WLAN无线定位解决方案技术建议书
文档版本01
发布日期2014-03-25
WLAN无线定位解决方案
技术建议书目录
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目录
1 概述 (5)
1.1 简介 (5)
1.2 WLAN无线定位问题与挑战 (5)
2 无线定位关键技术 (6)
2.1 基本概念 (6)
2.2 无线定位策略 (6)
2.2.1 基于移动终端的定位 (7)
2.2.2 基于网络的定位 (7)
2.2.3 两类定位策略对比 (7)
2.3 三点定位原理 (8)
2.3.1 理论实现 (8)
2.3.2 实际实现 (8)
2.4 位置场强指纹定位方法 (9)
3 WLAN无线定位解决方案 (12)
3.1 项目需求 (12)
3.2 WLAN定位方案网络架构 (12)
3.3 华为无线定位方案特点 (13)
3.4 总体架构 (15)
3.4.1 逻辑架构 (15)
3.4.2 系统接口描述 (16)
3.4.3 定位工作流程 (16)
3.4.4 物理架构 (17)
3.5 接入认证与访问控制 (18)
3.5.1 接入认证 (18)
3.5.2 访问策略 (19)
3.6 Wlan基础网络部署规划 (20)
3.6.1 WLAN部署规划 (20)
3.6.2 VLAN规划 (22)
3.6.3 IP地址规划 (23)
3.6.4 路由规划 (24)
3.6.5 网络管理部署 (24)
3.7 WLAN定位网络规划 (25)
3.7.1 总体原则 (25)
3.8 两类用户场景 (26)
3.9 各场景对应的定位子方案 (27)
3.9.1 定位子方案的选择依据 (27)
3.9.2 同频混合定位子方案 (28)
3.9.2.1 场景特征 (28)
3.9.2.2 定位应用 (29)
3.9.2.3 网络部署 (29)
3.9.2.4 网规示例—地下停车场 (30)
3.9.3 同频叠加定位子方案 (31)
3.9.3.1 场景特征 (31)
3.9.3.2 定位应用 (31)
3.9.3.3 网络部署 (32)
3.9.3.4 网规示例—商场店铺导航 (33)
3.9.4 异频叠加定位子方案 (34)
3.9.4.1 场景特征 (34)
3.9.4.2 定位应用 (34)
3.9.4.3 网络部署 (35)
3.9.4.4 网规示例—会议室导航 (36)
3.9.5 三套子方案对比 (36)
3.10 WLAN无线定位方案规格 (37)
3.10.1.1 定位终端类型 (37)
3.10.1.2 定位能力 (37)
3.10.1.3 定位应用LBS (38)
3.11 定位方案组件 (38)
3.11.1 支持定位功能wlan产品 (40)
3.11.2 定位服务器 (40)
3.11.3 地图服务器 (41)
3.11.3.1 数据种类 (41)
3.11.3.2 全要素地图数据，包括10个图层，5级比例尺 (41)
3.11.3.3 室内道路拓扑数据，支持跨楼层导航 (41)
3.11.4 定位应用业务系统 (42)
3.11.4.1 客流分析系统 (42)
3.11.4.2 信息推送系统 (44)
4 方案限制 (45)
技术建议书 1 概述
1 概述
1.1 简介
随着无线通信技术的发展和数据处理能力的提高，基于位置的服务成为最具发展潜力的
移动互联网业务之一。无论在室内还是室外环境下，快速准确地获得移动终端的位置信
息和提供位置服务的需求变得日益迫切。通信和定位两大系统正在相互融合、相互促进。
利用无线通信和参数测量确定移动终端位置，而定位信息又可以用来支持位置业务和优
化网络管理，提高位置服务质量和网络性能。
与此同时，各行业的定位服务市场同样发展迅速，定位服务需求量迅速增长。大型交通
枢纽如机场、车站等旅客群体行为预测，异常行为安全监控分析；商场购物车定位，顾
客消费习惯收集，客流分析；展馆展位导航定位、实时位置查询服务等。但由于GPS
卫星定位具有需要在相对空旷、高层建筑不密集的地方才能比较精确的定位，而且在户
内无法使用，耗电量较高的特点，因此利用广泛存在的WiFi网络，可以弥补GPS在建
筑密集或者室内应用的限制，扩大定位服务的应用行业和范围，提高定位精度，降低部
署成本，提高设备利用率，提高投资使用效率。
华为WLAN无线定位解决方案集合了网络、终端、定位引擎、第三方LBS应用系统（信
息推送、客流分析等）及接口等多个领域的产品，为客户提供完整的WLAN无线定位
解决方案，可以帮助企业客户随时随地无线接入的同时，能享受更贴心的基于位置的服
务，提升企业工作效率，持续提升客户满意度。
1.2 WLAN无线定位问题与挑战
图1 wlan定位问题与挑战
1.网络增值/运营：WLAN网络建设，只有投入没有增值产出，如何借助移动互联技
术及大数据实现网络运营创收
2.极致服务体验：GPS无法支持室内位置服务，需要提升用户服务感受（如商场、机
场、会展等大型室内场所）
3.提升管理效率：缺乏人员的智能化监控，及基于位置的精细化管理
2 无线定位关键技术
2.1 基本概念
1.无线定位：通过对无线电波的一些参数进行测量，根据特定的算法来判断被测物体
的位置。测量参数一般包括无线电波的传输时间、幅度、相位和到达角等。
2.基于三角关系定位技术：先要测量已知位置的参考点（A，B，C三点）与被测物体之
间的距离(R1，R2，R3)，然后利用三角知识计算被测物体的位置。
3.基于场景分析的定位技术：对定位的特定环境进行抽象和形式化，并使用具体的、
量化的参数描述定位环境中的各个位置，并用一个数据库把这些信息集成在一起。
观察者根据待定位物体所在位置的“指纹”特征查询数据库，并根据特定的匹配规
则确定物体的位置。
●位置场强“指纹”：形式化和量化后的位置特征信息
●核心是位置特征数据库和匹配规则，本质是一种模式识别方法
●地图服务器：在统一的坐标体系中，将（空间对象元素，位置信息）保存在
后台地图数据库中，并按照一定比例尺通过地图界面统一展现。
4.定位精度：地图上显示的位置，与终端实际物理位置的偏差值。
5.定位时延：在地图上显示终端位置的实际刷新周期。
2.2 无线定位策略
包括两类无线定位策略：基于移动终端的定位、基于网络的定位
2.2.1 基于移动终端的定位
定位计算由移动终端自主完成，自行确定自身当前的位置。包括2种实现方法：
1)完全基于移动终端的定位：终端主动探测并测量周边基站信号，定位计算终端自主
完成
2)网络辅助定位：基站发出与位置相关信息，终端主动探测并测量周边基站信号，将
基站的位置信息和测量信息在移动终端本地处理，进行定位计算。
2.2.2 基于网络的定位
由网络系统收集待定位移动终端的信息并计算移动终端的当前位置。
1)基于网络的定位：网络设备（AP、基站等）主动收集测试终端信息，后台系统计算
位置
2)移动终端辅助定位：终端发出（主动发出或受网络设备请求后发出）有助于定位的
信号，网络设备收集并测量信号，将辅助定位信号和测量信号统一发给后台定位系
统，由后台系统计算终端位置
2.2.3 两类定位策略对比
2.3 三点定位原理
已知三个点的坐标，及未知点相距三个已知点的距离，能够判断未知点位置的方法。
2.3.1 理论实现
已知三个点的位置坐标p1(0,0)，p2(x2,0)，p3(x3,y3)，及未知点相距已知点的距离
L1,L2,L3，则未知点必然位于以已知点为圆心距离为L1/L2/L3半径的圆上，三个圆公共
交点即是未知点位置。
图2 三点定位理论实现
求解此方程组，p（x,y）即是未知点坐标
2.3.2 实际实现
由于外界环境的影响，信号强度产生扰动,方程相交于一点的理想情况基本不会出现，
故多数情况下是相交于同一区域内,将此区域近似为三角形，取三角形区域的重心作为
未知点的坐标。
图3 三点定位实际实现
具体算法：
1)已知三个点的位置坐标p1(0,0)，p2(x2,0)，p3(x3,y3)，且知未知点距离已知点的
距离L1,L2,L3
2)计算出公共区域的3个交点坐标Ci(x_ci,y_ci),i=1,2,3。
3)将该区域近似为三角形，此三角形重心坐标被认为是未知点的位置坐标X=∑
(x_ci)/3，Y= ∑(y_ci)/3 ，i=1,2,3。
2.4 位置场强指纹定位方法
对定位的特定环境进行抽象和形式化，并使用具体的、量化的参数描述定位环境中的各
个位置，并用一个数据库把这些信息集成在一起。观察者根据待定位物体所在位置的“指
纹”特征查询数据库，并根据特定的匹配规则确定物体的位置。
?位置场强“指纹”：终端物理位置（x,y）与场强值对应的关联的量化信息。
?核心是位置特征数据库和匹配规则，本质是一种模式识别方法
图4 位置场强指纹定位方法
定位过程：包括2个阶段。
1.线下阶段：位置场强指纹采样
网络采集终端信号场强RSSI,将终端物理位置与多个AP采集的场强值绑定，形成场强指纹库。
图5 线下样本位置采样
2.线上阶段：实时定位
AP采集当前终端报文，实时产生定位报文（包含RSSI）上报到定位服务器；
定位服务器根据匹配搜索算法（指纹匹配算法，三点定位，位置修正等），输出终端当前的物理位置
图6线上实时定位
定位引擎具体计算，请参考下图7所示：
图7定位引擎计算过程
3 WLAN无线定位解决方案
3.1 项目需求
请根据实际项目需求修改。
**企业（商场、卖场、机场、医院、景区、会展中心）由于业务扩展，需要建设wlan
网络支持无线办公，移动互联，具体需求如下：
1.需要部署无线网络，为顾客/旅客/患者提供免费上网业务，同时满足内部办公人员
无线办公。
2.为访客类用户（如顾客/旅客/患者）提供实时导航应用，如查找店铺/景点/展位，反
向寻车
3.为商场/机场/景区/会展中心等公众场所提供实时人流监控，客流分析等
4.基于位置内容推送，如广告/促销打折信息推送、患者病例推送。
5.人员的轨迹跟踪，如内部人员的移动巡检，医生查房，访客的人员跟踪（高档小区
对外来人员跟踪）等。
3.2 WLAN定位方案网络架构
华为WLAN无线定位解决方案网络架构图如下图所示，
图8 华为WLAN无线定位解决方案网络图
1.定位服务器和地图服务器:本地部署，接收AP/AC上报的定位场强报文，计算终端
位置；
2.无线网络：根据定位精度、无线业务类型、所需业务带宽，分为三种部署方式（根
据实际项目情况，进行选择）：
?同频混合：一种AP【工作信道相同】
?同频叠加：业务AP【工作信道相同】+ 定位AP
?异频叠加：业务AP【工作信道不同】+ 定位AP
3.有线网络：包括交换机、防火墙、上网行为管理设备。
4.定位终端：包括智能手机（苹果、安卓）、PAD（Ipad/安卓）、笔记本。
?如需要定位导航，终端需安装app客户端软件，用来显示定位位置。
6.网络后台系统：包括集中认证服务器,网管系统
3.3 华为无线定位方案特点
?自动逐包功率控制
?基于终端自动逐包控制发送功率：减少高密度接入时同频用户终端干扰，可用
带宽得到提高，无线环境更加绿色和通畅。
?空口资源调度
?限制低速率用户接入，强制弱信号用户下线，避免误关联，保障已关联终端的
业务性能。
?智能调度算法
?根据用户数和信道利用率自动调整竞争参数，减少冲突和干扰。
?专业网络规划
?利用专业室内和室外网络规划工具，采用仿真视图解决高密场景网络规划难题。
?无线定位精度高
?定位精度受现场环境、网络规划、系统优化以及AP数量限制。
?在理想环境下，室内无线定位精度可达到3-5m内，可自动根据高度切换地图?定位用户容量可扩展
?单机版定位服务器，支持5000人
?扩展硬件配置，方便扩展同时定位用户量；
?丰富的定位业务应用
?客流分析系统，精准推送系统，实时定位导航（店铺导航、逆向寻车）
?标准开放的位置服务接口
?基于Web Service标准协议开发，易扩展
?提供SDK开发工具
?支持Oracle、SQL Server、My SQL等多种数据库接
3.4 总体架构
3.4.1 逻辑架构
图9 华为WLAN无线定位解决方案逻辑图
如上图所示，WLAN无线定位解决方案包括几个逻辑组件层面：
●终端层：包括智能手机、pad、笔记本
终端具备wifi模块，只有发出无线帧才可被定位。
（如需导航定位、信息推送则须在终端安装app客户端。）
●网络层：主要包括AP和AC
AP根据wifi报文触发产生RSSI场强报文，并通过华为私有协议上报到定位服务器。
目前支持两种场强报文上报方式：AP直接上报；AC中转上报。
●服务器层：定位服务器、地图服务器，后台管理工具
定位服务器：根据AP上报的场强报文，搜索场强位置指纹数据库，并根据三点定
位算法计算出终端的位置
地图服务器在地图数据平台中根据终端位置坐标进行显示。
后台管理工具负责地图数据更新、定位服务器升级/补丁等
●定位应用层：基于位置的业务应用。
实时类应用：如导航定位、信息推送、实时监控等。
非实时类应用：客流分析、基于位置数据挖掘等。
●LBS开放接口：通用web service协议api接口，可被第三方LBS应用系统调用。
3.4.2 系统接口描述
3.4.3 定位工作流程
图10 定位工作流程
1.终端在某空口信道发送wifi数据，AP扫描采集空口无线帧
2.AP根据触发RSSI规则，生成RSSI场强值，按照华为私有协议封装后主动上
报定位引擎
3.定位引擎根据场强指纹匹配算法选出最近似的三个采样点位置，根据三点定位
原理计算终端位置
4.LBS应用层，按照定位引擎api接口，调用位置数据进行位置应用，包括实时
定位导航、位置监控、客流分析、信息推送等。
3.4.4 物理架构
图11 WLAN无线定位解决方案物理架构图
1.定位服务器、地图服务器，在园区网本地机房或数据中心服务器区部署
2.LBS应用服务器中，如客流分析系统、实时监控系统，在园区网本地机房或数据中
心服务器区部署
3.信息推送平台在云端部署，需要通过购买相应服务方式来使用
4.企业APP后台服务器，在园区网本地机房或数据中心DMZ部署，既满足内网用户
app客户端访问，同时也提供互联网app访问。
5.App客户端软件，只有在终端支持实时导航、基于app精准推送时才必须安装，用
来显示终端位置。（其他定位应用时不必安装进行安装，如后台的客流统计分析）
3.5 接入认证与访问控制
3.5.1 接入认证
接入认证方式
相对于简单的STA 身份验证过滤机制，链路层用户身份验证的安全性大大提高。通过
提供有限的访问权限来验证用户身份，只有确定用户身份后才给予完整的网络访问权限，
可有效判别用户的合法性。链路层身份验证是透明的，能配合任何网络层协议使用。 常
用的WLAN 的链路层身份验证主要有802.1X 、Portal 等几种认证方式。
各种接入认证的方式与应用场景如0所示。
接入认证的方式及应用场景
如下图所示，WLAN 无线定位解决方案包括内网接入和远程接入场景，不同的接入用户采用不同的认证方式。
图12 WLAN 无线定位基础方案接入认证全景图
USG 5500
AVE
NIP 2000(D)ASG ★
员工SSID
哑终端SSID ②④SVN （代理）★
★★
企业数据中心
根据接入设备类型的差异、接入位置不同，对设备的安全性存在不同的要求，因此接入
认证方式存在差异，如下表所示：
认证控制点部署
认证控制点越贴近终端，权限的控制粒度便越细，安全性也越高。因此接入层是部署网
络安全控制的最佳点，可以直接将非法用户在接入层隔离，阻止其危害整网安全。相对
于汇聚层认证，接入层认证更适合对安全控制具有较高要求的场景。
在WLAN无线定位解决方案中，认证控制点根据接入用户的差异部署在不同位置，具
体为：
●有线用户认证控制点在接入交换机
有线用户需要通过802.1X认证，接入交换机可以部署802.1X+MAC混合认证。这
种认证方案需要接入层交换机支持802.1X认证协议，适用于新建网络或现网改造
中需要增加身份认证又不希望改变当前网络中已有安全部署的场景。
●无线用户认证控制点在AC
无线用户通过Portal认证，可以再AC上部署Portal+MAC混合认证。用户首次认
证采用Portal认证，AAA认证服务器记录提交的终端信息，而后续认证采用MAC
认证。
3.5.2 访问策略
eSight管理平台中的策略管理中心（Policy center）组件作为WLAN无线定位基本解决
方案的主要部分，提供了内网安全准入机制，为企业网络内部的所有接入终端进行安全
接入控制，能够保证企业网络的安全。
认证规则与授权规则
用户接入过程包括认证和授权两个阶段：
●认证阶段
策略管理中心通过认证规则控制用户接入。
根据规则的优先级，策略管理中心将用户接入的信息与认证规则的认证条件匹配。
当用户接入的信息与某条认证规则的所有认证条件都匹配时，策略管理中心使用该
条认证规则的认证信息校验用户的接入，包括接入用户是否从绑定设备、绑定终端
接入，以及是否使用安全代理接入。认证信息校验通过，则接入用户的接入过程从
认证阶段进入授权阶段。
授权阶段
策略管理中心通过授权规则授予用户权限。根据规则的优先级，策略管理中心将用
户接入的信息与授权规则的授权条件匹配。当用户接入的信息与某条授权规则的所
有授权条件都匹配时，策略管理中心授予用户该条授权规则的授权结果定义的权限。
策略管理中心提供了5W1H接入控制策略，作为接入的认证规则和授权规则的判断条件。
5W1H是一个多维度的控制策略，包括用户类型（Who）、接入设备归属（Whose device）、
接入设备类型（What device）、接入时间（When）、接入地点（Where）和接入方式（How）。
如0所示，描述了5W1H认证规则和授权规则实现的差异和需要支撑的相关组件。
5W1H认证规则和授权规则
3.6 Wlan基础网络部署规划
3.6.1 WLAN部署规划
WLAN的网络部署需要进行前期的现场调研及勘查、覆盖设计、频率规划、容量规划、
网络优化等几个步骤完成。此处的WLAN部署规划为后期的网络配置规划。具体内容
请参见《One Net Campus V100R002C00园区网设计指南》。
WLAN网络的部署可以分为自治式架构（FA T AP架构）和集中式架构(FIT AP架构)。
企业级用户的管理由于用户较多且分散，一般采用集中式架构。
集中式WLAN部署方案可以提供将AP及无线用户统一管理，能为无线用户提供认证和
授权，保障无线用户接入的安全。同时，同一AC下的用户能漫游，为移动中的用户提
供良好的体验。
WLAN组网规划
IP地址规划