CN1713777A - 集定位和业务功能于一体的位置服务平台及扇区优化方法 - Google Patents

Abstract

一种集定位和业务功能于一体的位置服务的平台系统，包括以下功能实体：IP接口机、7号信令接口机、地理信息服务器、定位业务逻辑服务器和操作维护机。该系统支持2G、2.5G、3G移动通信网络，可与移动网络核心网元实现互联互通；有很好的扩展性：支持向第三方开放接口，完全符合3GPP规范中的GMLC的相关规范标准，能够为移动定位业务提供广泛支持，也可实现与异地位置业务系统的互联互通，是推动移动定位业务快速发展的比较理想的技术方案。本发明还提供一种定位服务时使用的扇区优化方法：以用户移动终端所在扇区的几何中心点来替代传统的蜂窝小区中心的基站位置，作为该终端当前所在位置；该方法简便易行，定位精度高，且无需对现网进行任何升级或改造。

Description

集定位和业务功能于一体的位置服务平台及扇区优化方法

技术领域

本发明涉及一种集定位和业务功能于一体的位置服务平台，以及在定位过程中使用的扇区优化方法，确切地说，涉及一种在2G、2.5G、或3G移动通信网络中用于提供基于位置服务的工作平台系统，以及一种提高定位精度的扇区优化方法；属于电信网络中的移动定位装置技术领域。

背景技术

移动通信网络中的位置业务(LCS，Location Services)或定位业务是通过移动通信网获取用户移动终端的位置信息(比如：其所在的经纬度)，然后提供相应服务的一种增值业务。近年来，由于其在紧急救援、亲友定位、汽车导航、智能交通、团队管理等方面的出色功效，位置业务的发展非常快。在第三代合作伙伴计划(3GPP)中，对位置业务的规范以及实现位置业务的功能模式、网络结构、状态描述和消息流程等方面均作了描述和规定。

目前，整个移动定位业务的产业价值链上的重要成员包括有：最终用户、移动网络运营商、定位平台运营商(一般情况下与移动网络运营商为同一运营商)、定位平台开发/集成商、定位业务开发/服务商、终端开发/生产商。除此之外，在大多数定位业务中，还有一个为定位服务商提供数字地理信息(比如数字地图)及城市信息服务的地理信息服务商GIS。在现有的建设模式下，定位平台开发商和定位业务开发商是彼此分开、相互独立的；这种建设方案不利于移动定位业务的发展。如果能够将定位平台同业务平台集成在一起，构造一种集定位功能和业务功能于一体的位置服务平台系统是推动移动定位业务快速发展的比较理想的解决方案。这种方案在移动定位业务发展的培育期可以节约投资，促进定位业务发展；在定位业务高速成长期又可以很容易地引入第三方业务提供商。

与定位业务紧密相关的主要涉及两类技术问题：第一类是指如何基于移动通信网络对移动终端进行定位，第二类是指如何构造位置服务平台系统。

针对第一类技术问题，已经开展了大量研究，比如中国专利申请《在蜂窝电信系统的服务区域中定位移动终端的方法》(申请号：96194139)、《在CDMA/TDMA系统中使用单个基站搜索定位》(申请号：00129278)、《一种在蜂窝移动通信系统中定位用户设备的方法》(申请号：01126273)、《一种提高市区环境下蜂窝移动台定位精度的方法和装置》(申请号：01105807)等提出了很多种基于移动通信网络对移动终端如何进行定位以及如何提高定位精度的方法，但是，上述方法都是基于对通信信号的额外测量和计算，都需要对现有的2G或2.5G移动通信网络设备进行硬件增强，因而具有很大的局限性。目前GSM/CDMA移动网络对移动终端定位的标准方法是基于蜂窝小区标识符CELLID级的定位技术，即用基站所在的具体位置(指地球经纬度)来代替该基站所服务的所有移动终端的位置。在现有的移动通信网络中，一个基站服务的蜂窝小区一般是由基本按照120度划分的三个扇区组成，基站就位于蜂窝小区的中心，也就是三个扇区相交点的位置(参见图1中的圆心O)。由于三个扇区都属于同一个基站的服务范围，按照目前的定位方法，分布在这三个扇区中的所有用户终端的位置都是该基站的位置，即小区圆心(O点)的位置。由于一个基站的服务范围较大，通常的半径有几百米左右，因此采用这种位置信息提供的位置业务误差较大，即其定位方法的精度过于粗略。所以，基于目前的GSM/CDMA网络，如何能够在对现有网络系统不需要进行任何硬件改造的前提下，最大程度地提高定位精度，而且定位方法简单易行，就成为一个业内急需解决的技术问题，也是本发明所要解决的第一个技术问题。

针对第二类技术问题，也已进行了大量研究，比如中国专利申请《一种智能网实现用户位置定位的方法及系统》(申请号：03100323)、《利用移动智能网实现位置业务的方法和系统》(申请号：01117514)、《一种位置业务系统及基于该位置业务系统的通信方法》(申请：为03154171)、《一种位置定位系统及方法》(申请号：03102293)等都提到了位置业务服务器的问题，但是上述专利申请主要对位置业务网络进行研究，集中在网络层面，很少涉及位置业务服务器的研究和介绍。实际上，位置业务服务器才是位置业务网络系统中的核心设备，需要解决的技术问题相当多，如何构造用于GSM/CDMA移动通信网络的位置业务服务器是本发明所要解决的第二个技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种在移动通信网络中进行定位服务过程中使用的扇区优化方法，该方法简便易行，无需对现网设备进行任何软硬件的升级或改造，就能提高定位精度。

本发明的另一目的是提供一种集定位和业务功能于一体的位置服务平台系统，该定位平台系统既能支持现有的2G、2.5G移动通信网络，还可以支持3G移动通信网络；除了自身可以提供基于位置的各种业务外，还具有很好的扩展性：支持向第三方业务提供商开放接口，完全符合3GPP规范中的关口移动定位中心(GMLC)的相关规范标准，能够为移动定位业务提供广泛支持。

为了达到上述目的，本发明首先提供了一种在移动通信网络中进行定位服务时使用的扇区优化方法，其特征在于：以用户移动终端所在扇区的几何中心点替代传统计算方法中用蜂窝小区中心的基站位置，作为该终端当前所在位置。

所述方法的操作步骤如下：

(1)假设所述移动终端所在扇区为圆弧扇形，并以该终端所在蜂窝小区中心的基站位置作为平面坐标系的坐标原点，根据下述计算公式和基站、扇区的相关参数，计算该移动终端所在扇区的几何中心点坐标：

扇区中心点A的水平坐标 $X_A=\frac{240}{\mathrm{\π}(\mathrm{\β}-\mathrm{\α})}\·R\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\α}}{2}\right)\·\mathrm{Cos}\left(\frac{\mathrm{\β}+\mathrm{\α}}{2}\right);$

扇区中心点A的垂直坐标 $Y_A=\frac{240}{\mathrm{\π}(\mathrm{\β}-\mathrm{\α})}\·R\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\α}}{2}\right)\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}+\mathrm{\α}}{2}\right);$

式中，α是扇区开始角，β是扇区结束角，角度单位的量纲是度；R是基站工作区域的外半径，长度单位的量纲是米；

(2)根据下述计算公式和该移动终端所在蜂窝小区中心的基站位置的经纬度信息，计算该移动终端所在扇区的几何中心点A位置的经纬度：

扇区中心点的经度＝基站经度+X_A×经度系数×单位经度跨度；

扇区中心点的纬度＝基站纬度+Y_A×纬度系数×单位纬度跨度；

式中，X_A是扇区中心点A的水平坐标，Y_A是扇区中心点A的垂直坐标，经度系数、单位经度跨度、纬度系数和单位纬度跨度均可查阅相关手册获取。

所述移动终端所在扇区的几何中心点可用该扇区的最大内切圆的圆心位置及其计算方法替代之。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种集定位和业务功能于一体的位置服务的平台系统，其特征在于：所述系统包括以下功能实体，且每个实体的配置数量取决于系统负荷的大小：

IP接口机，负责与外部网络实体进行标准协议消息的收发，统一管理、分配和控制整个位置服务平台系统的各种资源，向第三方开放系统，以丰富和发展位置业务，以及连接异地的位置业务系统，实现位置业务的漫游功能；与操作维护机进行交互，接收和执行操作维护机针对该IP接口机和/或定位业务逻辑服务器的操作维护命令，并返回执行结果；

7号信令接口机，负责接收定位业务逻辑服务器的移动应用部分MAP(Mobile Application Part)操作请求，并将其封装为标准的事务处理能力应用部分TCAP(Transaction Capabilities Application Part)对话，再藉由与移动通信网络的核心网元归属位置寄存器HLR(Home Location Register)/移动交换中心MSC(Mobile Switching Center)的互联互通，将HLR/MSC反馈结果返回给定位业务逻辑服务器，实现用户移动终端的定位，获得该终端的位置信息；

地理信息服务器，负责接收定位业务逻辑服务器的业务操作请求，进行相应的地理信息处理，并返回处理结果信息；

定位业务逻辑服务器，负责接收定位业务请求，进行用户隐私鉴权管理，并通过7号信令接口机与核心网元HLR/MSC进行交互，以获取移动终端当前所在的小区标识符CellID或者经纬度信息，按照扇区优化方法，计算移动终端的位置，再与地理信息服务器进行交互，获取返回用户的基于位置的地理业务信息；以及

操作维护机，提供操作维护人员的人机界面，实现对该平台系统的其他功能实体的操作与维护。

所述IP接口机由相互顺序连接的通用消息模块、协议栈模块和接纳控制模块，以及操作维护接入模块组成；其中：

协议栈模块，由短消息点对点协议SMPP/中国移动点对点协议CMPP和/或超文本传输协议HTTP两个协议栈代理子模块组成，分别完成对从外部网络接收的CMPP/SMPP和/或HTTP协议消息进行解码，并把解码后的消息传递给接纳控制模块，以及对由通用消息模块传递来的、需要发送出去的相关协议消息进行编码的功能；

接纳控制模块，定时采集定位业务逻辑服务器的系统性能指标，以便根据该服务器的性能指标决定是否接纳新的定位业务请求，并按照负载均衡的原则将新的业务请求通过通用消息模块发送给负载较轻的定位业务逻辑服务器，实现负荷均衡和提高系统工效，保证服务器正常运行；

通用消息模块，包括有：完成信令及其它实时消息的分发和路由控制的实时消息子模块和完成至少包括操作维护消息和网管消息的分发和路由控制的非实时消息子模块，作为该IP接口机与定位业务逻辑服务器之间的通信枢纽，完成转发内部的通用消息协议GMP消息的功能；

操作维护接入模块，接收操作维护机发来的操作维护命令，直接对IP接口机中的各模块和经由通用消息模块对定位业务逻辑服务器中的各模块实现操作维护功能。

所述7号信令接口机由通用消息模块、与其分别连接的7号信令协议栈模块和操作维护接入模块组成，其中：

7号信令协议栈模块，由TCAP协议栈代理子模块组成，用于完成对接收到的来自MSC和HLR的TCAP协议消息进行解码，并利用通用消息协议GMP对解码后的信息进行封装，再通过通用消息模块发送给定位业务逻辑服务器；通过通用消息模块接收从定位业务逻辑服务器发送的GMP格式的定位请求消息，转换为标准的TCAP协议消息并转发送给MSC和HLR；

通用消息模块，包括有：完成信令及其它实时消息的分发和路由控制的实时消息子模块和完成至少包括操作维护消息和网管消息的分发和路由控制的非实时消息子模块，作为该7号信令接口机与定位业务逻辑服务器之间的通信枢纽，用于转发内部的GMP消息；

操作维护接入模块，接收操作维护机发来的操作维护命令，直接对7号信令接口机中的各模块实现操作维护功能。

所述地理信息服务器由顺序连接的请求接纳控制模块、信息处理模块、数据库接入模块和数据库模块，以及对各模块进行控制的操作维护接入模块组成；其中：

请求接纳控制模块，定时采集地理信息服务器的资源占用率，以便根据该服务器的资源占用状况决定是否拒绝新的地理信息请求，并将接收的地理信息请求发送给信息处理模块，而把信息处理模块传递来的处理结果信息返回给定位业务逻辑服务器；

信息处理模块，接收地理信息请求，对该请求消息进行解码，并通过数据库接入模块调用数据库模块的数据，获取相关地理信息后，先进行过滤处理，再将过滤处理的结果信息通过请求接纳控制模块返回给定位业务逻辑服务器；

数据库接入模块，屏蔽数据库底层的技术细节，对数据库模块实现统一接入功能，以向信息处理模块提供统一接口；

数据库模块，至少提供数字地理信息的存储、查询、更新和维护；

操作维护接入模块，接收操作维护机发来的操作维护命令，直接实现对地理信息服务器中的各模块的操作维护功能。

所述定位业务逻辑服务器包括有：

通用消息模块，作为该定位业务逻辑服务器分别与IP接口机、7号信令接口机和地理信息服务器三者之间的通信枢纽，实现内部的GMP消息的转发功能，完成包括信令、路由控制、操作维护消息和网管消息的分发；

隐私鉴权模块，用于对业务提供商的业务权项和能力、被定位用户的隐私进行鉴权，实现基于时间、地点、或业务类别的隐私管理，以防止用户的隐私被未经授权的第三方窃取；

业务处理模块，作为该服务器的总体运行调度模块，负责解释和执行定位业务逻辑，控制其它各个模块，使其统一、谐调地完成整个定位流程，并向用户返回定位结果；该模块使用扇区优化方法，精确计算移动终端的位置；

核心网信息交互处理模块，负责对相关TCAP应用层的MAP协议消息进行编、解码处理。

所述IP接口机、7号信令接口机和定位业务逻辑服务器中的通用消息模块是采用软件组成结构相同的部件构成，以实现构件标准化、模块化。

本发明是一种在移动通信网络中进行定位服务过程中使用的扇区优化方法，该方法简单、计算方便、容易推广执行，无需对现网设备进行任何软硬件的升级或改造，就能提高定位精度，具有很好的应用前景。按照概率法进行统计计算，用户移动终端实际位置到扇区中心(A)的平均值的均方误差要比其到蜂窝小区中心(O)的平均值的均方误差的精度提高许多，如果一个扇区半径为200米，采用扇区优化方法，可以将平均定位误差降低到原来的50％左右。

本发明又是一种将定位平台同业务平台集成在一起、集定位和业务功能于一体的位置服务平台系统，是推动移动定位业务快速发展的比较理想的技术方案。系统能够支持2G、2.5G、3G移动通信网络，可实现与移动网络核心网元的互联互通；还具有很好的扩展性：支持向第三方业务提供商开放接口，完全符合3GPP规范中的关口移动定位中心(GMLC)的相关规范标准，以便为移动定位业务提供广泛支持，也可方便地实现与异地位置业务系统的互联互通；相关部件和软件功能模块采用标准化、模块化架构，各个部件、模块可以根据系统负载进行配置、调整、扩容和互换，能够降低运营商的初期投入费用，促进定位业务发展；除了自身提供基于位置的各种业务外，还可引入第三方业务。

附图说明

图1是本发明扇区优化方法示意图；

图2是本发明位置服务的工作平台系统与外部网络构件连接状况示意图；

图3是本发明位置服务的工作平台系统的组成构件的内部功能模块结构组成示意图；

图4是本发明位置服务的工作平台系统的一个实施例的结构组成示意图。

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，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明的扇区优化方法在计算过程中，每次必须使用基站的一些参数，例如基站纬度Cell_LAT、基站经度Cell_LONG、扇区起始角α、扇区结束角β、基站外半径R等，因此在位置业务平台系统内，可以另外建立和维护一个用于存储基站参数的基站扇区信息表。由于基站数量巨大，而且经常发生变动，为了方便网络运营商对基站参数实现管理和操作维护，该系统可提供基于web方式的友好界面，提供基站参数数据的管理手段和维护功能，包括基站参数数据的分级权限管理、基站数据的录入和检查、基站数据的查询和统计、基站数据的备份和恢复等。另外该基站扇区信息表要作好与运营商现有的基站扇区信息表的同步工作。

参见图1，本发明的扇区优化方法，是根据现有移动通信网络中，一个小区一般由三个近似均匀分布的、约为120度划分的扇区组成，基站位于该小区的圆心(O点)。本发明的扇区优化方法的内容是：以用户移动终端所在扇区的几何中心点(A点)作为该终端当前所在位置，以替代传统计算方法中用蜂窝小区中心的基站位置(O点)作为终端当前所在位置。具体计算步骤如下：

(1)假设所述移动终端所在扇区为圆弧扇形，并以该终端所在蜂窝小区中心的基站位置作为平面坐标系的坐标原点，根据下述计算公式和基站、扇区的相关参数，计算该移动终端所在扇区的几何中心点坐标：

扇区中心点A的水平坐标 $X_A=\frac{240}{\mathrm{\π}(\mathrm{\β}-\mathrm{\α})}\·R\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\α}}{2}\right)\·\mathrm{Cos}\left(\frac{\mathrm{\β}+\mathrm{\α}}{2}\right);$

扇区中心点A的垂直坐标 $Y_A=\frac{240}{\mathrm{\π}(\mathrm{\β}-\mathrm{\α})}\·R\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\α}}{2}\right)\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}+\mathrm{\α}}{2}\right);$

式中，α是扇区开始角，β是扇区结束角，角度单位的量纲是度；R是基站工作区域的外半径，长度单位的量纲是米；

(2)根据下述计算公式和该移动终端所在蜂窝小区中心的基站位置的经纬度信息，计算该移动终端所在扇区的几何中心点A位置的经纬度：

扇区中心点的经度＝基站经度+X_A×经度系数×单位经度跨度；

扇区中心点的纬度＝基站纬度+Y_A×纬度系数×单位纬度跨度；

式中，X_A是扇区中心点A的水平坐标，Y_A是扇区中心点A的垂直坐标，经度系数、单位经度跨度、纬度系数和单位纬度跨度均可查阅相关手册获取。

由于每个扇区的展开角度近似等于120度，如果用扇区的最大内切圆的圆心位置来替代基站中心点位置，对扇区进行优化，其计算结果与本发明所述采用扇区几何中心点位置的扇区优化方法计算结果基本相同，该方法也属于本发明扇区优化方法的范围之内。还需说明的是：当基站扇区的形状为其他形状时，用扇区几何中心点的位置作为移动终端的位置，仍然能够改进、提高定位精度。

参见图2，介绍本发明位置业务平台系统的结构组成，在GSM/GPRS移动通信网络中所处的位置，以及其与GSM/GPRS移动通信网络的核心网元的联结情况。通过IP接口前置机，该系统可实现向用户提供定位业务，实现与异地位置业务系统的互联互通，以及向第三方业务商提供接入服务。

本发明是一种集定位和业务功能于一体的位置业务平台系统，由以下实体组成：IP接口机1、7号信令接口机2、地理信息服务器3、定位业务逻辑服务器4和操作维护机5。系统根据负荷大小，组成系统的功能实体可以配置为一台或多台(参见图3：定位业务逻辑服务器4设置有3台：4A、4B、4C)。

其中的IP接口机1和7号信令接口机2是该系统与外部网络的关联窗口。通过IP接口机1，使用标准承载层协议(如HTTP1.1或者HTTP1.0)和标准接口协议(如OMA组织定义的Mobile Location Protocol或中国移动通信集团公司定义的Le接口协议)，本发明系统可向第三方业务提供商SP实现开放，促进位置业务的丰富和发展，比如可接收第三方SP发起的移动终端定位请求，经过鉴权管理后获取移动终端的位置信息，并向第三方SP返回移动终端的位置信息。

通过IP接口机1，使用标准承载层协议(如HTTP1.1或者HTTP1.0)和标准接口协议(如中国移动通信集团公司定义的中国移动定位协议CMLP中的Lr接口协议)，本发明系统可完成与异地的位置业务系统的互联互通，实现位置业务的漫游功能。例如，对漫游用户的定位请求、鉴权处理提供服务。即归属地为A的用户漫游到归属地B时，A地的位置业务系统可以请求B地的位置业务系统提供该用户终端的位置信息；B地的位置业务系统也可以请求A地的位置业务系统对该用户A进行认证鉴权。

通过7号信令接口机2，使用标准承载层协议(如TCAP)和标准接口的相关操作(如3GPP03.71定义的Lh接口和SendRoutingInfoForLCS的MAP操作；3GPP09.02定义的Lh’接口和AnyTimeIntegration的MAP操作；3GPP03.71定义的Lg接口和ProvideSubscriberLocation的MAP操作)，本发明系统可完成与移动通信网络的核心网元(如MSC/SGSN和HLR)的互联互通，以实现用户移动终端的定位，获得该移动终端的位置信息。

参见图3，介绍本发明系统的各个组成构件的功能及其内部功能模块。其中IP接口机1的功能包括：通过协议栈模块与外部网络实体进行HTTP、CMPP/SMPP等标准协议消息的接收和发送，统一管理、分配和控制整个位置服务系统的各种资源。与操作维护机进行交互，接收和执行操作维护机针对IP接口机和定位业务逻辑服务器的各种操作维护命令，并返回执行结果。由协议栈模块11、接纳控制模块12、通用消息模块13和操作维护接入模块14组成。

IP接口机1中的协议栈代理模块11由SMPP/CMPP协议栈代理子模块SMPPAM(Short Message Protocol stack Agent Module)和HTTP协议栈代理子模块HTTPPAM(HTTP Protocol stack Agent Module)两部分组成。两种子模块的功能是分别对接收的从外部发送来的CMPP/SMPP协议或HTTP协议的消息进行解码，再把解码后的消息传递给接纳控制模块；或者对由通用消息模块传递来的要发送出去的CMPP/SMPP协议或HTTP协议的消息进行编码。

接纳控制模块12的功能是：定时采集定位业务逻辑服务器的系统性能指标，当有新的定位业务请求时，根据定位业务逻辑服务器的性能指标进行接纳控制：如果服务器性能指标超过预设的阀值，则拒绝该新请求；否则接纳该新请求，并按照负载均衡的原则将新的定位业务请求消息，通过通用消息模块发送给负载比较轻的定位业务逻辑服务器，以实现定位业务逻辑服务器间的负荷均衡，提高系统总吞吐量，并保证定位业务逻辑服务器不会因负荷太大而瘫痪。

系统的7号信令接口机2由7号信令协议栈模块21、通用消息模块22和操作维护接入模块23组成。其功能主要包括：接收定位业务逻辑服务器的MAP操作请求，并将其封装为标准的TCAP对话发送给HLR或MSC后，再接收HLR和MSC的反馈结果，然后返回给对应的定位业务逻辑服务器。

其中7号信令协议栈模块21由TCAP协议栈代理子模块TCAPPAM(TCAPProtocol stack Agent Module)组成，该代理子模块的功能是对接收到的来自MSC和HLR的TCAP协议消息进行解码，并利用通用消息协议GMP对解码后的信息进行封装，然后通过通用消息模块22发送给定位业务逻辑服务器4；以及通过通用消息模块22接收从定位业务逻辑服务器4发送的GMP格式的定位请求消息，转换为标准的TCAP协议消息后，发送给MSC和HLR。

系统的地理信息服务器3由请求接纳控制模块31、信息处理模块32、数据库接入模块33、数据库模块34和操作维护接入模块35组成。其功能主要为：接收定位业务逻辑服务器的业务操作请求，进行相应的地理信息处理，并将结果返回给定位业务逻辑服务器。

其中请求接纳控制模块31的功能是：定时采集地理信息服务器的资源占用率(如：CPU占用率和内存占用率)，采用资源向量的方法将资源统一为资源占用率表达式。当该资源占用率表达式的数值超过预设的阀值时，则拒绝新的地理信息请求，否则接收该地理信息请求，并将其发送给信息处理模块32。另外负责把信息处理模块32传来的信息处理结果返回给定位业务逻辑服务器4。

信息处理模块32的功能是：接收地理信息请求，将该请求消息进行解码，再通过数据库接入模块33调用数据库模块34中的数据，获取相关的地理信息；对数据库接入模块33返回的相关地理信息，按照设定算法进行过滤，并将过滤后的结果信息通过请求接纳控制模块31返回给定位业务逻辑服务器4。

数据库接入模块33的功能是：屏蔽数据库底层的技术细节，实现对数据库模块34的统一接入功能，并向信息处理模块32提供统一接口。

数据库模块34的功能是：提供数字地理信息的存储、查询、更新、维护等功能。

系统的定位业务逻辑服务器4由通用消息模块41、业务处理模块42、隐私鉴权模块43和核心网信息交互处理模块44组成。其功能主要包括：接收定位业务请求后，先进行用户隐私鉴权认证，如果用户定制了相关业务，且符合用户设定的隐私要求，则与核心网信息交互处理模块进行交互，以获取该移动终端当前所在的CellID或者经纬度信息，该服务器4按照扇区优化方法，计算移动终端的位置，再和地理信息服务器3进行交互，以获取基于位置的地理业务信息，最后返回用户。

其中隐私鉴权模块43的功能是：对业务提供商的业务权限和能力、被定位用户的隐私等进行鉴权认证。因为位置信息属于个人隐私，用户不希望将自己隐私随意泄漏给第三方。该模块可实现基于时间、地点、或业务类别的丰富的隐私鉴权管理，能够极大程度上保护用户的隐私不被未授权的第三方获取。

业务处理模块42的功能是：作为该服务器4的总体运行调度模块，负责解释和执行定位业务逻辑，协调控制其它各个模块，使其能够统一。协调工作，完成整个定位流程，并向用户返回定位结果。该业务处理模块42采用本发明的扇区优化方法，确定终端位置，可以显著提高定位精度。

核心网信息交互处理模块44的功能是：负责对相关TCAP应用层的MAP协议消息进行编、解码处理。

本发明系统中的IP接口机1、7号信令接口机2、或定位业务逻辑服务器4中的通用消息模块13、22、或41，以及IP接口机1、7号信令接口机2、或地理信息服务器3中的操作维护接入模块14、23、或35都是分别采用软件组成结构相同的部件构成，以实现构件标准化、模块化。

其中通用消息模块13、22、或41分别作为IP接口机1与定位业务逻辑服务器4之间、7号信令接口机2与定位业务逻辑服务器7之间、或定位业务逻辑服务器4与地理信息服务器3之间的通信枢纽，实现在各个部件之间转发内部的GMP消息。其都包括两个子模块：完成信令及其它实时消息的分发和路由控制的实时消息子模块，以及完成至少包括操作维护消息和网管消息的分发和路由控制的非实时消息子模块。

操作维护接入模块14、23、或35的功能是：接收操作维护机发来的操作维护命令，直接实现对IP接口机1、7号信令接口机2和地理信息服务器3的操作维护功能，并且通过通用消息模块13对定位业务逻辑服务器4实现操作维护功能。

再参见图3，以一个基本的定位业务请求为例，具体介绍本发明内部各个模块的配合处理过程：该

当IP接口机1中的协议栈模块11从外部网络实体接收到一个请求定位业务的消息(第1条消息)时，协议栈模块11将该消息发送给接纳控制模块12，接纳控制模块12接收该请求后，将先根据当前所掌握的平台系统全局资源使用情况的数据，使用负荷均衡机制和流量控制机制来决定将该请求发送给哪一个定位业务逻辑服务器4，然后用GMP协议封装该请求消息，再发送给通用消息模块13；通用消息模块13根据GMP消息头中的信息，将该消息转发给该定位业务逻辑服务器4A的通用消息模块41，通用消息模块41将该通用的请求消息解码后，再发送给业务处理模块42，业务处理模块42首先调用隐私鉴权模块43对用户隐私信息进行检查，包括业务订购信息、个人隐私黑白名单的检查等，然后隐私鉴权模块43将鉴权结果返回给业务处理模块42，如果通过鉴权，业务处理模块42需要向核心网发送相关请求。业务处理模块42与核心网信息交互处理模块44配合，将标准的MAP应用层协议消息打包发送给通用消息模块41。通用消息模块将MAP操作消息发送给7号信令接口机的通用消息模块22。

当7号信令接口机2中的通用消息模块22接收到MAP请求消息后，将通用消息解码，然后发送给7号信令协议栈模块21。7号信令协议栈模块21对MAP操作消息打包为标准的TCAP消息包，然后发送给HLR或MSC。在接收到HLR或MSC返回的TCAP消息后，7号信令协议栈模块21将TCAP消息中MAP应用部分处理后发送给通用消息模块22，通用消息模块22则将消息返回给对应的定位业务逻辑服务器4A的通用消息模块41。

此时，服务器4A的通用消息模块41将通用消息包进行解包，然后发送到业务处理模块42。业务处理模块通过扇区优化方法计算该用户移动终端当前所在位置的经纬度信息，然后根据用户的业务请求组合为地理信息请求发送给地理信息服务器3的请求接纳控制模块31。

地理信息服务器3获取相关请求后，首先通过请求接纳控制模块31判断是否有足够资源来处理该请求，如果处理该请求的资源足够，则将请求转发给信息处理模块32，信息处理模块32通过同数据库接入模块33的交互访问地理信息数据库模块34，并对返回的地理信息数据进行信息过滤，最后将相关的基于位置的地理信息结果通过请求接纳控制模块31返回给定位业务逻辑服务器4A。

当定位业务逻辑服务器4A得到地理信息服务器3返回的相关结果后，将定位结果进行组合，然后通过通用消息模块41发送给IP接口机1中的通用消息模块13，通用消息模块13再将该通用消息转发给协议栈模块11，协议栈模块11将定位结果组合为标准的对外协议发送给外部网络实体。

参见图4，本发明已经在北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室中进行了试验实施，图4所示就是该实施例中的平台系统结构组成图：通过一个以太网交换机将组成本发明位置业务平台系统的各个实体相互连接组成一个局域网。在该试验样机实施例中，设置了三台定位业务逻辑服务器4A、4B、4C，其余实体都是一台：IP接口机1采用1台IBM PC Server×365(2个CPU，CPU主频为1100MHz，操作系统为Linux Advance Server3.0，内存为2G，硬盘为73G)组成，7号信令接口机2采用1台Compaq DS20(2个CPU，CPU主频为733MHz，操作系统为OSF V5.1，内存为512M，硬盘为36G，7号信令卡为DNBE1-AB)组成，地理信息服务器3采用1台IBM PC Server×365(2个CPU，CPU主频为1100MHz，操作系统为Linux Advance Server3.0，内存为2G，硬盘为2×73G)组成，定位业务逻辑服务器4A、4B、4C分别采用1台IP小型机RP3410(2个CPU，CPU主频为800MHz，操作系统为HPUX 11i，内存为1G，硬盘为2×72G)，操作维护机5采用1台PC机(CPU主频为Intel 2.2GHz，操作系统为Windows XP，内存为256M，硬盘为40G)组成。其中两个前置接口机1、2，地理信息服务器3，定位逻辑服务器4A、4B、4C以及操作维护机5之间都通过一个以太网交换机6构成一个局域网，以实现相互之间的通信。该实施例的试验是成功的，实现了发明目的。

Claims (11)

1、一种在移动通信网络中进行定位服务时使用的扇区优化方法，其特征在于：以用户移动终端所在扇区的几何中心点替代传统计算方法中的蜂窝小区中心的基站位置，作为该终端当前所在位置。

2、根据权利要求1所述的扇区优化方法，其特征在于：所述方法的操作步骤如下：

(1)假设所述移动终端所在扇区为圆弧扇形，并以该终端所在蜂窝小区中心的基站位置作为平面坐标系的坐标原点，根据下述计算公式和基站、扇区的相关参数，计算该移动终端所在扇区的几何中心点坐标：

扇区中心点A的水平坐标 $X_A=\frac{240}{\mathrm{\π}(\mathrm{\β}-\mathrm{\α})}\·R\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\α}}{2}\right)\·\mathrm{Cos}\left(\frac{\mathrm{\β}+\mathrm{\α}}{2}\right);$

扇区中心点A的垂直坐标 $Y_A=\frac{240}{\mathrm{\π}(\mathrm{\β}-\mathrm{\α})}\·R\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\α}}{2}\right)\·\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\β}+\mathrm{\α}}{2}\right);$

式中，α是扇区开始角，β是扇区结束角，角度单位的量纲是度；R是基站工作区域的外半径，长度单位的量纲是米；

(2)根据下述计算公式和该移动终端所在蜂窝小区中心的基站位置的经纬度信息，计算该移动终端所在扇区的几何中心点A位置的经纬度：

扇区中心点的经度＝基站经度+X_A×经度系数×单位经度跨度；

扇区中心点的纬度＝基站纬度+Y_A×纬度系数×单位纬度跨度；

式中，X_A是扇区中心点A的水平坐标，Y_A是扇区中心点A的垂直坐标，经度系数、单位经度跨度、纬度系数和单位纬度跨度均可查阅相关手册获取。

3、根据权利要求1所述的扇区优化方法，其特征在于：所述移动终端所在扇区的几何中心点可用该扇区的最大内切圆的圆心位置及其计算方法替代之。

4、一种集定位和业务功能于一体的位置服务的平台系统，其特征在于：所述系统包括以下功能实体，且每个实体的配置数量取决于系统负荷的大小：

IP接口机，负责与外部网络实体进行标准协议消息的收发，统一管理、分配和控制整个位置服务平台系统的各种资源，向第三方开放系统，以丰富和发展位置业务，以及连接异地的位置业务系统，实现位置业务的漫游功能；与操作维护机进行交互，接收和执行操作维护机针对该IP接口机和/或定位业务逻辑服务器的操作维护命令，并返回执行结果；

7号信令接口机，负责接收定位业务逻辑服务器的移动应用部分MAP操作请求，并将其封装为标准的事务处理能力应用部分TCAP对话，再藉由与移动通信网络的核心网元归属位置寄存器HLR/移动交换中心MSC的互联互通，将HLR/MSC反馈结果返回给定位业务逻辑服务器，实现用户移动终端的定位，获得该终端的位置信息；

地理信息服务器，负责接收定位业务逻辑服务器的业务操作请求，进行相应的地理信息处理，并返回处理结果信息；

定位业务逻辑服务器，负责接收定位业务请求，进行用户隐私鉴权管理，并通过7号信令接口机与核心网元HLR/MSC进行交互，以获取移动终端当前所在的小区标识符CellID或者经纬度信息，按照扇区优化方法，计算移动终端的位置，再与地理信息服务器进行交互，获取返回用户的基于位置的地理业务信息；以及

操作维护机，提供操作维护人员的人机界面，实现对该平台系统的其他功能实体的操作与维护。

5、根据权利要求4所述的位置服务的平台系统，其特征在于：所述IP接口机由相互顺序连接的通用消息模块、协议栈模块和接纳控制模块，以及操作维护接入模块组成；其中：

协议栈模块，由短消息点对点协议SMPP/中国移动点对点协议CMPP和/或超文本传输协议HTTP两个协议栈代理子模块组成，分别完成对从外部网络接收的CMPP/SMPP和/或HTTP协议消息进行解码，并把解码后的消息传递给接纳控制模块，以及对由通用消息模块传递来的、需要发送出去的相关协议消息进行编码的功能；

接纳控制模块，定时采集定位业务逻辑服务器的系统性能指标，以便根据该服务器的性能指标决定是否接纳新的定位业务请求，并按照负载均衡的原则将新的业务请求通过通用消息模块发送给负载较轻的定位业务逻辑服务器，实现负荷均衡和提高系统工效，保证服务器正常运行；

通用消息模块，包括有：完成信令及其它实时消息的分发和路由控制的实时消息子模块和完成至少包括操作维护消息和网管消息的分发和路由控制的非实时消息子模块，作为该IP接口机与定位业务逻辑服务器之间的通信枢纽，完成转发内部的通用消息协议GMP消息的功能；

操作维护接入模块，接收操作维护机发来的操作维护命令，直接对IP接口机中的各模块和经由通用消息模块对定位业务逻辑服务器中的各模块实现操作维护功能。

6、根据权利要求4所述的位置服务的平台系统，其特征在于：所述7号信令接口机由通用消息模块、与其分别连接的7号信令协议栈模块和操作维护接入模块组成，其中：

7号信令协议栈模块，由TCAP协议栈代理子模块组成，用于完成对接收到的来自MSC和HLR的TCAP协议消息进行解码，并利用通用消息协议GMP对解码后的信息进行封装，再通过通用消息模块发送给定位业务逻辑服务器；通过通用消息模块接收从定位业务逻辑服务器发送的GMP格式的定位请求消息，转换为标准的TCAP协议消息并发送给MSC和HLR；

通用消息模块，包括有：完成信令及其它实时消息的分发和路由控制的实时消息子模块和完成至少包括操作维护消息和网管消息的分发和路由控制的非实时消息子模块，作为该7号信令接口机与定位业务逻辑服务器之间的通信枢纽，用于转发内部的GMP消息；

操作维护接入模块，接收操作维护机发来的操作维护命令，直接对7号信令接口机中的各模块实现操作维护功能。

7、根据权利要求4所述的位置服务的平台系统，其特征在于：所述地理信息服务器由顺序连接的请求接纳控制模块、信息处理模块、数据库接入模块和数据库模块，以及对各模块进行控制的操作维护接入模块组成；其中：

请求接纳控制模块，定时采集地理信息服务器的资源占用率，以便根据该服务器的资源占用状况决定是否拒绝新的地理信息请求，并将接收的地理信息请求发送给信息处理模块，而把信息处理模块传递来的处理结果信息返回给定位业务逻辑服务器；

信息处理模块，接收地理信息请求，对该请求消息进行解码，并通过数据库接入模块调用数据库模块的数据，获取相关地理信息后，先进行过滤处理，再将过滤处理的结果信息通过请求接纳控制模块返回给定位业务逻辑服务器；

数据库接入模块，屏蔽数据库底层的技术细节，对数据库模块实现统一接入功能，以向信息处理模块提供统一接口；

数据库模块，至少提供数字地理信息的存储、查询、更新和维护；

操作维护接入模块，接收操作维护机发来的操作维护命令，直接实现对地理信息服务器中的各模块的操作维护功能。

8、根据权利要求4所述的位置服务的平台系统，其特征在于：所述定位业务逻辑服务器包括有：

通用消息模块，作为该定位业务逻辑服务器分别与IP接口机、7号信令接口机和地理信息服务器三者之间的通信枢纽，实现内部的GMP消息的转发功能，完成包括信令、路由控制、操作维护消息和网管消息的分发；

隐私鉴权模块，用于对业务提供商的业务权限和能力、被定位用户的隐私进行鉴权，实现基于时间、地点、或业务类别的隐私管理，以防止用户的隐私被未经授权的第三方窃取；

业务处理模块，作为该服务器的总体运行调度模块，负责解释和执行定位业务逻辑，控制其它各个模块，使其统一、谐调地完成整个定位流程，并向用户返回定位结果；该模块使用扇区优化方法，精确计算移动终端的位置；

核心网信息交互处理模块，负责对相关TCAP应用层的MAP协议消息进行编、解码处理。

9、根据权利要求5、6或8所述的位置服务的平台系统，其特征在于：所述IP接口机、7号信令接口机和定位业务逻辑服务器中的通用消息模块是采用软件组成结构相同的部件构成，以实现构件标准化、模块化。

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