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移动定位业务厚积薄发

刘宁宁王成威王爱民 2006/08/07

　　基于位置信息的业务和应用是移动通信领域中重要的增值业务之一。通过定位技术，可以开展多种与位置相关的增值信息服务。因此，移动运营商均对定位技术和基于定位技术实现的增值应用高度重视，把它作为提供异质服务的强有力手段之一。从与位置信息相关的应用和业务开展的视角，基于定位技术的增值业务开展、产业链的构成、系统的实现以及业务管理等问题日渐明朗。

　　近年来，基于定位技术的位置信息业务和应用受到了世人的瞩目，全球各大移动运营商都正在积极部署这项非常具有潜力的增值业务。美国权威机构曾估计，2004 年，美国的“移动定位业务”的产值达到40 亿美元，而在全世界范围内达到300 亿美元。欧洲研究报告也曾指出，2005年定位业务市场将达到43.8 亿欧元。预计在未来几年内，中国的移动定位业务市场规模很快会达到10 亿元以上，而且还会加速持续增长。尤其是随着近几年来，中国的经济发展取得了令世人瞩目的成绩，旅游业得到了长足发展，家庭汽车的拥有率也逐年提高，这些都极大地拓展了我国居民的活动空间，因此基于位置信息的业务和应用的潜在市场正以我们难以描述的速度在日渐累积和成熟。

　　基于定位技术实现的位置信息业务系统，是提供以位置信息为主的集成多种综合信息的应用和服务。与定位服务相关的产品将是移动运营商给用户提供的未来的主要增值业务之一。在目前和未来，该类业务和应用是移动运营商为了摆脱业务同质化竞争，开展个性化服务进而提高营业收入的重要手段之一。目前，为了有效地面对竞争，寻找新的业务收入增长点和提供与众不同的增值业务的需求正在并且将持续增长下去，这些都为基于位置信息的业务和应用营造了良好的发展空间。基于位置信息的业务和应用所涉及的产业链环节较多，因此拓展新的、具有独特特色的应用的空间就非常大，随着移动数据技术和业务实现技术的不断成熟和发展，完全可以预见在不久的将来围绕位置信息的业务和应用将形成一个新的产业环境。

　　定位业务的分类和价值链

　　总的来讲，基于位置信息的业务和应用大体上可分为基本信息类业务、追踪/导航类信息业务、安全类信息业务和与金融相关的支付类业务，如图1所示。

　　我们可以看到，移动运营商提供的基于位置信息的业务涉及从安全业务到付账、信息追踪、导航以及数据/视频集成应用等诸多方面。目前我们已经能够看到这些业务形式，但是，却没有一种业务被广大人群使用。这是由于基于位置信息的业务需要取得大量的应用层面相关的信息，进而形成有特色的应用。基于位置信息的业务和应用涉及的角色比较多，所以为了有效地开展这类业务，必须清晰地认识其价值链的构成，只有这样，运营商才能有一个清晰的定位，内容开发和提供商才能获得事半功倍的结果，价值链才能健康地发展和成长。从业务提供的角度，在基于位置信息的业务环境中其产业链的组成如图2所示。

　　图2中包括内容信息提供商、终端厂商、运营商、地图信息提供商以及第三方的系统集成商。

　　定位技术

　　基于位置信息的业务和应用离不开定位技术的支撑，因此开展何种类型的应用应该对所需要的定位技术有一定的了解，只有这样才能迅速地开展业务。

　　移动定位技术有很多可选技术，总体上讲可分为基于网络的和基于移动终端的解决方案。对于前者，需要在网络相关设备中加入智能部件以获得位置信息，而后者则需要在移动终端中嵌入智能部件。

　　基于移动终端的定位技术包括全球定位系统——GPS、基于移动终端信号发送和接收的时戳或角度的技术——E-OTD（增强观测时间差分）/TOA（到达时间），以及来源蜂窝小区——COO技术（还有所谓的辅助GPS—A-GPS技术作为对COO技术的补充）。

　　1．GPS技术

　　需要附加装置或者对移动终端进行修改。需要在移动终端内部添加GPS 接收机模块，并将普通移动终端的天线换成能够接收GPS 信号的多用途天线，移动终端接收GPS 数据进行计算，确定移动台的位置信息(包括经纬度、速度、时间等参数)并将结果传递给移动网络。

　　这种方法的主动权取决于移动终端，需要对移动终端的软硬件进行改造和升级。

　　2．E-OTD技术

　　需要对网络和移动终端进行适当的修改。 E-OTD是通过放置位置参考点实现的，这些参考点分布在较广区域内的诸多站点上，作为位置测量单元覆盖无线网络。每个参考点都有一个精确的定时源，当具有E-OTD功能的移动终端和位置测量单元接收到来自至少3个基站的信号时，从每个基站到达移动终端和位置测量单元的时间差将被计算以产生几组交叉双曲线，并由此估计出移动终端的位置。该技术会受到市区的多径效应的影响，多径效应将扭曲信号波形并加入延迟，导致E-OTD在决定信号观测点上产生困难。

　　E-OTD技术可以提供比COO高的定位精度，但是该技术的响应速度较慢，一般需要约5秒的时间，而且它需要对移动终端进行改进，这意味着现存的用户无法通过该技术获得基于位置信息的业务。

　　3．TOA技术

　　需要对网络进行修改，需要新型移动终端的支持。与E-OTD类似，TOA也通过计算信号从移动设备到3个基站的传输时间差来获得位置信息的。不同的是，TOA系统中没有使用位置测量参考点，而是通过与在基站上安装了GPS或原子钟的无线网络的同步来实现的。

　　TOA在市区提供的定位精度会比COO好一些，但是它却需要比COO或E-OTD更长的响应时间，大约有10秒。TOA的优势在于无需对手机进行修改，因此可以直接为现存的用户提供服务。

　　4．COO技术

　　COO技术无需对移动终端和网络进行修改，因此它可以被用来向当前的移动用户提供位置信息业务。但是，COO的定位精度却是最低的。所以在需要位置信息业务系统提供紧急类型的业务时，COO的精度将是一个必须重视的现实问题，但是可以满足日常类位置信息的业务和应用的需求。

　　5．AOA技术

　　AOA(角度到达，Arrival of angle)技术最初是由军方和政府机构开发的，它不需要对移动设备进行修改， AOA技术很难成功地应用到数字系统中。另外，该技术的最普通的版本需要在每个蜂窝小区站点上放置4～12组的天线阵列，这些天线阵列一起工作，可以确定移动设备发送信号相对于蜂窝基站的角度。AOA技术会受到由多径和其他环境因素所引起的无线信号波阵面扭曲的影响，同时当移动终端距离基站较远时，基站定位角度的微小偏差将会导致较大误差。

　　6．A-GPS技术

　　该技术也需要在移动终端内增加GPS 接收机模块，改造移动终端天线，同时要在移动网络侧提供位置服务器、差分GPS 基准站等设备。该方案在GPS 信号受到屏蔽场所的定位有效性要想得到保障，则需要增添类似于TDOA 方案中的位置测量参考点。AGPS技术方案的优势主要在其定位精度上，在信号优良的场所，该技术堪称目前定位精度最高的定位技术。该技术的另一优点是在首次捕获定位信号的时间一般仅需几秒，而不像GPS技术的首次捕获时间可能要2～3 分钟。

　　7．智能网(IN)解决方案

　　尽管基于位置信息的业务和应用有着巨大的市场潜力，但是一些移动网络运营商在面对如此多的技术时，偶尔会感到困惑。为了迅速地开展业务而不用过多地纠缠在技术层面上，图3所示的方案得到了推介。在该方案中，移动位置定位中心将定位技术的选择和业务应用的选择有效地隔离起来。由于COO的精确度已经可以为许多应用提供位置信息的支持，这样移动网络运营商可以先采用综合代价最小的技术去拓展业务，而在以后逐渐地采用一些先进的定位技术。

　　这种结构允许不同的定位服务使用多种位置发现策略，由于移动定位中心运行于移动网络内部，因此可以对它进行修改，以适应具体移动终端设备的能力。通过这种方案，移动网络运营商可以方便地试验新的应用、更好的定位技术、新的业务等。

　　不同技术的比较如下表所示。

　　基于位置信息的业务实现

　　具体的业务提供环境如何建设才能将技术转化为面向用户的业务和应用呢？按照位置信息业务产业环境价值链的构成，我们可以将整个业务支撑系统分成三个层面的五个组成部分，如图4所示。三个层面为终端产品层面、业务平台层面以及基础网络层面。其中的基础网络层面包括电信基础网络（如目前的2.5G环境以及未来的3G网络环境）和移动位置定位系统平台（Location-based Service）两大部分；业务平台层面包括定位业务综合平台（Location-based Service Platform）和基于位置信息的应用平台等部分；业务接入平台作为统一的接入环境支持目前存在的业务接入手段；终端层面则包括了移动终端提供商，以及具体的业务使用者。

　　其中在基础网络层面中，LBS系统提供X、Y经纬度信息，并把信息传递到定位业务综合平台。提供不同位置应用的平台部分通过接口的方式获取位置信息，进行面向特定业务的计算。终端用户通过移动终端并以不同的接入方式获取位置类的信息服务。

　　从图4所示的系统架构中我们可以看到，运营商在建设类似业务实现系统时，首先应该将系统的功能层面划分清楚，同时为了便于系统的可扩展性，定位业务综合平台北向的接口必须规范化，便于整个产业链的健康成长，同时也便于不同的业务开发商能够依托运营商提供的平台迅速部署自己的应用，极大地缩短所谓的Time-to-Market时间。另外，业务接入平台南北向接口也应该标准化和规范化，使得业务接入平台能够顺利地通过不同接入环境为用户提供位置信息业务。

　　在上述结构中，定位业务综合平台LBSP扮演着重要角色。其功能结构如图5所示。在该平台中提供位置类信息业务的业务运营支撑功能，包括计费功能（以及和BOSS系统的接口）；同时该平台还扮演着接入不同内容开发商的重要角色。不同的内容开发和提供商通过该平台向最终用户提供具体的业务和应用，运营商通过该平台对不同内容开发商提供的内容进行管理和整理，使面向用户的应用能够顺利得到展现。该平台提供的另一个重要角色是肩负着接入地图信息提供商的重任，并在该平台中通过地图格式的转换使不同地图提供商所提供的地图信息能够以一致的格式向用户提供。

　　这种架构是以运营商为核心的架构模式。从增值业务的顺利开展以及培育可持续成长的产业链的角度出发，运营商必须牢固地控制业务的管理层面和接入层面，也就是说运营商必须参照国际规范或者自己的实际情况制定定位业务综合平台、业务接入平台以及其所涉及的南北向的接口规范，同时在建设这类业务实现系统时要综合考虑未来对增值业务的集中管理体制和技术体制。

　　开展位置信息业务需要考虑的因素

　　业界广泛赞同移动环境中基于定位技术的位置类信息业务是未来一项非常重要的增值业务。从上述论述中我们可以看到其特点之一是完全可以独立形成一个完整的价值链，运营商在开展此类业务的同时要充分考虑到有利于价值链的健康成长，同时要明确地营造以运营商为核心的业务建设、开发、运营和管理环境。

　　纵然位置类信息服务给运营商提供一个十分广阔的发展契机，但是在开展业务的过程中应该采取循序渐进的策略，不应该从那些最复杂、功能特点最丰富的建设开始，而应该利用当前的技术来区别对待不同的服务，以便在市场上取得领先位置。

　　当今主要的移动网络运营商都提供了基于位置的信息服务，但是这项技术的发展还需要一定的时间，未来的新技术和设备、网络智能的优化和提高、以及工业化标准的成熟都将完善该技术。因此，在如此复杂的环境里，开展位置类信息业务时，建议考虑以下比较关键的因素：

精确度选择原则。应该回避选择那些在定位精度上有限制的技术。应该考虑到不同的应用需要不同水平的精度，不要陷入到问题方案中，因为随后的替换代价将是昂贵的。
应用和服务至上的原则。技术只是到达目标的手段。因此不应该把争论滞留在技术上，而应该保证设计、开发的应用与业务符合用户的需求。

要考虑实现代价。在现今技术日益更新的大环境中一定要考虑为了实现某项业务所付出的综合代价。

运营商为核心的原则。在增值业务开展的过程中、业务提供环境的建设过程中以及业务运营管理环境的建设过程中，必须坚持以运营商为核心的原则，打造以运营商为龙头的健康产业环境是保障未来为数众多的增值业务健康发展的重要原则之一。

　　作者简介：

　　刘宁宁，博士后。北京邮电大学兼职教授，中国通信标准化协会移动互联网技术委员会副主席，北京通信学会青年委员会常务委员，东软集团电信事业部副总经理。长期从事电信支撑系统的建设、数据网络规划、移动互联网应用及管理、网络管理等领域研究和工程实施等方面的工作。

计算机世界网(www.ccw.com.cn)

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