Позиционирование.

Позиционирование: технологии, производители, услуги, мнения ведущих компаний-операторов, зарубежные внедрения - информационная подборка от MForum. Определение местоположения в сетях сотовой связи.

Что такое позиционирование в сетях связи?

Позиционирование - определение точных или примерных координат электронного устройства, основанное на использовании комбинации программных и аппаратных средств.  

Зачем необходимо позиционирование?

Информация о местоположении абонентских устройств является основой для эффективного оказания, как базовых услуг связи, например, позволяя использовать интеллектуальные антенны и другие способы повышения эффективности функционирования сетей связи, так и для оказания разнообразных VAS, основанных на информации о местоположении абонентов. Такие услуги называют LBS (location-based services).

В соответствие с прогнозами UMTS Forum, среднегодовой темп роста доходов от услуг, связанных с местоположением абонента, будет составлять около 24.6%. [ETSI TS 122-71 (3GPPP TS 22.071): Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2+) (GSM); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Location Services (LCS); Service Description; Stage 1").]

Известно "Постановление правительства РФ" #265 от 1.01.06, согласно которому все транспортные средства, перевозящие опасные грузы и пассажиров, обязаны иметь позиционную систему. Источник: "Стандарт", 2007-06, с.15.

Системы позиционирования - база для создания систем телематики транспорта. Только это направление оценивается не менее чем в $25 млрд в недалекой перспективе. Источник: "Стандарт", 2007-06, с.10.

Системы позиционирования - основа для создания систем безопасности в крупных городах. 

Способы определения пространственно-временных координат

Можно разделить способы по типу используемых данных и ресурсов

1. Используются данные и ресурсы наземной сети связи
2. Используются данные и ресурсы спутниковой системы позиционирования
3. Используется комбинация данных и ресурсов наземных и спутниковых сетей

Наибольшее распространение получили способы (1), основанные на использовании данных и ресурсов наземной сети сотовой связи:

• Cell ID (не требует определения уровня сигнала от абонентской станции, его задержки; обеспечивает точность до 100-150 метров в центре города и до нескольких километров в пригородах). Данные о Cell-ID получаются с терминала абонента или из сети. Очень неточный метод, где положение абонента определеяется как круг с радусом от сотен метров до десятков километров (если у базовой станции один сектор и всенаправленная антенна) или сегмента (если у базовой станции секторизованная направленная антенна).
  
• Cell ID-TA (timing advance). К параметру о сегменте базовой станции добавляется параметр TA (time advance). По нему грубо можно оценить расстояние абонентского устройства от базовой станции. Вместо круга получаем область между двумя вписанными одна в другую окружностями, радиусы которых отличаются на полкилометра, либо сегмент такой области (для секторизованных антенн).
  
• OTD (Observed Time Difference) - технология, основанная на измерении и сравнении временных интервалов прохождения сигналов от нескольких базовых станций до сотового аппарата абонента.
  
• E-OTD (enchanced observed time difference). В рамках этого метода измеряется время прохождения сигнала от базовой станции до двух точек - одна из них это абонентский терминал, а другая - LMU (Location management unit - модуль управления местоположением), координаты которого известны с высокой точностью. В синхронной системе можно вычислить смещение во времени между сигналами, что позволяет определить координаты. Точность, как правило, в диапазоне 50-125 метров (определению координат может мешать ландшафт и застройка). Этот метод требует наличия специального программного обеспечения на стороне телефона абонента, например, в рамках SIM Toolkit. По сравнению с UL-TOA не нужно ставить LMU на каждую базовую станцию, т.е. для первичного внедрения этот метод дешевле. Пользователь может отключить функцию определения своих координат. Эта технология - стандартная технология в сетях 3G, но может использоваться и в сетях 2G (GSM).
  
• UL-TOA или TOA (UpLink time of arrival - технология времени прибытия сигнала от абонентского устройства к базовой станции). Основана на измерении и сравнении временных интервалов прохождения сигнала с мобильного телефона абонента на несколько базовых станций. Иногда этот метод называют методом триангуляции. Для того, чтобы этот метод работал, сеть необходимо доработать - на каждой базовой станции установить LMU, который будет собирать информацию об удалении абонентского устройства от базовой станции и передавать ее в центр, занимающийся определением местоположения. Система должна быть синхронизирована через GPS или другим образом. Потенциально это повышает точность измерения до 50 - 150 метров. Работа этой системы нагружает каналы сигнализации сети. Для повышения точности определения можно повышать число базовых станций, которые используются в расчетах. Плата за это - дальнейший рост трафика сигнализации; 
  
• Определение местоположения абонента на основе анализа уровня сигнала с его мобильного телефона на ближайших базовых станциях. По заверениям МТС, которая использует этот метод по состоянию на середину 2009 года, точность определения координат составляет несколько сотен метров в центре города и около километра на окраинах. В случае, если телефон абонента выключен, его текущее местоположение не определяется.
  
• A-GPS (Assisted GPS). Требует наличия в телефоне GPS-приемника. Сеть в этом случае выступает транспортом для передачи в телефон дополнительных данных для расчета координат между терминалом абонента и платформой SUPL (Secure User Plane for Location), которая снабжает терминал данными, необходимыми для расчета. Дает точность расчета координат, как у классического GPS, но при этом достигается выигрыш в скорости первичного определения координат и вообще возможность определения координат даже в том случае, если GPS приемник не получает сигнал со всех необходимых для "классического" расчета координат числа спутников.  Метод A-GPS можно использовать в комбинации с любым из описанных выше способов, чтобы определять координаты даже в случаях, когда GPS вообще не получает сигнал со спутников.
  
• eGPS. Развитие комбинированного подхода A-GPS + E-OTD, т.е. использование ресурсов сети GSM/WCDMA для получения грубого местоположения и системного времени, что позволяет сократить время определения координат приемника.

Общее для всех способов (1) - они опираются на использование ресурсов сети сотовой связи, сокращая объем ресурса, который можно было бы задействовать для передачи трафика, кроме того, на сети должно быть установлено дополнительное оборудование и ПО, а точность определения координат остается ниже, чем при использовании спутниковых или комбинированных способов. 

Способы (2), основанные на использовании данных спутниковых систем позиционирования можно разделить по используемым системам:

• GPS
• ГЛОНАСС
• комбинированные: GPS/ГЛОНАСС и другие

в ближайшие годы ожидается появление европейской системы Galileo и систем ряда других стран. Среди плюсов - повышенная точность позиционирования: в теории - до единиц метров, на практике - до десятков метров; среди минусов - необходимость наличия в абонентском устройстве специального аппаратного и программного обеспечения. Проблема с определением координат устройства на базе спутниковых данных в помещениях до некоторой степени решается, например, при использовании методов инерциальной навигации с использованием технологии MEMS.

К этой группе можно, вероятно, отнести и технологию совмещения мобильных терминалов с приемниками спутниковой радионавигации A-GPS (Assisted Global Positioning System), которая основана на встраивании GPS-приемников в сотовые телефоны.

Способ (3) подразумевает, что в системе наземной сотовой связи, определение координат абонентских устройств переносится с инфраструктуры сети непосредственно на абонентские устройства, которые в свою очередь получают данные от спутниковой системы. Способ существенно высвобождает ресурсы сети при одновременной возможности повысить точность определения координат до 2-3 см (дифференциальные технологии). Способ описан в патентах: Громаков Ю.А., Шевцов В.А. Патент на изобретение #2227373. Способ сотовой связи. 2004 год. ; Gromakov Y.A, Shevtsov V.A. Method for Cellular Communications. United States, Patent Application Publication # US 2005/0153705, Jul.14, 2005.

В мае 2008 года появилась информация об успехах позиционирования в системах WiFi. Так, система Spotigo WiPS показала точность определения координат - 5 метров в центре Лондона. Она может использоваться, как независимо, так и в комбинации со спутниковой системой. Подробнее

Платформы мобильного позиционирования 

"МегаФон-Москва" в 2004 году запустил "индустриальную" платформу мобильного позиционирования компании Ericsson. 2004-03-11

МТС в 2003 году приобрел платформу Locus Portal на базе которой компания намерена начать предоставление ряда услуг.

Сообщается и  о российских системах, в частности, на базе российской платформы реализован сервис "Локатор" в сети Северо-Западного филиала "МегаФон".

Литература по теме

Ю.А. Громаков, В.А.Шевцов, "Способ сотовой связи", "Мобильная связь", 2007-05, с.20-25.

pervert_tanuki Определение местоположения в сотовых сетях, часть 1: технологии (На пальцах, выпуск 10) 

Определение местоположения в сотовых сетях, часть 2: приложения (На пальцах, выпуск 11) >>>>

© "Мобильный форум"

Форумы по теме (открыть в отдельном окне)

Ещё »