李青，嚴學純，陳思中

（中國電信股份有限公司上海研究院，上海 200135）

運營技術(shù)廣角

基于移動信令數(shù)據(jù)分析的位置服務(wù)與基站定位技術(shù)的混合應用

李青，嚴學純，陳思中

（中國電信股份有限公司上海研究院，上海 200135）

基于移動信令數(shù)據(jù)分析的位置服務(wù)與基站定位是兩種不同類型的用戶位置服務(wù)。一種是即時定位業(yè)務(wù)，另一種是基于歷史信令數(shù)據(jù)分析的位置業(yè)務(wù)，二者各有優(yōu)劣性。提出一些將基站即時定位與基于歷史軌跡、區(qū)域人群統(tǒng)計的移動信令數(shù)據(jù)分析位置開放能力相結(jié)合的技術(shù)方案，并詳細描述了這些方案的實現(xiàn)方法。所述內(nèi)容為電信運營商基于網(wǎng)絡(luò)信令的位置能力與優(yōu)化提供了新思路。

移動網(wǎng)；信令數(shù)據(jù)分析；位置服務(wù)；定位

1 移動信令數(shù)據(jù)的位置服務(wù)與基站定位分析

目前，電信運營商定位能力平臺有兩類：一類是面向第三方用戶提供實時定位服務(wù)的基礎(chǔ)定位能力平臺（包括精定位、粗定位等LBS（location based service，基于位置的服務(wù)）類平臺）；第二類是基于移動用戶歷史信令數(shù)據(jù)分析提供用戶位置軌跡服務(wù)的能力開放平臺，如中國電信 OIDD（open information dynamic database，開放信息動態(tài)數(shù)據(jù)庫）。這兩類平臺各有其特點。其中，基站定位平臺屬于主動定位平臺，用戶向定位平臺發(fā)起定位請求，平臺向用戶實時返回用戶當前位置信息，其特點如下。

基礎(chǔ)定位能力平臺（尤其精定位）存在如下服務(wù)制約。

移動用戶信令數(shù)據(jù)分析平臺屬于被動定位平臺，通過采集全網(wǎng)移動用戶通信信令數(shù)據(jù)，提取用戶位置信息，并進行記錄與分析，其特點如下。

同時，移動信令位置分析平臺也存在以下不足。

電信運營商的基礎(chǔ)定位能力平臺與移動網(wǎng)絡(luò)信令位置分析平臺的位置開放能力各有優(yōu)缺點。通過對兩個定位平臺的數(shù)據(jù)整合，取長補短，優(yōu)勢互補，可以向用戶提供更加完善的定位服務(wù)，形成“1+1>2”的效果。

2 移動信令數(shù)據(jù)分析對基站定位能力的優(yōu)化

移動信令位置分析（mobile signaling location analysis，MSLA）是基于基站的定位技術(shù)，其定位精度與粗定位相當。但移動信令位置分析平臺的優(yōu)勢在于，它保存著電信運營商全網(wǎng)用戶歷史軌跡及用戶終端狀態(tài)信息。因此，本文從以上兩個優(yōu)勢來考慮其對基礎(chǔ)定位平臺能力輸出的互補作用，研究如何提高基礎(chǔ)定位業(yè)務(wù)效率，提升用戶業(yè)務(wù)感知。

2.1 提升基站基礎(chǔ)定位業(yè)務(wù)用戶服務(wù)感知

表1是某本地網(wǎng)粗定位業(yè)務(wù)成功率統(tǒng)計數(shù)據(jù)，定位平臺粗定位業(yè)務(wù)總體定位成功率為66.39%。

表1 某本地網(wǎng)某月份粗定位成功率統(tǒng)計

經(jīng)統(tǒng)計，影響定位失敗原因主要有3類，包括用戶側(cè)原因、網(wǎng)絡(luò)原因以及平臺原因。其中總定位次數(shù)中，約有26%的定位失敗是由于用戶側(cè)。這些原因主要包括用戶關(guān)機、用戶不可達、用戶鑒權(quán)失敗等。對于精定位來說，由于對終端配置、性能要求更高，導致用戶原因失敗率更高，因此，精定位總體成功率比粗定位低。

因此，可將MSLA位置服務(wù)能力應用于基站定位業(yè)務(wù)。即當實時基站定位失敗時，平臺從網(wǎng)絡(luò)信令位置分析系統(tǒng)查詢用戶最近一次在移動網(wǎng)內(nèi)更新的位置與時間信息，并作為實時定位請求的響應返回用戶作為參考，以提升用戶對定位失敗時的業(yè)務(wù)體驗。

考慮實時查詢和訂閱接收兩類數(shù)據(jù)獲取方式，本文提出以下4種可選方案。

（1）方案1：一次查詢方式

步驟 1 定位平臺在發(fā)起定位流程前，通過Web services接口實時向MSLA位置分析系統(tǒng)查詢用戶開關(guān)機狀態(tài)、用戶最近一次位置的經(jīng)緯度坐標及位置更新時間，MSLA返回相應數(shù)據(jù)。

步驟 2 定位平臺判斷用戶開關(guān)機狀態(tài)：若為開機狀態(tài)則繼續(xù)后續(xù)正常定位流程，如定位成功則返回定位響應，如后續(xù)定位失敗則轉(zhuǎn)步驟3；若為關(guān)機狀態(tài)，則進入步驟3。

步驟3 定位平臺將從MSLA取到的最近一次用戶位置及發(fā)生時間，作為位置參考在定位結(jié)果中反饋給用戶。

（2）方案2：二次查詢方式

步驟 1 定位平臺在發(fā)起定位流程前，通過Web services接口實時向MSLA查詢用戶開關(guān)機狀態(tài)；MSLA實時返回用戶開關(guān)機狀態(tài)。

步驟 2 定位平臺判斷用戶開關(guān)機狀態(tài)：若為開機狀態(tài)則繼續(xù)后續(xù)正常定位流程，如定位成功則返回定位響應，如后續(xù)定位失敗則轉(zhuǎn)步驟3；若為關(guān)機狀態(tài)，則進入步驟3。

步驟3 定位平臺針對定位失敗或關(guān)機用戶，通過Web services接口實時向MSLA查詢用戶最近一次位置經(jīng)緯度及發(fā)生時間，MSLA返回相應數(shù)據(jù)。

步驟4 定位平臺將從MSLA取到的最近一次用戶位置及發(fā)生時間，作為位置參考在定位結(jié)果中反饋給用戶。

（3）方案3：訂閱+查詢方式

步驟1 定位平臺通過RESTful接口向MSLA平臺訂閱用戶開關(guān)機狀態(tài)信息，MLSA針對訂閱用戶，在用戶開關(guān)機狀態(tài)發(fā)生變更時立即推送給定位平臺，定位平臺在用戶信息中增加比特位標識開關(guān)機狀態(tài)。

步驟 2 定位平臺在接收定位請求進行用戶鑒權(quán)的同時判斷用戶開關(guān)機狀態(tài)：若為開機狀態(tài)則繼續(xù)后續(xù)正常定位流程，如定位成功則返回定位響應，如后續(xù)定位失敗則轉(zhuǎn)步驟3；若為關(guān)機狀態(tài)，則進入步驟3。

步驟3 定位平臺針對定位失敗或關(guān)機用戶，通過Web services接口實時向MSLA查詢用戶最近一次位置經(jīng)緯度及發(fā)生時間，MLSA返回相應數(shù)據(jù)。

步驟4 定位平臺將從MLSA取到的最近一次用戶位置及發(fā)生時間，作為位置參考在定位結(jié)果中反饋給用戶。

（4）方案4：完全訂閱方式

步驟1 定位平臺通過RESFful接口向MSLA平臺訂閱用戶開關(guān)機狀態(tài)以及位置更新數(shù)據(jù)；MSLA平臺在用戶開關(guān)機狀態(tài)發(fā)生變化以及位置信息發(fā)生更新時，向定位平臺推送用戶開關(guān)機狀態(tài)變化信息以及用戶位置經(jīng)緯度變化信息。定位平臺入庫保存用戶最新信息。

表2 4種優(yōu)化方案的分析與比較

步驟 2 定位平臺在發(fā)起定位流程前，查詢數(shù)據(jù)庫中用戶開關(guān)機狀態(tài)：若為開機狀態(tài)則繼續(xù)后續(xù)定位流程，如定位成功則返回定位響應，如后續(xù)定位失敗則轉(zhuǎn)步驟3；若為關(guān)機狀態(tài)，則進入步驟3。

步驟 3 定位平臺查詢數(shù)據(jù)庫中用戶最近一次位置經(jīng)緯度及發(fā)生時間，將最近一次用戶位置及發(fā)生時間作為位置參考在定位結(jié)果中反饋給用戶。

4種優(yōu)化方案的分析與比較見表2。

考慮到方案3的第一次查詢是查詢內(nèi)部用戶標識，查詢效率高，而第二次實時接口查詢僅針對關(guān)機及定位失敗的部分定位，查詢量較小，整體又無需占用較大的存儲空間。因此，綜合評估后，本文建議將方案3作為優(yōu)選方案。

2.2 利用MSLA進行基站坐標數(shù)據(jù)糾錯

如何及時發(fā)現(xiàn)基站數(shù)據(jù)錯誤特別是扇區(qū)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的偏差，一直是定位優(yōu)化的重要方向?；贛SLA大數(shù)據(jù)分析方法，利用精定位定位日志實現(xiàn)BSA（base station almanac，基站數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)自動分析，找出存在誤差的可疑扇區(qū)，這是一種優(yōu)化基站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的有效手段。

MSLA平臺本身是大數(shù)據(jù)分析平臺，在數(shù)據(jù)糾錯方面存在天然的優(yōu)勢。MSLA平臺保存著運營商全網(wǎng)用戶歷史位置軌跡信息，定位點是基于BSA數(shù)據(jù)中的扇區(qū)中心經(jīng)緯度坐標。通過對用戶軌跡的位置分析，可以發(fā)現(xiàn)用戶路線軌跡中的離散點、突兀點，從而發(fā)現(xiàn) BSA基站扇區(qū)數(shù)據(jù)配置錯誤情況。用戶MSLA路線軌跡數(shù)據(jù)示意如圖1所示。

圖1 用戶MSLA路線軌跡數(shù)據(jù)示意

如圖1所示，在分析某用戶某日的歷史軌跡時發(fā)現(xiàn)，用戶在陜西到上海的移動軌跡中，有一個突然出現(xiàn)在廣西的位置點，很明顯是錯誤信息。因此，用戶路線軌跡上該次定位所查詢的服務(wù)扇區(qū)中心經(jīng)緯度數(shù)據(jù)存在錯誤。

鑒于此，在MSLA平臺上，通過結(jié)合用戶定位時間、位置經(jīng)緯度、服務(wù)扇區(qū)標識等關(guān)鍵值進行分析，能夠篩選出移動網(wǎng)絡(luò)中誤差扇區(qū)經(jīng)緯度信息。通過周期性定位平臺輸出經(jīng)緯度數(shù)據(jù)錯誤可疑扇區(qū)統(tǒng)計報表，可協(xié)助相關(guān)省份移動網(wǎng)基站維護部門及時糾錯更新。

3 基站定位技術(shù)在MSLA能力優(yōu)化中的應用

3.1 優(yōu)化思路

MSLA系統(tǒng)通過定位歷史紀錄和實時定位請求兩種方式收集定位數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)分析歸類，建立多個位置庫。MSLA位置服務(wù)處理流程示意如圖2所示。

圖2 MSLA位置服務(wù)處理流程示意

MSLA通過對收集的定位數(shù)據(jù)進行分析處理形成三大定位數(shù)據(jù)庫。

（1）用戶位置庫

對定位歷史紀錄，按用戶維度梳理形成位置記錄補充到MSLA用戶歷史軌跡位置庫中，在一定程度上能夠彌補MSLA本身獲取信令位置頻度不足的問題，細化用戶歷史軌跡顆粒度。同時，精定位數(shù)據(jù)能夠進一步修正位置精度。

（2）基站位置庫

對定位歷史紀錄，按基站維度梳理成基站位置記錄，形成基站位置庫，幫助基站位置數(shù)據(jù)的校準。

（3）特征位置庫

定位位置記錄中包含時間、位置、扇區(qū)等信息，通過將其與 GIS（geographic information system，地理信息系統(tǒng)）、MSLA的數(shù)據(jù)結(jié)合分析，形成MSLA特征點位置數(shù)據(jù)庫。并根據(jù)用戶特征點出現(xiàn)的頻率、時間，給特征點標記時段熱度，根據(jù)該指數(shù)，在用戶行為分析、畫像描繪、軌跡合成時可以取得更好的效果。

3.2 優(yōu)化方法

（1）定位記錄合并使用

系統(tǒng)采集定位平臺的定位記錄，將用戶號碼作為索引關(guān)鍵字，以時間為序，進行檢索、去重、歸并，整理成包含號碼、時間、經(jīng)緯度坐標、基站扇區(qū)編碼、呼叫類型的用戶位置軌跡信息列表記錄，合并到用戶位置數(shù)據(jù)庫中，在對外的位置能力中直接使用。根據(jù)定位記錄的多少，在一定程度上提升用戶歷史軌跡的精細度和準確度。

（2）特征位置精度提升

主要利用精定位數(shù)據(jù)中位置與扇區(qū)的關(guān)系來提升MSLA系統(tǒng)特征點定位精度。當特征點的扇區(qū)與MSLA系統(tǒng)的定位扇區(qū)一致，并且該特征點的時段熱度達到一定值時，就可以使用該特征點坐標替換MSLA系統(tǒng)粗定位坐標。

MSLA系統(tǒng)把用戶出行軌跡中表示特定含義的位置點定義作為特征點，根據(jù)特性分為公共特征點和私有特征點：醫(yī)院、學校、超市、火車站、地鐵站、機場、景點等稱為公共特征點；常住地、工作地等稱為私有特征點。

MSLA系統(tǒng)通過對日常大量用戶的出行軌跡分析挖掘，再結(jié)合GIS篩選出各種特征點，利用扇區(qū)數(shù)據(jù)對特征點進行粗略標注。

（3）公共特征點精度提升

公共特征點精度提升示意如圖3所示。

圖3 公共特征點精度提升示意

基站A覆蓋兩個特征點：超市、地鐵站，但它們都被標注在A的位置：如果精定位記錄中存在相應的位置點，直接用其標注特征點；如果不存在，可以通過精定位實時定位接口獲取位置標注特征點。通過對特征點的精確標注，不但可以區(qū)分出同一扇區(qū)覆蓋的不同特征點，而且還可以給出精確的特征點位置。

當用戶歷史軌跡符合一定的特征條件（時間、流向、流速、路線等）時，可判定用戶必定經(jīng)過該特征點。這時用戶的歷史軌跡使用特征點位置代替扇區(qū)位置，從而提高用戶歷史軌跡的精確度和可用度。

業(yè)務(wù)場景：用戶離開地鐵站，步行3 min到南京火車站，然后從南京火車站乘高鐵出發(fā)去上海。用戶行為路線軌跡精度提升示意如圖 4所示。

圖4 用戶行為路線軌跡精度提升示意

系統(tǒng)根據(jù)用戶基站的切換順序 A-B-C-D，再根據(jù)用戶B-C-D的切換速度和A、B、C、D所處的位置，判斷出用戶的出行軌跡。系統(tǒng)的用戶軌跡A-B-C-D，將被精確特征點替代，優(yōu)化成a-b-c-d的精確軌跡。

（4）私有特征點精度提升

系統(tǒng)對個體用戶行為軌跡進行挖掘，分析出用戶的居住地、工作地等私有特征點。由于MSLA系統(tǒng)定位精度低，無法確定用戶的具體位置；另外還存在用戶在同一地點、不同時間在相鄰的扇區(qū)間來回切換的情況，也無法確定用戶位置。通過精定位歷史數(shù)據(jù)獲取用戶曾經(jīng)在特征點出現(xiàn)過的歷史位置，或者當用戶在特征點出現(xiàn)時通過精定位平臺定位獲取的精確位置，用其對特征點進行精確標注，大大提升用戶行為特征軌跡的精度。用戶特征點精度提升示意如圖5所示。

圖5 用戶特征點精度提升示意

根據(jù)優(yōu)化思路，將用戶居住地從 A或者A&B&C，精確到a點。根據(jù)特征點精度提升的思路，系統(tǒng)將高速公路、高鐵線路、地鐵線路等各種出行線路劃分成不同的區(qū)間，每個區(qū)間標注成特征點，再將這一串特征點進行組合形成特征線路。

系統(tǒng)先對用戶行為軌跡的特點（流向、流速、扇區(qū)切換順序等）進行判斷，符合特征線路的出行軌跡，使用特征線路位置點來描述用戶出行軌跡。用戶特征路線軌跡精度提升示意如圖6所示。

圖6 用戶特征路線軌跡精度提升示意

A-B-C-D為用戶實際扇區(qū)點，a-b-c-d為特征路線的位置點，系統(tǒng)將A-B-C-D扇區(qū)的切換時間作為位置更新時間，取a-b-c-d經(jīng)緯度為位置坐標，合成用戶的行為軌跡，提升用戶歷史軌跡的準確度。

4 移動信令位置服務(wù)能力與基站定位混合應用

隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，用戶對被監(jiān)控對象（車、物、人）的歷史軌跡需求越來越多，并且對位置精度與時間覆蓋有很高的要求。精定位平臺與MSLA系統(tǒng)在這方面都存在優(yōu)勢和不足。精定位平臺無法對大批量用戶進行高頻次的定位，MSLA系統(tǒng)定位精度存在不足，都難以單獨支撐這種需求。

如果將精定位平臺與MSLA系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)建全新混合位置能力，向用戶提供兩個系統(tǒng)位置數(shù)據(jù)合成的歷史軌跡，既能滿足許多用戶的需求，又能降低用戶的使用成本。

精定位與MSLA系統(tǒng)位置數(shù)據(jù)合成歷史軌跡可在時間和地域兩個維度上進行。

（1）時間維度

用戶根據(jù)需要定制時間點，在這些時間采用精定位的數(shù)據(jù)，其他時間使用MSLA數(shù)據(jù)?；诙ㄖ茣r間的位置服務(wù)組合應用示例如圖7所示。

（2）地域維度

用戶根據(jù)需要定制區(qū)域，當被監(jiān)控對象處于定制的區(qū)域中，將采用精定位數(shù)據(jù)，其他區(qū)域使用MSLA數(shù)據(jù)。基于定制區(qū)域的位置服務(wù)組合應用示例如圖8所示。

5 用戶位置信息訪問權(quán)限控制

基于移動網(wǎng)絡(luò)信令的用戶位置信息開放在車聯(lián)網(wǎng)、物流調(diào)度、外勤助手、銀行貸款個人征信、公共安全等領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。為防止用戶個人隱私泄露，終端位置能力開放過程中，權(quán)限訪問管理分別從線下、線上兩個環(huán)節(jié)進行管控：線下，企業(yè)申請終端位置訪問業(yè)務(wù)時，CRM（customer relationship management，用戶關(guān)系管理）需同步提供被定位終端所屬用戶或企業(yè)有效書面授權(quán)協(xié)議信息；線上，在業(yè)務(wù)平臺發(fā)起終端位置訪問過程中，每次業(yè)務(wù)請求均需經(jīng)過綜合業(yè)務(wù)管理平臺（如中國電信ISMP（integrated services management platform，綜合業(yè)務(wù)管理平臺））白名單鑒權(quán)認證。未授權(quán)請求將被拒絕，授權(quán)請求將以加密形式進行位置信息傳遞。同時，ISMP將對業(yè)務(wù)平臺本身的合法性進行安全認證，以提高位置能力開放的安全風險管控能力。移動終端位置信息開放訪問權(quán)限管理示意如圖9所示。

圖7 基于定制時間的位置服務(wù)組合應用示例

圖8 基于定制區(qū)域的位置服務(wù)組合應用示例

圖9 移動終端位置信息開放訪問權(quán)限管理示意

6 下一步研究方向

面向公眾的定位服務(wù)在社會各行各業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)應用中有廣泛的應用場景。隨著基站定位平臺與移動信令位置分析類平臺的發(fā)展，不久將會實現(xiàn)基于Wi-Fi熱點的定位能力，整體位置服務(wù)能力不斷擴充和提升。定位平臺與移動信令位置分析平臺定位能力的融合應用，必將為用戶帶來更好的業(yè)務(wù)體驗，顯著提升電信運營商位置服務(wù)能力。

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嚴學純（1978?），男，中國電信股份有限公司上海研究院工程師，長期從事核心網(wǎng)、定位技術(shù)研究與應用工作。

陳思中（1971?），男，中國電信股份有限公司上海研究院高級工程師，長期從事短信、網(wǎng)絡(luò)信令數(shù)據(jù)分析與應用增值新產(chǎn)品開發(fā)工作。

Hybrid application of location service based on mobile signaling data analysis and base station positioning technology

LI Qing, YAN Xuechun, CHEN Sizhong
Shanghai Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Shanghai 200135, China

Location services based on mobile signaling data analysis and base station positioning services are two different user location services. One is the real-time positioning service; the other is the location service based on historical signaling data analysis, and they all have their own advantages and disadvantages. Some technical solutions that combined the base station real-time positioning with the open capability of mobile signaling data analysis based on historical trajectory and regional population statistics were presented, and the implementation of these methods were described in detail. A new idea for telecom operators to open and optimize their location capability based on network signaling was provided.

mobile network, signaling data analysis, location service, positioning

TN915

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2017243

李青（1973?），男，中國電信股份有限公司上海研究院高級工程師，長期從事云計算、大數(shù)據(jù)、電信增值業(yè)務(wù)開發(fā)與技術(shù)研究工作。

2017?06?30；

2017?08?02