據統計，人們的日常生活中有80%的信息與位置相關，位置信息也因此成為人們最渴求的信息之 一。究竟什么是LBS？實現LBS應用需要哪些關鍵技術的支持？
位置信息通常可以歸納為兩大類：移動位置信息，主要指車輛和人的實時位置，通常以平面坐標方式給出，或者指出附近最具代表性的地物、單位名稱;固定位置信息，也稱為地圖類信息，指重要或明顯地物、建筑、機構的詳細屬性（方位、距離、到達路線等）。
調查發現，用戶對移動位置信息的需求遠遠超過了對固定位置信息的需求，甚至在尋求固定位置服務時也需要借助移動位置信息完成，這也就決定了LBS技術的主要發展方向。
在無線世界里，“Who，What，When and Where”四要素中，歷來最具挑戰性的就是確定移動目標的位置信息。如果可以在移動通信的系統服務中加入位置信息服務功能，對普通移動用戶來說將是極具吸引力的，無論這種功能是基于SMS還是WAP或是其他技術，甚至是基于移動多媒體畫圖板都可以。
什么是LBS系統？
一個完整的LBS系統有四個部分組成：定位系統、移動服務中心、通信網絡以及移動智能終端，如圖1所示。
其中，定位系統包括全球衛星定位系統和基站定位系統兩個部分。空間定位技術是整個LBS系統得以實現的核心技術，這一部分正在不斷完善當中，移動運營商可以選用某種定位技術或者組合定位技術，來獲得適當的定位精度。
移動服務中心負責與移動智能終端的信息交互和各個分中心（定位服務器、內容提供商等）的網絡互連，完成各種信息的分類、記錄和轉發以及分中心之間業務信息的流動，并對整個網絡進行監控。
通信網絡是連接用戶和服務中心的，要求實時準確地傳送用戶請求及服務中心的應答。通常可選用GSM、CDMA、GPRS（General Packet Radio Service）、CDPD（Cellular Digital Packet Data）等無線通信手段，在此基礎上依托LBS體系發展無線增值服務。另外，國內已建成的眾多無線通信專用網，甚至有線電話、尋呼網和衛星通信、無線局域網、藍牙技術等都可以成為LBS的通信鏈路，在條件允許或必須時可接入Internet網絡，傳輸更大容量的數據或下載地圖數據。
移動智能終端是用戶惟一接觸的部分，手機、PDA均有可能成為LBS的用戶終端。但是在信息化的現代社會，出于更完善的考慮，它要求有完善的圖形顯示能力，良好的通信端口，友好的用戶界面，完善的輸入方式（鍵盤控制輸入、手寫板輸入、語音控制輸入等），因此PDA以及某些型號的手機成為個人LBS終端的首選。
LBS系統工作的主要流程如下：用戶通過移動終端發出位置服務申請，申請經過各種通信網關以后，為移動定位服務中心所接受，經過審核認證后，服務中心調用定位系統獲得用戶的位置信息（另一種情況是，用戶配有GPS等主動定位設備，這時可以通過無線網絡主動將位置參數發送給服務中心），服務中心根據用戶的位置，對服務內容進行響應，如發送路線圖等，具體的服務內容由內容提供商提供。圖2就是該過程的主要信息流程。基于位置服務的種類可大致分為4種，如圖3所示。
圖2
圖3
不同的基于位置的應用所需要的精度水平也不同。例如，對于航船來說，它們到海岸的距離以及海水的深度等數據都要求一定精度，而人群的定位精度能夠達到100米就可以接受了。表1列舉了一些基于位置的應用，并提供了這些應用所需的下限精度和能被市場所接受的精度數據。
移動通信用戶群和互聯網用戶群是當今發展最為迅速的信息產業領域中的兩大支柱用戶群。各類信息技術之間的不斷融合和相互滲透，也逐漸導致這兩大用戶群體不斷統一合并。在這種趨勢下，移動通信與互聯網技術逐漸統一到一種技術平臺下，即許多專家學者和技術廠家所倡導的移動互聯網概念，而移動互聯網的形成主要是依賴于移動數據通信技術的發展。
隨著移動通信系統技術的發展和移動數據傳輸技術的不斷提高，移動數據業務也必將由簡單的短消息方式向綜合信息服務的方向發展。能夠向移動用戶提供高速率的多媒體綜合信息服務將最終成為各移動運營商的主要業務方向。從圖4可以看到通過調查總結出的用戶青睞的移動數據業務的比例劃分。
LBS應用的軟環境
前面我們看到了一個LBS系統的外在硬件框架，而要開展LBS的應用服務，則必須具有完整的LBS應用架構，主要包括定位技術、定位網關、中間件和定位應用，可以說它們是LBS系統實現的軟環境。
定位技術是指如何獲取用戶的位置，基本可以分為基于網絡的、基于終端的和混合型三類。采用不同的定位技術，需要電信運營商增加的投入是不一樣的，如果采用基于MAP-ATI的Cell-ID定位技術，運營商只需要保證網絡支持MAP PhaseⅡ+就可以了，而采用AGPS技術，則需要移動終端和網絡設備的雙重支持。
定位網關是LBS業務在運營商網絡中需要配置的核心設備。由于LBS是一類較為特殊的電信增值服務，不僅需要把電信網絡作為一種通信和信息傳輸的手段，還需要利用電信網絡的資源對用戶進行定位。因此相應的電信網絡結構也會有所變化。其中GMLC（網關移動定位中心）既是核心的網絡設備，也是對外開展LBS業務的接口，它主要具備以下幾項功能：定位應用接入控制功能（LACF），外部應用需要通過它和GMLC接口，才能完成鑒權、服務、計費等功能；定位應用的授權功能（LAAF），主要完成網絡和具體用戶對某個LBS應用的授權；用戶坐標的轉換功能（LCTF）；定位應用計費（LCBF）；定位的操作和維護（LOMF）。
中間件其實是運營商專門為ISP設計的LBS統一接入平臺。
由于GMLC的具體規范并不統一，各大廠商的接口設計均有不同，而且對于不同的通信網絡，如GSM和CDMA，接口規范差別也很大。運營商為了方便ISP的接入和應用開發商的LBS業務設計，將各種GMLC的接入規范進行統一。這樣ISP接入時只需要遵循一個標準，中間件將會自動完成到不同GMLC的協議轉換。中國移動和中國聯通都制定了相應的LBS中間件規范。
LBS應用的最后一個基本元素就是定位應用，下面將詳細介紹LBS應用服務中心的結構和功能，以便ISP和應用提供商對開展和設計LBS業務有一個基本認識。
LBS運營中心如何搭建？
一個完整的LBS增值服務運營中心的基本結構如圖 5所示。
該結構以LBS應用為核心，配備了相應的接口和服務數據支持。接口主要包括三類：和定位中間件的接口、用戶訪問和管理接口以及服務數據接口。服務數據主要包括含有空間信息的GIS數據和普通數據。
和定位中間件的接口
對運營商中間件的接口是LBS應用特有的接口，主要用于完成以下幾項功能：
定位的請求與授權 由于用戶的位置涉及到用戶的隱私，一個接入的定位應用需要經過雙重檢測，首先確定它是否是一個合法的定位應用，如果不合法，GMLC將不會對定位請求進行響應，因此ISP在接入時必須得到相應的服務代碼和密碼，以保持LBS服務的合法性。一般來說，只要ISP和GMLC的連接不中斷，這樣授權過程只需在初始連接時做一次即可。授權的另一層含義是指該應用是否具有訪問某個特定用戶位置信息的許可，這種授權可以防止一個ISP隨意了解非注冊用戶的位置信息，這類授權過程將伴隨每個定位請求。
定位的請求與響應 這是ISP獲得用戶位置信息最為直接的方法，ISP不僅將獲得用戶的位置信息，還將獲得其QoS數據，如位置的精度、時間上的有效性等。ISP將以此數據作為LBS服務以及相應收費的基礎。
如前文所述，ISP的LBS應用和GMLC并不直接接口，而是經過由電信運營商標準化后的中間件。一個可以借鑒的接口規范是LIF-MLP（Location Interoperability Forum-Mobile Location Protocol），它采用安全方式的HTTP傳輸協議，并用XML語言描述接口字段和功能，因此ISP接入時也會被分配相應的HTTP端口。
用戶接口
LBS業務中的用戶接口包括兩類，一類是用戶的訪問接口，另一類是用戶隱私管理接口，參見圖 5。用戶訪問接口是指用戶的不同使用方式。對ISP而言，不管用戶采用什么樣的使用方式，ISP接受用戶請求的物理接口基本上都是通過HTTP協議傳輸的，但其承載的高層協議卻各不相同，參見圖6。
呼叫中心和普通上網方式的HTTP接口應該是一致的，因為在進行位置查詢時呼叫中心的接聽人員和自己上網的用戶所進行的操作基本上一致。而HTTP承載的高層協議則完全由LBS本身的應用邏輯決定。
采用手機短信進行LBS業務請求時，ISP需要和短信中心有直接或間接的接口，以便接收用戶的短信查詢并反饋結果短信。一般而言需要在HTTP的基礎上加載用于短信傳輸的SMPP（Short Message Peer to Peer）協議。
用戶通過WAP產生的請求一般是標準網絡訪問的簡化版本，對應產生的結果也會相應簡單，以便在手機終端上顯示結果。
至于用戶隱私管理接口，用戶可通過它對LBS業務進行授權，ISP一般不可能干預這一接口。這類似于網上支付業務，賬單是在ISP的網站上生成的，而支付則是在銀行的網站上完成的。LBS用戶通過ISP的應用服務器得到服務，但授權卻是直接在電信網絡中完成。有時LBS的授權邏輯和應用邏輯高度相關，因此ISP在申請開展某種LBS業務時，需要了解運營商為用戶提供的隱私管理邏輯是否支持自己的LBS業務。
LBS應用服務
應用服務是ISP運營的有特色的LBS服務，和大多數其他服務相同，該服務大多是多線程的并發服務，程序一般采用Java語言編寫，運行在EJB和Web服務器上，如JBoss、Tomcat等。ISP運營規模的不同和LBS應用服務的復雜度不同決定了服務器的處理能力要求也會有很大的不同，一般ISP在選擇LBS應用時，應充分考慮其部署的可擴展性，以便日后用戶數量增加時，可以快速升級和擴容。
GIS數據庫和其他ICP接口
單純的位置信息，如經緯度等，對用戶來說缺乏直觀的意義，因此要使位置信息真正產生價值，LBS應用服務中一般都需要配合使用GIS系統，例如返回用戶附近的標志性建筑，為用戶提供周邊信息甚至導航信息等。
GIS系統是一個龐大和復雜的系統，它包括了軟件和數據兩部分。常用的GIS軟件有MapInfo、ArcInfo等，它們通常具有豐富的API資源和工具包。不過GIS數據的有效性卻是LBS的一個應用瓶頸，因為GIS數據是否完整、真實和實時將直接影響到用戶對LBS業務的感受，所以選擇合適的GIS數據源是ISP開展LBS業務時必須慎重對待的。
由于GIS數據量非常龐大，而且在不斷變化中，絕大部分ISP不具備自我完善和快速更新GIS數據的能力，因此需要向專業的GIS數據生產單位進行購買或租用。如果采用購買方式，GIS數據源在本地，ISP就需要有一個專業的服務器運行整個GIS系統（包括軟件和數據）。這樣的好處是LBS業務的系統響應速度快，但ISP的運營成本則會相應提高。另一種方式是ISP向GIS數據提供商申請遠程數據訪問，并根據訪問情況，支付數據使用費。這樣可以達到資源最為有效的共享，同時也能降低ISP的運營和維護成本，但問題是LBS業務響應速度會因為數據的遠程訪問而降低，降低的程度取決于ISP向GIS數據提供商租借的帶寬和GIS數據提供商本身的服務器處理能力。ISP可以根據不同的需要，選擇合適的方式開展LBS業務。
其他ICP接口的目的也是為了補充ISP本身數據不足而設計的，這樣結合用戶的位置信息就可以派生出更多有用的其他服務信息，從而突出LBS以人為本的服務特點。
關于建立LBS服務的幾點建議
從以上LBS應用服務中心的架構可以看到，真正的LBS應用邏輯設計在LBS業務設計中只占較小的比例，而大量的工作集中在數據獲取和接口設計上。接口設計特別是中間件的接口設計本質上對所有的LBS業務都是一樣的，因此最好的方法就是根據運營商提供的中間件接口規范設計一個統一的接口工具包供所有的應用設計商共享，這樣就可以在很大程度上避免應用設計的重復，也可以幫助設計商更快地開發產品。工具包的設計采用Java語言最為合適，因為它的平臺移植性最好，也才能被真正地共享。
基礎數據共享、強調特色數據、特色服務也是ISP發展LBS的重要方向。大量的ISP不可能自行采集、制作和維護復雜的基礎GIS數據，只有通過有償共享的方法，才能使ISP把精力真正地集中在LBS服務上，也才能真正地發揮自己的特點和專長去吸引更多的用戶使用。
和WAP應用更緊密的結合是LBS業務的另一個重要發展方向。和短信相比，WAP是一種更為高速和廉價的傳輸手段，高速無線數據傳輸也是移動通信不可逆轉的發展方向。當傳輸手段逐步完善時，LBS業務的優勢就能更好地體現出來，如更友好的用戶界面、更大的反饋信息量等。
·小資料·
移動通信系統設備商的LBS解決方案
由于存在巨大的市場潛力，全球各大主要移動設備制造商都在開展與LBS服務相關的研發和市場開拓工作。為運營商提供一套實用的移動位置定位服務平臺設備，已成為移動通信設備制造商保持和擴大其市場份額的一種戰略手段。
摩托羅拉的MALS系統
Motorola MALS提供的是基于STK Cell ID方式的端到端位置服務解決方案，支持GSM和CDMA網絡以及利用基站和衛星的混合定位解決方案，系統由三部分組成：含STK卡的普通手機、短信中心和定位服務器。其中定位服務器包括服務應用平臺（中間件）、定位服務引擎及地圖/應用服務提供商。
該系統的實施不涉及任何網絡單元的硬件和軟件升級，可以支持不同設備提供商的網絡，可實現漫游。其業務實施無需對HLR（Home Location Register）進行任何查詢，不影響現網業務。
諾基亞的mPosition移動業務系統
mPositiont也是完全的端到端移動位置服務解決方案。它將用戶的位置信息、依賴于位置信息的應用程序、中間件以及服務結合在一起，為最終用戶提供了新的應用空間。
它支持現有網絡向GPRS、3G和IPRN的平滑過渡，并支持多種不同的定位方法，經過升級它還能滿足更高的系統精度要求。通過開放接口，運營商能夠將mPosition與現有服務平臺集成使用。將來，mPosition定位系統還將提供支持傳統電話的mPosition方案、支持E-OTD的mPosition、支持AGPS的mPosition、支持WCDMA的RAN1版mPosition、支持WCDMA的RAN2版mPosition以及支持IPRN的mPosition。
基于SMS方法的LBS系統
短信服務是當前最為成功，應用最廣泛的無線通信業務之一，它提供手機用戶之間文本信息的交流方式。利用SMS作為通信鏈路來開展LBS服務，可以充分利用現存的GSM骨干網絡，投資小、回報快，因此成為當前開展LBS服務的主流方案。中國移動新近推出的動感地帶業務，附加了一系列的增值服務。如確定某個手機號碼的位置、查找最近的飯店等，是此種方法的簡單實例。
用短信方式實現的LBS系統由SMS中心、移動服務中心（由SME仿真器和應用服務器組成）、定位系統和內容提供商四個部件組成。其中，SMS中心負責在SME和手機基站之間傳送和存儲短消息；移動服務中心在邏輯上可以分成SME仿真器和應用服務器，SMS中心把信息傳送給SME仿真器，而SME仿真器通過Socket與SMS中心進行通信，對端口進行監聽；SMPP協議是一個公開的工業標準，定義了外部實體如因特網應用和移動網絡SMS中心之間的接口。
用戶以短信的方式發送位置服務請求，SMS中心把信息發給移動服務中心，SME仿真器則從短信中提取移動用戶的標識信息和特定的應用信息，然后把這些信息轉發給應用服務器，應用服務器再利用這些信息向位置提供商發出定位請求。之后內容提供商對請求進行處理，并將處理結果返回給應用服務器。最后，SME對結果進行處理，轉換成短信的格式返回給移動設備。如果消息的長度超過設備的設定值，消息會被自動拆分成多條來發送。移動服務中心則會追蹤/監察事務的整個流程。（文/李冬航）
（計算機世界報 第29期 B5、B6、B7）