tái)的定位測(cè)量,并且空中接口的定位信令傳輸很少,所以定位響應(yīng)時(shí)間較短,一般在3 s以?xún)?nèi)[3].

2.2 基于OTDOA的定位技術(shù)

OTDOA(ObservedTimeDifferenceOfAr rival)是一種應(yīng)用于3G網(wǎng)絡(luò)下的定位方式.在GSM網(wǎng)絡(luò)中也有類(lèi)似的定位方法,稱(chēng)為 E-OTD(EnhancedObservedTimeDifference).這種定位方法的基本原理是：移動(dòng)臺(tái)測(cè)量不同基站的下行導(dǎo)頻信號(hào),得到不同基站下行導(dǎo)頻的TOA(TimeofArrival,到達(dá)時(shí)刻),即所謂的導(dǎo)頻相位測(cè)量.根據(jù)該測(cè)量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo),采用合適的位置估計(jì)算法,就能夠計(jì)算出移動(dòng)臺(tái)的位置.實(shí)際的位置估計(jì)算法需要考慮多基站(3個(gè)或3個(gè)以上)定位的情況,因此算法要復(fù)雜很多.一般而言,移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的基站數(shù)目越多,測(cè)量精度越高,定位性能改善越明顯.

使用這種方法,需要移動(dòng)臺(tái)所測(cè)量的基站同時(shí)發(fā)出下行導(dǎo)頻信號(hào).因此,網(wǎng)絡(luò)中的所有基站必須實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步.一般可通過(guò)在基站安裝GPS(TDSCDMA采用北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng))接收機(jī)或連接到時(shí)間同步網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)基站的同步.

OTDOA的定位精度相比CELLID方法要高,但它的精度受到環(huán)境的影響,在郊區(qū)和農(nóng)村可以將移動(dòng)臺(tái)定位在10～20 m范圍內(nèi);在城區(qū)由于高大建筑物較多,電波傳播環(huán)境不好,信號(hào)很難直接從基站到達(dá)移動(dòng)臺(tái),一般要經(jīng)過(guò)折射或反射,下行導(dǎo)頻信號(hào)的TOA也就出現(xiàn)了誤差,因此定位精度會(huì)受到影響,定位范圍為100～200 m.一般情況OTDOA定位響應(yīng)時(shí)間在3～6 s之間[4].

3 基于通信網(wǎng)定位技術(shù)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

基于通信網(wǎng)定位技術(shù)的緊急救援服務(wù)分為全國(guó)業(yè)務(wù)、本地業(yè)務(wù)和國(guó)際漫游業(yè)務(wù),緊急救援服務(wù)中心的業(yè)務(wù)服務(wù)器可接入位置業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)(LBMP/LBAP)或者本地定位平臺(tái)(LSP),不同的接入方式其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同.若需要支持漫游業(yè)務(wù),則必須使用定位網(wǎng)關(guān)接入方案;LSP直接接入方案只適用于各省的本地業(yè)務(wù).

每個(gè)人在小時(shí)候都模仿過(guò)電視里的人物吧？披個(gè)床單就相信自己是白娘子，拿根樹(shù)枝就覺(jué)得自己是執(zhí)劍走江湖的大俠。那么如果你真的參演了某部電視劇，那么最適合你的角色會(huì)是什么呢？一起來(lái)測(cè)測(cè)吧！

3.1 緊急救援定位系統(tǒng)的設(shè)備組網(wǎng)

3.1.1 定位網(wǎng)關(guān)接入方案

定位網(wǎng)關(guān)接入方案適用于全國(guó)業(yè)務(wù)及國(guó)際漫游業(yè)務(wù).

定位網(wǎng)關(guān)接入方案下的緊急救援服務(wù)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖-全國(guó)業(yè)務(wù),見(jiàn)圖1.

當(dāng)用戶(hù)產(chǎn)生語(yǔ)音呼叫時(shí),語(yǔ)音信令監(jiān)測(cè)平臺(tái)(或IVR平臺(tái))通過(guò)Mi接口將用戶(hù)的呼叫信息(包含臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系),傳送給定位網(wǎng)關(guān)LBMP或LBAP,LBMP或LBAP生成臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系.緊急救援服務(wù)中心(或業(yè)務(wù)平臺(tái))的服務(wù)器以Gv接口將定位請(qǐng)求發(fā)送至定位網(wǎng)關(guān),對(duì)于此類(lèi)帳戶(hù),定位網(wǎng)關(guān)必須在本服務(wù)器做臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系鑒權(quán),如果存在訂購(gòu)關(guān)系,則定位網(wǎng)關(guān)將定位請(qǐng)求發(fā)送至定位業(yè)務(wù)平臺(tái),如果不存在則鑒權(quán)失敗.臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系的保留時(shí)間系統(tǒng)對(duì)于不同的帳戶(hù)可分別配置,默認(rèn)為20分鐘.業(yè)務(wù)平臺(tái)收到定位請(qǐng)求后,通過(guò)用戶(hù)的呼叫信息,提取用戶(hù)的位置信息,并根據(jù)經(jīng)緯度顯示用戶(hù)所在區(qū)域以及周邊的地圖.

圖1 緊急救援服務(wù)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖-全國(guó)業(yè)務(wù)

當(dāng)用戶(hù)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí),若定位網(wǎng)關(guān)LBMP或LBAP對(duì)業(yè)務(wù)平臺(tái)所提交的臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系鑒權(quán)成功,則用戶(hù)歸屬的LSP,通過(guò)Lh接口向GSM網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求用戶(hù)目前登記的具體位置,GSM網(wǎng)絡(luò)把用戶(hù)的位置返回給本地定位平臺(tái)(LSP).業(yè)務(wù)平臺(tái)通過(guò)定位網(wǎng)絡(luò)返回的用戶(hù)位置信息,通過(guò)計(jì)算,轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度信息,同時(shí)顯示所在區(qū)域以及周邊的地圖.

對(duì)于國(guó)內(nèi)用戶(hù),定位網(wǎng)關(guān)向用戶(hù)歸屬的定位平臺(tái)(LSP)發(fā)送定位請(qǐng)求.

3.1.2 LSP直接接入方案

LSP直接接入方案一般只適用于各省的本地業(yè)務(wù),不支持全國(guó)業(yè)務(wù)以及國(guó)際漫游業(yè)務(wù),見(jiàn)圖2.

圖2 緊急救援服務(wù)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖-本地業(yè)務(wù)

在本地業(yè)務(wù)中,緊急救援服務(wù)中心的服務(wù)器接入本地LSP,臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系保存于LSP,Mi接口中必須包含VMSC Number,以供LSP尋址并接入MSC.業(yè)務(wù)流程與定位網(wǎng)關(guān)接入方式類(lèi)似.當(dāng)他省漫游用戶(hù)發(fā)起呼叫時(shí),通過(guò)用戶(hù)的呼叫信息可成功定位用戶(hù).但當(dāng)用戶(hù)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí),LSP無(wú)法查詢(xún)用戶(hù)歸屬的HLR信息,只能根據(jù)最近一次呼叫的MSC地址進(jìn)行定位,可能無(wú)法準(zhǔn)確定位用戶(hù).但該方案對(duì)于本地用戶(hù),有著定位時(shí)間短、投入小、建設(shè)周期短、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì).

3.1.3 兩種接入方案小結(jié)

網(wǎng)接入與LSP接入方案總結(jié),見(jiàn)表1.

表1 兩種接入方案比較

3.2 業(yè)務(wù)流程

緊急救援服務(wù)/IVR業(yè)務(wù)定位流程,見(jiàn)圖3.

圖3 緊急救援服務(wù)流程

(1)用戶(hù)的語(yǔ)音呼叫,通過(guò)GMSC到信令監(jiān)測(cè)平臺(tái)(或IVR平臺(tái)).

(2)信令監(jiān)測(cè)平臺(tái)(或IVR平臺(tái))將手機(jī)用戶(hù)的呼叫信息,請(qǐng)求的呼叫中心、SP ID、Service ID(業(yè)務(wù)代碼)等信息發(fā)送到定位網(wǎng)關(guān).

(3)定位網(wǎng)關(guān)生成臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系.

(4)緊急救援呼叫中心(或業(yè)務(wù)平臺(tái))向定位網(wǎng)關(guān)發(fā)送定位請(qǐng)求,請(qǐng)求當(dāng)前呼叫的用戶(hù)位置.

(5)定位網(wǎng)關(guān)做臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系鑒權(quán).

(6)如果臨時(shí)訂購(gòu)關(guān)系鑒權(quán)失敗,則定位網(wǎng)關(guān)返回給緊急救援呼叫中心服務(wù)器(或業(yè)務(wù)平臺(tái))返回鑒權(quán)失敗消息;否則定位網(wǎng)關(guān)做定位,并返回定位結(jié)果.對(duì)于國(guó)內(nèi)用戶(hù),定位網(wǎng)關(guān)將定位請(qǐng)求發(fā)送至被定位用戶(hù)歸屬定位平臺(tái);對(duì)于國(guó)外用戶(hù),定位網(wǎng)關(guān)將定位請(qǐng)求發(fā)送至MSC歸屬省的定位平臺(tái).

3 結(jié) 語(yǔ)

作為未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)的主要應(yīng)用之一,基于位置信息的移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用因能提供個(gè)性化服務(wù),在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展,各種定位技術(shù)和定位解決方案不斷涌現(xiàn)[5].基于移動(dòng)通信定位技術(shù)的緊急救援服務(wù)就是一個(gè)很好的應(yīng)用.在此服務(wù)的基礎(chǔ)上,還可以開(kāi)發(fā)后續(xù)附加服務(wù),比如用戶(hù)可以選擇哪些人可以看到其所在的位置,并讓他們知道你是安全的.還可以向固定收件人發(fā)送緊急救援郵件,向固定接收者發(fā)送緊急救援短信,并提供全天候的電話(huà)救援支持,還有處理緊急情況的建議和救援服務(wù)、人身安全提示和相關(guān)的危急事件管理服務(wù).

[1] 趙學(xué)軍,陸 立,林 俐,等.軟交換技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社,2004.

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