Mobilfunk-Ortung. Möglichkeiten der Ortung von mobilen Endgeräten. Christian Bach Daniyar Nurpeissov Konstantin Bychkov

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1 Mobilfunk-Ortung Möglichkeiten der Ortung von mobilen Endgeräten Christian Bach Daniyar Nurpeissov Konstantin Bychkov TH Wildau, Master-Studiengang Telematik (TM14), ONTD

2 Gliederung Definitionen o Positionsbestimmung o Ortung Methoden der Mobilfunk-Ortung o Cell-ID o ToA o TDoA o OTDoA o E-OTD o AoA o Fingerprinting o Vorteile / Nachteile Anwendung o Location Based Services o Code Beispiel Android Rechtliches Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

3 Definitionen 1. Positionsbestimmung Ein Teilnehmer eines Mobilfunksystems ermittelt durch Kommunikation mit den Systemkomponenten seine aktuelle geografische Position. 2. Ortung Ein Teilnehmer eines Mobilfunksystems erfährt durch Kommunikation mit den Systemkomponenten die aktuelle geografische Position eines anderen Teilnehmers. Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

4 Cell-ID Einfachste Verfahren zur Ortung eines mobilen Endgerätes anhand der Cell-ID Positionsbestimmung über die Location Area Information der eingebuchten Mobilfunkzelle wird im Home Location Register regelmäßig aktualisiert Vorteil: keine Änderungen bei Netz oder Endgeräten notwendig Nachteil: sehr ungenaue Ortung (vor allem auf dem Land) Verbesserung der Ortung durch einen Timing-Advance-Wert aqs/lbs_basiccellid.gif; Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K /faqs/lbsfaqs/lbs_enhancedcellid.gif;

5 Time of Arrival (ToA) ein zeitbasiertes Verfahren zur Positionsbestimmung von Mobilgeräten in Mobilfunknetzen basiert auf der Messung von Laufzeiten mindestens drei Basisstationen notwendig sind Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

6 Time Difference of Arrival (TDoA) arbeitet mit Differenzzeiten derer Auflösung liegt der TDOA-Messung liegt bei etwa 300 m bis 500 m und die Genauigkeit liegt bei 50 bis 150 m. Die Laufzeitunterschiede werden im Mobile Position Center (MPC) ausgewertet, verglichen und daraus wird der Standort des Mobilgerätes berechnet. Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

7 Observed time difference of arrival (OTDoA) ist ein Verfahren zur Ortung von Mobilgeräten in UMTS Die Messwerte werden an den Serving Radio Network Controller (SRNC) gesendet, der sie auswertet und daraus die Position ermittelt muss das Smartphone oder Handy softwaremäßig modifiziert werden und das UMTS-Netz benötigt eine Location Measurement Unit (LMU) Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

8 Komponenten des BTS Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

9 Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) Erweiterung des TDOA-Verfahrens zusätzliche Kontrollstationen (LMU, Location Measurement Units) Für Mobilstation ist eine Softwareanpassung notwendig Positionsbestimmung o circular lateration o hyperbolic lateration Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

10 E-OTD: circular lateration Mobile Observed Time (MOT) LMU Observed Time (LOT) LMU Distance Mobile to Base Transceiver Station (DMB) Distance LMU to Base Transceiver Station (DLB) DMB DLB = c (MOT LOT + ε) ε - Taktversatz von LMU und MS (Mobilstation) c - Lichtgeschwindigkeit BTS - Base Transceiver Station Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

11 E-OTD: hyperbolic lateration 1. OTD = t2 t1 2. RTD = tlmu2 tlmu1 3. GTD = OTD RTD GTD2 = OTD2 RTD2 = (d2 d3)/c GTD3 = OTD3 RTD3 = (d3 d1)/c OTD Observed Time Difference RTD Real Time Difference GTD Geometric Time Difference ländliches Gebiet Vorstadt Stadt Genauigkeit 50 m -150 m 50 m -150 m 75 m -200 m Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

12 Angle of Arrival (AoA) Messung des Eintrittswinkels der Signale spezielle Antennenarrays notwendig Keine Berechnungen in der Mobilstation mindestens zwei Basisstationen Genauigkeit ca Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

13 Fingerprinting Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

14 Vor- und Nachteile Vorteile des Cell-ID Verfahrens: keine Änderungen am Endgerät oder am Netzwerk benötigt sind eine einfache Implementierung des Verfahrens möglich ist die kostengünstigste Form der Lokalisierung Nachteile des Cell-ID Verfahrens: eine sehr ungenaue Positionierungstechnik ist falls das am nächsten gelegene Basistation überlastet ist, wird die Positionsbestimmung noch ungenauer Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

15 Vor- und Nachteile Vorteil des E-OTD Verfahrens: kann mit den vielen mobilen Geräten verhältnismäßig kostenneutral eingesetzt werden Nachteil des E-OTD Verfahrens: liegt bei den hohen Hardwareanforderungen Nachteil des OTDoA Verfahrens: Mobilestation muss sich zu nah an einer Basisstation befinden Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

16 Location based service (LBS) sind ortsgebundene kontextsensitive Dienste eines Mobilfunkanbietersdie auf den Aufenthaltsort des Nutzers abgestimmte Informationen liefern wird aus eine Ortungstechnologie, Plattform zur Bereitstellung von Informationen und Endgerät bestanden suchen die Position des Endgerätes, bzw. der SIM-Karte Grundsätzliche Enteilung: Personenbezogene LBS - die Ortung des Gerätes durch den Nutzer ausgelöst wird Gerätebezogene LBS - die Ortung des Gerätes nicht willkürlich gesteuert werden kann Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

17 Location based service (LBS) Unterteilung nach folgenden Zwecken: Sicherheitsbezogene (location - safety) Notfall und Notrufdienste, bei deren die Position nach Wahl des Notnummers bestimmt wird, z.b die Information über die Krankenhäuser in dem Umgebung des Nutzers Gebührenbezogene (location - billing) die Dienste, die verschieden Tarifmodelle abhängig von der Position des Nutzers verwenden Informationsbezogene (location - information) die Dienste, die Informationen zu nächstgelegenen Points of Interests (POI) anbieten Postitionsübermittelnde (location - tracking, location - positioning) die Dienste, die die Standortdaten von der Personen, Sachen oder Gütern bereitstellen Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

18 Code-Beispiel Android Beispiel-Anwendung: Ortungs-App zum Orten des Smartphones über Informationswege wie SMS und . Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

19 Code-Beispiel Android 1. Lade eine Instanz des Ortungs-Service aus dem System-Context und ermittle verfügbare Ortungs-Dienste (WLAN,GPS,GSM). 2. Wenn Liste nicht leer, starte alle Ortungs-Dienste Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

20 Code-Beispiel Android 3. Lausche 40 Sekunden auf Positionsänderungen der Ortungsdienste 4. Der beste (genaueste) Wert wird an den MessagePublisher übergeben, der die Geokoordinate per SMS oder publiziert. Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

21 Rechtliches Die Erhebung, Verarbeitung und Nutzung personenbezogener Daten wird durch eine Rechtsvorschrift erlaubt oder dass die Betroffenen eingewilligt haben. ( 4 Abs. 1 BDSG ) Der Einsatz von Ortungstechnik, die der gezielten Überwachung des Verhaltens von Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmern dient, kommt nur in ganz begründeten Einzelfällen in Betracht. ( 32 Abs. 1 BDSG) Kontrollen sind nur unter Beachtung des Verhältnismäßigkeitsgrundsatzes zulässig. Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

22 Rechtliches nur für die betrieblichen Zwecke und keine überflüssigen weiteren Daten Erhebungszweck und -umfang sowie die Auskunftsrechte hinsichtlich der gespeicherten Daten Klarheit hinsichtlich der Zugangsberechtigung zu den gespeicherten Daten sowie der Protokollierung der Speicherung und der Festlegung der Speicherungsdauer der Daten Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

23 Quellen Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K

24 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K