Computação Móvel: Serviços Baseados na Localização de Unidades Móveis (LBS) Mauro Nacif Rocha DPI/UFV

Computação Móvel:

Serviços Baseados na Localização de Unidades Móveis (LBS)

Mauro Nacif Rocha DPI/UFV

Conteúdo

 Introdução

 O que é um Serviço baseado na Localização

(LBS – Location-Based Service)?

 Requisitos que permitem LBS?  Tecnologias de localização?

 Padronização

 Aplicações de LBS?  Direções futuras?

Introdução

 Evolução das redes de comunicação sem fio

 Comunicação mais flexível  Acesso às redes de serviço

 Aumento da mobilidade

Introdução

 Convergência de múltiplas tecnologias

 Sistemas de informação geográfico  Internet

 Comunicação sem fio  Dispositivos portáteis

O que é um LBS?

 Serviços de localização móvel, Serviços de

localização sem fio, Serviços de localização.

 São serviços que permitem aos usuários

móveis utilizarem serviços baseados na sua posição ou localização geográfica.

 Exemplo: Onde está o posto de gasolina

Requisitos Que Permitem LBS

 Dispositivo Móvel

 Hardware e software

 Provedor

 Entidade responsável por prover o serviço para o

usuário

 Protocolo da rede sem fio

 Especificam como os dispositivos portáteis podem

acessar os serviços. Ex: WAP, I-Mode, HTTP, SOAP etc.

 Infraestrutura de rede sem fio

Requisitos Que Permitem LBS

 Método de localização da unidade móvel

 Baseado no dispositivo (handset-based)  Baseado na rede (network-based)

Tecnologias de Localização

 Baseado no Dispositivo

 GPS

 A-GPS (Assisted GPS)

 E-OTD (Enhanced Observed Time Difference)

 Baseado na Rede

 Cell ID (Cell Identification) ou

COO (Cell of Origin)

 AOA (Angle Of Arrival)

 TDOA ou TOA (Time Diff. Of Arrival) ou

UTDOA (Uplink Time Difference of Arrival)

Tecnologias de Localização:

GPS

 USA DoD (Departament of Defense)

 Sinais de pelo menos 4 satélites em órbita

são recebidos pelo dispositivo móvel

 Baseado na diferença de tempo entre o sinal

recebido do satélite e um sinal gerado

Tecnologias de Localização:

GPS

 Uma vez que a distância é medida de pelo

menos 3 satélites – nós devemos ser capazes de conhecer nossa posição

 Vantagem

 Tecnologia muito precisa  Receptores menores

 Desvantagem

Tecnologias de Localização:

A-GPS

 Funcionalidades do GPS distribuída entre

um receptor de referência GPS, servidor de localização e cliente GPS.

 Posicionamento GPS parcialmente feito no

cliente.

 O cliente envia a informação parcial para o

servidor de localização o qual executa os cálculos restantes pela interação com o receptor de referência GPS.

Tecnologias de Localização:

GPS

 Satélites: potência de 27W a 20.200 km

 1.57542 GHz (L1) e 1.2276 GHz (L2), CDMA

 Sinal recebido: -155 a -160 dBW (outdoors)  Sinal recebido indoors: -180 a -190 dBW

 Melhoramentos:

 Differential GPS  Enhanced GPS

 High Sensitivity GPS  TV GPS

Tecnologias de Localização:

Cell Identification

 Cell Global Identity (CGI)

 A localização da ERB determina a

localização do dispositivo móvel

 Depende do tamanho da célula (pode ser

150m em uma “micro-célula” ou 20km para uma “macro-célula”)

 Muito rápido

 Disponível facilmente  Pouco preciso

Tecnologias de Localização:

AOA

 Através das antenas na célula é possível

calcular a localização do dispositivo pela direção que o sinal chega.

 Precisão é degradada se existe interferência  Alto custo devido ao tipo de antena

Tecnologias de Localização:

TDOA / TOA / UTDOA.

 3 estações base monitoram o sinal do

dispositivo móvel

 A posição do dispositivo móvel é calculado

pela medição das diferenças em tempo do sinal recebido em cada estação base

 Exige temporizadores precisos em cada

Tecnologias de Localização:

TDOA / TOA / UTDOA

Mobile Base Station 1 1 T=distance 1 Base Station 2 Base Station 3 T2 3 T =distance 2 =distance 3

Tecnologias de Localização:

E-OTD

 Similar ao TOA, só que o cálculo da

diferença dos tempos é feito pela UM

 Requer que a posição da estação base seja

conhecida

 Dispositivo móvel recebe pelo menos três

time stamps das estações bases

 A diferença entre os time stamps são então

combinados para produzir a interseção de linhas hiperbólicas

Tecnologias de Localização:

Tecnologias de Localização:

Multipath Fingerprinting

Ray Tracing

 Quando um dispositivo móvel transmite sinais de rádio, eles batem em diversos obstáculos (prédios, montanhas, etc) até chegar aos receptores das células.

 Esse raios que fazem muitos caminhos são então coletados pelo sistema formando uma única “impressão digital de localização”.

 A estação base compara este padrão com os padrões

armazenados numa base de dados dos padrões de todas as freqüências em várias localizações até conseguir bater os padrões. O resultado de comparação terá capacidade em ajudar a localizar o handset baseado na localização do match.

Localização

indoor

 Ray Tracing

 Em geral exige equipamento extra – custo mais

alto

 Received Signal Strength Indicator (RSSI),

Received Channel Power Indicator (RCPI, 802.11k)

Padronização

 Out / 2000

 LIF – Location Interoperability Forum  Motorola, Ericsson e Nokia

 Cell-ID, TOA, E-OTD

 Dez / 2000

 WLIA – Wireless Location Industry Association  Cell-Loc, SignalSoft, GoAmerica

Communications, Cambridge Positioning Systems, ...

Padronização - Exemplo

 Regulamentação

 FCC (Federal Communication Commission)  E911 – Enhanced 9-1-1

http://www.fcc.gov/pshs/services/911-services/enhanced911/Welcome.html

 Public Safety Answering Points (PSAPs)  Phase I: Cell ID – Abr/1998

 Phase II: 01/10/2001 a 31/12/2005

 50m, pelo menos 67% das chamadas

 network-based: 100m, em mín. 67% das chamadas

300m, em mín. 95% das chamadas

Padronização - Exemplo

 E-911

 Situação em Novembro/2012:

 95.5% of Counties have some Phase I  93.5% of Counties have some Phase II  96.2% of Population have some Phase I  95.7% of Population have some Phase II

 VoIP Enhanced 911

Aplicações de LBS?

“Onde eu estou / onde fica” Serviços Serviços de Navegação e Tráfego de Veículo Outras Gerenciamento de Frota Encontrando Pessoas Rastreamento de Assistência Roadset

Tecnologias Network-based

 Time Difference of Arrival (TDOA)

 Cell-Loc Inc.

 CELLTRAX E911 location system

 Angle of Arrival (AOA)

 KSI ( subsidiária da TruePosition)

 Combinação das duas tecnologias

 Grayson - Allen Telecom  Radix Technologies

 SigmaOne  TruePosition

 Multipath Fingerprinting - impressão digital por vários caminhos

Tecnologias handset-based

 GPS

 Tendler Cellular

 A-GPS

 CellPoint

 Idc (Integrated Data Communications)  SiRF Technology

 SnapTrack  TruePosition

 Solução Híbrida: Enhanced-Observed Time

Difference (E-OTD)

Aplicações no Brasil

 Pioneira: Telemig Celular

 procura por estabelecimentos comerciais

utilizando a tecnologia de triangulação de ERBs.

 Retorno fora do esperado.

 Claro – Campinas

 Cell ID.

 O serviço foi suspenso por não ter atendido às

Desenvolvimento

Google Gears: http://code.google.com/intl/pt-BR/apis/gears/ (Geolocation API, HTML5)

Direções Futuras