3G时代移动定位业务发展的思考

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摘要　随着3G技术的快速发展，移动定位业务被认为是最具发展潜力的移动增值业务之一。描述了移动定位业务中采用的主要定位技术并进行综合比较，展望移动定位业务的发展前号，并指出当前移动定位业务发展中存在的问题，探讨了解决的办法。
引言
　　伴随着移动通信网络从2.5G向3G的快速演进，全球LBS运营市场将进入高速发展阶段。据预测，韩国定位服务产业的年增长率今后几年可达到200%～300%，到2008年左右，韩国的相关市场规模将达到6亿美元。目前西欧有80多家移动运营商，用户总数超过2.7亿，定位服务总收入2007年将达到55.08亿美元。在我国，移动定位业务在行业用户市场加快渗透的同时，正逐步向大众用户市场拓展。2005年国内移动定位市场规模达到2.21亿元，比2004年增长80%。受“奥运经济”的刺激，在2006～2008年的3年内，该市场的增长率将保持在150%以上[1]。到2008年中国移动定位市场将达到52.5亿元，成为最具竞争力的3G核心业务之一。
　　如图1与图2所示，分别给出了2003～2009年全球移动定位市场规模和2004～2008年中国移动定位市场规模。

图1　2003～2009年全球移动定位市场规模（亿美元）

图2　2004～2008年中国移动定位市场规模

　　作为全球拥有移动电话用户数量最多的国家，移动定位在我国拥有广阔的应用前景。但从目前的实际应用情况来看，移动定位用户规模依然较小，移动定位占移动运营商增值服务总收益的比重还比较低。总体上讲，移动定位业务在我国还仅仅处于市场培育阶段，如何有效推动移动定位业务的快速、健康发展，成为摆在移动运营商面前的重要课题。
1、LBS概念及业务分类
　　移动定位服务又叫做移动位置服务（LBS-Location Based Service），它是指移动网络通过特定的定位技术来获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图平台的支持下，为终端用户提供相应服务的一种增值业务[2]。移动定位不仅能够帮助个人客户查询自己和他人的位置信息，而且还能提供基于位置的附加信息服务，包括用户所在位置的商店、银行、书店、医院、宾馆、餐馆等信息。
　　移动定位业务的具体应用可大致分为：公共安全业务、跟踪业务、基于位置的个性化信息服务、导航服务以及基于位置的计费业务等。
　　公共安全业务：是指出于公共安全考虑，国家或地区安全机构可以对进行紧急呼叫的用户进行定位并实施援助。目前，我国人身安全和紧急救助报警只能依靠拨打110或120，这使得用户在紧急情况下（如正受到人身攻击或急病突发）的报警变得十分困难。利用移动定位业务，手机的持有者只要按几个按钮，警务中心和急救中心在几秒钟内便可知报警人的位置而可以提供及时的救助。
　　位置跟踪业务：是指根据移动设备查询车辆、设备携带者所处的位置。例如车辆查询服务可以为企业、公安、邮政速递车、银行运钞车、出租车汽车公司等提供重要车辆的即时跟踪服务，实时掌握车辆行进中位置信息，加强车辆防盗功能。
　　基于位置的个性化信息服务：包括周边信息查询、城市观光、根据位置的内容广播、移动黄页、娱乐游戏等。移动运营商可和互联网站商合作，为用户提供丰富的信息服务；当用户随时随地想购买自己喜欢的商品时，定位系统与信息数据库结合可引导用户购买；用户还可利用定位系统随时获知朋友的位置、发出问候信息；还可和朋友玩基于位置的游戏等。
　　导航服务：指引用户找到要去的目标，当用户输入目的地后，系统会返回信息和图形方式的线路图。当你驾车外行时，若车上配有GPS导航终端；或你外出时，手中有一款导航手机，凭借终端屏幕上的导航电子地图，即使在一个完全陌生的环境中也可以自由驰骋或行走。
　　基于位置的计费业务：就是在不同的位置使用移动电话时，按不同的标准收费。根据现有的收费体制，当用户同时可以使用自己的移动终端和固定电话时，用户显然会首选固定电话。如果移动运营商能在一些特殊地点提供一个可以和固定电话相竞争的收费标准。例如，对在家或办公室的主呼用户可以适当降低话费，则可以与固话运营商展开竞争。运营商可以根据用户的不同位置指定灵活的费率，这种资费政策可以针对单个用户，也可以针对用户组。
　　当前，中国移动的E-OTD定位业务和中国联通的“定位之星”（GPSone定位服务）提供最近的商场/宾馆/餐厅等查询、导航、物流、报警、智能交通、车辆跟踪/指挥/调度、老人/小孩位置查询等基于位置的服务。随着3G的发展，移动定位业务将会获得更广泛的应用，给用户带来更为便利和个性化的业务体验。
2、移动定位技术
　　目前，全球范围内普遍使用的移动定位技术主要有四种：Cell-ID技术、TDOA技术、E-OTD技术和A-GPS技术。其中Cell-ID、TDOA是基于网络的，E-OTD是基于终端的，而A-GPS则是网络与终端混合的解决方案。由于E-OTD是专门针对GSM/GPRS而设计的，因此，在3G网络中很可能被淘汰。
　　下面介绍在3G网络中广泛使用的3种移动定位技术。
　　2.1　基于Cell-ID的定位
　　Cell-ID定位技术是根据移动台所处的小区标示号（Cell-ID）来确定用户的位置。移动台在当前小区注册后，在网络中就会有相对应的Cell-ID，只要系统知道该小区基站的中心位置和该小区的覆盖半径，就能够获取移动台的位置信息。这种技术一般只能定位到某个基站或者基站下面的某个扇区，属低精度定位。它的定位精度取决于下列因素：
　　（1）小区半径；
　　（2）基站类型，全向/扇区；
　　（3）MS（Mobile station）与小区中心的距离。
　　Cell-ID定位方式的主要优点是无需对手机或网络进行修改，易于实现；有很好的覆盖性与可靠性；响应时间短，整个定位过程仅需1秒左右。缺点是定位精度较差且依赖于基站覆盖区域的大小，一般定位精度在数百米。在基站分布较少的地区，如郊区和农村难以获得理想的定位精度。Cell-ID定位方法技术相对简单，投资较低，可以让移动运营商迅速进入市场。在今后的3G网络中该技术将会与其他高精度的定位技术并存，以满足用户的不同需求。
　　2.2　基于TDOA的定位
　　到达时间差（Time Difference of Arrival，TDOA）定位的基本原理是测量不同基站接收
　　到同一移动站的时差，并由此计算出移动站到不同基站的距离差。移动站到任何2个基站的距离d可以在2个基站之间给出一条双曲线，移动站一定处于该曲线上。当同时有N个基站参与测距时（N≥3），由多个双曲线之间的交汇区域就是对用户位置的估计[3]。TDOA定位技术可应用于各种移动通信系统（GSM、WCDMA、窄带CDMA和CDMA2000中），尤其适合CDMA系统，CDMA系统用扩频方式将信号频谱扩展到很宽的范围，使系统具有较强的抗多径能力。如果GSM网络采用TDOA方法定位，关键在于良好的参数设计和技术保证。
　　TDOA定位方式的优点是定位精度较高，但它的精度随环境的不同而不同。在较开阔的地区，如郊区、乡村等，TDOA受多径干扰影响小，可以将移动台定位精度在10～20 m范围内；在城区，由于高大建筑物较多，电波传播环境复杂，一般要经过折射或反射，影响定位精度，定位精度在100～200 m。该技术也无需对手机进行修改，可以直接向现存用户提供服务。但该技术定位响应时间比Cell-ID技术略长，需要7 s左右。
　　2.3　A-GPS定位技术
　　A-GPS（Assisted Global Positioning Systems）是网络辅助的GPS定位的简称。这种方法需要网络和移动台都能够接收GPS信息。它的基本原理是：GPS接收机将测量到的GPS辅助信息记录下来，发送至蜂窝移动网络，定位系统接收GPS参考接收网络发送的GPS导航电文，然后结合网络其他信息，加工成辅助GPS信息（包括GPS伪距测量的辅助信息和移动台位置计算的辅助信息）并提供给移动台，利用这些信息，移动台可以快速捕获卫星并接收到测量信息，然后将测量信息发送给网络中的定位服务中心，由它计算出移动台当前所处的位置。由于位置计算是在网络侧完成的，移动台的GPS接收实现复杂度大大降低，并能够降低功耗。其定位原理如图3所示[4]。

图3　A-GPS工作原理

　　A-GPS定位精度高，在开阔的环境中，如城郊或乡村，多径和遮挡是可以忽略的，A-GPS的定位精度能够达到10 m左右甚至更优；如果移动台处于城区环境，无遮挡并且多径不严重，定位精度将在30～70 m之间；如果移动台在室内或其他多径和遮挡严重的区域，此时移动台难以捕捉到足够的卫星信号，A-GPS将无法完成定位。
　　与前两种定位技术相比，A-GPS定位方法的响应时间稍长，在冷启动情况下，A-GPS定位的响应时间为10～30 s；在正常工作状态下，定位响应时间为3～10 s之间。
　　表1对以上3种定位技术做了一个综合比较。
    表1　移动定位技术比较
    定位技术   Cell-ID   TDOA   A-GPS
    定位精度  200m以上  50-200m  5-50m
    定位速度  快  较慢  慢
    终端改造要求   无  无  软件+GPS
    依赖实体   网络  网络  网络+终端
    适用范围   城市较好   无遮挡环境   无遮挡环境
    投资成本   低   高   中
3、移动定位业务应用前景
　　2006年年初，中国移动在北京、天津、辽宁、湖北四个省市进行了“手机地图”业务的试点运行，为广大手机用户提供显示、动态缩放、动态漫游跳转、全图、索引图、比例尺、城市切换以及各种查询等位置服务。中国联通也早在2003年7月就推出了手机定位业务，用户在使用这项服务时，只要在手机上输入出发地和目的地，就可以查到开车路线；如果用语音导航，还能得到实时提示，该项业务还能够实现5～50 m的连续、精确定位，并已经实现了全国漫游。
　　2005年下半年，山东省青岛市网通公司推出了能定位的“关爱精灵”小灵通业务。至此，GSM、CDMA、PHS均已实现移动定位的商业化，定位服务也进一步由物流管理、交通调度、医疗救援、野外勘探等行业应用领域，加速走向大众化、普及化。
　　从宏观看，中国移动定位服务市场的发展环境良好。中国整体经济实力的平稳增长，为加大电信基础设施投资力度创造了条件，3G网络的建设和移动定位技术的日臻完善，将为移动定位业务打造一个良好的消费环境，并最终促使移动定位业务质量得到不断攀升，而社会发展所引发的广大需求，也将有利于用户消费观念的培养，并最终促进整个市场的繁荣。
4、移动定位业务发展面临的问题及建议
　　移动定位服务是3G时代移动增值业务中最具吸引力的业务，同时也是产业链合作环节最为复杂的业务之一。从目前的实际应用情况来看，移动定位用户规模依然较小，在市场认知、内容开发、终端支持、产业合作等方面，国内移动定位业务的发展仍存在着诸多问题[5]。
　　4.1　面临的问题
　　（1）市场认知相对偏低
　　有市场调查显示，在移动运营商提供的诸多移动增值业务中，大概只有28%的手机用户知道移动定位业务，在所调查的21项移动增值业务中名列第11位，远低于手机铃声下载（67.2%）、图片下载（57.8%）、收发彩信（48.4%）和彩铃业务（39.1%）的认知率。移动定位业务在国内的发展已有3年左右的时间，但其市场认知度依然偏低，甚至低于较晚推出的彩铃业务。因此，如何加大市场推广力度，有效提高移动定位业务的市场认知度，这是移动运营商和SP等各方需要考虑的问题。
　　（2）服务内容单一
　　当前，运营商和SP提供的位置服务基本上是基于GIS系统的“定位、交通导航、提供定位点周边信息”的“纯位置”服务，如找自己、找朋友、周边查询、路径查询、公交换乘等，而没有和其他应用结合起来。一些SP提供的位置服务在业务类型上基本雷同，存在着供需错位且质量不高的问题。另外，从事地图数据制作的机构有差异，一些地图数据产品精度低、更新速度慢、信息内容不够准确，这在一定程度上影响了用户的使用热情。
　　（3）定位技术有待提高
　　目前，实现位置服务的定位技术主要有CELL-ID、E-OTD、A-GPS等3种方法，CELL-ID和A-GPS技术在国内均有应用。CELL-ID技术定位精度低，当需要精度较高的紧急定位服务时，CELL-ID就无法满足要求。A-GPS技术的定位精度高、首次捕获GPS信号时间短。但该技术也存在着一些局限，如室内定位问题目前无法圆满解决，定位实现必须通过多次网络传输，占用了系统大量的资源。除此之外，还有使用的有效性问题。由于GPS系统被美国政府拥有和控制，在战争等非常时期，要借助GPS系统的A-GPS定位业务就会受到影响。
　　（4）隐私保护急需解决
　　随着社会的进步，人们对隐私越来越敏感。目前的移动定位方案可以分两大类：一类是网络进行自动定位的方案，另一类是基于终端提出申请后进行定位的方案。前者是通过网络的升级，使之能够对所有用户进行跟踪，而后者则依赖于用户终端增加相应的软硬件后才能获得服务。两者存在着隐私权保护程度的差异。考虑到不同技术对隐私权保护的差异，运营商应根据不同的目标用户群来确定隐私权保护的权限，有效保护用户的隐私权。
　　（5）产业链尚不健全。
　　移动定位业务需要大量的位置信息作支撑，比如详尽的公交线路、餐馆位置等，而且需要及时更新，地理信息建设将是一项庞大的系统工程，从数据的收集、整理、分类、加工、更新，到各种查询功能的开发、完善，都需要有一整套完善的机制和系统来保障。而我国在这方面的基础还比较薄弱。
　　（6）终端样式少且价格昂贵
　　定位服务目前面临着终端、网络等的瓶颈限制。当前国内支持A-GPS或GPSone的终端样式少且价格昂贵。尤其对中国移动，由于当初建设网络时采用的设备不一样，导致兼容性与平台存在很大的问题。即使网络问题得到解决，如何解决终端价格过高，终端普及率低，用户缺乏价值感知等问题也是摆在中国移动面前的一个难题。
　　4.2　建议
　　（1）市场营销策略应该更多的考虑从“以产品为中心”向“以用户为中心”的理念转变。运营商应该加强用户需求、消费行为、消费偏好的研究，开拓细分市场，为用户提供个性化服务。通过加强数据挖掘和用户行为分析，从提升用户满意度的角度出发，设计顺畅合理的业务流程，改善用户体验。例如升级业务处理界面等，给用户的使用过程带来新鲜感。
　　（2）不断进行技术升级，提高定位精度。同时，移动运营商还应当有效解决好移动定位业务的漫游问题，支持与定位精度相关的计费。
　　（3）联合SP建立移动位置门户，为用户提供更丰富的信息服务。例如，为推动位置服务业务的发展，日本和韩国的运营商建立了门户网站，吸引众多SP，推出丰富的位置服务内容。如日本第二大运营商KDDI推出的定位业务已达100多种，如电子地图、餐馆指南、火车时刻表、城市指南、天气和紧急信息等。这些为我国移动运营商提供了很好的借鉴。
　　（4）要全面构建更加清晰的产业合作模式，让更多的GIS开发商、应用提供商、中间件提供商等环节积极参与进来，并协调好彼此的利益关系。在市场的培育期，产业链各方应该尽量让利给用户，培养用户的使用习惯。针对支持移动定位业务终端不足的问题，移动运营商应当积极协调与终端厂商之间的关系，通过定制等手段，有效降低终端的价格；还可以通过在旅游景点等地出租终端等方式，降低用户使用定位业务的门槛。
　　（5）积极探索与传统行业进行融合的商业模式与业务策略，拓展基于移动定位的行业应用领域。移动定位服务可以促进物流、交通、安全、城市规划、农林渔等众多传统产业的精确信息化管理，通过与这些传统产业的交融与合作，促进移动定位业务的快速发展。
5、结语
　　即将到来的3G时代、巨大的市场需求等都成为中国移动定位服务发展的强劲推动力，对于运营商、位置服务内容商、移动终端厂商而言，都存在着巨大的商机，只要把握住市场的方向，最终将获得很高的收益。
　　参考文献
　　1　张传福，胡敖，彭灿，赖卫国.移动通信新业务开发必读[M].北京：人民邮电出版社，2005
　　2　李海燕，张岩.移动通信网络的移动台定位技术及应用[J].邮电设计技术，2006(3)：27～34.
　　3　CHAN Y T,H O K C.A simple and efficient estimator for hyperbolic location [J]. IEEE Trans on Signal Processing 1994，42(8)：1905～1915.
　　4　范平志，邓平，刘林.蜂窝网无线定位[M].北京：电子工业出版社,2002
　　5　贾颖.移动位置服务的技术原理及市场前景[J].邮电规划，2003(1)：14～18.