Ako určiť polohu mobilného telefónu GSM
Často sa vedú diskusie o tom, či možno v sieti GSM sledovať užívateľa a či sa tak deje. V článku sa dozviete, aké sú spôsoby určovania polohy mobilného telefónu a na čo sú dobré.
Základné princípy
Všetky spôsoby určovania polohy mobilnej stanice systému GSM vychádzajú v princípe z informácií, ktoré možno získať z komunikácie mobilu sa základňovými stanicami BTS.
Polohu mobilného telefónu možno určiť s rôznou presnosťou, a to podľa zložitosti použitého systému. Metód určovania polohy mobilov je celý rad a preto si tu rozoberieme typické prípady.
Jednoducho, ale nepresne
Základný princíp je odvodiť polohy mobilnej stanice od polohy základne, s ktorou mobil v danom okamihu komunikuje. Každý z operátorov pochopiteľne presne pozná geografickú polohu svojich základňových staníc. Ak však vezmeme do úvahy fakt, že teoretický polomer bunky GSM je až 35 km (v reálnej situácii napr. u dáždnikových buniek i 20 km), nie je toto určenie polohy nijako presné.
Väčšina buniek systému GSM je ďalej rozdelená na dva až tri sektory, ktoré sú v systéme pochopiteľne navzájom rozlíšiteľné. Antény základní teda zvyčajne nevyžarujú svoj signál všetkými smermi, ale smerovo do jednotlivých sektorov. Odvetvia tak oblasť, v ktorej sa nachádza hľadaná mobilné stanice, obmedzí len na kruhové výseky určitej šírky. Princíp je znázornený na nasledujúcom obrázku.
Určenie oblasti sektora jednej BTS
Aj tak môže byť ale uvažované lokalita napr. v redšie osídlenej krajine značne veľká. Iná situácia je pochopiteľne v mestách a husto osídlených oblastiach, kde sú oveľa menšie rozostupy medzi základňovými stanicami, medzi ktorými sa mobilná stanica prepína. Tam možno v priaznivom prípade určiť polohu mobilnej stanice s presnosťou až na stovky metrov. K ďalšiemu spresneniu môžeme tiež dôjsť ak uvážime výskyt možných rádiových tieňov (napr. veľký kopec).
Tento základný systém má aj napriek svojej nepresnosti značnú výhodu v tom, že vďaka jednoduchosti nevyžaduje žiadne osobitné zásahy do existujúcej siete. Údaj o polohe je ľahko dostupný, pretože identifikácia základňovej stanice, s ktorou mobil práve komunikuje, je potrebná už pre samotné fungovanie siete GSM.
Presnejšie variant
Ďalší z princípov lokalizácia mobilnej stanice je už presnejšie, ale pochopiteľne aj zložitejšie. Vychádza z predchádzajúceho systému a ďalej ho spresňuje vďaka učenia hodnoty TA (Timing Advance). Timing Advance je údaj, ktorý zohľadňuje oneskorenie signálu pri jeho ceste medzi mobilné a základňovou stanicou.
Pomocou namerané hodnoty TA sa vykonáva korekcia tohto oneskorenia. Mobilná stanica napríklad vysiela v závislosti od vzdialenosti k základni s väčším či menším predstihom. Vďaka tomuto časovému údaju možno pomocou rýchlosti šírenia signálu vo voľnom priestore určiť rozmedzí vzdialeností, v ktorých sa telefón vzhľadom k základni môže nachádzať. Rozmedzie vzdialeností odvodené z TA je približne 1 km. Takto sa uvažovaná kruhová výseč zúži len na výsek z medzikružia.
Spresnenie polohy s využitím TA • objekt sa nachádza na konkrétne ceste
Takáto presnosť už je pomerne dobrá. Ak je v praxi možné k údajmi o polohe pridať navyše ešte niektorý pomocný geografický údaj (vieme napríklad, že sa hľadaný objekt nachádza napríklad na diaľnici, v blízkosti rieky a pod) zmenší sa možné územia na pomerne malú oblasť.
Princíp lokalizácie s využitím TA si ale už žiada niektoré softvérová doplnenie, ktoré nie sú štandardne súčasťou GSM siete.
Triangulácie
V súčasnosti asi najpresnejší spôsob určenia polohy mobilnej stanice je triangulácia. Technicky sa jedná o zameranie mobilné stanice pomocou viacerých okolitých BTS, pokiaľ možno navyše s využitím údajov o TA. V princípe ide o nájdenie priesečníku oblúkov kružníc, ktoré určujú miesto, kam svojim signálom zasahujú tri najsilnejšie základne v okolí hľadaného telefóne. Metóda je pomerne presná av závislosti na konkrétnom riešení môže dosahovať presnosti na stovky metrov.
Princíp triangulácie • triangulácia s využitím TA
Tento systém je zo spomínaných spôsobov najkomplikovanejšie na zavádzanie. Odosielanie údajov o okolitých základňových staniciach totiž musí podporovať SIM karta mobilného telefónu alebo priamo mobilný telefón (vybavený špeciálnym chipom). Triangulačné systém určovania polohy mobilných staníc sa označuje skratkou z angličtiny ako E-OTD (Enhanced-Observed Time Difference). Metódu možno spresniť tiež použitím pomocných referenčných prijímačov, s ktorými sa poloha nameraná mobilom porovnáva.
Ďalším variantom triangulačné metódy môže byť zisťovanie polohy mobilného telefónu meraním na strane BTS, tu je ale nutné dodatočne riešiť synchronizáciu jednotlivých základní.
Napríklad v USA sú pre operátorov určené pomerne prísne požiadavky na lokalizáciu mobilných GSM / PCS staníc. S presnosťou do sto metrov je potrebné lokalizovať 67% hovorov, do tristo metrov 95% hovorov.
K čomu je určenie polohy dobré
Určovanie polohy mobilných staníc má celý rad možných využití. Často sa určovania polohy mobilných staníc využíva pri volaní na tiesňovú linku 112. V tomto prípade operátori využívajú modifikovaný základný spôsob určovania polohy, teda za pomoci čísla komunikujúce BTS s určením príslušného sektora, navyše za použitie niektorých doplnkových spresňujúcich geografických údajov.
Jedným z najviac sporných a diskutovaných využitie lokalizácia je vyhľadávanie kradnutých mobilných telefónov. Operátori sa svorne k takýmto službám stavajú odmietavo a nemožno očakávať, že by v tejto otázke došlo k nejakému zásadnému obratu. Dôvodom je značná právna komplikovanosť takýchto služieb. Pre potreby polície síce majú mobilní operátori povinnosť vykonávať lokalizáciu mobilných staníc, deje sa tak ale bezvýhradne iba na základe súdneho príkazu.
Rýdzo praktickým využitím lokalizácie mobilných staníc pre firemné účely je sledovanie polohy pracovníkov v teréne. Prostredníctvom takéhoto interného lokalizačného systému možno operatívne plánovať a optimalizovať trasy jednotlivých vozidiel napr. u špedičných alebo servisných firiem.
Pre presnosť je tu GPS
Určovanie polohy mobilných telefónov prostredníctvom siete GSM je až na výnimky dosť nepresné a slúžia skôr na orientačné určenie oblasti, kde sa mobilná stanica nachádza. Jeho výhodou je možnosť využitia existujúcich prostriedkov siete bez nutnosti väčších zásahov. Pre presné určovanie polohy sa dnes používa čoraz častejšie satelitný systém GPS, ktorý dokáže vo voľnej krajine určiť polohu s presnosťou rádovo metrov.
