Špion ve vašem mobilu

Nedávno jsme na Mobilmanii psali o možnosti využí mobil ke sledování polohy. Dnes se k tématu vracíme s daleko konkrétnějšími informacemi.
Špion ve vašem mobilu
Služby dostupné prostřednictvím mobilního telefonu, mohou využívat informace o poloze telefonu získané přímo ze sítě GSM. Řešení, která ke svému fungování využívají informace o aktuální poloze uživatele, se nazývají „lokálně kontextové aplikace“.

Ze zákulisí GSM sítě

Před tím, než začneme hovořit o způsobech určení polohy mobilního telefonu v síti GSM, je nutné se stručně seznámit s principy fungování těchto sítí. Základní podmínkou pro využití služeb GSM sítě je vlastnictví mobilního telefonu, s čipovou kartou zvanou SIM. Mobilní telefon je v podstatě vysílačka, avšak na rozdíl od klasické vysílačky není nosná vlna modulována přímo zvukovým signálem, nýbrž zvukový signál je digitalizován, zašifrován a doplněn o chybové kódy. Teprve tímto digitálním signálem je nosná vlna modulována. To pak umožňuje výhody jako například zkvalitnění přenášeného signálu, opravu chyb vzniklých při přenosu, nebo ochranu proti odposlechu.

Mobilní telefon komunikuje se základnovými stanicemi. Ty jsou umístěny po celé oblasti pokryté signálem GSM sítě a jsou uspořádány do tzv. buněk (proto hovoříme o celulární síti). Hustota základnových stanic (a tím i poloměr buněk) se liší dle hustoty osídlení oblasti, ve městech je obvykle vyšší než mimo ně. Mobilní telefon komunikuje vždy pouze s jednou základnovou stanicí, ale obvykle má přehled i o dalších stanicích ve svém okolí. Na rozdíl od mobilních telefonů, které svou polohu mění, mají základnové stanice polohu pevnou, což umožňuje využít informaci o poloze základnových stanic pro určení polohy mobilního telefonu.

Určení polohy mobilního telefonu

Určení polohy mobilního telefonu v síti GSM lze chápat jako zjištění zeměpisné šířky a délky místa na zemském povrchu, v němž se v daném okamžiku mobilní telefon nachází. Tuto hodnotu je možné stanovit s určitou přesností, která závisí na použité metodě určení polohy. Existuje celá řada metod, které se od sebe liší charakteristikami jako je přesnost určení polohy, rychlost tohoto určení, rychlost a náklady na implementaci, místo implementace (na straně GSM sítě nebo na straně mobilního telefonu), a v neposlední řadě i zajištění soukromí uživatele. Metody můžeme rozdělit do dvou základních skupin:
  • Metody nezaložené na GPS – tyto metody nejsou založeny na systému GPS (Global Positioning System).
  • Metody založené na GPS – tyto metody využívají přímo systému GPS nebo jeho kombinace s dalšími podpůrnými systémy.
Nebudeme se zabývat všemi metodami, ale zaměříme se pouze na několik nejvýznamnějších.

Cell of Origin (COO) – je nejstarší a nejednodušší metodou, vycházející z celulární architektury GSM sítě. Základním údajem pro určení polohy mobilního telefonu je informace o základnové stanici, se kterou právě komunikuje. Poloha mobilního telefonu je pak aproximována známou polohou základnové stanice. Přesnost této metody je však velmi variabilní, od 150 metrů v hustě obydlených oblastech, až po 35 kilometrů (což je teoreticky největší možný poloměr GSM buňky).

Timing Advance (TA) – vychází ze znalosti vzdálenosti mobilního telefonu od minimálně tří základnových stanic. Tento údaj je pak zanesen pomocí křivek do digitální mapy a poloha je určena průsečíkem křivek. Zjištěním této vzdálenosti je pověřen mobilní telefon, neboť ten ji zná pro všechny základnové stanice ve svém okolí (přesněji řečeno zná dobu přenosu radiového signálu od základnových stanic). Je tedy nutné mobilní telefon upravit tak, aby tyto informace na požádání poskytl. Úprava může mít podobu nahrání nového firmware nebo SIM Toolkit aplikace. Přesnost určení polohy opět závisí na hustotě GSM sítě v dané oblasti a nejlepší hodnoty se pohybují okolo 125 metrů.

Time of Arrival (TOA) – vychází ze znalosti vzdálenosti telefonu od tří základnových stanic, avšak sběrem této informace není pověřen mobilní telefon, nýbrž stanice základnové. Zde narážíme na problém časové synchronizace všech základnových stanic; ty totiž nejsou v sítích GSM synchronizovány a jejich synchronizace představuje dodatečný náklad na straně provozovatele sítě. Jedná se o výraznou investici, která (hlavně v městských oblastech) nepřinese výrazné zlepšení oproti metodě COO.

Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) – je založena na instalaci referenčních přijímačů (Location Measurement Unit – LMU) po celé síti GSM. Údaj o vzdálenosti od tří základnových stanic je získán nejen mobilním telefonem, ale také referenčním přijímačem. Tyto údaje jsou navzájem zkombinovány v digitální mapě (spolu se známou polohou referenčního přijímače). Využití referenčních přijímačů umožní zvýšit přesnost určení polohy až na 50 metrů.

GPS a Wireless Assisted GPS (WAG) – obě tyto metody vycházejí z využití sítě satelitů GPS. Tyto satelity vysílají signál, pomocí kterého je možné určit polohu objektu na zemském povrchu s přesností 5 – 10 metrů. Využití klasického GPS s sebou však přináší řadu omezení, jako je požadavek přímé viditelnosti satelitů, bez níž systém nefunguje uvnitř budov nebo vozidel, či relativně dlouhá doba pro zjištění aktuální polohy (může se pohybovat v časech od 30 sekund do 15 minut) a s tím spojená spotřeba baterií. Proto vznikla metoda WAG, kdy je řada úloh přesunuta z mobilního telefonu na síťový server. Na základě přibližně známé polohy (určené např. metodou COO) získá mobilní telefon od centrálního serveru informaci o poloze satelitů - čímž odpadá nutnost zdlouhavého a energeticky náročného vyhledávání satelitů na obloze, mobilní telefon sejme aktuální signál satelitů („snapshot“) a odešle jej ke zpracování do centra. Tam je signál vyhodnocen a zjištěná poloha je předána dál.

Další informace najdete na webu časopisu GEOinfo, www.geoinfo.cz

Témata článku: Ostatní

1 komentář

Nejnovější komentáře

  • Petr 17. 7. 2001 19:01:43
    Rád bych věděl jestli vyhledávání mobilního tel. funguje na znalosti...

komerční sdělení

Komerční sdělení