Lokalizace polohy v stch GSM 25 10 2020

Lokalizace polohy v sítích GSM 25. 10. 2020 1

Existují tři kategorie metod zjišťování polohy mobilních telefonů využívající síť (network-based, NB) 1) § nejstarší pokusy, založené na lokalizaci polohy sítí GSM § není vyžadována spolupráce mobilního telefonu (ten působí jako pasivní, sledovaný prvek) 2) využívající mobil (terminal/handset-based, TB) § novější metody § zjišťování polohy probíhá právě na straně mobilního telefonu, který (pro změnu) nepotřebuje aktivní spolupráci mobilní sítě využívající aplikací SIM toolkit 3) 25. 10. 2020 § kombinují spolupráci telefonu se sítí GSM § ve velké míře právě schopnosti mobilní sítě než telefonu 2

Lokalizace polohy využívající síť GSM n n Síťové metody zjišťování polohy jsou založené na znalosti konfigurace sítě GSM a chování rádiových vln přesně známe umístění základnových (vysílacích) stanic (BTS) rozdělení do sektorů a identifikační čísla jednotlivých sektorů (označují se jako Cell ID nebo CGI, cell global identity) Existují dvě metody : u u 25. 10. 2020 Metoda CGI+TA (Cell Global Identity + Timing Advance) UL-TOA (Uplink time of arrival) 3

Metoda CGI+TA (Cell Global Identity + Timing Advance) n n n 25. 10. 2020 využívá toho, že mobilní síť zná hodnotu CGI sektoru, ve kterém se nachází telefon Pokud by znal vyhodnocovací software pouze CGI, může určit okruh s poloměrem nejvíce 35 km, ve kterém se lokalizovaný mobil nachází – v případě, že sektor má kruhový tvar dnešní mobilní sítě mají kuželové tvary sektorů (s rozpětím 90° až 120°), proto je možné oblast, ve které se mobil nachází, určit výrazně přesněji síť GSM při komunikaci s mobilem používá ještě jednu hodnotu – TA (timing advance). S její pomocí se dá zjistit vzdálenost od BTS s přesností na 550 metrů (vynásobením TA číslem 550) - TA se vypočítává ze zpoždění přenosu rádiového signálu mezi mobilem a sítí Kombinací těchto kroků (známe CGI a TA) určíme polohu telefonu s přesností 550 m 4

Metoda UL-TOA (Uplink time of arrival n n n 25. 10. 2020 vyhodnocuje jenom zpoždění signálu vysílaného z mobilního telefonu mobilní telefon má svůj interní časovač (tzv. hodiny), který je synchronizovaný se sítí GSM vyhodnocovací centrum zná čas, kdy mobil začal vysílat (každé vysílání je označeno časovou známkou), který srovná s časem, kdy data dorazila do BTS (polohu přesně zná), může vyhodnotit zpoždění signálu (rychlost je známá) a z něj vypočítat vzdálenost od BTS Pokud je mobilní telefon v dosahu dalších tří BTS je možné vypočítat při znalosti zpoždění komunikace se všemi stanicemi polohu s přesností na 50 až 150 metrů Metoda je nepřesná kvůli zalomení rádiového signálu ( v městských oblastech ) 5

Výhody a nevýhody lokalizace pomocí sítě GSM výhody : n n metody pracují se současnými mobilními telefony V okamžiku spuštění služby ji může využívat každý majitel mobilu nevýhody : n n n 25. 10. 2020 velké investice do vyhodnocovacího centra zvýší zátěž sítě V okamžiku, kdy mobil nevysílá, zná vyhodnocovací centrum pouze oblast (může dosáhnout až velikosti kraje), ve které se pohybuje, případně ještě CGI, TA nebo zpoždění signálu, ale z doby poslední komunikace se sítí. 6

Lokalizace polohy využívající mobilní telefon n n nejpřesnější údaj o poloze zjistíme z GPS (Global Positioning System). GPS je založen na 24 umělých družicích a každá vysílá údaj o čase a svojí poloze daty z tří družic určíme přibližnou polohu (s odchylkou v řádech desítek metrů) a ze čtyř už s přesností na metry signál z družic se ale téměř vůbec nešíří v budovách a hustě osídlených oblastech díky tomu vznikly tyto metody Opět máme dvě metody : GPS s asistencí sítě GSM (A‑GPS, network-assisted GPS) u E-OTD (The enhanced observed time difference method). u 25. 10. 2020 7

GPS s asistencí sítě GSM (A‑GPS, network-assisted GPS) n n n 25. 10. 2020 jde o zdokonalení systému GPS v místech se špatnou úrovní signálu z družic, užitím pozemního vysílače (signál pronikne i do budov a podzemních garáží) užívá základnové stanice sítí GSM jejíž poloha je velmi přesně známá mobilní telefon musí být vybaven přijímačem GPS určení polohy mobilu s odchylkou 10 až 20 metrů Systém by musel pracovat na jiných frekvencích než GPS – kvůli rušení systémů je nevýhodný a drahý- mrtvá větev vývoje 8

E-OTD (The enhanced observed time difference method). n n n 25. 10. 2020 stejný princip jako metoda UL-TOA vysílajícím prvkem jsou základnové stanice telefon zná přesné umístění všech BTS (má je v paměti nebo BTS sama vysílá informaci o svojí poloze výpočet zpoždění signálu provádí přímo mobilní telefon nebo může odeslat zjištěná data vyhodnocovacímu centru, které vypočítá jeho polohu přesnost je v otevřené krajině přibližně 60 metrů, ve městě 200 metrů 9

Výhody a nevýhody lokalizace pomocí mobilního telefonu výhody : n velká přesnost nevýhody : n n 25. 10. 2020 nutnost jiných frekvencích než má současný systém GPS vyšší náklady a potřeba úpravy sítě problémy při zavádění mezi uživatelefon potřebuje přídavné zařízení na zpracování dat 10

Metoda aplikace SIM toolkit n n založena především na zjištění polohy mobilu sítí základem je metoda CGI+TA odeslání informací do vyhodnocovacího centra a výpočet polohy na základě odpovědi z tohoto centra (případně z údajů o poloze BTS) zjišťuje také informace o ostatních základnových stanicích v dosahu mobilu – což jsou prvky používané v metodě UL-TOA nebo E-OTD výhody : n n n dobré zabezpečení kombinace metod – nízké náklady na změnu sítě GSM malé nároky na schopnosti mobilních telefonů nevýhody : n 25. 10. 2020 na různých skupinách přístrojů ukáže polohu s odlišnou odchylkou díky různým schopnostem mobilů u nás jediné komerční služby : Paegas Locator Eurotel Mapa Profi 11