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Computação Móvel:Serviços Baseados na Localizaçãode Unidades Móveis (LBS)

Mauro Nacif RochaDPI/UFV

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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?

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Introdução Evolução das redes de comunicação sem fio

Comunicação mais flexível Acesso às redes de serviço

Aumento da mobilidade Necessidade de novas aplicações

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Introdução Convergência de múltiplas tecnologias

Sistemas de informação geográfico Internet Comunicação sem fio Dispositivos portáteis

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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 suaposição ou localização geográfica.

Exemplo: Onde está o posto de gasolinamais próximo?

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Requisitos Que Permitem LBS Dispositivo Móvel

Hardware e software Provedor

Entidade responsável por prover o serviço para ousuário

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 HSDPA (3G), 802.11 (Wi-Fi) etc.

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Requisitos Que Permitem LBS Método de localização da unidade móvel

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

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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) Multipath Fingerprinting (ou Ray Tracing)

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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 geradolocalmente – distância do satélite é medida

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Tecnologias de Localização:GPS

Uma vez que a distância é medida de pelomenos 3 satélites – nós devemos ser capazesde conhecer nossa posição

Vantagem Tecnologia muito precisa Receptores menores

Desvantagem Precisão ruim em ambientes internos (indoor)

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Tecnologias de Localização:A-GPS

Funcionalidades do GPS distribuída entreum receptor de referência GPS, servidor delocalização e cliente GPS.

Posicionamento GPS parcialmente feito nocliente.

O cliente envia a informação parcial para oservidor de localização o qual executa oscálculos restantes pela interação com oreceptor de referência GPS.

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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

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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 parauma “macro-célula”)

Muito rápido Disponível facilmente Pouco preciso E-CID (Enhanced Cell ID)

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Tecnologias de Localização:AOA

Através das antenas na célula é possívelcalcular a localização do dispositivo peladireção que o sinal chega.

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

requerido

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Tecnologias de Localização:TDOA / TOA / UTDOA.

3 estações base monitoram o sinal dodispositivo móvel

A posição do dispositivo móvel é calculadopela medição das diferenças em tempo dosinal recebido em cada estação base

Exige temporizadores precisos em cadaestação base

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Tecnologias de Localização:TDOA / TOA / UTDOA

Mobile

Base Station 1

1T=distance 1Base Station 2

Base Station 32T

3T

=distance 2

=distance 3

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Tecnologias de Localização:E-OTD

Similar ao TOA, só que o cálculo dadiferença dos tempos é feito pela UM

Requer que a posição da estação base sejaconhecida

Dispositivo móvel recebe pelo menos trêstime stamps das estações bases

A diferença entre os time stamps são entãocombinados para produzir a interseção delinhas hiperbólicas

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Tecnologias de Localização:E-OTD

Base Station 1

Base Station 2

Base Station 3Mobile

Clock time 3

Clock time 2

Clock time 1

Difference 1-2Difference 1-3

Difference 2-3

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Tecnologias de Localização:Multipath Fingerprinting (ou Ray Tracing) Quando um dispositivo móvel transmite sinais de rádio, eles

batem em diversos obstáculos (prédios, montanhas, etc) atéchegar aos receptores das células.

Esse raios que fazem muitos caminhos são então coletadospelo sistema formando uma única “impressão digital delocalização”.

A estação base compara este padrão com os padrõesarmazenados numa base de dados dos padrões de todas asfreqüências em várias localizações até conseguir bater ospadrões. O resultado de comparação terá capacidade emajudar a localizar o handset baseado na localização domatch.

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Localização indoor Ray Tracing

Em geral exige equipamento extra – custo maisalto

Received Signal Strength Indicator (RSSI),Received Channel Power Indicator (RCPI,802.11k)

Radio Frequency Identification (RFID)

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Comparações

Fonte: http://www.trueposition.com

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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 PositioningSystems, ...

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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 handset-based: 50m, em mín. 67% das chamadas

150m, em mín. 95% das chamadas

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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 Next Generation 911 (NG 9-1-1)

25http://nena.ddti.net/

United States E9-1-1 Deployment

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E911 - EEUU

http://nena.ddti.net/

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Aplicações de LBS?Serviços Baseados na

Localização

Trigger Service

FaturamentoSensintivo aLocalização

Notificação deServiços deEmergência

Serviços deAssistência

Serviços deRastreamento

Serviços deinformação Baseados

na Localização

Serviços dePropaganda

Automatizado

“Onde eu estou / ondefica” Serviços

Serviços de Navegaçãoe Tráfego de Veículo

OutrasInformações

Gerenciamentode Frota

EncontrandoPessoas

Rastreamento deBens

AssistênciaRoadset

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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 várioscaminhos U.S Wireless Corp.

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Tecnologias handset-based GPS

Tendler Cellular A-GPS

CellPoint Idc (Integrated Data Communications) SiRF Technology SnapTrack TruePosition

Solução Híbrida: Enhanced-Observed TimeDifference (E-OTD) Cambridge Positioning Systems.

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Aplicações no Brasil Pioneira: Telemig Celular

procura por estabelecimentos comerciaisutilizando a tecnologia de triangulação de ERBs.

Retorno fora do esperado. Claro – Campinas

Cell ID. O serviço foi suspenso por não ter atendido às

expectativas da companhia.

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Desenvolvimento

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

Forum Nokia: http://www.forum.nokia.com/

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Direções Futuras

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