Lokalisierungstechnologien

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1 Lokalisierungstechnologien Ortung mit Cell-ID, Cell-ID und Time Advance, E-OTD, A-GPS Dortmund, Juli 2003 Prof. Dr. Heinz-Michael Winkels, Fachbereich Wirtschaft FH Dortmund Emil-Figge-Str. 44, D44227-Dortmund, TEL.: (0231) , FAX: (0231)

2 Inhalt Übersicht 3 Das Grundprinzip 4 Cell-ID 6 Cell-ID und Time Advance 7 E-OTD 8 A-GPS 9 Seite Fazit 10 Literaturverzeichnis 11 Verzeichnis der Internet-Links 12 2

3 Übersicht Lokalisierungstechnologien sind technische Lösungen zur Bestimmung der Position einer Person über den Gebrauch dessen Mobiltelefons. Unterscheidungsmöglichkeiten Ortungsgenauigkeit Technischer Aufwand Damit verbundene Investitionen für Endgeräte sowie für Netzwerke Kommerzielle Nutzungsmöglichkeiten der Lokalisierung ergeben sich für die sogenannten Location Based Services in Bereichen wie: Fremdenverkehr Hotel, Restaurant Lebensrettung Unfall Freizeitgestaltung Kino, Theater Quelle: Focus 2003 (15) 3

4 Das Grundprinzip der Lokalisierung über das Handy BS: Basisstation MSC: Mobile Switching Center 4

5 ... Das Grundprinzip der Lokalisierung über das Handy Mobilfunk und Positionsbestimmung Funktionsweise in drei funktionalen Einheiten das Mobile (Mobiltelefon), kommuniziert mit dem Basestation-Subsystem über die Luftschnittstelle (Um Interface) mit einzelnen GSM-Zellen, in die das GSM-Netz aufgeteilt ist. das Basestation-Subsystem (BS) das Network-Subsystem. Stellt die Verbindung zwischen dem Mobile und den möglichen Gegenstellen her, die Mobilvermittlungsstelle (Mobile-Switching-Center - MSC) sorgt mit der Interworking- Function für den Übergang vom GSM-Netz in die anderen Netze ( Festnetz oder anderes Netzwerke, analoges bzw. digitales ISDN Telefonnetz) übernimmt eine Reihe von Verwaltungsaufgaben Das GSM liefert grobe Informationen über den Aufenthaltsort eines mobilen Teilnehmers, nämlich die aktuelle Zelle, über die gerade kommuniziert wird. Allerdings liefert das GSM ohne zusätzliche technische Maßnahmen nur eine Positionierungsgenauigkeit von höchstens 100 Metern. Benötigt man eine feinere Positionierung, muß auf GPS zurückgegriffen werden. 5

6 Cell-ID Cell Identifier = Funkzellen-Identifikation Das Verfahren beruht auf der Auswertung der Funkzellennummer, in der das Mobiltelefon eingebucht ist. Über das gesamte Mobilnetz verstreut haben die Mobilfunk-Anbieter ihre Mobilfunk-Antennen, die sog. Basisstationen stehen. Sie sind unterschiedlich groß. Durch die Netzstruktur ordnet der Netzbetreiber jeder Cell-ID eine Geokoordinate ( Zellmittelpunkt ) zu, die Genauigkeit des Verfahrens hängt daher von der Netzstruktur ab. Quelle: Focus Heute schon ist jedes eingeschaltete Mobilfunk-Gerät innerhalb des Funkradius ortbar. Veränderungen an den Endgeräten sind nicht nötig. Manche Handys erlauben es die aktuelle Funkzellen-Nummer herauszulesen. In Ballungsgebieten erlaubt dieses Verfahren eine genaue Positionsangabe auf ca. 300 Meter und in schwach besiedelten Gebieten bis etwa 35 km. 6

7 Cell-ID und Time Advance = Zellen-Identifikation mit Zeitverzögerung Verbessertes Verfahren in Bezug auf die Genauigkeit, durch Nutzung eines weiteren Parameters: die Länge der Signal-Laufzeit Die Angabe der Laufzeit erfolgt in 550 m Schritten. Das System ortet bis auf 30 m genau. Wenn kein direkter Sichtkontakt zur Basisstation besteht, kann die Signal-Laufzeit durch Reflexionen, z.b. durch Gebäude, künstlich verlängert werden. Zum Ausbau dieser Technologie sind hohe Investitionen in das Netz erforderlich. Quelle: Focus 7

8 E-OTD - enhanced observed time difference = erweiteter beobachteter Zeitunterschied Das Handy rechnet sich die Position aus, in dem es den Abstand von sich zu drei Basisstationen misst. Die Basisstationen senden Daten mit Lichtgeschwindigkeit aus. Alle Basisstationen sind zeitlich genau synchronisiert, die unterschiedlichen Laufzeiten der Signale geben die Entfernung an. Es ist eine relativ aufwändige Software-Lösung nötig, die zusätzlichen Speicher und höhere Rechenleistung erfordert. Am Netz braucht nichts gemacht werden. Damit lässt sich eine Genauigkeit von ca. 125 Metern erreichen. Im Vergleich zu GPS hat E-OTD den Vorteil, dass es auch in Gebäuden funktioniert. 8

9 A-GPS = assisted global positioning system Höchste Ortungsgenauigkeit durch mindestens 3 Satelliten. 24 Navstar-Satelliten weltweit Die Berechnung der Position wird selbständig in einem GPS-Receiver vorgenommen. Im Gegensatz zu GPS wird ein Teil der Positions- Parameter bereits über fest installierte GPS- Empfänger im Netz gewonnen. Funktioniert nicht in Gebäuden 9

10 Zusammenfassung In Mobilfunknetzen werden Cell-ID und A-GPS als Lokalisierungsverfahren favorisiert. Keine einzelne Technologie ist überlegen in allen genannten Kriterien Sowohl E-OTD wie das verbesserte A-GPS erfordern Investitionen, die in Europa noch kein ausreichendes Geschäftsmodell haben. A-GPS liefert zur Zeit die Lokalisierungstechnologie, die die größte Genauigkeit liefert, jedoch in Gebäuden und in Straßenschluchten nicht funktioniert. 10

11 Literaturverzeichnis Hannemann, Ulf, Freunden auf der Spur, in: Focus 2003, S , Ausgabe Nr

12 Internet-Links mobile/downloads/whitepapers/locationbasedservices_d.doc

13 13

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