Mobilfunk-Ortung Möglichkeiten der Ortung von mobilen Endgeräten Christian Bach Daniyar Nurpeissov Konstantin Bychkov TH Wildau, Master-Studiengang Telematik (TM14), ONTD 14.10.2014
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. 14.10.2014 2
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. 14.10.2014 3
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 https://developer.att.com/home/support/faqs/lbsf aqs/lbs_basiccellid.gif; 13. 10.14 Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. https://developer.att.com/home/support 14.10.2014 /faqs/lbsfaqs/lbs_enhancedcellid.gif; 13.10.14 4
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. 14.10.2014 5
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. 14.10.2014 6
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. 14.10.2014 7
Komponenten des BTS Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. 14.10.2014 8
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. 14.10.2014 9
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. 14.10.2014 10
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. 14.10.2014 11
Angle of Arrival (AoA) Messung des Eintrittswinkels der Signale spezielle Antennenarrays notwendig Keine Berechnungen in der Mobilstation mindestens zwei Basisstationen Genauigkeit ca. 300 500 Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. 14.10.2014 12
Fingerprinting Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. 14.10.2014 13
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. 14.10.2014 14
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. 14.10.2014 15
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. 14.10.2014 16
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. 14.10.2014 17
Code-Beispiel Android Beispiel-Anwendung: Ortungs-App zum Orten des Smartphones über Informationswege wie SMS und E-Mail. http://winfwiki.wi-fom.de/index.php/ortung_von_mobilen_endger%c3%a4ten Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. 14.10.2014 18
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. 14.10.2014 19
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 E-Mail publiziert. Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. 14.10.2014 20
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. 14.10.2014 21
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. 14.10.2014 22
Quellen http://winfwiki.wifom.de/index.php/ortung_von_mobilen_endger%c3%a4ten; 13.10.14 http://www.mobileinfo.com/locationbasedservices/; 10.10.2014 https://www.tm.thwildau.de/~sbruntha/wiki/index.php/mobilfunkortung; 13.10.14 http://www.snet.tu-berlin.de/fileadmin/fg220/courses/ss10/snetproject/positioning-technologies_schmidt-dannert.pdf 12.10.2014 http://www.itwissen.info/definition/lexikon/tdoa-time-differenceof-arrival.html; 12.10.14 http://shahneil.com/2010/01/lbs-technologies-part-1/; 13.10.2014 Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. 14.10.2014 23
Danke für Ihre Aufmerksamkeit Bach C., Nurpeissov D., Bychkov K. 14.10.2014 24