Ubicación de suscriptores en redes celulares.

Ubicación de suscriptores en redes celulares..

UBICACIÓN DE SUSCRIPTORES EN REDES CELULARES

En 1998 — 1999 nuestra revista publicó una serie de artículos sobre los problemas de localización de objetos en movimiento (artículos de N.N. Petrov en los números 3, 4-5 1998, números 1-2, 3 1999) y diversos métodos de construcción de sistemas automatizados de localización de vehículos, los llamados sistemas AVL (Automatic Vehicle Location). Esperamos que la familiarización con estos materiales haya ayudado a nuestros lectores a apreciar la variedad de métodos y medios técnicos utilizados.

El rápido desarrollo de los sistemas de comunicaciones móviles ha ofrecido nuevas opciones para resolver problemas de localización mediante la integración de tecnologías de comunicación celular y sistemas AVL.

Requisitos previos para la creación de nuevas tecnologías

Por un lado, al construir sistemas de despacho AVL, con la ayuda de los cuales se lleva a cabo un control centralizado sobre la ubicación y el movimiento de objetos en movimiento en un área determinada, uno de los problemas más difíciles es la organización de un canal de comunicación confiable entre los objetos controlados y el centro de despacho. Construir una red de radiocomunicación especial para un sistema de determinación de posición es un placer muy costoso, que sólo puede justificarse económicamente en áreas pequeñas, porque Los costos de creación de infraestructura de red crecen en proporción directa al tamaño del territorio y el número de objetos controlados. De mayor interés es la creación de grandes sistemas de determinación de ubicación, cuyo área de cobertura cubre cualquier ciudad o región, y el número de objetos controlados puede expandirse ampliamente.

Por tanto, utilizar canales del sistema de comunicación celular con infraestructura de red ya implementada como medio de transporte nos permite solucionar este problema de la forma más óptima desde el punto de vista económico. Además, las redes celulares admiten una alta intensidad de comunicación y tienen un área de cobertura amplia.

Por otro lado, los principios técnicos de su construcción que subyacen a varios estándares de comunicación celular, la capacidad de ampliar la funcionalidad de los teléfonos celulares y estaciones base y la capacidad de modificar el software del equipo central crean los requisitos previos para la implementación de sistemas AVL en nuevos principios técnicos. Por ejemplo, para determinar las coordenadas de ubicación de un suscriptor en sistemas celulares, puede utilizar los resultados del canal de sincronización de los sistemas GSM o los datos recibidos del subsistema para un control preciso de la potencia de los transmisores radiotelefónicos disponibles en los equipos CDMA.

Obviamente, comprendiendo los beneficios de la integración tecnológica y las oportunidades que surgen de ella, la Comisión Federal de Telecomunicaciones de los Estados Unidos adoptó una resolución el 12 de junio de 1996 (documento 94-102) sobre el equipamiento obligatorio de los servicios de emergencia con sistemas de localización de objetos móviles y determinó la requisitos técnicos para dichos sistemas. Según esta orden, para octubre de 2001, todos los operadores de redes móviles deben proporcionar a sus redes la capacidad de determinar la ubicación de los suscriptores que llaman al 911. Al mismo tiempo, la precisión de la ubicación no debe ser peor que 410 pies (aproximadamente 125 m) en 67% de los casos. La orden de la Comisión Federal de Telecomunicaciones de EE. UU. ha proporcionado un poderoso incentivo para las empresas que desarrollan sistemas de posicionamiento que desean penetrar en el mercado estadounidense.

Posteriormente, el 15 de septiembre de 1999, la Comisión Federal aprobó nuevos requisitos para la prestación de servicios de emergencia a suscriptores de redes celulares. De acuerdo con estos requisitos, los teléfonos móviles especializados con función de determinación de posición deben proporcionar un error cuadrático medio de ubicación no inferior a 50 metros (para el 67% de las llamadas) y un error máximo de no más de 150 m (para el 95% de las llamadas). de llamadas). Los operadores de redes celulares deben garantizar el cumplimiento de estos requisitos para el año 2005.

Es posible que la Comisión Europea de Comunicaciones tome decisiones similares en un futuro próximo.

Tecnologías de localización en redes celulares

La solución al problema de localizar radioteléfonos en redes celulares comenzó con el método más simple, que se denominó Cell ID. Este método se basa en determinar la ubicación del suscriptor con una precisión de celda fijando la señal de radioteléfono en la estación base y, cuando la recibe varias estaciones, determinando la amplitud máxima de la señal. El territorio en el que puede estar ubicado el abonado puede aclararse si se utilizan antenas sectoriales. En este caso, cuando varias estaciones base reciben una señal, las direcciones de su llegada se calculan de forma aproximada. El error de localización de esta forma es bastante bajo y puede alcanzar hasta 30 km.

Por lo tanto, la mayoría de las propuestas existentes para sistemas de localización basados ​​en redes celulares se basan en tres tecnologías competidoras más modernas:

— Tecnología TOA (Time of Arrival), basada en medir y comparar intervalos de tiempo para una señal desde el teléfono móvil de un suscriptor hasta varias estaciones base;

— Tecnología OTD(Diferencia de Tiempo Observada), basada en medir y comparar los intervalos de tiempo de las señales procedentes de varias estaciones base al teléfono móvil del abonado;

&# 8212; Tecnología de combinación de teléfonos móviles con receptores de radionavegación por satélite A-GPS (Sistema de Posicionamiento Global Asistido), basada en la integración de receptores GPS en los teléfonos móviles.

Las dos primeras tecnologías utilizan el llamado principio de posicionamiento telémetro diferencial y se diferencian en la ubicación de los intervalos de medición de las señales (ya sea en las estaciones base o en el propio teléfono móvil). Los principios básicos que subyacen a cada tecnología, la precisión lograda, las ventajas y desventajas de los métodos se dan en la Tabla 1.

Tecnología TOA

Si se conoce el momento exacto de recepción de la señal de un teléfono móvil, es posible calcular la distancia desde el abonado hasta la antena de la estación base. Sin embargo, en el caso de medir el intervalo de tiempo del paso de la señal por una estación base, para determinar la distancia, se requiere una sincronización estricta del funcionamiento de todos los elementos del sistema con una precisión de fracciones de microsegundo, lo cual es prácticamente inaceptable para las redes celulares existentes. redes.

Por lo tanto, se implementa de forma más sencilla el método para determinar la ubicación de un abonado de una red celular basándose en la diferencia en los tiempos de llegada de una señal radiotelefónica a tres o más estaciones base diferentes, que requiere una sincronización menos estricta. En varias fuentes, esta modificación de la tecnología TOA se denomina TDOA (diferencia horaria de llegada).

Las estaciones base que reciben una señal de radioteléfono deben estar equipadas con un determinador de ubicación. unidades LMU (Unidad de medida de ubicación). Por la diferencia en el tiempo que la señal es recibida por la computadora de control de la red celular mediante un algoritmo llamado triangulación, se calcula la ubicación del transmisor. El proceso de posicionamiento lo inicia el suscriptor y finaliza con la transferencia de datos sobre su ubicación al suscriptor.

Cuando se utiliza la tecnología TOA, se logra una precisión de posicionamiento bastante alta, que depende del ancho de banda de la señal, la precisión de la sincronización y el entorno de propagación de la señal. Los datos calculados muestran la posibilidad de determinar la ubicación de los suscriptores de la red celular con una precisión de hasta 125 m sin modificar los radioteléfonos. Se pueden lograr mayores mejoras en la precisión cambiando los recursos de hardware y software de los teléfonos móviles.

Las desventajas de esta tecnología incluyen la necesidad de equipar casi todas las estaciones base con unidades LMU, lo que requiere grandes costos para modificar la infraestructura de la red celular. Para garantizar una alta precisión, es necesario sincronizar el funcionamiento de estos bloques dentro de toda la red, lo que generalmente conduce al uso de un receptor GPS como parte de cada bloque. El software de red también debe modificarse en gran medida para garantizar la recepción de la señal del teléfono celular en al menos tres estaciones base.

Tecnología OTD

La tecnología OTD requiere costos mucho más bajos en la modificación de la infraestructura de la red, en la que los tiempos de llegada de la señal no se miden por las estaciones base, sino por el propio radioteléfono.

El controlador de control del teléfono móvil mide el tiempo de viaje de la señal desde varias estaciones base, una de las cuales está equipada con una LMU. Para obtener información sobre su ubicación, el suscriptor realiza una llamada, durante la cual su teléfono envía un mensaje corto especial antes de establecer una conexión de voz. Este mensaje incluye información sobre los tiempos de recepción de las señales transmitidas continuamente por las estaciones base durante el funcionamiento normal de la red.

Al recibir un mensaje del teléfono, un centro de localización móvil especial MLC (Centro de ubicación móvil) realiza los cálculos necesarios para calcular la ubicación, luego de lo cual se envía un paquete de datos con las coordenadas de la ubicación del suscriptor al teléfono celular. Todo el proceso, por regla general, no lleva más de unos segundos.

En comparación con el método TDOA, la tecnología OTD requiere menos LMU, aproximadamente un módulo por cada cuatro estaciones base es suficiente. Los módulos pueden formar parte de estaciones base o colocarse por separado.

Otra ventaja es que no hay necesidad de una sincronización horaria estricta del funcionamiento de los módulos LMU, ya que en este caso, se conocen las distancias entre las LMU y los intervalos de tiempo para que la señal viaje desde las estaciones base hasta el teléfono. El sistema de posicionamiento se puede entrenar; en teoría, todas las posiciones posibles de los suscriptores en un área específica se pueden calcular con cierta precisión e ingresar en una base de datos almacenada en la memoria del centro de localización móvil.

Al mismo tiempo, la tecnología OTD requiere cambios en el software de los radioteléfonos móviles, lo que genera inconvenientes para los usuarios, porque Tendrán que llevar sus dispositivos a centros de servicio para modificar el software (¡si esto todavía es posible!) o comprar nuevos modelos de teléfonos móviles.

A-GPS tecnología

Muchas empresas que desarrollan sistemas para posicionar objetos móviles están siguiendo el camino de integrar las comunicaciones celulares con el sistema global de navegación por radio por satélite: GPS. Para ello, se integran receptores GPS en los teléfonos móviles y, cuando se implementa un sistema de despacho centralizado para monitorear objetos en movimiento, la información sobre la ubicación de los suscriptores se transmite a través de sistemas celulares en forma de mensajes cortos estándar o especiales.

Algunas empresas ya han comenzado a producir radioteléfonos móviles con receptores GPS integrados. Modelos similares fueron presentados en la exposición Svyaz-Expokomm-2001 por la empresa finlandesa Benefon, que demostró dos versiones de teléfonos móviles combinados con receptores GPS: el teléfono telemático profesional Benefon Track Pro y el teléfono de navegación personal Benefon Esc.

Las ventajas indudables de estos sistemas incluyen una alta precisión de localización y una cobertura global. Después de eliminar las restricciones sobre la precisión de la determinación de la ubicación mediante el sistema GPS, los consumidores civiles tienen la oportunidad de conocer las coordenadas de su ubicación con una precisión de 10 m. Además, la determinación de la ubicación se puede realizar fuera del área de cobertura del sistema. red celular.

Al implementar esta tecnología, la infraestructura de la red celular se ve afectada solo en términos de software; no se requiere la instalación de módulos de hardware adicionales en las estaciones base o en un centro de conmutación, y la constelación de satélites ya está en órbita.

Sin embargo, para los usuarios, la transición a la tecnología A-GPS supondrá importantes costes adicionales, porque El celular necesita reemplazo. Al mismo tiempo, es obvio que la integración de receptores GPS en los teléfonos aumentará su tamaño, peso y consumo de energía. Al menos en los primeros años de producción, estos modelos costarán mucho más que los teléfonos móviles convencionales.

Vale la pena mencionar las desventajas inherentes al sistema de posicionamiento global GPS.

En primer lugar, a pesar de la cobertura global, las coordenadas sólo se determinan cuando el receptor GPS tiene visibilidad directa de al menos tres satélites. Por lo tanto, la determinación de la ubicación suele ser imposible en espacios cerrados, zonas bajas, zonas urbanas densas o bajo un follaje denso.

En segundo lugar, los receptores GPS requieren mucho tiempo para la instalación inicial, puede tomar entre 30 y 90 segundos hasta que el receptor esté listo y reciba la primera lectura después de encenderlo; en algunos casos y más.

Sin embargo, cabe señalar que estas deficiencias pueden compensarse parcialmente mediante la integración con el sistema de comunicación celular: la red puede «proponer información faltante para la determinación de la ubicación o la inicialización, y también asumir» parte de los complejos cálculos necesarios para reducir el consumo de energía.

Tabla 1.

La competencia de las tecnologías discutidas anteriormente para posicionar objetos móviles en redes celulares aún no ha llevado a la elección de un enfoque o método unificado. Además, en sistemas de determinación de ubicación específicos, las tecnologías básicas a menudo están sujetas a ciertas modificaciones al combinar varias tecnologías o agregar elementos de otras tecnologías de determinación de ubicación, por ejemplo, goniómetro.sistemas En este caso, para mejorar la precisión de la determinación de la ubicación, se calculan las direcciones de llegada de las señales de los teléfonos móviles. Un ejemplo de cómo los sistemas goniométricos pueden mejorar significativamente la precisión del posicionamiento, — Se trata de rutas suburbanas en las que las estaciones base suelen estar situadas en la misma línea a lo largo de la carretera. Esta disposición de las células de la red celular es inconveniente tanto para los sistemas de goniómetro como para los de telémetro diferencial. Sin embargo, la combinación de estas tecnologías permite una determinación precisa de la ubicación.

Para utilizar métodos de posicionamiento goniométrico, se instalan antenas en fase en las estaciones base de la red y se utilizan radiogoniometrías de la señal. El origen se realiza sin realizar ninguna modificación en el equipo del abonado.

Ejemplos de sistemas

Entre los sistemas de determinación de posición más conocidos que funcionan o se someten a pruebas en redes celulares se encuentran:

— Sistema de cursor de la empresa inglesa Cambridge Positioning Systems (CPS);
— Sistema de posicionamiento móvil Ericsson;
— Sistema RadioCamera de U.S. Wireless Corp.;
— sistema de identificación personal Sistema de Localización Personal de la empresa americana SnapTrack.

El sistema Cursor de la empresa inglesa CPSUtiliza tecnología OTD. Según las pruebas realizadas en el verano de 1999 por CPS en colaboración con Vodafone Airtouch y la Asociación de Automovilistas, la precisión de la localización es de 125 m en el 83% de los casos y de 75 m en el 51% de los casos. La empresa CPS está trabajando para lograr una precisión de localización media de 50 m.

Para operar Cursor, el operador requiere la instalación de equipos adicionales de acuerdo con los principios de la tecnología OTD (1 módulo LMU por 4 estaciones base) y modificaciones menores del software del teléfono móvil, que se pueden lograr reprogramando la memoria del teléfono móvil. microcircuitos básicos. En principio, Cursor también puede funcionar con dispositivos que no están equipados con el software adecuado, pero en este caso el error de ubicación es de aproximadamente un kilómetro.

CPS planea implementar sistemas Cursor en el Reino Unido, otros países europeos y América del Norte. Ericsson y Siemens ya han obtenido la licencia de la tecnología Cursor. El operador GSM VoiceStream llevó a cabo con éxito pruebas de Cursor en EE.UU. Para promocionar su producto, CPS celebró un acuerdo con ARM, un importante proveedor de chips para teléfonos móviles de los principales fabricantes, para grabar su software en estos chips.

Sistema de posicionamiento móvil (MPS)Ericsson está destinado principalmente a operadores de redes celulares GSM. Las pruebas del sistema, construido principalmente sobre la base de la tecnología TOA, se llevan a cabo en colaboración con el mayor operador sueco: — por Telia.

El funcionamiento de MPS no afecta al software de los terminales de los suscriptores. Además, habilitar las funciones de localización no requiere modificar la infraestructura de la red si el operador tiene instalados equipos de conmutación de Ericsson, ya que estas funciones ya están incluidas en la versión GSM R.8 de los sistemas GSM de la compañía.

Las empresas Ericsson y Telia afirman que en entornos urbanos con una densa instalación de estaciones base, el sistema MPS permite lograr una precisión de localización entre 100 y 500 m, y en zonas rurales, donde la distancia entre las estaciones base es mucho mayor, varios kilómetros.

Un sistema bastante inusual para localizar suscriptores móviles basado en redes celulares llamado RadioCamera ofrecido por la empresa estadounidense U.S. Wireless Corp. El trabajo del sistema RadioCamera para determinar la ubicación de un suscriptor con un teléfono celular se basa en medir no solo el tiempo, sino también los parámetros de amplitud y fase de la señal de radio, así como las características de su propagación multitrayecto. La señal del teléfono móvil llega a la estación base, sujeta a ciertas distorsiones y, a menudo, a través de varias rutas. Un controlador especial conectado a la estación base mide las características de fase, tiempo y amplitud de la señal de radio telefónica recibida por la estación base, obteniendo un conjunto de parámetros llamados “radiohuella” o “huella digital”. ” (“huella digital”). Posteriormente, el sistema RadioCamera analiza las características únicas de la señal, incluyendo todo el conjunto de rutas para su propagación, y calcula un código condicional correspondiente a una huella de radio específica, denominada en este sistema “firma.» Esta firma se compara con su propia base de datos de dichas firmas, correspondientes a diferentes opciones para la ubicación de los teléfonos en tierra, tras lo cual se identifica la posición del abonado en tierra.

Las ventajas del sistema incluyen la capacidad de determinar la ubicación a partir de una señal recibida solo por una estación base. Por lo tanto, no se requiere línea de visión de varias estaciones base, lo que hace que el sistema RadioCamera sea altamente eficiente en áreas urbanas densas, donde, por regla general, se concentra la mayoría de los suscriptores de la red celular.

Además, el sistema RadioCamera se integra bien con la infraestructura de red existente y no requiere modificación de las estaciones base ni de los teléfonos de los suscriptores. El sistema es entrenable, su base de datos comienza a formarse automáticamente inmediatamente después de la implementación, mientras que la precisión de la ubicación aumenta constantemente debido a la acumulación y el refinamiento de información sobre las firmas correspondientes a opciones específicas para la ubicación de los suscriptores.

En 1999, el sistema RadioCamera completó con éxito siete meses de pruebas en Baltimore (EE.UU.) para proporcionar posicionamiento a suscriptores con teléfonos móviles AMPS en condiciones reales. Las pruebas del sistema han demostrado que RadioCamera cumple con los requisitos de precisión de ubicación de la FCC. Se supone que el sistema atenderá a los suscriptores no sólo de las redes AMPS, sino también de CDMA.

Quizás, después de todo, la mayoría de las empresas involucradas en el desarrollo de servicios de localización basados ​​​​en redes celulares eligen la tecnología A-GPS como base. Un ejemplo de un sistema de posicionamiento de este tipo es el sistema de identificación personal Personal Location System de la empresa estadounidense SnapTrack, que fue una de las primeras en ofrecer servicios comerciales de localización de suscriptores. de redes celulares.

Las pruebas del sistema realizadas en Estados Unidos, Japón e Italia mostraron que la precisión de la ubicación varía de 5 a 75 m (en las zonas rurales, la ubicación se determina con una precisión de 4 a 5 m, y en condiciones urbanas densas la empresa pudo para lograr una precisión de 37 m).Técnicamente, el sistema SnapTrack de la empresa se basa en la tecnología A-GPS. Además, para aumentar la precisión en la determinación de la ubicación del suscriptor, el sistema utiliza potentes servidores con software especializado que resuelven los problemas de procesamiento de datos digitales utilizando un modo de operación diferencial y teniendo en cuenta una gran cantidad de correcciones que reducen la influencia de trayectos múltiples y otros distorsiones de señal.

SnapTrack está trabajando activamente para reducir el costo de los teléfonos móviles con receptores GPS y aumentar la duración de la batería sin recargar. Para lograrlo, se ha desarrollado un software que permite que la infraestructura de red se comunique con los teléfonos móviles solicitando información de posicionamiento qué satélites buscar. Así, si los receptores GPS tradicionales procesan constantemente información procedente de satélites, en el Sistema de Localización Personal sólo funcionan directamente para determinar la ubicación. Gracias a la «pista», se logra una fuerte reducción en la duración de la instalación inicial del receptor GPS, como resultado de lo cual el consumo de energía se reduce significativamente y el tiempo de posicionamiento se reduce.

SnapTrack tiene acuerdos estratégicos con Motorola y Texas Instruments que permiten que gran parte del software de procesamiento satelital se implemente directamente en el DSP del teléfono. Con ello se consigue una reducción de los recursos hardware que hay que añadir al radioteléfono digital. Según los expertos de la empresa, el coste de las unidades de hardware adicionales es de 5 a 10 dólares y puede reducirse aún más durante la producción en masa.

SnapTrack fue adquirida recientemente por Qualcomm por mil millones de dólares. Qualcomm busca desarrollar un servicio de navegación basado en su estándar celular CDMA. Ahora se ha presentado la última versión de la tecnología, llamada SnapSmart., le permite determinar la ubicación del suscriptor con gran precisión no solo en el plano, sino también verticalmente, lo cual es muy importante para los edificios urbanos de varios pisos. En particular, durante las pruebas en Japón, el sistema SnapTrack de la empresa determinó claramente la ubicación de los suscriptores en edificios de gran altura en la zona comercial de la ciudad. Quizás esta sea la razón por la que NTT DoCoMo, el mayor operador de telefonía móvil de Japón, eligió el Sistema de Localización Personal como base para construir un sistema de navegación para los suscriptores de sus redes.

Otra ubicación conocida Los sistemas incluyen el sistema de posicionamiento Sigma-5000.SigmaOne Comunicaciones Corp. Este sistema utiliza dos métodos de medición a la vez: junto con el método de medición de rango de diferencia, se utiliza el principio goniométrico de posicionamiento del suscriptor con un teléfono celular. Además, el sistema utiliza la tecnología de detección de posición PowerBoost patentada de SigmaOne, que incluye algoritmos especializados de trayectorias múltiples. Sigma-5000 proporciona determinación de ubicación en redes celulares AMPS y TDMA. Las pruebas del sistema Sigma-5000 en una red real mostraron en toda el área de trabajo un error resultante no peor que 105 m para el 67% de los casos y una precisión superior a 150 m para el 95% de las lecturas.

El sistema Sigma-5000 funciona como una adición independiente a la infraestructura de la red celular y no requiere ninguna modificación en la interfaz de radio, los teléfonos celulares o el equipo de la red celular. Para implementar la tecnología goniométrica, se utilizan conjuntos de antenas en fase especialmente diseñadas, instaladas en estaciones base.

Una combinación similar de tecnologías se implementa en el Geometrix. sistema, desarrollado por Allen Telecom Inc. Este sistema puede funcionar con redes celulares AMPS, TDMA, CDMA, TDMA/AMPS, CDMA/AMPS y el sistema de enlace troncal iDEN de Motorola. En la mayoría de los casos, Geometrix cumple con los requisitos de precisión de la Comisión Federal de Telecomunicaciones de EE. UU. utilizando solo métodos de rango de diferencias; sin embargo, en algunos casos, agregar métodos de medición goniométrica al sistema genera un aumento significativo en la precisión de la ubicación.

Basado en los teléfonos móviles Benefon Track Pro y Benefon Esc ya mencionados con receptores GPS integrados, Benefon ha desarrollado un sistema de posicionamiento basado en la tecnología A-GPS y métodos avanzados de Cell-ID. Lo más destacado del sistema es el protocolo telemático para teléfonos móviles Protocolo telemático para teléfonos móviles (MPTP), que permite transferir una amplia gama de información sobre ubicación y movimiento. , así como datos de la aplicación entre el servidor de aplicaciones y el teléfono.

Situación de la situación en Rusia

En Rusia aún no se han realizado pruebas a gran escala, y mucho menos el funcionamiento experimental de los sistemas de determinación de ubicación en redes celulares. Al mismo tiempo, varias empresas ya ofrecen sus productos destinados al desarrollo de servicios de posicionamiento basados ​​en sistemas de comunicaciones móviles. Cabe señalar que la mayoría de los desarrolladores se centran en la tecnología A-GPS, porque En Rusia existe una reserva suficiente de sistemas de posicionamiento basados ​​en radionavegación por satélite, donde el medio de transporte son redes de radiocomunicación VHF convencionales y troncales o sistemas globales por satélite (ver Petrov N.N. “Localización de objetos en movimiento basados ​​en sistemas de navegación por satélite” , Equipo especial”, N° 1-2, 1999). Por lo tanto, la transición a canales de comunicación celular en muchos casos solo requiere reemplazar el módulo del canal de radio y cambiar el software del controlador de control en términos de interfaz con el protocolo de transferencia de datos en el sistema de comunicación celular.

Se puede considerar la construcción de un sistema de posicionamiento de este tipo en su conjunto y un diagrama funcional generalizado de los equipos terminales utilizando el ejemplo de un sistema de uno de los «proyectos más avanzados»: el sistema Almaz, que ofrece la empresa de Moscú «. Nuevas tecnologías telemáticas”.

El sistema multifuncional de despacho y monitoreo de objetos móviles y estacionarios Almaz está construido como una red de dispositivos terminales y un centro de control, al que se recibe información de terminales remotos a través de canales de mensajes cortos o canales de comunicación de voz del sistema celular GSM. Al mismo tiempo, los desarrolladores del sistema, basándose en las pruebas realizadas, afirman que los canales de mensajes cortos cumplen mejor los criterios de confiabilidad y confiabilidad de la transmisión de información en combinación con el menor costo de tráfico.

El sistema Almaz está enfocado tanto a solucionar los problemas de seguimiento de los vehículos como a garantizar su seguridad. Por lo tanto, un dispositivo terminal estándar destinado a ser instalado en un vehículo incluye no solo un receptor GPS, un controlador de control, un módem de radio GSM y una fuente de alimentación de la red de a bordo, sino también módulos de interfaz con sensores y actuadores de seguridad. El diagrama de bloques del dispositivo terminal se muestra en la Fig. 1.

Fig.1. Diagrama de bloques del dispositivo terminal del sistema de determinación de ubicación Almaz

De serie, el dispositivo terminal es capaz de procesar hasta ocho señales de los sensores del sistema de seguridad y generar un mensaje de emergencia específico para cada alarma, que puede transmitirse al centro de control o al teléfono móvil de un abonado. A su vez, el centro de control también puede transmitir comandos al terminal a través de canales de mensajes cortos a actuadores (también hasta 8 líneas de control) de sistemas de vehículos o redes de servicios públicos de una instalación estacionaria. Tal comando podría ser una señal para cerrar la cerradura central de un automóvil o encender la calefacción en una casa de campo.

Los desarrolladores de sistemas ofrecen servicios para ampliar las capacidades de los dispositivos terminales. Por ejemplo, un micrófono oculto puede monitorear la situación acústica en el interior del automóvil, una fuente de alimentación de respaldo autónoma puede mantener la funcionalidad del equipo cuando la red de a bordo está apagada y, utilizando un terminal de voz, la comunicación por voz puede organizarse entre el objeto y el centro de control. (Aunque esto no está muy relacionado con el tema del artículo, hay que decir que el diseño del dispositivo terminal, cuando se utiliza en un objeto estacionario, permite no instalar un receptor GPS).

El centro de control del sistema Almaz es un complejo de software, hardware y herramientas tecnológicas que aseguran la recopilación, acumulación, análisis y procesamiento de información sobre la ubicación y estado de los objetos controlados, así como la preparación y transmisión de comandos de control de acuerdo con el situación. El software del centro de control incluye subsistemas para intercambiar información con objetos de control a través de canales de radio, analizar y procesar datos, mostrar la ubicación de objetos y buscarlos, planificar rutas, información y referencias, etc.

El sistema de posicionamiento Almaz considerado demuestra un cierto esquema típico que tienden a utilizar la mayoría de los desarrolladores nacionales de sistemas para posicionar objetos móviles en redes celulares. En este caso, es posible comparar las ofertas de diferentes empresas según algunos criterios, pero elegir el sistema óptimo desde un punto de vista técnico es casi imposible, porque muchos de ellos están cerca en sus indicadores. Por lo tanto, lo más probable es que al introducir servicios de posicionamiento en las redes nacionales de comunicaciones móviles, la elección del proveedor de equipos de localización no se base en criterios técnicos, sino económicos y en el «grado de proximidad» de los fabricantes de equipos a los operadores de grandes redes celulares.

Aplicaciones y perspectivas comerciales

Como ya se mencionó, el principal motor para el desarrollo de los servicios de posicionamiento fue la necesidad de determinar automáticamente la ubicación de un suscriptor de la red celular al brindar asistencia de emergencia . Baste decir que el servicio 911 en Estados Unidos recibe alrededor de 100 mil llamadas desde teléfonos móviles cada día y aún no tiene la capacidad total de determinar con precisión la ubicación del cliente. Con el objetivo de eliminar esta deficiencia se emitió la famosa orden de la Comisión Federal de Telecomunicaciones de EE. UU.

A menudo, en situaciones de emergencia, una persona no puede determinar ni comunicar claramente su ubicación. Además, esto se aplica no sólo a los servicios de salvamento, sino también a los servicios de asistencia técnica en carretera.. Una investigación realizada en el Reino Unido mostró que más de la mitad de los conductores de automóviles están interesados ​​en el servicio de determinación automática de sus coordenadas para recibir asistencia técnica. Por lo tanto, los servicios de posicionamiento en redes celulares se consideran uno de los medios más importantes para atraer nuevos suscriptores.

Servicios de navegación– una de las áreas más prometedoras para el uso de sistemas de posicionamiento de objetos en movimiento. Una variedad de guías, servicios que brindan información sobre una ruta específica y las condiciones del tráfico a lo largo de esta ruta son muy relevantes para los conductores de vehículos y también pueden atraer suscriptores potenciales de redes celulares.

Por ejemplo, allá por 1999, Citikey lanzó una guía móvil en Estocolmo llamada “la ciudad en la palma de tu mano”. Los suscriptores tienen la oportunidad de determinar su ubicación utilizando un mapa de la ciudad y luego solicitar información sobre restaurantes, hoteles, teatros u otras instalaciones cercanas.

Como una de las aplicaciones de su sistema RadioCamera, U.S. Wireless Corp. planea proporcionar a los conductores información sobre los atascos de tráfico. Para ello, se controla un determinado número de teléfonos móviles de abonados ubicados en diferentes tramos de una determinada carretera. No es difícil determinar la dirección y velocidad del movimiento de los suscriptores durante un período de tiempo. Si la velocidad media de varios suscriptores con teléfonos móviles en la misma zona es inferior a 10 km, es muy probable que se pueda decir que hay un atasco. Y si los teléfonos no se mueven durante mucho tiempo, lo más probable es que se haya producido un accidente en este tramo de la ruta.

Otra dirección igualmente prometedora es la creación de sistemas de gestión vehículos o personal de empresas. Pueden ser sistemas de despacho de vehículos públicos o especiales, seguimiento del movimiento de mercancías o personas especialmente importantes, sistemas de seguridad para automóviles, etc.

La introducción de herramientas de posicionamiento en las redes celulares significa que la zona de control cubre toda el área de servicio de la red y, a menudo, pueden ser regiones enteras. Por lo tanto, las empresas de transporte interesadas en los servicios de localización a menudo optan por la infraestructura de redes celulares ya desplegadas para transmitir información sobre la ubicación de los vehículos en relación con la construcción de sus propias redes de radio troncales corporativas. Esto habla una vez más de la introducción de las comunicaciones móviles en el sector de las radiocomunicaciones profesionales.

La localización automática de teléfonos móviles ofrece nuevas oportunidades para establecer tarifas especialescuando se utilizan comunicaciones móviles dependiendo de la ubicación. Por ejemplo, para atraer suscriptores el llamado Método de zona residencial”, cuando el cliente dispone de unos minutos de tiempo libre para hablar por un teléfono móvil, lo que puede resultar más cómodo que utilizar un teléfono fijo. También es posible reducir las tarifas durante las negociaciones en las zonas comerciales o de negocios de la ciudad.

Según los expertos, el gran potencial comercial de las redes celulares reside en brindar la capacidad de monitorear el paradero de los niños, estos servicios se denominan servicios familiares.

Por ejemplo, el proyecto Siemens, llevado a cabo en el marco de una estrategia unificada para el desarrollo de servicios de comunicaciones móviles del Departamento de Redes de Comunicaciones Móviles y Transferencia de Información, está diseñado para organizar el contacto continuo entre niños y padres. Gracias al uso del sistema implementado, los padres podrán saber dónde está su hijo en cualquier momento mediante un teléfono móvil.

Los servicios de localización pueden tener una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, en Estocolmo existe un servicio que te permite conocer gente usando un teléfono móvil, y conocer gente exactamente en la zona donde te encuentras. Y Benefon y Vitaphone ofrecen un nuevo sistema médico telemático Cardiophone, que demostraron en la última exposición médica en Dusseldorf. La base técnica del sistema son los teléfonos móviles Benefon Track, modificados para su uso en el sistema de atención médica. El dispositivo se puede utilizar como un teléfono normal, pero dentro del sistema Cardiophone su función principal es registrar el electrocardiograma (ECG) de su propietario, para lo cual basta con colocar la parte posterior del teléfono en el lado izquierdo del pecho. Después de realizar un ECG, junto con las coordenadas recibidas del GPS, los datos se envían a través de los canales de la red GSM al centro médico Vitaphone, donde los médicos de turno analizan la información recibida, determinan el diagnóstico y deciden las medidas asistenciales necesarias. Vitaphone ya está probando el primer lote de dispositivos producidos por Benefon Corporation. El importe total del contrato inicial es de 22 millones de euros.

Los expertos afirman que los servicios de posicionamiento en redes móviles tienen un gran futuro. Los estudios de previsión más exhaustivos del mercado propuesto para este servicio, al que se refieren la mayoría de los expertos, fueron realizados por el centro de investigación Ovum.

Ovum calcula que en 2005, cuando los sistemas de localización se conviertan en una aplicación estándar en las redes móviles, habrá 129 millones de personas en Estados Unidos y Europa Occidental: 188 millones de suscriptores que utilizan servicios de posicionamiento. Según las mismas estimaciones, el mercado de dispositivos de localización de automóviles en Estados Unidos ascenderá a 3,3 millones de vehículos personales (en Europa occidental, 8 millones) y a 3,8 millones de vehículos de empresas de transporte (en Europa occidental, 1,9 millones). El volumen total del mercado mundial, según las previsiones de Ovum, en 2005 será de 9,75 mil millones de dólares y contará con 376 millones de suscriptores.

Estimaciones similares dan los expertos de la empresa Consultants Strategis, que sugieren que un poco antes, en 2004, el volumen global de servicios de localización será de unos 4 mil millones de dólares.

Seguridad

De acuerdo con el tema de la revista, los lectores probablemente estén más interesados ​​en aplicaciones relacionadas con la seguridad y el trabajo de los organismos encargados de hacer cumplir la ley y otros organismos de seguridad. Podemos decir que los sistemas de posicionamiento basados ​​en redes móviles también abren aquí grandes perspectivas.

Incluso una simple determinación de la ubicación del suscriptor con la precisión de una estación base específica (método Cell-ID) puede convertirse en la «clave» para atrapar a un delincuente. Uno de estos casos fue descrito en Rossiyskaya Gazeta. Una familia yugoslava fue asaltada por dos hombres con máscaras negras por la noche en una casa de campo en Abramtsevo (región de Moscú). Los delincuentes robaron cosas, equipos de vídeo y audio, y también se apoderaron de un sistema de vigilancia de la casa de campo, que podría haber captado el robo.

Sin embargo, los yugoslavos, que no vieron los rostros de los bandidos, lograron escuchar que estaban llevando a cabo algún tipo de negociaciones por teléfono celular. El agente de RUBOP V. Rvachev, utilizando este testimonio, con la ayuda de compañías de telefonía celular, identificó fácilmente el número de teléfono en el que se llevaban a cabo las negociaciones a las tres de la mañana en el área de la estación base en Abramtsevo. Así, dos residentes desempleados de la cercana ciudad de Khotkovo pronto se encontraron tras las rejas, después de que se les encontraran pertenencias de una familia yugoslava a la que habían robado.

Así, con la introducción de sistemas de posicionamiento en las redes celulares, los servicios de inteligencia y los organismos encargados de hacer cumplir la ley tienen en sus manos una poderosa herramienta que les permite rastrear la ubicación de los delincuentes y otros objetos de su interés. Si se conoce el número de teléfono móvil, los sistemas de localización basados ​​únicamente en el uso de equipos de red (por ejemplo, los construidos con tecnología TOA) pueden proporcionar datos sobre la ubicación del abonado de forma continua y sin notificación. En este caso no es necesario interceptar conversaciones; basta con que el teléfono móvil esté encendido, porque El intercambio periódico de información con la estación base se produce incluso en ausencia de llamadas. Según algunas informaciones, la ubicación del líder kurdo de Terek, Abdullah Ojallan, se estableció mediante un motor de búsqueda basado en el posicionamiento en redes móviles.

Las tecnologías para posicionar objetos en movimiento en redes celulares permiten construir sistemas de seguridad para automóviles y sistemas para buscar automóviles robados. Por ejemplo, el operador de la segunda red móvil británica, BT Cellnet, planea implementar funciones similares en su sistema de localización GPS Trackstar. El sistema desarrollado equipará los automóviles con receptores GPS y terminales GSM colocados en secreto, que se activarán mediante llaveros especiales entregados al cliente. Además de la posibilidad de proporcionar al abonado asistencia técnica en la carretera, se supone que se solucionará el problema de seguir la ruta de un coche en caso de robo.

Posicionamiento Las tecnologías permitirán implementar sistemas de control de vehículos para unidades operativas de los organismos encargados de hacer cumplir la ley, que podrán combinarse con sistemas de comunicación móvil. En este caso, los mensajes de voz se pueden transmitir a través de un canal de tráfico y los datos de ubicación se pueden enviar al centro de despacho en forma de mensajes cortos.

Problemas

Las principales dificultades que pueden obstaculizar la adopción masiva de los sistemas de localización en las redes celulares son la otra cara de la moneda” de sus ventajas. Y es que las nuevas oportunidades para resolver problemas de seguridad que abren los servicios de posicionamiento en redes celulares también plantean ciertas amenazas en el campo de la privacidad.. Los expertos señalan la posibilidad de un uso dual de tales tecnologías, porque Existe la posibilidad teórica de rastrear los movimientos del propietario de un teléfono móvil, y esto ya es el comienzo de una invasión de la privacidad. Muchos suscriptores de redes celulares opinan que las capacidades de localización serán utilizadas no sólo por las fuerzas del orden o los servicios de rescate, sino también por elementos criminales con las capacidades técnicas adecuadas. Y esta opinión está justificada. Por lo tanto, antes de la introducción generalizada de los servicios de posicionamiento en las redes celulares, se debe resolver el problema de garantizar la estricta confidencialidad de la información sobre la ubicación de los suscriptores de telefonía celular y proteger esta información de intrusos.

Es por ello que la Comisión Europea de Comunicaciones, al comienzo de la introducción de servicios de posicionamiento de objetos móviles en redes celulares, que son sistemas de cola, definió los requisitos que deben cumplir las empresas que prestan servicios de localización. En particular, los dispositivos de posicionamiento deben utilizarse exclusivamente para los fines inicialmente previstos, como por ejemplo proporcionar asistencia en carretera, y no deben utilizarse dos veces. Al mantener bases de datos, la información sobre las solicitudes de ubicación debe ser confidencial y garantizar el anonimato de los suscriptores.

Así, la empresa CPS ya ha introducido en su sistema de posicionamiento Cursor la opción de desactivar el sistema a petición del cliente. Una posibilidad similar se ofrece en varios otros sistemas. En el sistema SnapTrack, por ejemplo, se han tomado medidas más estrictas para garantizar el anonimato de los suscriptores. El usuario puede iniciar el proceso de localización únicamente marcando “911” o mediante solicitud especial. Sin una solicitud tan directa del suscriptor, el teléfono celular no genera ninguna información de ubicación.

Otro problema en la implementación de servicios de posicionamiento es la cuestión de la estandarización de la tecnología. Se están tomando varias medidas para adoptar uno o más estándares de posicionamiento de objetos móviles. Ericsson, Motorola y Nokia anunciaron la creación de un foro para la estandarización global de los sistemas de posicionamiento en redes móviles: Location Interoperability Forum (LIF). Se espera que la principal actividad de LIF sea el desarrollo conjunto y la promoción de servicios de posicionamiento en el mercado global de comunicaciones móviles, lo que permitirá a los usuarios de teléfonos móviles recibir información sobre una región específica. LIF tiene como objetivo abordar la incompatibilidad de diferentes sistemas de posicionamiento y debería ayudar a establecer un estándar tecnológico común para dichos sistemas. Las primeras aplicaciones desarrolladas teniendo en cuenta las recomendaciones del LIF deberían aparecer este año.