Lociranje Korisnika u Ćelijskim Radio Mrežama

7/23/2019 Lociranje Korisnika u elijskim Radio Mreama

1/15

Lociranje korisnika u elijskim radio mreama

Mirjana Simi

SADRAJRadio mree pruaju korisnicima jednu vrlo osobenu prednost koju ostale mree ne moguda prue, a to je da budu mobilni. Sa unkcijom mobilnosti, klju!ni atribut postajelokacija, pa odre"ivanje lokacije korisnika u radio mreama postaje glavno oru"e kojemobilnim korisnicima omoguava pravi servis, u pravo vreme i na pravom mestu. #roblemlociranja korisnika u radio mreama je vrlo aktuelan u svetu u poslednji$ desetak godina.%pak, ra&voj metoda &a odre"ivanje lokacije korisnika u okviru ti$ mrea je sporiji nego'to se o!ekivalo. (ajvei problem predstavljaju dva opre!na &a$teva) ostvarivanje&adovoljavajue ta!nosti odre"ivanja lokacije i kori'enje postojee mrene inrastrukturei terminala, be& dodatni$ modiikacija. * ovom preglednom radu i&loen je ra&voj servisalociranja u elijskim radio mreama. +pisane su neop$odne modiikacije u okvirupostojei$ elijski$ radio mrea kako bi iste mogle podrati novi servis i prika&ane osnovne

karakteristike i principi rada standardi&ovani$ metoda lociranja korisnika u SM i*M-S.

. */+DIdeja o lociranju (pozicioniranju) korisnika u radio mreama poinje u okviru elijskih radiomrea. Nastala je u Sjedinjenim Amerikim ravama za potre!e servisa "##$ tj. servisa za hitnepozive. %azvojem elijskih radio sistema$ porastao je i !roj korisnika ovih sistema$ pa samim timi !roj hitnih poziva upuenih sa mo!ilnih stanica. &ro!lem je !ilo pravovremeno rea'ovanje naovakve pozive$ s o!zirom na to da korisnik esto nije znao svoju lokaciju. !o' to'a je amerikaederalna komisija za komunikacije$ ** (Federal Communication Commission)$ jo+ #"",.

'odine napravila pro'ram u nekoliko -aza kojim je o!avezala operatore mo!ilne tele-onije da upredvienom vremenskom intervalu u okviru svojih elijskih radio mrea o!ez!ede automatskuidenti-ikaciju lokacije korisnika koji sa mo!ilnih stanica koriste uslu'e servisa za hitne pozive.Novi servis !ez!ednosti u okviru elijskih radio mrea nazvan jeEnhanced"## (/0"##). 1sim!ez!ednosti$ poznavanje lokacije korisnika u elijskim radio mreama otvorilo je operatorimamo!ilne tele-onije i velike komercijalne mo'unosti.&rema de-iniciji meunarodne or'anizacije za standardizaciju$ 23&& (The Third GenerationPartnership Project)$ servisi koji se !aziraju na poznavanju lokacije korisnika$ L4S (LocationBased Services)$ su servisi u okviru elijskih radio mrea koji koriste dostupne in-ormacije olokaciji korisnika (mo!ilne stanice$ terminala). Ista or'anizacija standardizovala je osamkate'orija L4S servisa 5#6$ +to je prikazano u 7a!eli #.

7a!ela #. L4S kate'orije i standardizovani tipovi servisaL4S kate'orija 7ip servisa

Servisi javne !ez!ednosti Servisi za hitne pozive

7ari-iranje na osnovu in-ormacija o lokacijikorisnika

Servisi praenja &raenje ljudi


2/15

&raenje vozila

Nad'ledanje sao!raaja Izve+taj o zastojima u sao!raaju

Napredno rutiranje poziva &omo na putu

8puivanje na naj!lii servisnicentar

In-ormacioni servisi u zavisnosti od lokacijekorisnika

7uristike in-ormacije

%eklame

9o!ilne :ute strane

;remenska pro'noza

Servisi za!ave i 'rupni servisi &ronalaenje prijatelja

a!avne i're

;odii3de sam. 'odine. /vropska komisija$ /* (EuropeanCommission)$ ustanovila je jedinstveni !roj ##? kao podr+ku hitnim servisima$ kako za -iksnutako i za mo!ilnu tele-oniju. 1vaj !roj je ekvivalent amerikom "##. @ula ?. 'odine$ Bomisija

/vropske zajednice$ */* (Commission of European Communities)$ izdala je zahtev po kojem seoperatori mo!ilne tele-onije u zemljama unutar /vropske 8nije o!avezuju da u okviru svojihelijskih radio mrea omo'ue automatsku identi-ikaciju lokacije mo!ilnih korisnika. 1vajservis je nazvanEnhanced##? (/0##?).0.. 367** pravila za /0"## ustanovljena su u cilju poveanja !ez!ednosti ljudi$ preciznije$ da !ikorisnicima servisa za hitne pozive upuene preko mo!ilnih stanica pomo mo'la !iti pruena u


3/15

+to kraem vremenskom periodu. 7akoe$ propisani su i vremenski intervali u okviru kojihoperatori mo!ilne tele-onije moraju ispuniti ove zahteve.&rva -aza razvoja servisa /0"## poela je aprila #"">. 'odine zahtevom da$ u sluaju kada se "##poziv 'eneri+e u okviru mo!ilne mree$ operatori mo!ilne tele-onije moraju o!ez!editiin-ormaciju o !roju mo!ilne stanice sa koje je upuen hitni poziv$ identi-ikovati !aznu stanicu

koja u tom trenutku opsluuje mo!ilnu stanicu sa koje je poziv upuen i ove in-ormacijedostaviti a'enciji za rea'ovanje na hitne pozive. 1vakva in-ormacija omo'uila !i 'ru!oodreivanje lokacije sa koje je poziv upuen$ kao i mo'unost ponovno' uspostavljanja veze sakorisnikom kome je pomo potre!na$ a ukoliko je u meuvremenu do+lo do prekida veze.ru'a -aza razvoja servisa /0"## poela je okto!ra ?#. 'odine dodatnim zahtevom$ a to jeo!ez!eivanje automatske identi-ikacije lokacije$ ALI (Automatic Location Identification). 1vajzahtev pokrenuo je razvoj tzv. networ!"asedmetoda$ kod kojih se proraun lokacije korisnikavr+i na nivou mree. Narednih 'odina$ ** je$ u cilju realizacije dru'e -aze$ dozvolila irazvojhandset!"asedmetoda$ kod kojih se proraun lokacije korisnika vr+i na nivou mo!ilnestanice. Istovremeno$ ustanovljeni su i zahtevi po pitanju tanosti odreivanja lokacije i to uzavisnosti od to'a da li je re o networ!"asedili handset!"asedtehnolo'iji. ahtevi **0a

vezani za dru'u -azu razvoja servisa /0"## prikazani su u 7a!eli ?.7a!ela ?. ahtevane tanosti odreivanja lokacije korisnika u elijskim radio mreama$ /0"## 5?6

%e+enje ,CD sluajeva "ED sluajeva

#andset!"ased E m #E m

$etwor!"ased # m 2 m

0.0. 360Iako se inilo da e evropski servis /0##? !iti vrlo slian amerikom /0"##$ ispostavilo se da erazvoj servisa /0##? ipak zahtevati re+avanje dodatnih pro!lema$ pa samim tim i due vreme

implementacije. %azlo' su razlike u servisima za hitne pozive u zemljama lanicama /vropske8nije. @ula ?. 'odine$ */* je napravila pro'ram u nekoliko -aza kojim je najpre zahtevanajedinstvena or'anizacija servisa za hitne pozive u zemljama lanicama /8$ a zatim i mo'unostlociranja mo!ilnih korisnika koji su u okviru mo!ilnih mrea koristili servis za hitne pozive. 8tom cilju$ iste 'odine */* je pokrenula projekat pod nazivom L1*8S (Location of Cellular%sers for Emer&enc' Services project). 7akoe$ -ormirana je i radna 'rupa pod nazivom*3ALI/S (Coordination Group on Access to Location Information "' Emer&enc' Services).1snovni zadatak ove 'rupe !io je implementacija servisa /0##? u propisanom vremenskomperiodu$ koji !i !io -inansijski prihvatljiv i usvojen od strane svih zemalja unutar /8. %adna'rupa *3ALI/S zavr+ila je konaan izve+taj o svim zahtevima koje tre!a ispuniti u tom cilju-e!ruara ??. 'odine.

8 Fa!eli 2. prikazani su zahtevi vezani za tanost odreivanja lokacije korisnika$ uzpretpostavku da in-ormacije o lokaciji korisnika moraju !iti dostupne najkasnije 2s od trenutkapoziva. odatno$ zahtev je i da 'ru!a lokacija korisnika$ tanosti od oko 2m za sve tipoveokruenja$ !ude dostupna ve Cs od trenutka poziva. 7akoe$ razdvojeni su sluajevi za raznetipove okruenja kao i sluajevi kada korisnik moe dati !ar neku in-ormaciju o lokaciji na kojojse nalazi$ kao i kada to ne moe. Statistika je pokazala da ovi dru'i predstavljaju sve'a ,D odukupno' !roja hitnih poziva.7a!ela 2. ahtevane tanosti odreivanja lokacije korisnika u elijskim radiomreama$ /0##? 526


4/15

Indoor(m) 8r!ano(m)

Su!ur!ano(m)

%uralno(m)

Auto0put(m)

Sa 'ru!om procenomlokacije

# 0 E ?E 0 #E E 0 E # 0 E # 0 E

4ez ikakve procenelokacije # 0 E # 0 #E # 0 E # 0E # 0 E

8. S-A(DARD%2A5%JA 2A 45S1d nastanka ideje o pozicioniranju korisnika u radio mreama do danas$ razvijeno je vi+erazliitih metoda. Neke od njih se oslanjaju na sisteme i in-rastrukture koje su iskljuivonamenjene u svrhe lociranja (3&S$ 3alileo). ru'e se oslanjaju na sisteme i in-rastrukture ijiprimarni cilj nije navi'acija$ ve komunikacija. !o' to'a je$ u sluaju ovih dru'ih$ !iloneophodno razviti pose!ne standarde kako !i se o!ez!edila implementacija servisa koji se!aziraju na poznavanju lokacije korisnika u elijskim radio mreama. 7i standardi se zovu L*S

standardi.&roces standardizacije poeo je razvojem L*S standarda za 3S9 mree i pokrenut je od strane**. Standardizaciju vr+i 'lo!alna or'anizacija za razvoj standarda$ 23&&.8.. 3RA( 45S8 okviru pristupne mree sistema 3S9G/3/$ 3/%AN (GS()E*GE +adio Access $etwor)$razvijen je vei !roj metoda pozicioniranja koje se razlikuju kako po tanosti$ tako i pokompleksnosti kontrolnih mehanizama u pristupnim mreama i terminalima koji su neophodni zapotre!e pozicioniranja.2.#.#. Standardizacija metoda pozicioniranja za 3/%AN L*S&rema 5H6$ za 3/%AN su standardizovane etiri metode pozicioniranja

*ell0IJ7A (Cell IdentificationJ Timin& Advance)$ /017 (Enhanced ,"served Time *ifference)$ 8071A (%plin Time *ifference of Arrival)$ i A03NSS (Assisted Glo"al $avi&ation Satellite S'stem).

Implementacija *ell0IJ7A i A03NSS u postojee 3S9 mree je relativno jednostavna$ dokimplementacija /017 i 8071A zahteva su+tinske modi-ikacije i uvoenje novihkomponenata.2.#.?. Arhitektura L*S u mrei 3/%AN8 skladu sa 5H6$ za potre!e implementacije L*S u mrei 3/%AN$ neophodne su dve dodatnekomponente S9L* (Servin& (o"ile Location Center) centar i L98 (Location (easurement%nit) jedinica.L98 jedinica je dodatni hardver koji zahtevaju neke od metoda pozicioniranja (/017$ 8071A). =oristi se za precizna merenja vremena prenosa si'nala i na downlin0u i na uplin0u.Na downlin0u$ L98 jedinica se koristi za merenje vremensko' o-seta izmeu vremenskihslotova sa razliitih !aznih stanica$ ime se o!ez!euje a posteriorisinhronizacija koju zahtevametoda pozicioniranja /017. Na uplin0u$ L98 jedinica slui za vremenska merenja prenosasi'nala od mo!ilne stanice$ +to zahteva metoda pozicioniranja 8071A. Najzad$ da !i sepodatak o vremenu izmeren od strane L98 jedinice mo'ao iskoristiti za potre!e pozicioniranja$moraju !iti poznate i 'eo'ra-ske koordinate L98 jedinica. L98 jedinice mo'u se instalirati kao


5/15

samostalne komponente ili mo'u !iti inte'risane u okviru !azne stanice 47S (Base TransceiverStation).S9L* je komponenta koja upravlja kompletnim procesom pozicioniranja$ ukljuujui alokacijuresursa$ iz!or od'ovarajue metode pozicioniranja$ or'anizaciju potre!nih merenja$ kao i samproraun nepoznate lokacije mo!ilne stanice. S9L* komponente moraju imati i mo'unost

meuso!ne komunikacije u sluaju da pripadaju razliitim pristupnim mreama$ a u ciljupodr+ke pozicioniranju za korisnike koji se kreu izmeu tih pristupnih mrea. 7akoe$ S9L*moe !iti instaliran kao samostalna komponenta u pristupnoj mrei ili moe !iti inte'risan uokviru 4S* (Base Station Controller).8 zavisnosti od metoda pozicioniranja koje podrava$ pristupna mrea o!ino sadri jednuS9L* komponentu i nekoliko L98 jedinica.8.0. *-RA( 45S=ao i u sluaju 3/%AN0a$ u okviru pristupne mree sistema 897S$ 87%AN (%(TS Terrestrial+adio Access $etwor) razvijen je vei !roj metoda pozicioniranja$ od koji su neke istandardizovane.2.?.#. Standardizacija metoda pozicioniranja za 87%AN L*S

&rema speci-ikaciji 5E6$ za 87%AN su standardizovane etiri metode pozicioniranja *ell0I (Cell Identification)$ 171A0I&L (,"served Time *ifference ,f Arrival!Idle Period *ownlin)$ A03NSS (Assisted Glo"al $avi&ation Satellite S'stem)$ i 8071A (%plin Time *ifference of Arrival).

2.?.?. Arhitektura L*S u mrei 87%AN=ao i u sluaju 3S9$ implementacija servisa L*S u 897S zahteva dodatne komponente$S9L* centar i L98 jedinicu. Ipak$ za razliku od 3S9 mrea$ L*S komponente u 897Smreama su u'lavnom inte'risane u okviru !aznih stanica (Node 4) ili %N* (+adio $etworController).8 sluaju 87%AN0 (87%AN 0Fre-uenc' *ivision *uple.)$ L98 jedinice su o!ino

inte'risane u okviru !aznih stanica i slue za postizanje sinhronizacije izmeu !aznih stanica.Ipak$ u uslovima kada izmeu !aznih stanica od interesa postoje lo+i ili uslovi prostiranja !ezoptike vidljivosti$ NL1S ($on!Line of Si&ht)$ +to naje+e i jeste sluaj$ L98 jedinice se mo'ukoristiti i kao samostalne komponente postavljene na mesta koja o!ez!euju !olje usloveprostiranja si'nala$ a time i tanija merenja. 8 tim sluajevima$ L98 jedinice su u vezi sapristupnom mreom preko radio0inter-ejsa. 8 sluaju 87%AN07 (87%AN 0 Time *ivision*uple.)$ !azne stanice su a priorisinhronizovane pa ne postoji potre!a za instalacijom L98jedinica u okviru takvih !aznih stanica. ru'a L*S komponenta$ S9L*$ naje+e je inte'risanau okviru %N*$ ali se$ kao i u sluaju pristupne mree 3/%AN$ moe instalirati samostalno$ tj.kao SAS (Stand!AloneS9L*).8.8. 45S ar$itektura mree

1sim pomenutih komponenata koje se za potre!e pozicioniranja moraju instalirati u pristupnimmreama 3/%AN i 87%AN$ itav postupak pozicioniranja zahteva dodatnu komponentu i nanivou coremree. Sa dru'e strane$ s o!zirom na postepenu mi'raciju od ?3 ka 23 mreama$pristupne mree 87%AN i 3/%AN -unkcioni+u u okviru inte'risane arhitekture coremree$ +toomo'uava zajednike komponente in-rastrukture$ protokole i mehanizme upravljanja. Istikoncept prihvaen je i za L*S$ +to podrazumeva razliite metode pozicioniranja razvijene uokviru o!a tipa pristupnih mrea$ sa jedne strane$ i zajedniki element sme+ten u


6/15

okviru coremree$ sa dru'e strane$ koji kontroli+e proces pozicioniranja nezavisno od tipapristupne mree.

Slika #. 23&& L*S arhitekturaNova komponenta na nivou coremree koja upravlja postupkom pozicioniranja je 39L*(Gatewa' (o"ile Location Center)$ i predstavlja inter-ejs izmeu L*S klijenta od ko'a i potiezahtev za pozicioniranjem$ i S9L* komponenata u raznim pristupnim mreama. 8 zavisnosti odveliine$ mrea moe imati jedan ili vi+e 39L*0ova. 7akoe$ za podr+ku servisu pozicioniranjaza korisnike u romin'u$ 39L* komponente razliitih operatora su meuso!no povezane.39L* prima zahtev za pozicioniranjem koji upuuje L*S klijent$ koordini+e ceo procespozicioniranja i najzad dostavlja L*S klijentu proraunate koordinate ciljane mo!ilne stanice.7re!a na'lasiti da L*S klijent moe !iti i sama mo!ilna stanica koja u tom sluaju upuujezahtev L*S mrei u cilju do!ijanja sopstvenih koordinata. Na Slici #. prikazana je arhitektura23&& L*S sa svojim najvanijim elementima 5,6.

9. S-A(DARD%2+/A(3 M3-+D3 #+2%5%+(%RA(JA=ao +to je reeno$ metode pozicioniranja koje su do sada standardizovane su *ell0I$ *ell0IJ7A$ /017$ 8071A$ 171A i A03NSS.9.. 5ell6%D9etoda pozicioniranja *ell0I 5,$ C$ >6 zasniva se na principu pro.imit' sensin&$ odnosno$ naidenti-ikaciji naj!lie' predajnika poznatih koordinata. 1vo je najjednostavnija inajrasprostranjenija metoda pozicioniranja. Alternativni nazivi ove metode su i *11 (Cell ,f,ri&in) i *3I (Cell Glo"al Identit').&o metodi *ell0I$ procenjene koordinate mo!ilne stanice su 'eo'ra-ske koordinate !aznestanice koja trenutno opsluuje tu mo!ilnu stanicu$ odnosno$ 'eo'ra-ske koordinate servisne!azne stanice iz !aza podataka. 1!last u kojoj se korisnik nalazi je kru' koji od'ovara zoni

pokrivanja servisne elije u sluaju omnidirekcionih elija$ odnosno$ kruni iseak koji od'ovarazoni pokrivanja servisne elije u sluaju sektorskih elija. 9etoda pozicioniranja *ell0I semoe primeniti !ilo da je mo!ilna stanica u dedicatedili u idlereimu rada.7anost metode pozicioniranja *ell0I zavisi od tanosti 'eo'ra-skih koordinata !aznih stanica u!azi podataka operatora$ veliine servisne elije i tipa elije (omnidirekcionaGsektorska) i kreese od par desetina metara za sluaj pikoelija pa do nekoliko desetina kilometara za sluaj makroelija u ruralnim zonama. akle$ metoda *ell0I daje rezultate lo+e (u ruralnim o!lastima) doumerene tanosti (u ur!anim o!lastima). odatno$ ionako skromna tanost moe !iti dalje


7/15

smanjena zato +to$ usled prirode propa'acije$ servisna elija ne mora uvek !iti ona elija koja jenaj!lia mo!ilnoj stanici ija se lokacija odreuje 5"6.9etoda pozicioniranja *ell0I se moe primeniti u svim mo!ilnim mreama (3S9$ 897S).Ipak$ primena metode *ell0I u 897S mreama 5,$ C6 je ne+to komplikovanija u odnosu na3S9 mree. %azlo' je taj +to mo!ilna stanica$ odnosno 8/ (%ser E-uipment) u 897S mrei$

moe istovremeno !iti povezana sa vi+e elija ili !aznih stanica koje ine aktivni set. 8 tomsluaju$ od svih elija iz aktivno' seta potre!no je iza!rati jednu koja naj!olje od'ovara trenutnojlokaciji mo!ilne stanice. Iz!or re-erentne !azne stanice moe !iti na osnovu parametara kvalitetasi'nala na ulazu u prijemnik !azne stanice. 7akoe$ re-erentna !azna stanica moe !iti poslednjaservisna !azna stanica$ !azna stanica koja je naje+e !ila u aktivnom setu$ !azna stanica koja jeposlednja primljena u aktivni set ili !azna stanica koja je naj!lia mo!ilnoj stanici od svih ostalihiz aktivno' seta. 7aan kriterijum na osnovu koje' e !iti iza!rana re-erentna !azna stanica zametodu pozicioniranja *ell0I u 897S mrei nije predmet 23&& speci-ikacija$ pa je toostavljeno pojedinanim operatorima da odlue 5,6.Nezavisno od tipa mo!ilne mree$ metoda pozicioniranja *ell0I ima vrlo visoku dostupnostunutar mree$s o!zirom da je za rad ove metode potre!na radio veza samo sa jednom !aznom

stanicom. &ored dostupnosti$ metoda *ell0I pokazuje do!re karakteristike i po pitanjuka+njenja$ jer vreme potre!no da se do!ije podatak o lokaciji mo!ilne stanice iznosi oko #s.9etoda *ell0I se naje+e koristi kao alternativna metoda pozicioniranja kada neka odpreciznijih metoda pod nekim okolnostima nije primenljiva.9.0. 5ell6%D:-Aa !i se sauvale prednosti$ a u!laile mane koje karakteri+u metodu *ell0I$ razvijeno jenekoliko modi-ikacija ove metode$ koje se u'lavnom !aziraju na merenju dodatnih radioparametara koji !i tre!alo da redukuju o!last u kojoj se predvia lokacija mo!ilne stanice. @edanod naje+e kori+enih parametara u primeni metode *ell0I u 3S9 mreama jeparametar timin& advance (7A) 5H$ #$ ##$ #?6. &arametar FK odnosi se na povratno vremepropa'acije si'nala emitovano' od !azne stanice ka mo!ilnoj stanici$ +to je proporcionalnodvostrukom rastojanju izmeu !azne i mo!ilne stanice$ pa se na taj nain zona u kojoj se nalazimo!ilna stanica o'raniava na prsten u ijem se centru nalazi !azna stanica. 8 3S9 standardu5#26$ parametar FK se de-ini+e M celo!rojni umnoak vremensko' trajanja jedno' !ita$ +toomo'uava rezoluciju odreivanja rastojanja u kvantima od EE2$H, m. 8 praksi se za kvantrastojanja parametra 7A o!ino uzima vrednost od EE m. S o!zirom da je vrednost parametra7A proporcionalna rastojanju izmeu mo!ilne i !azne stanice$ parametar 7A u kom!inaciji sa*ell0I -ormira varijantu naprednije verzije metode pozicioniranja *ell0I. Otavi+e$ metodapozicioniranja *ell0I nikada i nije standardizovana za 3S9$ dok je njena naprednija verzija$*ell0IJ7A u+la u standard 3S9 L*S od /er0ije">.&o!olj+anje *ell0IJ7A u odnosu na metodu pozicioniranja *ell0I$ o'leda se u poveanjutanosti odreivanja lokacije mo!ilne stanice. &rimena parametra 7A znaajno smanjuje o!last ukojoj se nalazi mo!ilna stanica$ s o!zirom da je suava na kruni prsten (u sluajuomnidirekcionih antena) +irine EE m$ odnosno na iseak kruno' prstena (u sluaju sektorskihantena) +irine EE m$ Slika ?.


8/15

Slika ?. 9etoda pozicioniranja *ell0IJ7A sa omnidirekcionim i sektorskim antenama%aspoloivost podatka o procenjenoj lokaciji mo!ilne stanice i vreme potre!no da se on do!ijeisti su kao i za osnovnu metodu *ell0I. Ipak$ o'ranienja *ell0IJ7A su u'lavnom nasleena$pa ak i pro+irena iz osnovne metode *ell0I. Naime$ parametar 7A je dostupan samo kada semo!ilna stanica nalazi u dedicatedreimu rada. Najoz!iljniji pro!lem ipak predstavljaju NL1Suslovi prostiranja izmeu !azne i mo!ilne stanice$ kada izmerena vrednost parametra 7A moe!iti vea od one koja od'ovara stvarnoj udaljenosti izmeu !azne i mo!ilne stanice. 1vajpro!lem moe uzrokovati velike 're+ke pozicioniranja$ ili metodu svesti na o!inu *ell0I.9.8. 36+-D/017 je metoda standardizovana za pozicioniranje u 3S9 mreama. 9etoda pozicioniranja /017 zasniva se na merenju vremena i primenjuje princip cirkularne ili hiper!olike lateracije. 8sluaju cirkularne lateracije$ mo!ilna stanica meri vreme prispea si'nala$ 71A (Time of Arrival)od o!linjih !aznih stanica$ dok u sluaju hiper!olike lateracije$ mo!ilna stanica merivremenske razlike prispea si'nala$ 71A (Time *ifference of Arrival) od o!linjih !aznihstanica. 8 skladu sa tim$ cirkularna lateracija zahteva sinhronizaciju izmeu mo!ilne stanice i!aznih stanica koje uestvuju u postupku lateracije$ dok hiper!olika lateracija zahtevameuso!nu sinhronizaciju izmeu !aznih stanica. S o!zirom da u 3S9 mreama nijedan odovih uslova nije ispunjen$ za ostvarivanje a posteriorisinhronizacije mora se koristiti dodatnakomponenta u pristupnoj mrei 3/%AN$ L98 jedinica. &rincip rada /017 prikazan je na Slici2.


9/15

Slika 2. /017 metoda pozicioniranja4ilo da je u pitanju hiper!olika ili cirkularna metoda /017$ merenja vremena na strani L98jedinica uvek se vr+e u odnosu na re-erentnu !aznu stanicu. %e-erentna !azna stanica postaje ona!azna stanica koja sa L98 jedinicom ostvaruje propa'aciju na !azi optike vidljivosti$ L1S(Line of Si&ht). 7akoe$ sva merenja vremena L98 jedinica vr+e se na kanalu 4**P (BroadcastControl Channel)$ i s o!zirom da je u pitanju kontrolni kanal$ o!ez!een je kontinualni prenos$+to je preduslov za !ilo kakva merenja.9etoda pozicioniranja /017 se moe realizovati i kao handset!"asedi kao handset!assistedre+enje. 8 prvom sluaju$ proraun lokacije vr+i sama mo!ilna stanica$ dok se u dru'omsluaju proraun vr+i na nivou mree$ ali uz pomo podataka koje je mo!ilna stanica izmerila idostavila mrei.Novije studije 5>6 pokazuju da se tanost metode pozicioniranja /017 procenjuje od E m doE m$ sa ka+njenjem do # s. 9etoda pozicioniranja /017 zahteva modi-ikacije i na stranimo!ilne stanice i na strani mree. Na strani mree to su standardne komponente neophodne za

podr+ku servisu pozicioniranja$ sa napomenom da se ne zahteva da svaka !azna stanica imainstaliranu L98 jedinicu$ s o!zirom da jedna L98 jedinica o!ez!euje -unkcionalnost zanekoliko o!linjih !aznih stanica (o!ino do pet). Neophodne modi-ikacije na strani mo!ilnestanice u'lavnom su so-tverske prirode$ +to ipak znai da metodu /017 ne podravajustandardni terminali.9.9. *6-D+AH.H.# 8071A u 3S9 mreama


10/15

9etoda 8071A standardizovana za pozicioniranje u 3S9 mreama zasniva se na merenjuvremena i primenjuje princip hiper!olike lateracije$ kao i /017. a razliku od /017$ ovojenetwor!"ased re+enje. 8 okviru metode pozicioniranja 8071A meri se vreme prispea(71A) poznato' si'nala sa mo!ilne stanice do tri ili vi+e L98 jedinica$ Slika H. 1d izmerenihvrednosti 71A$ S9L* rauna 71A$ a zatim primenjuje hiper!oliku trilateraciju u cilju

do!ijanja nepoznatih koordinata mo!ilne stanice. &rvi !itan preduslov koji zahteva metoda8071A je da mo!ilna stanica mora !iti u dedicatedreimu rada$ s o!zirom da L98 jedinicemo'u meriti neophodna vremena samo ako mo!ilna stanica emituje si'nal. 8 sluaju kada semo!ilna stanica nalazi u idle reimu$ a javi se zahtev za pozicioniranjem$ mrea mora stimulisatiemisiju si'nala sa mo!ilne stanice (asinhroni handover) kako !i se o!avila neophodna merenja.

Slika H. 9etoda pozicioniranja 8071ASledei !itan preduslov koji zahteva metoda 8071A je dovoljan !roj L98 jedinica uokruenju mo!ilne stanice ija se pozicija odreuje. &rema uslovu trilateracije$ u !liskomokruenju mo!ilne stanice ija se pozicija odreuje moraju se nalaziti !arem tri L98 jedinice$ali je za vee tanosti poeljno da ih !ude i vi+e od tri.7anost odreivanja lokacije mo!ilne stanice primenom metode pozicioniranja 8071A vea jeu ruralnim i su!ur!anim podrujima u poreenju sa ur!anim$ i to prvenstveno z!o' pro!lemavi+estruke propa'acije koji je izraeniji u ur!anim zonama. Isti ar'ument za manju tanost vai iza zatvoren prostor. 4rojne simulacije su pokazale da se tanost metode 8071A moe znaajnopo!olj+ati poveanjem !roja L98 jedinica u sistemu.

;reme potre!no da se ovom metodom do!ije podatak o procenjenoj lokaciji je oko #s. 1snovnaprednost u odnosu na metodu /017 je +to je 8071A networ!"asedmetoda$ +to znai da sesva merenja i prorauni vr+e na strani mree$ pa nisu potre!ne nikakve promene na postojeimterminalima (mo!ilnim stanicama). ;eliki nedostatak je cena$ s o!zirom da je$ za razliku od /017$ neophodno instalirati znatno vei !roj L98 jedinica. Nedostatak predstavlja i to +tometoda 8071A doprinosi dodatnoj si'nalizaciji na radio0inter-ejsu.H.H.?. 8071A u 897S mreama


11/15

8071A je metoda standardizovana i za pozicioniranje u 897S mreama. 1vo je metoda kojaje od svih pomenutih metoda pozicioniranja u 897S mreama poslednja ukljuena u standard$tanije$ tek od /er0ije 1u okviru 23&& 7S ?E.2E$ ?E. 'odine. 8op+te$ princip 8071A$ !iloda je u 897S ili 3S9 mreama$ nastao je kao rezultat deveto'odi+nje' istraivanja odstraneTruePosition$ vodee' provajdera u o!lasti lokalizacije korisnika u !einim mreama za

potre!e javne i nacionalne !ez!ednosti. 9etoda 8071A se zasniva na merenju vremena iprimenjuje princip hiper!olike lateracije. 8 pitanju je networ!"asedre+enje u okviru koje' semeri vreme prispea (71A) poznato' si'nala sa mo!ilne stanice do tri ili vi+e L98 jedinica. 1dizmerenih vrednosti 71A$ %N*GSAS rauna 71A$ a zatim primenjuje hiper!oliku lateraciju ucilju do!ijanja nepoznatih koordinata mo!ilne stanice. akle$ princip rada je isti kao i kodistoimene metode standardizovane u 3S9.1sim standardnih uslova koje zahteva trilateracija$ preduslov rada metode pozicioniranja8071A je i da mo!ilna stanica !ude povezana$ u connectedreimu rada$ tanije u */LLQ*Pili */LLQA*P reimu. 9etoda 8071A ne zahteva izmene ni na nivou postojeih !aznihstanica$ ni na nivou postojeih mo!ilnih stanica$ i moe se primeniti i u i u 7 reimu.7akoe$ dalja unapreenja metode !ilo !i lako implementirati jer !i sve modi-ikacije !ile

so-tverske$ i to na nivou %N* i L98 jedinica.a razliku od 171A$ 8071A ne zahteva implementaciju idleperioda na downlinu$ +toznaajno utie na sta!ilnost itavo' sistema. 7estiranja metode 8071A pokazala su njenusuperiornost i u odnosu na A03&S po pitanju dostupnosti$ naroito u okruenju smanjene optikevidljivosti sa 3&S satelitima (zatvoreni prostor i 'usta ur!ana okruenja).3re+ka pozicioniranja i ka+njenje u naj!oljem sluaju iznose H m i E s$ respektivno 5#H6. 7re!ana'lasiti da je 8071A metoda za koju se predvia da e o!ez!editi naj!olje per-ormanse unajrazliitijim tipovima okruenja i pod razliitim uslovima za pozicioniranje$ a podpretpostavkom minimalne kompleksnosti i uticaja na postojeu mrenu in-rastrukturu.9.;. +-D+A171A je metoda standardizovana za pozicioniranje u 897S mreama i predstavlja ekvivalentmetode /017 u 3S9 mreama. 7o znai da su princip rada i uslovi koje zahteva ova metodaisti kao i u /017$ a to su cirkularna ili hiper!olika lateracija$ dostupnost i u dedicatediu idlereimu rada$ i najzad$ mo'unost implementacije kao handset!"asedili handset!assistedre+enje. =ljuna razlika proistie iz merenja vremena$ +to je posledica dru'aije struktureradio0inter-ejsa u 897S mreama.=ao +to je ve reeno u okviru /017 metode pozicioniranja$ za merenje neophodnih vremenakoja e se koristiti u svrhe pozicioniranja$ zahteva se sinhronizacija izmeu mo!ilne i !aznihstanica$ ili !aznih stanica meuso!no. Ako ovaj zahtev nije ispunjen$ mora se ostvariti aposteriorisinhronizacija$ primenom dodatne komponente u sistemu$ L98 jedinice. a potre!epozicioniranja u 897S mreama$ L98 jedinice je neophodno instalirati samo za !azne stanicekoje rade u 87%AN0 reimu$ s o!zirom da su !azne stanice u 87%AN07 reimu vemeuso!no sinhronizovane. =ao i u sluaju metode /017$ L98 jedinice vr+e neophodnamerenja vremena prispea si'nala sa re-erentne i susednih !aznih stanica$ samo +to se merenja uovom sluaju vr+e na pilot si'nalima$ *&I*P (Common Pilot Channel).Nedostaci metode 171A su nepostojanje a priorisinhronizacije !aznih stanica u 87%AN0 reimu$ osetljivost na 'eometrijski raspored !aznih stanica u prostoru$ smanjenjekapaciteta$ kao i neophodne modi-ikacije mo!ilne stanice.1z!iljan pro!lem metode pozicioniranja 171A predstavlja i nedovoljan !roj pilot si'nalaneophodnih u postupku prorauna lokacije mo!ilne stanice. Naime$ da !i imala zadovoljavajuu


12/15

tanost$ metoda pozicioniranja 171A zahteva merenja vremena prispea si'nala sa +to vi+epredajnika$ +to esto nije zadovoljeno 5#E6. &raktino$ da !i ova metoda imala prihvatljivutanost$ potre!no je da mo!ilna stanica ija se lokacija odreuje Rvidi !ar +est !aznih stanica5#,6.Ipak$ najvei nedostatak metode pozicioniranja 171A ipak predstavlja tzv. pro!lem ujnosti

(heara"ilit'2. 1vaj pro!lem je inae karakteristian za sisteme !azirane na tehnolo'iji *9A$ ade+ava se kada se mo!ilna stanica nalazi !lizu servisne !azne stanice koja u tom sluaju moe!lokirati prijem si'nala sa ostalih !aznih stanica koje rade na istoj uestanosti. =onkretno$ so!zirom da 171A zahteva vi+e !aznih stanica u cilju procene lokacije mo!ilne stanice$ moese desiti da$ kao posledica pro!lema ujnosti$ ova metoda !ude dostupna praktino samo na iviciservisne elije$ +to je nedopustivo. =ako !i se prevazi+ao ovaj pro!lem$ svaka !azna stanicamora u nekom kratkom vremenskom periodu stopirati svoj prenos kako !i mo!ilna stanica mo'ladetektovati pilot si'nale (*&I*P) sa susednih !aznih stanica i izvr+iti neophodna merenja. 1vivremenski periodi se zovu prazni (idle) periodi$ dok se mehanizam koji upravlja povremenimprekidima emisije si'nala sa !aznih stanica zove I&L (Idle Period *ownlin). ;arijanta metodepozicioniranja 171A koja koristi I&L se shodno tome naziva 171A0I&L. 3re+ka

pozicioniranja koju tre!a oekivati od 171A0I&L metode iznosi #?E m (u ,CD merenja)$odnosno$ H m (u "D merenja)$ pod pretpostavkom da mo!ilna stanica Rvidi +est pilotsi'nala.1sim standardne 171A0I&L$ postoje i dru'i !rojni poku+aji da se na raun cene ikompleksnosti terminala povea ujnostpilot si'nala. Najuspe+nije varijante ovo'a tipa su 7A0I&L (Time Ali&ned I&L) 5#C$ #>6$ &/0I&L (Positionin& Elements I&L) 5#"6$ I*0I&L(Interference CancelationI&L) 5?6 i *;4 (Cumulative /irtual Blanin&) 5?#6. &rocena je da!i *;4 tehnika ostvarila najznaajnija po!olj+anja$ kako po pitanju tanosti pozicioniranja$ so!zirom da je oekivana 're+ka pozicioniranja oko ? m u ,CD sluajeva procene pozicije$ takoi po pitanju implementacije$ s o!zirom da zahteva samo sitne so-tverske izmene na nivoumo!ilne i !aznih stanica.9.


13/15

3&S mree unutar postojee elijske mree !irana je tako da uvek !ude o!ez!eena optikavidljivost prijemnika re-erentne mree i satelita koji se u tom trenutku nalaze iznad to' delazemljine ku'le. 1va mrea je povezana sa elijskom mreom$ a zadatak joj je da kontinualnonad'leda konstelaciju i o!ez!euje pomone podatke za potre!e pozicioniranja$ kao +to su 'ru!alokacija mo!ilne stanice (naje+e je to lokacija servisne !azne stanice)$ vidljivost satelita$

e-emeris korekcije$ korekcije vremena kao i oplerov pomeraj. a potre!e metodepozicioniranja A03&S nije neophodno da se svaka elija opremi sopstvenom re-erentnommreom. 8mesto to'a$ jedna re-erentna mrea dovoljna je za pokrivanje podruja poluprenikaod oko ? km 5??6. 1sim izmena na nivou mree$ metoda A03&S zahteva i izmene na nivoumo!ilne stanice$ koja mora !iti opremljena 3&S prijemnikom (handset!"asedre+enje) ili 3&Ssenzorom (handset!assistedre+enje). &rincip rada metode pozicioniranja A03&S prikazan je naSlici E 5,6.

Slika E. 9etoda pozicioniranja A03NSS (A03&S)9etoda A03&S pokazuje naj!olju tanost u odnosu na ostale metode pozicioniranja. 3re+kapozicioniranja je najmanja u ruralnim o!lastima$ i iznosi oko # m$ dok u ur!anim zonamadolazi do izraaja pro!lem senki$ naroito izmeu visokih z'rada$ pa raste i 're+kapozicioniranja. =a+njenje metode A03&S se procenjuje na do # s. &rira+taj optereenja metodeA03&S zavisi od to'a da li je primenjena handset!"asedili handset!assistedvarijanta.3eneralno$ handset!"asedre+enje zahteva manje si'nalizaciono$ ali vee raunarsko optereenje(na strani mo!ilne stanice). 1z!iljan nedostatak ove metode predstavljaju neophodne izmene$ iso-tverske i hardverske$ u okviru mo!ilne stanice$ pa ovu metodu zato ne podravaju standardniterminali.;. 2A=4J*>A=

&oev od #"",. 'odine$ kada se prvi put javila potre!a za odreivanjem lokacije korisnika uelijskim radio mreama$ pa do danas$ razvijen je veliki !roj metoda$ od kojih su u okviru ovo'rada prikazane one standardizovane u 3S9 i 897S mreama. Ipak$ kljuni pro!lemi kojiusporavaju implementaciju servisa koji se zasnivaju na poznavanju lokacije korisnika u elijskimradio mreama jo+ uvek nisu re+eni. %e+enja koja o!ez!euju zadovoljavajuu tanost uznaajnoj meri poveavaju kompleksnost$ kako na nivou mree$ tako i na nivou samih terminala$a time i cenu. Istovremeno$ popularne tehnike pozicioniranja koje se zasnivaju na identi-ikacijinaj!lie elije u elijskim radio mreama$ jednostavne su za implementaciju$ ali nemaju


14/15

zadovoljavajuu tanost. akle$ i pored !rojnih tehnika pozicioniranja u elijskim radiomreama$ univerzalno re+enje ovo' pro!lema jo+ uvek ne postoji. 7o znai da se operatorimamo!ilne tele-onije ostavlja slo!oda da sami iza!eru od'ovarajuu tehniku pozicioniranja u ciljuimplementacije mno+tva servisa koji se !aziraju na poznavanju lokacije korisnika. ?E. 'odinaje !ila krajnji rok za operatore u zemljama /vropske unije da u okviru svojih mrea

implementiraju najjednostavniju tehniku pozicioniranja$ *ell0I. a implementaciju tanijihtehnika ostavljeni su dui vremenski rokovi i slo!oda kompromisa izmeu tanosti i cene uzpretpostavku da su zadovoljene minimalne tanosti koje zahtevaju servisi za hitne pozive. 4ezo!zira za koje se re+enje odlue$ operatori mo!ilne tele-onije 'otovo uvek ostavljaju !arjednu networ!"asedmetodu kao alternativno re+enje pozicioniranja u sopstvenoj mrei$ kako ne!i iz'u!ili korisnike koji nisu raspoloeni da z!o' dodatno' servisa kupuju nove mo!ilneterminale.2a$valnicaahvaljujem se pro-. dr 9iroslavu L. ukiu$ sa /lektrotehniko' -akulteta 8niverziteta u4eo'radu$ na predloenoj temi i korisnim su'estijama tokom pisanja rada.4iteratura

5#6 23&& 7S ??.C#$ release > (v>..)$Location Services 3LCS2 Service description4 Sta&e 5$?C.5?6 7he **$Tact SheetU** Vireless "## %eWuirements$T **$ @anuarX ?#.526 *oordination 3roup on Access to Location In-ormation -or /mer'encX Services (*3ALI/S)$T%eport on implementation issues related to access to location in-ormation !X emer'encXservices (/##?) in the /uropean 8nionT$ (??)$ availa!le athttpGGec.europa.euGechoGcivilQprotectionGcivilGpd-docsGc'alies-i nalreportv#Q.pd-.5H6 23&& 7S H2.E"$ release > (v>..)$ GS()E*GE +adio Access $etwor6 Functional sta&e 7description of Location Services 3LCS2 in GE+A$6?C.5E6 23&& 7S ?E.2E$ release > (v>..)$ Sta&e 7 Functional specification of %E positionin& in%T+A$6?C.5,6 A. =Ypper undamentals o- &ositionin' in Location0!ased Services -undamentals andoperationT$ 8ile'$ *hichester$ /n'land$ ?E.5C6 Z. hao Standardization o- mo!ile phone positionin' -or 23 sXstems$TIEEECommunication (a&a0ine$ vol. H$ no. C$ @ulX ??$ pp. #>[##,.5>6 3. Sun$ @. *hen$ V. 3uo$ =.@.%. Liu Si'nal processin' techniWues in net\ork0aidedpositionin'UA surveX o- state0o-0the0art positionin' desi'nsT$IEEE Si&nal Processin&(a&a0ine$ vol. ??$ No H$ @ulX ?E$ pp. #?[?2.5"6 /. 7revisani$ A. ;italetti *ell0I location techniWue$ limits and !ene-its an e]perimentalstudXT$Proceedin&s of 9th IEEE 8orshop on 8(CSA$ ?02 ecem!er ?H$ pp. E#[,.5#6 *. rane$ 9. 9acnau'htan$ 3. Scott &ositionin' 3S9 7elephones$TIEEECommunication (a&a0ine$ vol. 2,$ No H$ pp. H,[EH$ E"$ April #"">.5##6 @. P %eed$ =. @. =rizman$ 4. . Voerner$ 7. S. %appaport An overvie\ o- the challen'esand pro'ress in meetin' the /0"## reWuirement -or location serviceT$

IEEE Communications

(a&a0ine6 vol. 2,$ no. H$ E"$ April #"">$ pp. 2[2C.5#?6 9. A. Spirito 1n the accuracX o- cellular mo!ile station location estimationT$IEEETransactions /ehicular Technolo&'$ vol. E$ no. 2$ 9aX ?#$ pp. ,CH[,>E.5#26 23&& 7S E.#$ release #""" (v>.>.)$ GS()E*GE +adio Access $etwor6 *i&ital cellulartelecommunications s'stem 3Phase 7:24 +adio su"s'stem s'nchroni0ation6?#.


15/15

5#H6 23&& 7S30%AN V3# doc. no %&0H#,H TInclusion o- 8plink 71A 8/ positionin'method in the 87%AN speci-icationsT (?H).5#E6 *. @ohnson$ P. @oshi$ @. =hale!TV*9A radio net\ork plannin' -or location services andsXstem capacitXT$Proceedin&s of International Conference on ;G (o"ile CommunicationsTechnolo&ies$ 9aX ??$ pp. 2H02HH.

5#,6 23&& 7S30%AN V3# doc. no %#0HE,C T/]pected per-ormance o- 171A0I&Lpositionin' 0 initial indications !ased on live measurementsT$ ?H.5#C6 23&& 7S30%AN V3# doc. no %#0""!C" T7ime Ali'ned I&0L positionin' techniWueT$#""".5#>6 4. Ludden$ L. LopesT*ellular !ased location technolo'ies -or 897S a comparison!et\een I&L and 7A0I&LT$Proceedin&s of IEEE /ehicular Technolo&' Conference$ vol. ?$9aX ?$ pp. #2H>0#2E2.5#"6 23&& 7S30%AN V3# doc. no %#00##>, TInitial Simulation %esults o- the 171A0&/positionin' methodT$ ?.5?6 S. =im$ Z. @eon'$ *. LeeTInter-erence0cancelation !ased I&L method -or position locationin V*9A sXstemsT$ Transactions on /ehicular Technolo&'$ vol. EH$ issue #$ @anuarX ?E$ pp.

##C0#?,.5?#6 &. @. u--ett0Smith$ 9. . 9acnau'htan T&recise 8/ positionin' in 897S usin'cumulative virtual !lankin'T$Proceedin&s of International Conference on ;G (o"ileCommunicationTechnolo&ies$ 9aX ??$ pp. 2EE02E".5??6 23&& 7% ?E.>E$ release H (vH.2.)$ %E positionin& in %T+A$ Iu")Iur protocol aspects$?#.Autor9irjana Simi diplomirala je #"">. 'odine na smeru za 7elekomunikacije /lektrotehniko'-akulteta u 4eo'radu. 9a'istrirala je ?,. 'odine$ a doktorirala januara ?#. 'odine na/lektrotehnikom -akultetu u 4eo'radu radom na temu R1dreivanje lokacije korisnika u radiomreama postupkom se'mentacije prostora. 1d decem!ra #"">. 'odine zaposlena je na/lektrotehnikom -akultetu u 4eo'radu najpre kao saradnik$ a trenutno se nalazi u zvanjuasistenta na =atedri za telekomunikacije. 8estvuje u izvoenju nastave iz vee' !roja predmetaiz o!lasti radio komunikacija na osnovnim i master studijama. r 9irjana Simi je u svomdosada+njem radu !ila an'aovana u velikom !roju strunih projekata iz o!lastitelekomunikacionih sistema i mrea. %ecenzent je asopisaIEEECommunication Letters$ i lanudruenja I/// i ru+tva za telekomunikacije. 1!javila je vi+e radova na domaim imeunarodnim kon-erencijama kao i u meunarodnim asopisima.

Documents

Lociranje Korisnika u Ćelijskim Radio Mrežama