CN105764059B - 一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法，包括：步骤一、每个移动终端定期向服务器发送终端信息；步骤二、服务器从移动终端发送来的终端信息中提取LAC和CID信息，并查询数据库中是否存在有所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，如果是，则继续下一步；步骤三、服务器从数据库中提取所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，并根据终端信息中的经纬度值，计算所述LAC和CID对应的基站的中心位置和终端之间的距离值，并据此来判断终端当前正连接基站是否是伪基站。本发明属于网络通信技术领域，能根据移动终端所在的位置信息来实现伪基站的实时识别。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法，属于网络通信技术领域。
背景技术
随着移动通信技术的发展，蜂窝网络制式从模拟通信的第一代网络，发展到数字宽带的第四代网络。世界银行的最新报告指出，目前全世界的移动通信用户数已经超过了60亿，基本达到了人手一部手机。2013年中国通信设备业的产值达到15092亿元，移动互联网的产值也将超过1000亿元。正是由于如此大的商机和影响力，部分不法分子利用移动通信网络协议的漏洞，制造生产伪基站，并部署至城市繁华地区，吸纳网络中的正常用户，盗取用户国际移动用户识别码IMSI(International Mobile Subscriber Identity)和手机号码，并发送垃圾短信，影响用户在网络中的正常操作行为。
目前，伪基站大多数是模仿第二代2G(Two generation)蜂窝网络——全球移动通信系统GSM(Global System for Mobile Communication)的通信制式，使用现有移动网络的系统网号、频点等配置资源，通过大功率发射和极端的参数配置，诱使终端接入。由于2G网络不进行完整性保护，并且只执行单向鉴权，所以终端不能够鉴别其接入的是伪基站还是真基站。因为伪基站配置的区域码与其周围的真实基站配置的区域码是不同的，欺骗终端发起位置区更新并上报IMSI号，再通过该信息计算出终端的手机号，从而向终端发送垃圾短信。而垃圾短信的内容涉及电信诈骗和非法广告等不良信息，从而使的伪基站拥有者获取不法收益。而且，终端接入伪基站后，就无法正常拨打电话、收发短信或发起数据业务，还不时遭受垃圾短信的骚扰，严重影响了用户体验。电信运营商也会因为伪基站的存在和骚扰，造成用户业务量的下降，投诉率的严重上升。
针对伪基站的不良影响，目前也提出了一些解决方案。例如专利申请CN201410041507.1(申请名称：一种基于终端上报信息判断和定位伪基站的方法，申请人：工业和信息化部电信研究院，申请日：2014‐01‐28)提出了一种基于终端上报信息判断和定位伪基站的方法，终端接收短信后，根据关键字和手机号判断是否为垃圾短信。若是，则立即触发短信或语音业务；若网络不通，就判断此处为伪基站疑似覆盖区。再由终端的GPS芯片记录此处的经纬度，待网络覆盖恢复时，将疑似伪基站覆盖位置上传基站。若终端支持路测功能，则同时存储位置区更新时间、驻留和重选参数与区域码，以供网络监控服务器根据基站上报的来自终端或路测终端的大量疑似伪基站的覆盖区经纬度等信息，精确甄别和绘制伪基站的覆盖区域，进而快速、准确判断伪基站所在位置。该技术方案是由终端根据垃圾短信和网络异常来判断出伪基站疑似覆盖区，而不能根据移动终端所在的位置信息来实现伪基站的实时识别。
因此，如何能根据移动终端所在的位置信息来实现伪基站的实时识别，是一个值得深入研究的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法，能根据移动终端所在的位置信息来实现伪基站的实时识别。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法，包括有：
步骤一、按照一定的周期T1，每个移动终端定期向服务器发送终端信息，所述终端信息中包括有终端当前正连接基站的LAC和CID、终端所处地理位置的经纬度值；
步骤二、服务器从移动终端发送来的终端信息中提取LAC和CID信息，并查询数据库中是否存在有所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，如果是，则继续下一步；
步骤三、服务器从数据库中提取所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，并根据终端信息中的经纬度值，计算所述LAC和CID对应的基站的中心位置和终端之间的距离值，并据此来判断终端当前正连接基站是否是伪基站，
步骤二中，当数据库中不存在有所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息时，还包括有：
将所述终端信息中的LAC和CID、以及经纬度值作为一条终端记录保存到基站和位置记录表中，本流程结束，
还包括有：
步骤1、服务器按照一定的周期T2，从基站和位置记录表中逐一提取每条终端记录；
步骤2、根据所提取终端记录中的LAC和CID，从基站和位置记录表中提取出所有包含有所述LAC和CID的终端记录，并为所述LAC和CID对应的基站构建一个基站位置节点集：{G1，G2，…Gn}，其中，G1，G2，…Gn分别是基站和位置记录表中包含有所述LAC和CID的终端记录所对应的节点，且Gi＝(ji，wi)，ji是包含有所述LAC和CID的第i个终端记录中的经度值，wi是包含有所述LAC和CID的第i个终端记录中的纬度值，i是1到n之间的自然数，n是基站和位置记录表中所有包含有所述LAC和CID的终端记录数；
步骤3、构建M个一级中心节点，其中每个一级中心节点的构建过程是：从基站位置节点集中选取3个互相之间的距离值均小于一级距离阈值YD的节点，然后采用三角中心公式，计算出所述三个节点的中心位置，所述中心位置即一级中心节点的所在位置，M是一个大于或等于3的自然数；
步骤4、构建二级中心节点：随机选取3个一级中心节点，采用三角中心公式，计算出所述3个一级中心节点的中心位置，所述3个一级中心节点的中心位置即二级中心节点的所在位置；
步骤5、将二级中心节点的所在位置信息保存为数据库中所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，再继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2，直至提取完基站和位置记录表中的所有终端记录。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中服务器只需根据移动终端所在的位置信息，即可判断出终端正连接基站是否是伪基站，实现方案简单易行、且快捷有效，移动终端的额外开销小，可以很好的适用于绝大多数手机终端，同时也适用于2G/3G/4G网络，因此具有很好的推广应用前景；当服务器发现移动终端发送来的新增基站时，还可以通过对多个终端所上报的LAC+CID及对应位置信息来模糊测算出真基站的中心位置，从而基于多个已知位置而实现了一个未知位置的模糊界定，并且随着基站位置知识库中信息越来越丰富，伪基站的识别精度也会越来越高。
附图说明
图1是本发明一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法流程图。
图2是服务器当发现新增基站时，还可以通过对终端信息的收集，进一步计算出新增基站的中心位置信息的具体操作流程图。
图3是图2步骤6的具体操作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法，包括有：
步骤一、按照一定的周期T1，每个移动终端定期向服务器发送终端信息，所述终端信息中包括有终端当前正连接基站的LAC和CID、终端所处地理位置的经纬度值等；
基站身份信息中LAC+CID可唯一标记一个基站，全网范围内不会重复出现；
步骤二、服务器从移动终端发送来的终端信息中提取LAC和CID信息，并查询数据库中是否存在有所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息？如果是，则继续下一步；如果否，则说明所述LAC和CID对应的基站为新增基站，将所述终端信息中的LAC和CID、以及经纬度值作为一条终端记录保存到基站和位置记录表中，本流程结束；
步骤三、服务器从数据库中提取所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，并根据终端信息中的经纬度值，计算所述LAC和CID对应的基站的中心位置和终端之间的距离值，并据此来判断终端当前正连接基站是否是伪基站。
图1步骤三还可以进一步包括有：
步骤31、服务器计算所述LAC和CID对应的基站的中心位置和终端之间的距离值，当所述距离值小于基站范围最小值D-Min时，则说明终端当前正连接基站是真基站，当所述距离值大于基站范围最大值D-Max时，则说明终端当前正连接基站是伪基站，当所述距离值在基站范围最小值和基站范围最大值之间时，则继续下一步；
基站范围最小值D-Min、基站范围最大值D-Max可以是两个实数，其值根据实际需要而设定，例如D-Min＝0.2千米，D-Max＝1千米；
步骤32、服务器逐一计算数据库中每个基站的中心位置和终端信息中的经纬度值之间的距离值，并将所有中心位置和终端信息中的经纬度值之间的距离值小于基站范围最大值D-Max的基站构成一个基站列表，然后判断基站列表中是否包含有终端信息中的LAC和CID？如果是，则说明终端当前正连接基站是真基站；如果否，则说明终端当前正连接基站是伪基站。
本发明中，服务器可以根据移动终端所在的位置信息来识别其正连接基站是否是伪基站，同时当发现新增基站时，还可以通过对终端信息的收集，进一步计算出新增基站的中心位置信息。如图2所示，还包括有：
步骤1、服务器按照一定的周期T2，从基站和位置记录表中逐一提取每条终端记录；
步骤2、根据所提取终端记录中的LAC和CID，从基站和位置记录表中提取出所有包含有所述LAC和CID的终端记录，并为所述LAC和CID对应的基站构建一个基站位置节点集：{G1，G2，…Gn}，其中，G1，G2，…Gn分别是基站和位置记录表中包含有所述LAC和CID的终端记录所对应的节点，且Gi＝(ji，wi)，ji是包含有所述LAC和CID的第i个终端记录中的经度值，wi是包含有所述LAC和CID的第i个终端记录中的纬度值，i是1到n之间的自然数，n是基站和位置记录表中所有包含有所述LAC和CID的终端记录数；
步骤3、判断n是否大于基站中心位置的计算启动数Q？如果是，则继续下一步；如果否，则继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2；
所述基站中心位置的启动数Q可以是一个自然数，其值根据实际需要而设定；
步骤4、计算基站位置节点集中所有两个节点之间的距离值，并从中挑选最大距离值，然后判断最大距离值是否大于基站中心位置的距离启动值DQ？如果是，则继续下一步；如果否，则继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2；
所述基站中心位置的距离启动值DQ可以是一个实数，其值根据实际需要而设定；
步骤5、从基站位置节点集的所有节点的经、纬度值中分别挑选出经度值、纬度值的最小值，然后以经度值、纬度值的最小值为二维坐标原点，将基站位置节点集中所有节点的经度值和纬度值转化成二维坐标值；
和经、纬度值相比，采用二维坐标值可以更有效的提高计算精度；
步骤6、计算基站位置节点集中每两个节点之间的距离值，当其中若干个节点相互之间的距离值小于虚化距离值XD时，则从若干个节点中挑选出一个处于中心位置的节点，然后将所述若干个节点中的其他不处于中心位置的节点从基站位置节点集中删除；
所述虚化距离值XD可以是一个实数，其值根据实际需要而设定，例如XD＝30米；
步骤7、构建M个一级中心节点，其中每个一级中心节点的构建过程是：从基站位置节点集中选取3个互相之间的距离值均小于一级距离阈值YD的节点，然后采用三角中心公式，计算出所述三个节点的中心位置的坐标值，所述中心位置的坐标值即一级中心节点的所在位置的坐标值，M是一个大于或等于3的自然数；
所述一级距离阈值YD可以是一个实数，其值根据实际需要而设定，例如YD＝100米；
步骤8、构建二级中心节点：随机选取3个一级中心节点，采用三角中心公式，计算出所述3个一级中心节点的中心位置的坐标值，所述3个一级中心节点的中心位置的坐标值即二级中心节点的所在位置的坐标值；
步骤9、将二级中心节点的所在位置的坐标值转化成经纬度值后，保存为数据库中所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，再继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2，直至提取完基站和位置记录表中的所有终端记录。
如图3所示，图2步骤6还可以进一步包括有：
步骤61、随机从基站位置节点集中选取1个节点；
步骤62、从基站位置节点集中挑选出和选取节点之间的距离值小于虚化距离值XD的所有其他节点；
步骤63、从选取节点和挑选出的所有其他节点之中再挑选出一个处于中心位置的节点，然后将选取节点和挑选出的所有其他节点中不处于中心位置的节点从基站位置节点集中删除；
步骤64、判断基站位置节点集中是否还有未选取的节点？如果是，则继续从基站位置节点集中选取下一个未选取过的节点，然后转向步骤62；如果否，则本流程结束。
当两个节点之间的距离过大时，则其中一个是无效节点，需从基站位置节点集中被删除。因此，步骤6中，当两个节点之间的距离值大于无效距离阈值DY时，还包括有：
从基站位置节点集中分别为两个节点遴选出与其之间的距离小于一定距离值的其他节点，并统计各自遴选出的其他节点数，然后从中挑选出最小值，最后将最小值对应的节点从基站位置节点集中删除，所述无效距离阈值DY可以是一个实数，其值根据实际需要而设定。
本发明还可以进一步对计算出的基站的中心位置信息是否有效进行校正，所述步骤6之前还可以包括有：
步骤A、从基站位置节点集的所有节点中选取若干个互相之间的距离值大于校正距离阈值JD的节点，然后从若干个节点中挑选出一个处于中心位置的节点，所述处于中心位置的节点即为校正节点，所述校正距离阈值JD可以是一个实数，其值根据实际需要而设定，例如JD＝800米，
这样，步骤8和步骤9之间还包括有：
步骤B、判断二级中心节点和校正节点之间的距离值是否小于校正距离差？如果是，则判定二级中心节点的所在位置有效，继续步骤9；如果否，则继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2，所述校正距离差可以是一个实数，其值根据实际需要而设定。
值得一提的是，步骤6和步骤A中，从若干个节点中挑选出一个处于中心位置的节点，还可以进一步包括有：
从若干个节点中逐一选取每个节点，并计算每个选取节点(例如Gj)和其他节点(例如G1、…Gj-1、Gj+1、…Gk，k是所有节点数)之间的距离之和：其中，Dj是节点Gj和其他节点之间的距离之和，d(Gj,Gt)是节点Gj和节点Gt之间的距离，然后从每个选取节点和其他节点之间的距离之和中选取最小值，所述最小值对应的选取节点即为处于若干个节点的中心位置的节点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于终端位置信息来识别伪基站的方法，其特征在于，包括有：
步骤一、按照一定的周期T1，每个移动终端定期向服务器发送终端信息，所述终端信息中包括有终端当前正连接基站的位置区号LAC和小区标识CID、终端所处地理位置的经纬度值；
步骤二、服务器从移动终端发送来的终端信息中提取LAC和CID信息，并查询数据库中是否存在有所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，如果是，则继续下一步；
步骤三、服务器从数据库中提取所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，并根据终端信息中的经纬度值，计算所述LAC和CID对应的基站的中心位置和终端之间的距离值，并据此来判断终端当前正连接基站是否是伪基站，
步骤二中，当数据库中不存在有所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息时，还包括有：
将所述终端信息中的LAC和CID、以及经纬度值作为一条终端记录保存到基站和位置记录表中，本流程结束，
还包括有：
步骤1、服务器按照一定的周期T2，从基站和位置记录表中逐一提取每条终端记录；
步骤2、根据所提取终端记录中的LAC和CID，从基站和位置记录表中提取出所有包含有所述LAC和CID的终端记录，并为所述LAC和CID对应的基站构建一个基站位置节点集：{G1，G2，…Gn}，其中，G1，G2，…Gn分别是基站和位置记录表中包含有所述LAC和CID的终端记录所对应的节点，且Gi＝(ji，wi)，ji是包含有所述LAC和CID的第i个终端记录中的经度值，wi是包含有所述LAC和CID的第i个终端记录中的纬度值，i是1到n之间的自然数，n是基站和位置记录表中所有包含有所述LAC和CID的终端记录数；
步骤3、构建M个一级中心节点，其中每个一级中心节点的构建过程是：从基站位置节点集中选取3个互相之间的距离值均小于一级距离阈值YD的节点，然后采用三角中心公式，计算出所述三个节点的中心位置，所述中心位置即一级中心节点的所在位置，M是一个大于或等于3的自然数；
步骤4、构建二级中心节点：随机选取3个一级中心节点，采用三角中心公式，计算出所述3个一级中心节点的中心位置，所述3个一级中心节点的中心位置即二级中心节点的所在位置；
步骤5、将二级中心节点的所在位置信息保存为数据库中所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息，再继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2，直至提取完基站和位置记录表中的所有终端记录。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2和步骤3之间还包括有：
步骤A1、判断n是否大于基站中心位置的计算启动数Q，如果是，则继续下一步；如果否，则继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2；
步骤A2、计算基站位置节点集中所有两个节点之间的距离值，并从中挑选最大距离值，然后判断最大距离值是否大于基站中心位置的距离启动值DQ，如果是，则继续下一步；如果否，则继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2和步骤3之间还包括有：
步骤B、从基站位置节点集的所有节点的经、纬度值中分别挑选出经度值、纬度值的最小值，然后以经度值、纬度值的最小值为二维坐标原点，将基站位置节点集中所有节点的经度值和纬度值转化成二维坐标值，
步骤5还包括有：
将二级中心节点的所在位置的坐标值转化成经纬度值后，保存为数据库中所述LAC和CID对应的基站的中心位置信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2和步骤3之间还包括有：
步骤C1、计算基站位置节点集中每两个节点之间的距离值，当其中若干个节点相互之间的距离值小于虚化距离值XD时，则从若干个节点中挑选出一个处于中心位置的节点，然后将所述若干个节点中的其他不处于中心位置的节点从基站位置节点集中删除。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤C1进一步包括有：
步骤C11、随机从基站位置节点集中选取1个节点；
步骤C12、从基站位置节点集中挑选出和选取节点之间的距离值小于虚化距离值XD的所有其他节点；
步骤C13、从选取节点和挑选出的所有其他节点之中再挑选出一个处于中心位置的节点，然后将选取节点和挑选出的所有其他节点中不处于中心位置的节点从基站位置节点集中删除；
步骤C14、判断基站位置节点集中是否还有未选取的节点，如果是，则继续从基站位置节点集中选取下一个未选取过的节点，然后转向步骤C12；如果否，则本流程结束。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤C1中，当两个节点之间的距离值大于无效距离阈值DY时，还包括有：
从基站位置节点集中分别为两个节点遴选出与其之间的距离小于一定距离值的其他节点，并统计各自遴选出的其他节点数，然后从中挑选出最小值，最后将最小值对应的节点从基站位置节点集中删除。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2和步骤3之间还包括有：
步骤D、从基站位置节点集的所有节点中选取若干个互相之间的距离值大于校正距离阈值JD的节点，然后从若干个节点中挑选出一个处于中心位置的节点，所述处于中心位置的节点即为校正节点，
这样，步骤4和步骤5之间还包括有：
步骤E、判断二级中心节点和校正节点之间的距离值是否小于校正距离差，如果是，则继续步骤5；如果否，则继续从基站和位置记录表中提取下一条终端记录，然后转向步骤2，所述校正距离差可以是一个实数，其值根据实际需要而设定。
8.根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于，从若干个节点中挑选出一个处于中心位置的节点，进一步包括有：
从若干个节点中逐一选取每个节点，并计算每个选取节点和其他节点之间的距离之和：其中，Dj是节点Gj和其他节点之间的距离之和，d(Gj,Gt)是节点Gj和节点Gt之间的距离，然后从每个选取节点和其他节点之间的距离之和中选取最小值，所述最小值对应的选取节点即为处于若干个节点的中心位置的节点。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三进一步包括有：
步骤31、服务器计算所述LAC和CID对应的基站的中心位置和终端之间的距离值，当所述距离值小于基站范围最小值D‐Min时，则说明终端当前正连接基站是真基站，当所述距离值大于基站范围最大值D‐Max时，则说明终端当前正连接基站是伪基站。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述距离值在基站范围最小值和基站范围最大值之间时，还包括有：
步骤32、服务器逐一计算数据库中每个基站的中心位置和终端信息中的经纬度值之间的距离值，并将所有中心位置和终端信息中的经纬度值之间的距离值小于基站范围最大值D‐Max的基站构成一个基站列表，然后判断基站列表中是否包含有终端信息中的LAC和CID，如果是，则说明终端当前正连接基站是真基站；如果否，则说明终端当前正连接基站是伪基站。
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