摘要:主要介紹了無線定位在CDMA網(wǎng)絡(luò)中的具體實現(xiàn)方法。分析了CDMA無線定位技術(shù)及CDMA無線定位業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞:CDMA網(wǎng)絡(luò);無線定位;定位技術(shù)

中圖分類號:TP393 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)15-3884-02

Implementation of Wireless Orientation for CDMA Network

NIU Fang-lin， YU Ling

(Information Science Engineering College， Liaoning Institute of Technology， Jinzhou 121001， China)

Abstract: Practicality implementation wireless Orientation in CDMA network is introduced， and CDMA wireless orientation technology and the network structure of CDMA wireless orientation are analysed.

Key words: CDMA network; wireless orientation; orientation technology

無線定位服務(wù)始于20世紀(jì)60年代。1996年，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)強制要求所有無線業(yè)務(wù)提供商，在移動用戶發(fā)出緊急呼叫時，必須向公共安全服務(wù)系統(tǒng)提供用戶的位置信息和終端號碼，以便對用戶實施緊急救援。此后，日本、韓國和歐洲等國家先后推出各具特色的定位服務(wù)，使無線定位業(yè)務(wù)得到了廣泛的應(yīng)用。

在定位方面，CDMA系統(tǒng)具有自己獨特的優(yōu)勢。它可以利用自身獨有的特性來實現(xiàn)用戶的定位，如終端與網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格的時鐘同步，基站可以提供GPS導(dǎo)航信息，手機可以利用基站導(dǎo)頻信號的碼片時延來確定距離等。此外，現(xiàn)有的CDMA網(wǎng)絡(luò)可以比較容易地升級成為支持定位業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，而且CDMA的定位過程對現(xiàn)有業(yè)務(wù)的影響也比較小。另外，美國高通公司已經(jīng)推出了內(nèi)嵌定位功能為Cdma2000 1X系統(tǒng)服務(wù)的MSM 5100系列芯片，為新型CDMA手機支持高精度的定位服務(wù)鋪平了道路。

基于上述特性，現(xiàn)有CDMA系統(tǒng)更容易提供定位功能，并可以提供優(yōu)于其他網(wǎng)絡(luò)的定位業(yè)務(wù)。

1 CDMA定位技術(shù)

無線定位技術(shù)是通過檢測移動臺和基站之間傳播信號的某些特征參數(shù)(如時間、距離等)，再根據(jù)特定的算法來獲得被測物體幾何位置的。

1.1 基于小區(qū)標(biāo)識(CeII ID)的定位

基于CeII ID的定位是依靠小區(qū)信息實現(xiàn)定位的方式。定位時，基站控制器(BSC)隨時了解移動臺的信息，在移動臺(MS)進行位置更新、呼叫處理、短消息傳送以及切換過程中將移動臺所在的CeII ID傳送給移動交換中心(MSC)，利用移動臺信息進行粗定位。這種定位方式實現(xiàn)簡單，無需對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和手機做任何修改，但定位精度不高，誤差大于200m。

1.2 基于反向鏈路(AFLT)的定位

基于AFLT的定位是基于CDMA網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)定位的方式。其定位過程是由多個基站接收機同時檢測移動臺發(fā)射的信號，并對這些信號進行精確的達到時間的測量，把各接收信號攜帶的與移動臺位置有關(guān)的特征信息傳送到一個定位服務(wù)中心，利用接收信號碼片時延來確定移動臺到附近基站的距離，最后用三角定位法算出移動用戶的位置。這種定位方式需要對網(wǎng)絡(luò)和移動臺做一定的改動，定位精度與基站密度有關(guān)，定位誤差為幾十米。

1.3 基于全球定位系統(tǒng)(GPS)的定位

基于GPS的定位是利用移動臺的GPS接收機實現(xiàn)定位的方式。CDMA網(wǎng)絡(luò)跟蹤移動用戶上空GPS衛(wèi)星，解調(diào)出GPS導(dǎo)航信號，并將這些信息傳送給移動臺，移動臺利用這些信息確定與各衛(wèi)星之間的位置關(guān)系，再通過某種算法對自身位置進行定位。這種定位方式需要在網(wǎng)絡(luò)中增加新的實體，移動臺也需要軟件升級。GPS定位精度較高，一般在幾米或十幾米。但缺點是，在障礙物多、大、高的地方無法實現(xiàn)定位。

1.4 基于網(wǎng)絡(luò)輔助全球定位系統(tǒng)(WAG)的定位

基于WAG的定位是GPS和AFLT相結(jié)合的混合定位方式，它綜合了基于網(wǎng)絡(luò)的非GPS定位技術(shù)和基于GPS的網(wǎng)絡(luò)輔助定位技術(shù)的優(yōu)點。在野外，可以利用GPS定位提供高精度的位置信息，同時縮短定位時間。在城市可以利用基站密集的優(yōu)勢，提供AFLT定位和GPS與AFLT混合的方式定位。這種混合定位方式，實現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境下(如室內(nèi)、城市高樓之間)的精確定位，同時也保證了定位的實時性要求。

上述四種定位技術(shù)在定位精度、適用環(huán)境以及對終端和網(wǎng)絡(luò)的要求上各有不同。為了提高CDMA網(wǎng)絡(luò)的競爭力，建議采用WAG技術(shù)。美國高通公司推出的內(nèi)嵌混合定位技術(shù)的支持CDMA 2000 IX網(wǎng)絡(luò)的MSM5100芯片，其定位精度室外達到10米，室內(nèi)達到25米。

2 CDMA無線定位的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

CDMA網(wǎng)絡(luò)的無線定位是在原有移動通信系統(tǒng)上增加一系列功能實體實現(xiàn)的。其目的在于獲得定位數(shù)據(jù)，管理定位流程，提供定位服務(wù)。

2.1 定位實體(PDE)

PDE是與具體定位技術(shù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)單元，每個PDE能支持一種或多種定位技術(shù)。當(dāng)收到MPC的定位請求時，PDE與移動交換中心(MSC)、基站和移動臺等相關(guān)設(shè)備交換相關(guān)的定位信息，具體的定位計算由PDE完成。PDE還具有管理多路移動臺通路、實時全球定位系統(tǒng)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的輸入、定時定位記錄及顯示等控制功能。

2.2 移動定位中心(MPC)

MPC主要實現(xiàn)定位網(wǎng)關(guān)功能，負(fù)責(zé)位置信息的獲取、傳遞、存儲及控制。MPC接收來自MSC等應(yīng)用實體的定位請求，并在進行監(jiān)督和授權(quán)檢查等必要的處理后將請求發(fā)給PDE;MPC接收PDE提供的定位結(jié)果，再將定位結(jié)果發(fā)給MSC或外部LCS Client等應(yīng)用實體。一個MPC只能與一個MPC相連，但一個MPC能同時服務(wù)于多個MSC，一個PDE只能與一個MSC相連，但一個MPC能與覆蓋區(qū)域內(nèi)多個PDE相連。

2.3 應(yīng)用客戶端(LCS Client)

LCS Client主要實現(xiàn)定位業(yè)務(wù)的具體流程，它可以通過與MPC交互，以指定的位置服務(wù)質(zhì)量為一個或多個目標(biāo)獲取位置信息，并將位置信息轉(zhuǎn)化后傳遞給最終用戶。它能支持緊急業(yè)務(wù)，處理話音接續(xù)，協(xié)調(diào)路由數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)位置坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，能將用定位數(shù)據(jù)表示的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為文字、語音和電子地圖等方式再傳遞給最終用戶。

3 CDMA網(wǎng)絡(luò)中定位業(yè)務(wù)的實現(xiàn)

在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，移動臺與定位實體之間是以IS—801協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)來承載的，按IS—801通信的發(fā)起方劃分，通信流程包括由移動臺發(fā)起方式和由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起方式兩種。以CDMA 2000 IX網(wǎng)絡(luò)為例說明兩種方式:

3.1 基于TCP/IP方式實現(xiàn)定位

基于TCP/IP方式是指定位過程由移動臺發(fā)起，定位信息和定位應(yīng)用由CDMA分組域的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)承載的方式。當(dāng)用戶需要某項定位服務(wù)時，使用移動臺上的WAP應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請求，網(wǎng)絡(luò)將用戶的請求通過分組數(shù)據(jù)交換節(jié)點(PDSN)傳送到WAP網(wǎng)關(guān)，再到位置服務(wù)器(LBS);LBS對用戶進行鑒權(quán)，再向移動臺返回特定信息;用戶如果接收并使用該信息，則移動臺上的WAP應(yīng)用調(diào)用底層的定位編程接口(API);移動臺向PDE發(fā)送IS—801消息請求位置信息，PDE利用從移動臺和GPS參考系中獲得的信息及PDE本身存儲的相關(guān)信息計算用戶位置，并用IS-801消息將位置信息返回移動臺;移動臺將接收到的位置信息通過WAP應(yīng)用發(fā)送給LBS服務(wù)器;LBS服務(wù)器根據(jù)接收到的信息提供對應(yīng)的服務(wù)，并通過CDMA2000 IX網(wǎng)絡(luò)，使用TCP/IP承載將服務(wù)提供給用戶。在這種方式中移動臺使用高通公司提供的具有GPS或AFLT功能的芯片，定位實體算法也由高通公司提供，移動臺和PDE之間通過TCP/IP承載IS—801消息進行通信，PDE能夠支持GPS和AFLT的定位技術(shù)。

基于TCP/IP實現(xiàn)定位的優(yōu)點是對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改動較小，只需增加PDE實體及相應(yīng)的接口，無線網(wǎng)絡(luò)無需改動。缺點時是只能完成移動臺發(fā)起的定位業(yè)務(wù)，即僅能提供跟蹤業(yè)務(wù)和基于位置的信息服務(wù)兩種類別的定位服務(wù)。

3.2 基于電路域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)定位

基于電路域?qū)崿F(xiàn)方式是指定位過程可以由移動臺發(fā)起也可以由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起，定位操作可以由No.7信令承載也可以由TCP/IP承載的實現(xiàn)定位的方式。在此方式中，網(wǎng)絡(luò)中增加了三個功能實體:PDE，CLIENT和MPC，其中，PDE除了具有與TCP/IP方式中的PDE相同的GPS、AFLT定位功能外，還需要有支持導(dǎo)頻強度測量的定位技術(shù)，并能支持MSC的基于IS—801的消息交互。LCSCLIENT是指提供具體定位服務(wù)的實體，可以是運營商網(wǎng)絡(luò)中的實體，也可以是現(xiàn)有的業(yè)務(wù)供應(yīng)商。MPC是定位網(wǎng)絡(luò)中功能較多的一個實體，有歸屬MPC和服務(wù)MPC兩種。歸屬MPC負(fù)責(zé)對接入網(wǎng)絡(luò)的LCSCLIENT進行鑒權(quán);服務(wù)MPC需要具有根據(jù)定位請求信息選擇PDE的能力。

在定位業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)PN—4747中定義了很多流程。由移動臺發(fā)起的定位業(yè)務(wù)，可采用呼叫方式、短消息方式或WAP應(yīng)用方式?，F(xiàn)以移動臺發(fā)起的呼叫方式中的增強型呼叫路由為例，假設(shè)用戶要查找最近的超市，用戶首先在移動臺上輸入“#KFC”;MSC收到用戶信息后，將業(yè)務(wù)觸發(fā)到SCP;SCP確定用戶申請了增強型呼叫路由業(yè)務(wù)后，向MPC請求對用戶進行定位;MPC確定SCP是授權(quán)實體，且用戶當(dāng)前時間允許被定位，MPC指示PDE獲取位置信息;PDE通過IS—801定義的接口與MSC通信，從移動臺獲得相關(guān)信息并進行計算，得出位置信息;PDE將計算好的位置信息翻譯成對應(yīng)的超市號碼，指示MSC接續(xù)，于是用戶可以與超市直接通信。對于由網(wǎng)絡(luò)主動發(fā)起的定位業(yè)務(wù)，可以家長監(jiān)護子女的應(yīng)用為例，原理與上例相同，只是由LXSXLINT取代SCP。

基于電路域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)定位業(yè)務(wù)是將網(wǎng)絡(luò)升級為具有定位業(yè)務(wù)功能網(wǎng)絡(luò)的一種定位業(yè)務(wù)實現(xiàn)方式。其優(yōu)點是有相對成熟的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，網(wǎng)絡(luò)可以提供全面的定位功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)具備定位功能后，可以根據(jù)需要開發(fā)各種應(yīng)用。缺點是網(wǎng)絡(luò)需要全面升級，業(yè)務(wù)提供的周期較長。

綜上所述，CDMA網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)定位服務(wù)方面具有自己獨特優(yōu)勢，現(xiàn)有的CDMA系統(tǒng)更容易實現(xiàn)定位業(yè)務(wù)，隨著CDMA網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)及定位相關(guān)協(xié)議體系的成熟，今后無論在技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建上都會得到進一步提高。

參考文獻:

[1] 范平志，鄧平，劉林，等.蜂窩網(wǎng)無線定位技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2001.

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