Metody lokalizacji w sieciach telefonii komórkowej

Prezentacja na temat: "Metody lokalizacji w sieciach telefonii komórkowej"— Zapis prezentacji:

1 Metody lokalizacji w sieciach telefonii komórkowej
USŁUGI LOKALIZACYJNE Część II Metody lokalizacji w sieciach telefonii komórkowej Piotr Skulimowski Piotr Wiśniewski Szymon Denuszek Wiktor Bartczak

2 Podział metod lokalizacji stosowanych w sieciach telefonii komórkowej
Kryterium – mierzona wielkość fizyczna Metody oparte na pomiarze mocy sygnału Metody oparte na pomiarze czasu propagacji sygnału Metoda AOA (Angle of Arrival) Kombinacje powyższych metod

3 Podział metod lokalizacji stosowanych w sieciach telefonii komórkowej
Kryterium – miejsce, gdzie odbywa się pomiar Network based Terminal based

4 Prezentowane metody Metoda pomiaru mocy sygnału
CGI+TA (Cell Global Identity + Timing Advance ) TDOA (Time Difference Of Arrival) E-OTD (Enhanced - Observed Time Difference)

5 Wstęp Techniki lokalizacji używane w sieciach komórkowych opierają się na modyfikacji sieci, nie terminali abonentów. Wszystkie zmiany w sieci muszą być niewidoczne dla abonenta. Główna zaleta – kompatybilność wstecz. Główna wada – użytkownik nie kontroluje, kiedy i przez kogo jest lokalizowany, nie może wyłączyć tej funkcji (oprócz metod terminal based).

6 Wstęp Motywacja do rozwoju metod lokalizacyjnych w telefonii komórkowej (mobile positioning techniques): Rozwój usług lokalizacyjnych w sieciach komórkowych Wymagania FCC (Federal Communications Commision) co do możliwości lokalizacji abonenta. Z prawdopodobieństwem 67% powinno być możliwe określenie położenia terminala z dokładnością 100 m dla rozwiązań opartych na aplikacjach sieciowych, 50 m dla rozwiązań wbudowanych do terminala.

7 Wstęp Dokładność wszystkich metod lokalizacyjnych jest mniejsza w obszarach zabudowanych. Przyczyny to: Stacja bazowa nie widzi bezpośrednio terminala, pomiar długości drogi propagacji sygnału, nie odległości terminala od BTS (szczególnie podatne metody oparte o pomiar czasu) Zjawisko propagacji wielodrogowej

8 Wstęp Przykład propagacji LOS (Line-Of-Sight) i NLOS (Non-Line-Of-Sight) w obszarze miejskim.

9 Metoda pomiaru mocy sygnału
Problem – na długości równej połowie długości fali moc może zmieniać się o dB.

10 Cell Global Identity + Time Advance
CGI – unikalny identyfikator dla każdego sektora komórki w sieci TA – pomierzony przez BTS czas pomiędzy początkiem szczeliny a dotarciem paczki danych z terminala

11 Cell Global Identity + Time Advance
Dokładność metody zależy od: Odległości terminala od stacji bazowej (im bliżej tym dokładniejsza lokalizacja) Promienia komórki Wielkości sektora Technika najmniej dokładna, ale nie wymagająca modyfikacji sprzętu ani software’u.

12 Time Difference of Arrival (TDOA)
LMU – Location Measurement Unit UL-TOA – Uplink Time of Arrival MLC – Mobile Location Server

13 Time Difference of Arrival (TDOA)
Metoda kosztowna dla operatora (instalacja LMU i odbiorników GPS w każdej BTS, połączenie z MLC). Wynik nieprecyzyjny, gdy terminal nie jest widziany przez minimum 4 stacje bazowe. Dokładność ok. 50 m w obszarach wiejskich i 150 m w miastach. Przykłady: systemy firm True Position, SigmaOne, Grayson Wireless (w analogowych sieciach AMPS i cyfrowych GSM 1800, CDMA IS-95).

14 Różnice między TOA a TDOA
TOA – czas propagacji sygnału od terminala do BST TDOA – różnica tych czasów dla dwóch BST TOA – szukamy przecięcia okręgów TDOA – szukamy przecięcia hiperbol

15 Enhanced–Observed Time Difference (E-OTD)
LMU – Location Measurement Unit OTD – Observed Time Difference MLC – Mobile Location Server

16 Enhanced–Observed Time Difference (E-OTD)
Zwiększone wymagania wobec terminali, ale modyfikacja jedynie software’u terminala. Dokładność ok. 60 m w obszarach wiejskich i 200 m w miastach. Metoda tańsza dla operatora od TOA/TDOA. Firma Cambridge Positioning System osiągnęła dokładność 5 m implementując system E-OTD w sieci UMTS.

17 Porównanie omawianych metod

18 Źródła informacji M. Berg „Performance of mobile station location methods in a manhattan microcellular environment” E. Fallon „Dublin Bus Tracking Service. Design and implementation of a device indepedent passenger information system” P. Bahl „User location and tracking in an in-builduing radio network” J. Laehteenmaeki „Mobile Location Methods” J. Caffery, G. Stueber „Overwiev of radiolocation in CDMA cellular systems”