先進的衛(wèi)星GPS運營服務系統(tǒng)

高暉 王莉 富斌

　　引言



　　隨著全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GPS）應用產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，GPS與GSM／CDMA的結(jié)合應用已成為全球通信導航界的特點，其中，尤以汽車消費為主。通過對國際衛(wèi)星導航市場發(fā)展趨勢的分析，汽車導航始終在各種應用領域中占據(jù)最大的份額。據(jù)分析，汽車導航在1996—2003年間占據(jù)全球衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的30％—400％。



　　本文給出了一種先進的GPS運營服務系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)，包括全國網(wǎng)省級網(wǎng)和地方級網(wǎng)。該系統(tǒng)將為用戶提供基于GSM網(wǎng)絡的短信息服務（SMS）與通用無線分組交換(GPRS)機制、基于衛(wèi)星通信鏈路的網(wǎng)絡通信、基于GPS／GSM的車載產(chǎn)品設備、針對多種業(yè)務的數(shù)據(jù)集成等。可為企業(yè)級客戶提供車隊管理服務，為中小型企業(yè)提供Client／Browser應用，同時呼叫響應中心將為用戶提供快速綜合響
應服務。該服務網(wǎng)絡通過相試相應拓展可為未來的個人消費類市場提供技術手段和技術保障。



　　2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)描述



　　該GPS運營服務系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可抽象成集中管理式分層嵌套的系統(tǒng)模型。服務網(wǎng)絡的核心——運控管理中心（B0）在物理上可包含局部系統(tǒng)。



　　GPS運營服務平臺由一個運控管理中心和多個局部系統(tǒng)組成。運管中心和這些局部系統(tǒng)通過一個或多個通道相連。全局系統(tǒng)的功能是局部系統(tǒng)和通信系統(tǒng)全體功能的總和。它的主要設計思想是利用計算機網(wǎng)絡技術、移動通信技術、地理信息技術和衛(wèi)星導航技術，構(gòu)造一個覆蓋全國的、多層次的、多嵌套的Telematics服務系統(tǒng)。



　　2.1 系統(tǒng)組成及各部分主要功能



　　整個系統(tǒng)由運控管理、通信處理、應用管理、用戶終端和客戶服務響應等五大部分組成。各組成部分的主要功能分述如下。



　　運控管理部分是全系統(tǒng)的管理控制中心，對系統(tǒng)全局進行業(yè)務與工況的實時監(jiān)控，為客戶提供銷售、安裝、入網(wǎng)注冊、告警響應、數(shù)據(jù)存儲與管理、客戶服務、報告生成、賬單生成等全方位服務。它是對整個系統(tǒng)實施控制與管理的中心節(jié)點。



　　通信處理部分由一個主Hub（通信處理中心）和若干子Hub組成，在全系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)基于GSM的SMS／GPRS機制的實時數(shù)據(jù)收集、處理和分發(fā)。



　　應用管理部分是由若干區(qū)域和行業(yè)應用服務子系統(tǒng)組成。它們是根據(jù)大型集團用戶的特定需求，或根據(jù)區(qū)域管理的需要而設置的業(yè)務管理子系統(tǒng)（也稱集團用戶管理系統(tǒng)）。每個業(yè)務管理子系統(tǒng)設有一個應用子中心。根據(jù)其設置目的，這些應用級子中心可分為地區(qū)業(yè)務應用中心和行業(yè)應用中心。地區(qū)業(yè)務應用中心是為方便該地區(qū)基本服務管理需要而設置的，主要用于系統(tǒng)提供的通用服務的實時監(jiān)控與管理；行業(yè)應用中心是為滿足行業(yè)用戶特殊服務的管理需要而設置的，用于包括通用服務在內(nèi)的行業(yè)增值服務與行業(yè)信息實時監(jiān)控管理。



　　用戶終端部分包括用戶終端和固定用戶終端兩大類。移動用戶終端主要是指安裝在用戶車輛、船只等移動載體上，具有定位、載體狀態(tài)信息采集、遇險告警求援等功能的終端設備；固定用戶終端通常是指安裝在固定地點，用于目標狀態(tài)信息采集、回傳，為管理部門提供實時遠程監(jiān)控信息的終端設備。根據(jù)用戶的不同需求，車載終端設備（TCU）可做成系列型譜，并留有接收亞米級GPS差分服務信息的接口。



　　客戶服務響應部分主要由車隊管理系統(tǒng)（FMS）和呼叫中心（CallCenter）組成，為客戶提供中心導航、實時監(jiān)控和指揮調(diào)度等綜合信息。



　　上述各組成部分之間的關聯(lián)如圖1所示。







　　根據(jù)不同的應用要求，系統(tǒng)可基于地面移動通信網(wǎng)絡的SMS/GPRS服務構(gòu)建三種不同的通信鏈路，以提高信息傳輸效率及其實時性；



　�。�1）運管+通信+應用+響應->用戶；



　�。�2）應用+通信+響應->用戶；



　�。�3）響應+通信->用戶。



　　2.2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)



　　上述五大組成部分在技術實現(xiàn)上可分為下述六個層次，并且在物理上存在局部地域上的嵌套。



　　●應用層：導航和業(yè)務服務層，主要包括車隊管理系統(tǒng)、呼叫響應中心、調(diào)度指揮系統(tǒng)等。



　　●中間層：包括事務代理、安全認證、注冊等。



　　●服務層：包括Web服務、GIS服務、數(shù)據(jù)庫服務和通信服務。



　　●協(xié)議接口層：包括Hub網(wǎng)絡協(xié)議、運控管理協(xié)議和應用支持接口等。其中，Hub網(wǎng)絡協(xié)議是由主Hub之間交換信息的規(guī)則和約定，也就是通信各方就如何通信達成的協(xié)定。



　　●通信處理層：基于GSM短信SMPP和CMPP機制下的服務數(shù)據(jù)收集、處理和分發(fā)，主要指Hub。



　　●網(wǎng)絡物理鏈路層：鏈接各組成部分的物理鏈路傳輸。



　　系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。







　　2.3 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)



　　圖3給出了全系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意。







　　其中：各區(qū)域應用中心和行業(yè)應用中心的服務數(shù)據(jù)既可通過本地子Hub實現(xiàn)終端的位置和狀態(tài)信息的采集、處理和分發(fā)，也可通過主Hub代理實現(xiàn)。



　　全國運控管理中心負責全系統(tǒng)工況和業(yè)務運營狀況的監(jiān)控，包括對各區(qū)域和行業(yè)應用中心的運營實行監(jiān)控和管理，為各區(qū)域中心和行業(yè)應用中心提供認證服務，在必要時指揮其他應用中心接管出現(xiàn)故障的應用中心的運營服務。同時，各區(qū)域和行業(yè)應用中心在部分專業(yè)應用上具有一定的獨立性。



　　各應用子中心為服務層提供運控管理和服務支撐，在各應用中心下可頒配置若干FMS軟件和服務響應設施。



　　3 服務分發(fā)策略



　　車輛的位置和狀態(tài)信息以SMS／GPRS方式經(jīng)由地面移動通信網(wǎng)絡（GSM／CDMA）上行傳輸至系統(tǒng)通信處理中心（Hub），并由Hub存儲轉(zhuǎn)發(fā)至客戶端應用子中心，用戶端com的Browser應用和系統(tǒng)運管中心。



　　客戶端應用子中心下發(fā)的調(diào)度管理、響應控制信息以及GPS差分修正廣播信息由Hub經(jīng)地面移動通信網(wǎng)絡下行傳輸至車輛終端設備單元，完成系統(tǒng)服務分發(fā)過程。



　　4 結(jié)論



　　該GPS運營服務系統(tǒng)技術先進成熟，已成功應用于分布全球的6個國家。該系統(tǒng)的設計思路和相關技術可為多種業(yè)務的數(shù)據(jù)集成應用，企業(yè)級客戶的車隊管理，中小型企業(yè)的Client／Browser應用，呼叫響應中心集成等提供有益的參考與借鑒。系統(tǒng)可根據(jù)技術發(fā)展和用戶的需求進行相應拓展，為未來個人導航消費類市場提供技術手段和技術保障。



　　高暉 中國天地衛(wèi)星股份有限公司，工學博土



　　王莉 中國天地衛(wèi)星股份有限公司，技術總監(jiān)，研究員



　　富斌 航天科拄創(chuàng)新中心 常務副主任商級工程師




摘自 中國電信