據(jù)統(tǒng)計，人們的日常生活中有80%的信息與位置相關(guān)，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(xiàn)LBS應(yīng)用需要哪些關(guān)鍵技術(shù)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(biāo)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(gòu)的詳細屬性（方位、距離、到達路線等）。
調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(wù)時也需要借助移動位置信息完成，這也就決定了LBS技術(shù)的主要發(fā)展方向。
在無線世界里，“Who，What，When and Where”四要素中，歷來最具挑戰(zhàn)性的就是確定移動目標(biāo)的位置信息。如果可以在移動通信的系統(tǒng)服務(wù)中加入位置信息服務(wù)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(shù)，甚至是基于移動多媒體畫圖板都可以。
什么是LBS系統(tǒng)？
一個完整的LBS系統(tǒng)有四個部分組成：定位系統(tǒng)、移動服務(wù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)以及移動智能終端，如圖1所示。
其中，定位系統(tǒng)包括全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和基站定位系統(tǒng)兩個部分。空間定位技術(shù)是整個LBS系統(tǒng)得以實現(xiàn)的核心技術(shù)，這一部分正在不斷完善當(dāng)中，移動運營商可以選用某種定位技術(shù)或者組合定位技術(shù)，來獲得適當(dāng)?shù)亩ㄎ痪取?
移動服務(wù)中心負責(zé)與移動智能終端的信息交互和各個分中心（定位服務(wù)器、內(nèi)容提供商等）的網(wǎng)絡(luò)互連，完成各種信息的分類、記錄和轉(zhuǎn)發(fā)以及分中心之間業(yè)務(wù)信息的流動，并對整個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控。
通信網(wǎng)絡(luò)是連接用戶和服務(wù)中心的，要求實時準確地傳送用戶請求及服務(wù)中心的應(yīng)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(chǔ)上依托LBS體系發(fā)展無線增值服務(wù)。另外，國內(nèi)已建成的眾多無線通信專用網(wǎng)，甚至有線電話、尋呼網(wǎng)和衛(wèi)星通信、無線局域網(wǎng)、藍牙技術(shù)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(wǎng)絡(luò)，傳輸更大容量的數(shù)據(jù)或下載地圖數(shù)據(jù)。
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(xiàn)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(tǒng)工作的主要流程如下：用戶通過移動終端發(fā)出位置服務(wù)申請，申請經(jīng)過各種通信網(wǎng)關(guān)以后，為移動定位服務(wù)中心所接受，經(jīng)過審核認證后，服務(wù)中心調(diào)用定位系統(tǒng)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(shè)備，這時可以通過無線網(wǎng)絡(luò)主動將位置參數(shù)發(fā)送給服務(wù)中心），服務(wù)中心根據(jù)用戶的位置，對服務(wù)內(nèi)容進行響應(yīng)，如發(fā)送路線圖等，具體的服務(wù)內(nèi)容由內(nèi)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(wù)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(yīng)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(shù)據(jù)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(yīng)用，并提供了這些應(yīng)用所需的下限精度和能被市場所接受的精度數(shù)據(jù)。
移動通信用戶群和互聯(lián)網(wǎng)用戶群是當(dāng)今發(fā)展最為迅速的信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的兩大支柱用戶群。各類信息技術(shù)之間的不斷融合和相互滲透，也逐漸導(dǎo)致這兩大用戶群體不斷統(tǒng)一合并。在這種趨勢下，移動通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸統(tǒng)一到一種技術(shù)平臺下，即許多專家學(xué)者和技術(shù)廠家所倡導(dǎo)的移動互聯(lián)網(wǎng)概念，而移動互聯(lián)網(wǎng)的形成主要是依賴于移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展。
隨著移動通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和移動數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的不斷提高，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也必將由簡單的短消息方式向綜合信息服務(wù)的方向發(fā)展。能夠向移動用戶提供高速率的多媒體綜合信息服務(wù)將最終成為各移動運營商的主要業(yè)務(wù)方向。從圖4可以看到通過調(diào)查總結(jié)出的用戶青睞的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比例劃分。
LBS應(yīng)用的軟環(huán)境
前面我們看到了一個LBS系統(tǒng)的外在硬件框架，而要開展LBS的應(yīng)用服務(wù)，則必須具有完整的LBS應(yīng)用架構(gòu)，主要包括定位技術(shù)、定位網(wǎng)關(guān)、中間件和定位應(yīng)用，可以說它們是LBS系統(tǒng)實現(xiàn)的軟環(huán)境。
定位技術(shù)是指如何獲取用戶的位置，基本可以分為基于網(wǎng)絡(luò)的、基于終端的和混合型三類。采用不同的定位技術(shù)，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(shù)，運營商只需要保證網(wǎng)絡(luò)支持MAP PhaseⅡ+就可以了，而采用AGPS技術(shù)，則需要移動終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的雙重支持。
定位網(wǎng)關(guān)是LBS業(yè)務(wù)在運營商網(wǎng)絡(luò)中需要配置的核心設(shè)備。由于LBS是一類較為特殊的電信增值服務(wù)，不僅需要把電信網(wǎng)絡(luò)作為一種通信和信息傳輸?shù)氖侄危€需要利用電信網(wǎng)絡(luò)的資源對用戶進行定位。因此相應(yīng)的電信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會有所變化。其中GMLC（網(wǎng)關(guān)移動定位中心）既是核心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，也是對外開展LBS業(yè)務(wù)的接口，它主要具備以下幾項功能：定位應(yīng)用接入控制功能（LACF），外部應(yīng)用需要通過它和GMLC接口，才能完成鑒權(quán)、服務(wù)、計費等功能；定位應(yīng)用的授權(quán)功能（LAAF），主要完成網(wǎng)絡(luò)和具體用戶對某個LBS應(yīng)用的授權(quán)；用戶坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換功能（LCTF）；定位應(yīng)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(shè)計的LBS統(tǒng)一接入平臺。
由于GMLC的具體規(guī)范并不統(tǒng)一，各大廠商的接口設(shè)計均有不同，而且對于不同的通信網(wǎng)絡(luò)，如GSM和CDMA，接口規(guī)范差別也很大。運營商為了方便ISP的接入和應(yīng)用開發(fā)商的LBS業(yè)務(wù)設(shè)計，將各種GMLC的接入規(guī)范進行統(tǒng)一。這樣ISP接入時只需要遵循一個標(biāo)準，中間件將會自動完成到不同GMLC的協(xié)議轉(zhuǎn)換。中國移動和中國聯(lián)通都制定了相應(yīng)的LBS中間件規(guī)范。
LBS應(yīng)用的最后一個基本元素就是定位應(yīng)用，下面將詳細介紹LBS應(yīng)用服務(wù)中心的結(jié)構(gòu)和功能，以便ISP和應(yīng)用提供商對開展和設(shè)計LBS業(yè)務(wù)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(wù)運營中心的基本結(jié)構(gòu)如圖 5所示。
該結(jié)構(gòu)以LBS應(yīng)用為核心，配備了相應(yīng)的接口和服務(wù)數(shù)據(jù)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(wù)數(shù)據(jù)接口。服務(wù)數(shù)據(jù)主要包括含有空間信息的GIS數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)。
和定位中間件的接口
對運營商中間件的接口是LBS應(yīng)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(quán) 由于用戶的位置涉及到用戶的隱私，一個接入的定位應(yīng)用需要經(jīng)過雙重檢測，首先確定它是否是一個合法的定位應(yīng)用，如果不合法，GMLC將不會對定位請求進行響應(yīng)，因此ISP在接入時必須得到相應(yīng)的服務(wù)代碼和密碼，以保持LBS服務(wù)的合法性。一般來說，只要ISP和GMLC的連接不中斷，這樣授權(quán)過程只需在初始連接時做一次即可。授權(quán)的另一層含義是指該應(yīng)用是否具有訪問某個特定用戶位置信息的許可，這種授權(quán)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(quán)過程將伴隨每個定位請求。
定位的請求與響應(yīng) 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(shù)據(jù)，如位置的精度、時間上的有效性等。ISP將以此數(shù)據(jù)作為LBS服務(wù)以及相應(yīng)收費的基礎(chǔ)。
如前文所述，ISP的LBS應(yīng)用和GMLC并不直接接口，而是經(jīng)過由電信運營商標(biāo)準化后的中間件。一個可以借鑒的接口規(guī)范是LIF-MLP（Location Interoperability Forum-Mobile Location Protocol），它采用安全方式的HTTP傳輸協(xié)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(yīng)的HTTP端口。
用戶接口
LBS業(yè)務(wù)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(xié)議傳輸?shù)模涑休d的高層協(xié)議卻各不相同，參見圖6。
呼叫中心和普通上網(wǎng)方式的HTTP接口應(yīng)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(wǎng)的用戶所進行的操作基本上一致。而HTTP承載的高層協(xié)議則完全由LBS本身的應(yīng)用邏輯決定。
采用手機短信進行LBS業(yè)務(wù)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(jié)果短信。一般而言需要在HTTP的基礎(chǔ)上加載用于短信傳輸?shù)腟MPP（Short Message Peer to Peer）協(xié)議。
用戶通過WAP產(chǎn)生的請求一般是標(biāo)準網(wǎng)絡(luò)訪問的簡化版本，對應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果也會相應(yīng)簡單，以便在手機終端上顯示結(jié)果。
至于用戶隱私管理接口，用戶可通過它對LBS業(yè)務(wù)進行授權(quán)，ISP一般不可能干預(yù)這一接口。這類似于網(wǎng)上支付業(yè)務(wù)，賬單是在ISP的網(wǎng)站上生成的，而支付則是在銀行的網(wǎng)站上完成的。LBS用戶通過ISP的應(yīng)用服務(wù)器得到服務(wù)，但授權(quán)卻是直接在電信網(wǎng)絡(luò)中完成。有時LBS的授權(quán)邏輯和應(yīng)用邏輯高度相關(guān)，因此ISP在申請開展某種LBS業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)。
LBS應(yīng)用服務(wù)
應(yīng)用服務(wù)是ISP運營的有特色的LBS服務(wù)，和大多數(shù)其他服務(wù)相同，該服務(wù)大多是多線程的并發(fā)服務(wù)，程序一般采用Java語言編寫，運行在EJB和Web服務(wù)器上，如JBoss、Tomcat等。ISP運營規(guī)模的不同和LBS應(yīng)用服務(wù)的復(fù)雜度不同決定了服務(wù)器的處理能力要求也會有很大的不同，一般ISP在選擇LBS應(yīng)用時，應(yīng)充分考慮其部署的可擴展性，以便日后用戶數(shù)量增加時，可以快速升級和擴容。
GIS數(shù)據(jù)庫和其他ICP接口
單純的位置信息，如經(jīng)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(chǎn)生價值，LBS應(yīng)用服務(wù)中一般都需要配合使用GIS系統(tǒng)，例如返回用戶附近的標(biāo)志性建筑，為用戶提供周邊信息甚至導(dǎo)航信息等。
GIS系統(tǒng)是一個龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括了軟件和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的有效性卻是LBS的一個應(yīng)用瓶頸，因為GIS數(shù)據(jù)是否完整、真實和實時將直接影響到用戶對LBS業(yè)務(wù)的感受，所以選擇合適的GIS數(shù)據(jù)源是ISP開展LBS業(yè)務(wù)時必須慎重對待的。
由于GIS數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的能力，因此需要向?qū)I(yè)的GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位進行購買或租用。如果采用購買方式，GIS數(shù)據(jù)源在本地，ISP就需要有一個專業(yè)的服務(wù)器運行整個GIS系統(tǒng)（包括軟件和數(shù)據(jù)）。這樣的好處是LBS業(yè)務(wù)的系統(tǒng)響應(yīng)速度快，但ISP的運營成本則會相應(yīng)提高。另一種方式是ISP向GIS數(shù)據(jù)提供商申請遠程數(shù)據(jù)訪問，并根據(jù)訪問情況，支付數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)響應(yīng)速度會因為數(shù)據(jù)的遠程訪問而降低，降低的程度取決于ISP向GIS數(shù)據(jù)提供商租借的帶寬和GIS數(shù)據(jù)提供商本身的服務(wù)器處理能力。ISP可以根據(jù)不同的需要，選擇合適的方式開展LBS業(yè)務(wù)。
其他ICP接口的目的也是為了補充ISP本身數(shù)據(jù)不足而設(shè)計的，這樣結(jié)合用戶的位置信息就可以派生出更多有用的其他服務(wù)信息，從而突出LBS以人為本的服務(wù)特點。
關(guān)于建立LBS服務(wù)的幾點建議
從以上LBS應(yīng)用服務(wù)中心的架構(gòu)可以看到，真正的LBS應(yīng)用邏輯設(shè)計在LBS業(yè)務(wù)設(shè)計中只占較小的比例，而大量的工作集中在數(shù)據(jù)獲取和接口設(shè)計上。接口設(shè)計特別是中間件的接口設(shè)計本質(zhì)上對所有的LBS業(yè)務(wù)都是一樣的，因此最好的方法就是根據(jù)運營商提供的中間件接口規(guī)范設(shè)計一個統(tǒng)一的接口工具包供所有的應(yīng)用設(shè)計商共享，這樣就可以在很大程度上避免應(yīng)用設(shè)計的重復(fù)，也可以幫助設(shè)計商更快地開發(fā)產(chǎn)品。工具包的設(shè)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(chǔ)數(shù)據(jù)共享、強調(diào)特色數(shù)據(jù)、特色服務(wù)也是ISP發(fā)展LBS的重要方向。大量的ISP不可能自行采集、制作和維護復(fù)雜的基礎(chǔ)GIS數(shù)據(jù)，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(wù)上，也才能真正地發(fā)揮自己的特點和專長去吸引更多的用戶使用。
和WAP應(yīng)用更緊密的結(jié)合是LBS業(yè)務(wù)的另一個重要發(fā)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(shù)據(jù)傳輸也是移動通信不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展方向。當(dāng)傳輸手段逐步完善時，LBS業(yè)務(wù)的優(yōu)勢就能更好地體現(xiàn)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(tǒng)設(shè)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(shè)備制造商都在開展與LBS服務(wù)相關(guān)的研發(fā)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(wù)平臺設(shè)備，已成為移動通信設(shè)備制造商保持和擴大其市場份額的一種戰(zhàn)略手段。
摩托羅拉的MALS系統(tǒng)
Motorola MALS提供的是基于STK Cell ID方式的端到端位置服務(wù)解決方案，支持GSM和CDMA網(wǎng)絡(luò)以及利用基站和衛(wèi)星的混合定位解決方案，系統(tǒng)由三部分組成：含STK卡的普通手機、短信中心和定位服務(wù)器。其中定位服務(wù)器包括服務(wù)應(yīng)用平臺（中間件）、定位服務(wù)引擎及地圖/應(yīng)用服務(wù)提供商。
該系統(tǒng)的實施不涉及任何網(wǎng)絡(luò)單元的硬件和軟件升級，可以支持不同設(shè)備提供商的網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)漫游。其業(yè)務(wù)實施無需對HLR（Home Location Register）進行任何查詢，不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)。
諾基亞的mPosition移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)
mPositiont也是完全的端到端移動位置服務(wù)解決方案。它將用戶的位置信息、依賴于位置信息的應(yīng)用程序、中間件以及服務(wù)結(jié)合在一起，為最終用戶提供了新的應(yīng)用空間。
它支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向GPRS、3G和IPRN的平滑過渡，并支持多種不同的定位方法，經(jīng)過升級它還能滿足更高的系統(tǒng)精度要求。通過開放接口，運營商能夠?qū)Position與現(xiàn)有服務(wù)平臺集成使用。將來，mPosition定位系統(tǒng)還將提供支持傳統(tǒng)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(tǒng)
短信服務(wù)是當(dāng)前最為成功，應(yīng)用最廣泛的無線通信業(yè)務(wù)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(wù)，可以充分利用現(xiàn)存的GSM骨干網(wǎng)絡(luò)，投資小、回報快，因此成為當(dāng)前開展LBS服務(wù)的主流方案。中國移動新近推出的動感地帶業(yè)務(wù)，附加了一系列的增值服務(wù)。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(xiàn)的LBS系統(tǒng)由SMS中心、移動服務(wù)中心（由SME仿真器和應(yīng)用服務(wù)器組成）、定位系統(tǒng)和內(nèi)容提供商四個部件組成。其中，SMS中心負責(zé)在SME和手機基站之間傳送和存儲短消息；移動服務(wù)中心在邏輯上可以分成SME仿真器和應(yīng)用服務(wù)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(jiān)聽；SMPP協(xié)議是一個公開的工業(yè)標(biāo)準，定義了外部實體如因特網(wǎng)應(yīng)用和移動網(wǎng)絡(luò)SMS中心之間的接口。
用戶以短信的方式發(fā)送位置服務(wù)請求，SMS中心把信息發(fā)給移動服務(wù)中心，SME仿真器則從短信中提取移動用戶的標(biāo)識信息和特定的應(yīng)用信息，然后把這些信息轉(zhuǎn)發(fā)給應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器再利用這些信息向位置提供商發(fā)出定位請求。之后內(nèi)容提供商對請求進行處理，并將處理結(jié)果返回給應(yīng)用服務(wù)器。最后，SME對結(jié)果進行處理，轉(zhuǎn)換成短信的格式返回給移動設(shè)備。如果消息的長度超過設(shè)備的設(shè)定值，消息會被自動拆分成多條來發(fā)送。移動服務(wù)中心則會追蹤/監(jiān)察事務(wù)的整個流程。（文/李冬航）
（計算機世界報 第29期 B5、B6、B7）