通过监测移动信令获取移动用户位置的方法及系统

摘要

本发明公开了一种通过监测移动信令获取移动用户位置的方法及系统，涉及移动网络定位技术领域。该方法包括以下步骤：采集LTE网络中S1‑MME接口的信令，将采集的信令均匀分流后发送给数据采集处理层；数据采集处理层对信令进行解析、处理，提取出包含移动终端标识号位置的信息，并将其与该信令产生的时间作为一条记录存储在数据库中；用户通过应用处理层向数据采集处理层发送位置查询请求信息；数据采集处理层接收位置查询请求信息，将被查询的移动终端的位置信息返回至用户。本发明无需对移动终端和移动网络进行修改，也不会对无线通信网络造成任何影响，就可以定位当前移动终端使用者的位置，覆盖率高、精度高，而且定位响应时间快，适用性较高。

权利要求

1.一种通过监测移动信令获取移动终端位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、信令汇聚分流设备(7)采集LTE网络中S1-MME接口的信令，将采集的信令均匀分流后发送给数据采集处理层；

其中，S1-MME接口为以太网接口，采用TAP方式或者交换机镜像方式进行信令的采集；

或者S1-MME接口为光接口，采用分光的方式进行信令的采集；

S2、数据采集处理层接收所述信令，并将所述信令打上时间戳，对所述信令进行解析、处理，提取出信令中包含的移动终端标识号和移动终端位置信息，将移动终端的标识号和位置信息及信令产生的时间合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中，其中，所述数据采集处理层包括前端处理机群(8)；

S3、用户通过应用处理层向所述数据采集处理层发送位置查询请求指令，所述位置查询请求指令包括请求查询的时间、以及被查询的移动终端的标识号；

S4、所述数据采集处理层接收所述位置查询请求指令，数据采集处理层接收到位置查询请求指令时，自动匹配包含与请求指令中移动终端标识号及请求查询的时间区间相同信息的SDR记录，从中提取出移动终端所在的基站扇区编号ECell-ID，再根据基站扇区编号ECell-ID对应的实际移动网络建设时编写的物理位置对应表查询到移动终端的物理位置信息，并将被查询的移动终端的位置信息发送至所述应用处理层；

其中，所述步骤S2包括以下操作：将接收到的信令打上时间戳，依次对所述信令进行IP层协议解析、SCTP层协议解析、S1-AP层协议解码、NAS消息协议解码，从解码后的NAS消息中提取出移动终端的标识号和位置信息，并将信令产生的时间、移动终端的标识号和位置信息合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中。

2.一种通过监测移动信令获取移动终端位置的系统，其特征在于：包括依次通信连接的数据接入层、数据采集处理层及应用处理层，所述数据接入层包括演进的无线接入网(2)、移动管理实体(3)、归属用户服务器(4)、网关(5)、IP服务网络(6)；所述演进的无线接入网与所述移动管理实体(3)和所述网关(5)通信连接，所述移动管理实体3与所述网关(5)和所述归属用户服务器(4)通信连接，所述网关(5)与所述IP服务网络(6)通信连接；

其中，所述数据接入层还包括通过S1-MME接口与所述演进的无线接入网和所述移动管理实体(3)连接的信令汇聚分流设备(7)；所述信令汇聚分流设备(7)用于采集LTE网络中S1-MME接口的信令，并将采集的信令均匀分流后发送给数据采集处理层；其中，S1-MME接口为以太网接口，采用TAP方式或者交换机镜像方式进行信令的采集；或者S1-MME接口为光接口，采用分光的方式进行信令的采集；

所述数据采集处理层包括前端处理机群(8)，所述前端处理机群(8)包括前端处理机，所述前端处理机用于将采集到的所述信令打上时间戳，提取出信令中包含的移动终端标识号和移动终端位置的信息，将移动终端的标识号和位置信息及信令产生的时间合成一条SDR记录存储在前端处理机的数据库中；

所述应用处理层包括定位服务器(1)，所述定位服务器(1)用于向所述系统发送位置查询请求指令，所述位置查询请求指令中包括请求查询的时间、以及被查询的移动终端的标识号；

所述前端处理机还用于接收所述位置查询请求指令，数据采集处理层接收到位置查询请求指令时，自动匹配包含与请求指令中移动终端标识号及请求查询的时间区间相同信息的SDR记录，从中提取出移动终端所在的基站扇区编号ECell-ID，再根据基站扇区编号ECell-ID对应的实际移动网络建设时编写的物理位置对应表查询到移动终端的物理位置信息，并将被查询到的移动终端位置信息返回给所述定位服务器(1)；

其中，所述前端处理机包括依次相连的信令数据采集卡、IP层协议解析单元、SCTP层协议解析单元、S1-AP层协议解码单元、NAS消息协议解码单元、以及位置信息获取单元；

所述信令数据采集卡用于接收经所述信令汇聚分流设备(7)分流后发送过来的信令，并将所述信令打上时间戳；

所述位置信息获取单元用于从解码后的NAS消息中提取出移动终端的标识号和移动终端的位置信息，并将信令产生的时间和各移动终端的标识号和位置信息合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中。

说明书

通过监测移动信令获取移动用户位置的方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及移动网络定位技术领域，更具体地说，涉及一种通过监测移动信令获取移动用户位置的方法及系统。

背景技术

[0002] 移动定位是指定位系统通过移动运营商的移动通信网络，采用相关定位技术，通过监测手机等移动终端确定移动用户所处的实际位置。目前主流的移动定位技术如下：

[0003] 1、GPS卫星定位：GPS（Global Positioning System，全球定位系统）由21颗卫星、地面控制站和用户终端三部分组成，移动终端在接收到卫星信号并进行计算后来确定终端所处位置。该定位技术定位精度较高，但是不能在室内和有高层建筑遮挡的地方使用，而且用户的终端必须内嵌GPS芯片才能实现定位，适用性较差。

[0004] 2、OTDOA定位技术：OTDOA（Observed Time Difference of Arrival，到达时间差定位法）是一种应用于3G网络的定位方式。这种定位技术通过移动终端测量不同基站的下行导频信号的到达时刻（TOA，Time of Arrival）实现定位，其定位精度较高位范围约为100～200m。但对时间基准的依赖性较强，同时受多径干扰的影响也较大，而且该方法涉及到TOA的测量和定位的计算，需要在网络上做较大的修改，技术实现代价高。

[0005] 3、A-GPS定位技术：A-GPS（Assisted Global Positioning System，网络辅助的全球定位系统），这种方法需要网络和移动终端都能接收GPS信息，是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动终端进行定位的技术。该技术的优势主要在其精度上，在室外等空旷地区，正常工作环境下其精度可达5～10m，堪称目前定位精度最高的一种定位技术，且首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒钟。但是该技术需要在移动终端内增加GPS芯片，并改造移动终端的天线，同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基站等设备，其技术复要度高，运营商投资成本较大。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种通过移动信令获取移动用户位置的方法及系统，该方法及系统无需对移动终端和移动网络进行修改，也不会对无线通信网络造成任何影响，就可以定位当前移动终端使用者的位置，覆盖率高、精度高，而且定位响应时间快，适用性较高。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，构造一种通过监测移动信令获取移动终端位置的方法，包括以下步骤：

[0008] S1、采集LTE网络中S1-MME接口的信令，将采集的信令均匀分流后发送给数据采集处理层；

[0009] S2、数据采集处理层接收所述信令，并将所述信令打上时间戳，对所述信令进行解析、处理，提取出信令中包含的移动终端标识号和移动终端位置的信息，将移动终端的标识号和位置信息及信令产生的时间合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中；

[0010] S3、用户通过应用处理层向所述数据采集处理层发送位置查询请求指令；

[0011] S4、所述数据采集处理层接收所述位置查询请求指令，并将被查询的移动终端的位置信息发送至所述应用处理层。

[0012] 在本发明所述的方法中，所述步骤S2包括以下操作：将接收到的信令打上时间戳，依次对所述信令进行IP层协议解析、SCTP层协议解析、S1-AP层协议解码、NAS消息协议解码，从解码后的NAS消息中提取出移动终端的标识号和移动终端的位置信息，并将信令产生的时间和移动终端的标识号和位置信息合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中。

[0013] 在本发明所述的方法中，所述步骤S1中的S1-MME接口为以太网接口，采用TAP方式或者交换机镜像方式进行信令的采集。

[0014] 在本发明所述的方法中，所述步骤S1中的S1-MME接口为光接口，采用分光的方式进行信令的采集。

[0015] 在本发明所述的方法中，所述步骤S3中的位置查询请求指令中包括请求查询的时间、以及被查询的移动终端的标识号。

[0016] 本发明还提供一种通过监测移动信令获取移动终端位置的系统，包括依次通信连接的数据接入层、数据采集处理层及应用处理层，所述数据接入层包括移动终端、演进的无线接入网、移动管理实体、归属用户服务器、网关、IP服务网络；所述演进的无线接入网与所述移动管理实体和所述网关通信连接，所述移动管理实体与所述网关和所述归属用户服务器通信连接，所述网关与所述IP服务网络通信连接；

[0017] 其中，所述数据接入层还包括通过S1-MME接口与所述无线接入网和所述移动管理实体连接的信令汇聚分流设备；所述信令汇聚分流设备用于采集LTE网络中S1-MME接口的信令，并将采集的信令均匀分流后发送给数据采集处理层；

[0018] 所述数据采集处理层包括前端处理机群，所述前端处理机群包括前端处理机，所述前端处理机中的信令数据采集卡将所述信令打上时间戳，提取出信令中包含的移动终端标识号和移动终端位置的信息，将移动终端的标识号和位置信息及信令产生的时间合成一条SDR记录存储在前端处理机的数据库中；

[0019] 所述应用处理层包括定位服务器，所述定位服务器用于向所述系统发送位置查询指令；

[0020] 所述前端处理机还用于接收所述位置查询请求指令，并将被查询的移动终端位置信息返回发送给所述定位服务器。

[0021] 在本发明所述的系统中，所述前端处理机包括依次相连的信令数据采集卡、IP层协议解析单元、SCTP层协议解析单元、S1-AP层协议解码单元、NAS消息协议解码单元、以及位置信息获取单元；

[0022] 所述信令数据采集卡用于接收经所述信令汇聚分流设备分流后发送过来的信令，并将所述信令打上时间戳；

[0023] 所述位置信息获取单元用于从解码后的NAS消息中提取出移动终端的标识号和移动终端的位置信息，并将信令产生的时间和各移动终端的标识号和位置信息合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中。

[0024] 在本发明所述的系统中，所述S1-MME接口为以太网接口，采用TAP方式或者交换机镜像方式进行信令的采集。

[0025] 在本发明所述的系统中，所述S1-MME接口为光接口，采用分光的方式进行信令的采集。

[0026] 在本发明所述的系统中，所述位置查询请求指令包括请求查询的时间、以及被查询的移动终端的标识号。

[0027] 实施本发明提供的一种通过监测移动信令获取移动用户位置的方法及系统，具有以下有益效果：本发明通过采集无线接入网与核心设备移动管理实体之间的S1-MME接口的信令，通过对采集到的信令进行解析及处理来获取移动终端的位置信息，该方法及系统无需对移动终端和移动网络进行修改，也不会对无线通信网络造成任何影响，就可以定位当前移动终端使用者的位置，覆盖率高、精度高，而且定位响应时间快，适用性较高。

附图说明

[0028] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0029] 图1是本发明通过监测移动信令获取移动终端位置方法实施例的流程图；

[0030] 图2是图1所示步骤S2的具体工作流程图；

[0031] 图3是本发明通过监测移动信令获取移动终端位置系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0032] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

[0033] 图1是本发明通过监测移动信令获取移动终端位置方法实施例的流程图。参见图1所示，本发明的第一实施例提供的通过监测移动信令获取移动终端位置方法，包括以下步骤：

[0034] S1、采集LTE(Long Term Evolution,长期演进)网络中S1-MME接口的信令，将采集的信令均匀分流后发送给数据采集处理层；这里的S1-MME接口为无线接入网与核心网设备移动管理实体3（MME，Moblity Management Entity）的接口，该接口类型在物理上可以采用以太网接口和光接口，当采用以太网接口时，采用TAP（Test Access Point，分路器）方式或者交换机镜像方式进行信令的采集；当采用光接口时，采用分光的方式进行信令的采集；

[0035] S2、数据采集处理层接收信令，并将信令打上时间戳，对信令进行解析、处理，提取出信令中包含的移动终端标识号和移动终端位置的信息，将移动终端的标识号和位置信息、以及信令产生的时间合成一条SDR(Session detailRecord，会话详细记录)记录存储在数据采集处理层的数据库中；这里需要说明的是，该SDR记录里面包含了各移动终端的标识号、移动终端的位置信息（即移动终端所在基站的扇区编号）、以及包含该移动终端位置信息信令产生的时间；

[0036] S3、用户通过应用处理层向数据采集处理层发送位置查询请求指令；这里的位置查询请求指令中主要包括请求查询的时间、以及被查询的移动终端的标识号；

[0037] S4、数据采集处理层接收位置查询请求指令，并将被查询的移动终端的位置信息发送至应用处理层；这里需要说明的是，数据采集处理层接收到位置查询请求指令时，自动匹配包含与请求指令中移动终端标识号及请求查询的时间区间相同信息的SDR记录，从中提取出移动终端所在的基站扇区编号ECell-ID，再根据基站扇区编号ECell-ID对应的实际移动网络建设时编写的物理位置对应表查询到移动终端的物理位置信息，从而获取移动终端的具体位置，再将该位置信息返回给应用处理层。

[0038] 图2是图1所示步骤S2的具体工作流程图。在本发明第二实施例提供的方法中，参见图2所示，相对于本发明第一实施例，该实施例中步骤S2包括以下操作：将接收到的信令打上时间戳，依次对信令进行IP层协议解析、SCTP层协议解析、S1-AP层协议解码、NAS消息协议解码，从解码后的NAS消息中提取出移动终端的标识号和移动终端的位置信息，并将信令产生的时间、移动终端的标识号和位置信息合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中，同样这里的SDR记录包括移动终端标识号、移动终端所在基站的扇区编号、以及包含该移动终端的标识号和位置信息的信令所产生的时间。

[0039] 在上述方法流程中，用户可以直接通过采集无线接入网与核心网设备移动管理实体3之间S1-MME接口的信令，通过对采集到的信令进行解析及处理来获取移动终端的位置信息，无需对移动终端和移动网络进行修改，也不会对无线通信网络造成任何影响，就可以定位当前移动终端使用者的位置，覆盖率高、精度高，而且定位响应时间快，适用性较高。

[0040] 本发明提供的方法，主要适用于以下场景：附着业务场景、去附着业务场景、移动终端发起的服务请求场景、专用承载建立场景、跟踪区域更新场景、切换场景。

[0041] 这里以附着业务场景为例，该场景下的在移动终端开机附着业务场景下，移动终端的位置信息存在于Initial UE Message（初始直传消息）中，该消息包含的字段信息如下表所示。

[0042]

[0043] 表1

[0044] 该表中，eNB UE S1AP ID值表示在此eNodeB（Evolved NodeB，演进的NodeB）中UE（User Equipment，用户设备，即移动终端）的S1接口，移动管理实体3侧将利用此标识来确定UE所对应的S1-MME接口逻辑连接；TAI值由PLMN IDentitity（Public Land Mobile Network IDentitity，公共陆地移动网络标识）和TAC（Tracking Area Code，跟踪区编码）组成，唯一表示了UE的Tracking Area（跟踪区标识）；Presence中M表示该信息是必须带的，如果在信令流程中得不到Presence为M信息时，需要给出缺省值；Presence中O表示该信息是条件可选的，该消息中可以不携带Presence为O的信息。从该表可以看出在附着业务场景下，其Initial UE Message中包含了用户设备的位置信息，用户可以直接监测移动终端在LTE网络中S1-MME接口处的信令，通过该信令进行解析、处理，即可获取用户所需查询的移动终端所在的位置信息，无需对移动终端和移动网络进行修改，也不会对无线通信网络造成任何影响。

[0045] 图3是本发明通过监测移动信令获取移动终端位置系统实施例的结构示意图。参见图3所示，本实施例提供的一种通过监测移动信令获取移动终端位置的系统，包括依次通信连接的数据接入层、数据采集处理层及应用处理层，所述数据接入层包括用户设备9（即移动终端）、演进的无线接入网2、移动管理实体3、归属用户服务器4、网关5、IP服务网络6；演进的无线接入网2与移动管理实体3和网关5通信连接，移动管理实体3与网关5和归属用户服务器4通信连接，网关5与IP服务网络6通信连接，具体地演进的无线接入网分2别通过S1-MME接口和S1-U接口与移动管理实体3和网关5连接，移动管理实体3分别通过S11接口和S6a接口与网关5和归属用户服务器4连接，网关5通过SGi接口与IP服务网络6连接，这里的网关5是S-GW（Serving Gateway，服务网关）与P-GW（PDN Gateway，分组数据服务网关）两个网元的集合，这里的用户设备9在LTE网络中进行通信的时候会产生移动通信信令消息。此外，数据接入层还包括通过S1-MME接口与演进的无线接入网2和移动管理实体3连接的信令汇聚分流设备7；信令汇聚分流设备7用于采集LTE网络中S1-MME接口的信令，并将采集的信令均匀分流后发送给数据采集处理层。同样，本实施例中的S1-MME接口为以太网接口或者是光接口，当S1-MME接口为以太网接口时，采用TAP方式或者交换机镜像方式进行信令的采集；当S1-MME接口为光接口时，采用分光的方式进行信令的采集。

[0046] 数据采集处理层包括前端处理机群8，前端处理机群8包括前端处理机，前端处理机用于将信令打上时间戳，提取出信令中包含的移动终端标识号和移动终端位置的信息，将移动终端的标识号和位置信息及信令产生的时间合成一条SDR记录存储在前端处理机的数据库中；同样，这里的SDR记录里面包含了个移动终端的标识号、移动终端的位置信息（即移动终端所在基站的编号）、以及包含该移动终端位置信息信令产生的时间。这里需要说明的是，本实施例中是采用分流算法对信令进行均衡分流处理的，这样将信令数据流均匀分流后发送给前端处理机群8，使用多个前端处理机同时对采集到的信令进行解析、处理，能够减少信令的处理时间、提高信令的处理效率。

[0047] 应用处理层包括定位服务器1，定位服务器1用于向系统发送位置查询请求信息；这里的定位服务器1可以选用短信、WAP、WEB或语音等通讯方式发送位置查询的请求信息。

[0048] 本实施例中的，前端处理机还用于接收位置查询请求信息，并将被查询的移动终端位置信息发送至定位服务器1。具体地，该实施例中前端处理机包括依次相连的信令数据采集卡、IP层协议解析单元、SCTP层协议解析单元、S1-AP层协议解码单元、NAS消息协议解码单元、以及位置信息获取单元。其中，信令数据采集卡用于接收经信令汇聚分流设备7分流后发送过来的信令，并将所述信令打上时间戳；位置信息获取单元用于从解码后的NAS消息中提取出移动终端的标识号和移动终端的位置信息，并将信令产生的时间和各移动终端的标识号和位置信息合成一条SDR记录存储在数据采集处理层的数据库中，当接收到用户发送的位置查询的请求信息时，前端处理及中的位置信息获取单元自动从数据库中提取出与该请求信息中的移动终端标识号以及请求查询的时间相匹配的SDR记录，并读取该SDR记录中移动终端所在的基站扇区编号，根据该基站编号获取与其经度、纬度信息，并将该经度、维度信息转换为文字信息返回给用户，从而完成一次定位业务。

[0049] 通过使用本发明所提供的方法及系统，在LTE网络中无需在用户的移动终端上内嵌GPS芯片，而无需对网络做较大的修改，仅通过监测移动终端在LTE网络中S1-MME接口的信令，即可从该信令中获取该移动终端所处的位置，而且该方法及系统实现起来比较容易，可信度高、覆盖率高（只要有无线信号的地方即可以进行定位，适用于室内、高层建筑遮挡的小区里面），定位响应时间快。

[0050] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。