Технологии определения местоположения абонента в мобильных сетях
Определение местоположения абонента в мобильных сетях по вышкам, спутникам, IP-адресу. Сравнительная характеристика высокоточного и обычного оборудования техники геопозиционирования. Особенности технологии использования bluetooth, спутниковой навигации.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.05.2023 |
Размер файла | 483,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Минобрнауки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Кафедра безопасности и информационных технологий
Реферат
по дисциплине:
Вычислительные системы, сети и телекоммуникации
Тема:
Технологии определения местоположения абонента в мобильных сетях
Выполнил: Огарков В.М.
Студент группы ИЭ-62-22
Преподаватель: ассистент
Савельев С.Д.
Москва, 2023
Оглавление
- Введение
- Глава 1. Определение местоположения по вышкам
- Глава 2. Определение местоположения по спутникам
- Глава 3. Определение местоположения по IP-адресу
- Заключение
- Список использованной литературы
- Введение
- Люди часто пользуются технологиями определения местоположения. Открыв карты, вам сразу будет предложено найти его, а в навигаторе еще и определяется ваша скорость. Но мало кто задумывается, как именно работают эти технологии.
- Включив ваш мобильный телефон или любое другое устройство, работающее в мобильной сети, вы запускаете огромный технологический процесс.
- Глава 1. Определения местоположения по вышкам
- Первое, что делает ваше мобильное устройство (MS), это прослушивает доступные каналы. Из их числа определяется наиболее удовлетворяющая с точки зрения затрат энергии и качества сигнала базовая станция и ее сота (площадь, покрываемая одним приемопередатчиком). У каждой из сот есть свой уникальный номер (Cell ID).
- При этом все базовые станции (BS) объединены в группы. Как правило, принадлежность к группе определяется их местоположением (Location area), и чтобы базовые станции можно было идентифицировать, каждой группе присваивается уникальный номер - Location area code (LAC).
- Вместе параметры LAC и Cell ID работают как уникальные идентификаторы базовой станции, на которой зарегистрировано и работает мобильное устройство. Именно используя эти параметры, Центр коммутации выбирает верное направление для отправки вызова в вашу сторону, иначе приходилось бы искать вас среди тысяч базовых станций.
- Кроме того, фиксируется время, за которое сигнал от мобильного устройства достигает базовой станции - это параметр Timing Advance. Благодаря этому известна не только принадлежность к базовой станции, но и удаленность от нее.
- Рис. А. Демонстрация использования описанных технологий
- Определение местоположения по методу триангуляции
- Основано на измерении времени прибытия сигнала от мобильной станции до нескольких БС и расчета местоположения абонента на основе этих данных.
- Для этого каждая БС должна быть оборудована LMU (Location measurement unit), которое фиксирует информацию об удалении от БС и передает ее в центр измерений. Для того, чтобы система работала корректно, необходима синхронизация системного времени всех БС (обычно это делается либо по атомным часам, либо через спутниковые системы).
- Точность определения местоположения таким методом составляет 50-150 метров.
- В идеале более точные координаты можно получить при измерении времени прохождения сигнала до четырех-пяти базовых станций, но это требует умощнения подсистемы расчетов и значительно увеличивает нагрузку на служебные каналы сети.
- Рис Б. Пример схемы метода триангуляции
Методы с использованием bluetooth
Tехнология определения положения объекта в помещении по углу прибытия Bluetooth сигнала - Angle of Arrival (AoA).
AoA решение основано на принципе измерения угловых направлений (азимут и высота) от устройства - локатора, размещенного в известном месте. Под углом прихода подразумевается угол, под которым сигнал встречается с приемником. Угол измеряется путем вычисления фазы принимаемых радиосигналов.
Локаторы используют алгоритмы угловой оценки и расширенную обработку сигналов в своем механизме позиционирования. В результате решение на основе AoA обеспечивает позиционирование с точностью до 1 метра.
технология местоположение мобильный абонент спутник вышка
Глава 2. Определения местоположения по спутникам
Идеи по использованию спутников созревали еще с середины второй половины прошлого века. Европейская программа по созданию глобальной навигационной системы была только утверждена в 1994 году, а до первых запусков прошло еще много лет.
Спутниковые системы создавались, в первую очередь, как военные технологии. В 1960-х годах, американский военный флот использовал спутники для определения местоположения своих подводных лодок и судов. Позднее доступ к ним открыли и для гражданских. Сейчас спутниковая навигация применяется в различных сферах жизнедеятельности человека и позволяет определять не только местоположение с погрешностью около 1 метра, но и параметры движения.
Глобальная навигационная спутниковая система или ГНСС (GNSS) - это система наземного и космического оборудования, которая позволяет определять местоположение объектов в пространстве через прием и передачу спутникового сигнала.
Состав:
1. Космический уровень - это множество спутников от разных ГНСС-систем, которые находятся на околоземной орбите и посылают сигналы с определенной частотой.
2. Наземный уровень - это целая сеть следящих (или базовых) станций и антенн, которые отслеживают и корректируют положение навигационных спутников на орбите.
3. Пользовательский уровень - это все наши устройства, которые могут принимать сигналы со спутников GPS, ГЛОНАСС или других систем. Смартфоны, планшеты, ноутбуки, GPS-трекеры, навигаторы, роверы и другая техника, которая может определять свое местоположение, считается ГНСС-приемниками.
Принцип работы
Современная спутниковая навигация основывается на использовании принципа беззапросных дальномерных измерений между навигационными спутниками и потребителем. Это означает, что потребителю в составе навигационного сигнала передается информация о координатах спутников, а также время отправки. Одновременно производятся измерения дальностей до навигационных спутников. Способ измерений дальностей основывается на вычислении временных задержек принимаемого сигнала от спутника по сравнению с сигналом, генерируемым аппаратурой потребителя.
1. Телефон получает сигнал от первого спутника, но это ему ничего не даёт.
2. После получения сигнала от второго спутника телефон понимает примерную окружность, в которой он находится. При этом окружность может иметь сотню километров в диаметре, поэтому точных координат пока нет.
3. После сигнала от третьего спутника телефон может посчитать примерное местоположение с точностью около 10 метров.
4. А вот после сигнала от четвёртого и всех последующих спутников - с точностью до метра.
На рисунке В приведена схема определений местоположения потребителя с координатами x, y, z на основе измерений дальности до четырех навигационных спутников.
В
Толстыми линиями показаны окружности, в центре которых расположены спутники. Радиусы окружностей соответствуют истинным дальностям, т.е. истинным расстояниям между спутниками и потребителем. Тонкие линии - это окружности с радиусами, соответствующими измеренным дальностям, которые отличаются от истинных и поэтому называются псевдодальностями. Истинная дальность отличается от псевдодальности на величину, равную произведению скорости света на уход часов b, т.е. величину смещения часов потребителя по отношению к системному времени. На рисунке показан случай, когда уход часов потребителя больше нуля - т.е. часы потребителя опережают системное время, поэтому измеренные псевдодальности меньше истинных дальностей.
В идеальном варианте, когда измерения производятся точно и показания часов спутников и потребителя совпадают, для определения положения потребителя в пространстве достаточно произвести измерения до трех навигационных спутников.
В действительности показания часов получателя отличаются от показаний часов на борту навигационных спутников. Тогда для решения навигационной задачи к неизвестным ранее параметрам (три координаты потребителя) следует добавить еще один - смещение между часами потребителя и системным временем. Отсюда следует, что в общем случае для решения навигационной задачи потребитель должен «видеть», как минимум, четыре навигационных спутника.
A-GPS на самом деле, это не какая-то отдельная технология, а надстройка над системой глобальной навигации. Она добавляет к ней очень важную функцию - тройное позиционирование.
Что такое тройное позиционирование?
Когда вы включаете навигацию на телефоне, ему необходимо связаться со спутником, чтобы определить текущее местоположение - так называемый «холодный старт». В зависимости от местонахождения устройства, он может занимать приличное время: от 10-15 секунд до пары минут.
При использовании новой технологии телефон при холодном старте получает координаты не только из космоса. Данные могут быть взяты с базовой станции вашего оператора связи либо, что чаще, через интернет - мобильный или Wi-Fi.
Позиционирование по трем различным источникам позволяет не только ускорить получение координат, но и сопоставить их между собой, чтобы определить местоположение с точностью до нескольких метров.
Еще одно важное преимущество технологии - возможность приема сигнала в так называемых «мертвых зонах» - тоннелях, низинах, густых лесах. Один из трех источников сигнала так или иначе «добьет» до «мертвой зоны», и телефон получит координаты.
Недостатки:
· Некоторые приемники этого типа требуют, чтобы работал радиомодуль. Если, к примеру, в вашем планшете нет SIM-карты, то есть радиомодуль (GSM) отключен, то A-GPS вы использовать не сможете.
· Вне покрытия сотовой сети и без доступа к интернету функция просто не работает.
· При использовании технологии телефон или планшет передает некоторую информацию через интернет. Ее объем невелик - всего несколько килобайт. Но если вы находитесь в роуминге, с вашего счета могут списать ощутимую сумму даже за них.
Таблица 1
Сравнение методов
№ |
Метод |
Точность |
Время ответа |
Возможность использования (доступность) |
|
1. |
По соте в зоне покрытия (Cell ID) |
Недостаточная- от 200 м до 10 км, зависят от плотности базовых станций |
2-5 с |
100% при наличии покрытия. |
|
2. |
Триангуляции |
100-200 м |
10 с |
Плохая в сельской местности или даже некоторых пригородах - МС должна быть в пределах диапазона трех или более БС. |
|
3. |
По углу падения (AoA) |
100-200 м |
10 с |
Необходимо более двух БС в пределах диапазона сигнала (как в технологии TDoA). |
|
4. |
Всемирная спутниковая радионавигационная система (GPS) |
<10 м |
30-60 с |
Определение координат возможно лишь на открытых пространствах. В помещениях, под деревьями и в некоторых городских каньонах определение координат невозможно. |
|
5. |
A-GPS |
<10 м |
10-20 с |
100% определение координат возможно лишь на открытых пространствах. При ретрансляции сигнала от БС в CDMA сетях определение местоположения возможно даже, если GPS приемник не видит необходимое для определения координат количество спутников. |
Важными критериями оценки систем позиционирования для оператора также являются:
- стоимость внедрения - помимо стоимости самой платформы и ее интеграции с сетью учитывается необходимость в умощнении отдельных элементов сетевой инфраструктуры;
- нагрузка на сеть - дополнительная нагрузка на отдельные подсистемы сети (HLR, коммутаторы и т.п.);
- возможный режим работы платформы:
· пассивный - платформа накапливает в себе информацию о местоположении абонентов и при запросе выдает ее;
· активный - при запросе на определение местоположения платформа извлекает информацию о местоположении абонента или данные, необходимые для его расчета;
- поддержка со стороны телефона - необходимо ли наличие в МС и/или SIM-карте аппаратного/программного блока, необходимого для работы системы определения местоположения.
Результаты такого анализа для некоторых технологий представлены в таблице 2
Таблица 2
Критерии оценки методов |
Cell ID |
Cell ID+TA |
UL-TOA |
E-OTD |
AGPS |
|
Точность определения местоположения |
Низкая |
Низкая |
Высокая |
Высокая |
Высокая |
|
Стоимость внедрения |
Низкая |
Низкая |
Высокая |
Средняя |
Низкая |
|
Нагрузка на сеть |
Низкая |
Низкая |
Высокая |
Средняя |
Низкая |
|
Режим работы платформы - активный (а), пассивный (п) |
а,п |
а,п |
а,п |
а,п |
а |
|
Требует поддержки со стороны телефона |
Нет |
Нет |
Нет |
Да |
Да |
Глава 3. Определение местоположения по IP-адресу
При подключении ко всемирной паутине устройство получает от провайдера IP-адрес. Он открыт для просмотра, но его можно подменить на другой с помощью VPN.
Справочники IP-адресов
Кроме провайдеров Интернет-услуг (ISP), диапазоны IP адресов выделяются самым разным организациям, чья деятельность как связана с Интернет-сервисами (хостинг, поисковые системы, мобильный Интернет, социальные сети), так и чья работа имеет другие направления (университеты, администрации муниципальных образований, предприятия, музеи и многие-многие другие). С помощью них можно узнать на какое место зарегистрирован IP-адрес.
Таблица 3
Это значит, что ваше местоположение не смогут точно узнать только по IP.
Однако это могут сделать правоохранительные органы, если они обратятся к интернет-провайдеру.
Я определил этим способом свое местоположение, оно отличалось от настоящего на 25 км.
Заключение
В данной работе были проведены исследования, которые позволяют сравнить различные способы геопозиционирования с использованием различного оборудования в том числе и с высоко точным. В процессе работы было изучено большое количество материала связанного как с самым началом развития стандартов GPS, так и с самими современными разработками. Цель и задачи работы достигнуты: проведена сравнительная характеристика между высокоточным оборудованием и обычного общедоступного класса техники геопозиционирования.
Размещено на allbest.ru
Подобные документы
Обоснование метода определения местоположения излучающего объекта. Решение задачи определения местоположения излучающего объекта с известной несущей. Разработка функциональной схемы приемного устройства. Расчет погрешности определения местоположения.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 25.10.2011Реализация операторами сотовой подвижной связи (СПС) услуг с добавленной стоимостью (VAS-услуг). Способ идентификации абонента с использованием кода, вводимого с клавиатуры. Классификация биометрических параметров человека. Определение параметров речи.
реферат [70,1 K], добавлен 23.10.2014Осуществление беспроводной передачи данных по технологиям ближней связи, применяемые в мобильных устройствах. IrDA: преимущества и недостатки. Bluetooth для мобильной связи, потребность в устройствах, частотный конфликт. Системные и технические аспекты.
реферат [29,3 K], добавлен 23.04.2009Передача информационных сигналов в сетях. Принципы построения систем сигнализации. Подсистема пользователя цифровой сети с интеграцией служб ISUP. Прикладные подсистемы пользователей сетей подвижной связи. Установление резервного сигнального соединения.
курсовая работа [204,8 K], добавлен 27.11.2013Считывание данных файла в шестнадцатеричной системе для определения номера абонента, перевод логического номера в десятичное счисление. Директивы организации входящей и исходящей связи, файлы маршрутизации и анализ входящего соединения к номеру.
контрольная работа [93,3 K], добавлен 22.02.2014Описание процедур отключения и подключения подвижной станции к сети. Маршрутизация входящего и установление исходящего вызовов. Организация эстафетной передачи. Корректировка местоположения абонента по каналам управления. Реализация роуминга в сети GSM.
реферат [190,5 K], добавлен 20.10.2011Исследование и анализ беспроводных сетей передачи данных. Беспроводная связь технологии wi–fi. Технология ближней беспроводной радиосвязи bluetooth. Пропускная способность беспроводных сетей. Алгоритмы альтернативной маршрутизации в беспроводных сетях.
курсовая работа [825,8 K], добавлен 19.01.2015Особенности защиты информации в автоматизированных системах. Краткое описание стандартов сотовой связи. Аутентификация и шифрование как основные средства защиты идентичности пользователя. Обеспечение секретности в процедуре корректировки местоположения.
курсовая работа [553,5 K], добавлен 13.01.2015Назначение и принцип работы логарифмической периодической антенны для приема и передачи мобильных радиосигналов. Разработка конструкции и технологии изготовления антенны, расчет на прочность, диаграммы направленности. Анализ технологичности конструкции.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 02.05.2016Особенности распространения радиоволн в системах мобильной связи. Разработка и моделирование программного обеспечения для изучения моделей распространения радиоволн в радиотелефонных сетях для городских условий. Потери передачи в удаленных линиях.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 20.10.2013