Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Jak se zjišťuje poloha mobilního telefonu?

aktualizováno 
Jestli máte pocit, že mobilní operátor zná vaši polohu s přesností na metry, případně že ani kdyby se snažil, tak stejně nezjistí, kde se nacházíte, potom si přečtěte něco o metodách jak lokalizovat mobilní telefony.

Lokalizace polohy
Čeští operátoři a lokalizace polohy
Recenze Paegas Locatoru
Mobilní operátoři a dodavatelé technologií pro sítě GSM se zjišťováním polohy mobilních telefonů zabývají už několik let. Za tuto dobu vývojáři definovali několik metod pro lokalizaci polohy, které podle nich mají budoucnost. Jak už to ale ve světě telekomunikací chodí, nakonec se prosazuje metoda úplně jiná.

Existují tři kategorie metod zjišťování polohy mobilních telefonů. Nejstarší pokusy jsou založeny na lokalizaci polohy sítí GSM – těmto metodám se říká využívající síť (network-based, NB). Novější metody jsou využívající mobil (terminal/handset-based, TB). Zatímco u metody využívající síť není vyžadována spolupráce mobilního telefonu (ten působí jako pasivní, sledovaný prvek, k zjištění polohy není jeho spolupráce potřebná), u metod využívajících mobil probíhá zjišťování polohy právě na straně mobilního telefonu, který pro změnu nepotřebuje aktivní spolupráci mobilní sítě.

Zatímco dodavatelé technologií sítí GSM se snažili operátorům prodat aplikace založené na jedné z těchto metod, ti se raději pokusili oba zmiňované postupy zkombinovat – výsledkem je lokalizace polohy založená na aplikacích SIM toolkit, které kombinují spolupráci telefonu se sítí GSM. Je však třeba uznat, že SIM toolkitové aplikace využívají ve velké míře právě schopnosti mobilní sítě než telefonu.

Možnosti lokalizace polohy mobilního telefonu

Přehled možností lokalizace mobilního telefonu

 

Lokalizace polohy využívající síť GSM

Síťové metody zjišťování polohy jsou založené na znalosti konfigurace sítě GSM a chování rádiových vln. Každý mobilní operátor totiž velmi přesně zná umístění svých základnových (vysílacích) stanic (BTS), jejich rozdělení do sektorů a identifikační čísla jednotlivých sektorů (označují se jako Cell ID nebo CGI, cell global identity). Ví také, které frekvence se v těchto sektorech používají.

Metoda označená zkratkou CGI+TA (Cell Global Identity + Timing Advance) využívá toho, že mobilní síť zná hodnotu CGI sektoru, ve kterém se nachází telefon. Pokud by znal vyhodnocovací software pouze CGI, může určit okruh s poloměrem nejvíce 35 km, ve kterém se lokalizovaný mobil nachází – to v případě, že sektor má kruhový tvar. Protože ovšem dnešní mobilní sítě mají kuželové tvary sektorů (s rozpětím 90° až 120°), je možné oblast, ve které se mobil nachází, určit výrazně přesněji. Při komunikaci sítě GSM s mobilem se používá ještě jedna hodnota – TA (timing advance). S její pomocí se dá zjistit vzdálenost od BTS s přesností na 550 metrů (vynásobením TA číslem 550). TA se vypočítává ze zpoždění přenosu rádiového signálu mezi mobilem a sítí. Pokud zná vyhodnocovací centrum hodnotu CGI a také TA, může určit oblast, ve které se nachází hledaný mobil, s přesností nejméně 550 metrů (šířka oblasti záleží na šířce sektoru).

Možnosti lokalizace polohy metodou CGI+TA

 

Jiný postup, pro který technici používají zkratku UL-TOA (Uplink time of arrival), vyhodnocuje jenom zpoždění signálu vysílaného z mobilního telefonu. Každý mobilní telefon totiž má svůj interní časovač (můžeme říkat i hodiny), který je synchronizovaný se sítí GSM – jinak by mezi nimi nefungovala komunikace. Když vyhodnocovací centrum zná čas, kdy mobil začal vysílat (každé vysílání je označeno časovou známkou), který srovná s časem, kdy data dorazila do BTS (jejíž polohu přesně zná), může vyhodnotit zpoždění signálu (jeho rychlost je známá) a z něj vypočítat vzdálenost od BTS. Pokud je mobilní telefon v dosahu dalších tří BTS, se kterými dokáže komunikovat, je možné vypočítat při znalosti zpoždění komunikace se všemi stanicemi polohu s přesností na 50 až 150 metrů. Přesnější lokalizaci mobilu touto metodou brání různé odrazy a zalomení rádiového signálu (především v městských oblastech). V důsledku toho je lokalizace v otevřené krajině přesnější než ve městech.

Oba postupy mají pro operátory velkou výhodu v tom, že pracují se současnými mobilními telefony – aby zákazníci mohli využívat služby založené na těchto metodách, nemusí vyměňovat svoje mobilní telefony. V okamžiku spuštění služby ji může využívat skutečně každý majitel mobilu. Operátor ale musí investovat velké částky do vyhodnocovacího centra a také se mu zvýší zátěž sítě. Při zjišťování polohy jednou ze zmiňovaných metod je totiž nutné, aby mobil se sítí komunikoval. A to dělá při hovoru, odesílání či přijímání textové zprávy, zapnutí a vypnutí telefonu, operaci nazvané LU (Location Update) nebo když ho k tomu mobilní síť vyzve. V okamžiku, kdy mobil nevysílá, tak vyhodnocovací centrum zná pouze oblast (která může dosáhnout velikosti kraje), ve které se pohybuje, případně ještě CGI, TA nebo zpoždění signálu, ovšem z doby poslední komunikace se sítí.

Lokalizace polohy využívající mobilní telefon

Zjišťování polohy využívající schopností mobilního telefonu je sice výrazně přesnější než při použití metod založených na sítích GSM, jenže díky vyšší nákladnosti a problémům při zavádění mezi uživatele se vůbec nepoužívá.

Stále platí, že nejpřesnější údaj o poloze pohybujícího se předmětu zjistíte prostřednictvím satelitního navigačního systému GPS (Global Positioning System). Tento systém je založen na 24 umělých družicích, které obíhají Zemi ve výšce přibližně 200 km. Každá družice vysílá informace o čase a svojí poloze. Přijímač podle dat z nejméně tří družic určí svoji přibližnou polohu (s odchylkou v řádech desítek metrů); při příjmu signálu ze čtyř vysílačů už je schopen určit polohu s přesností na metry. Nejvíce je možné v jednu chvíli přijímat signál z dvanácti družic.

Protože signál z družic na oběžné dráze se téměř vůbec nešíří v budovách a hustě osídlených oblastech, vznikly projekty GPS s asistencí sítě GSM (A‑GPS, network-assisted GPS). Přijímač GPS totiž ke správnému určení polohy potřebuje znát polohu vysílače a přesný čas, kdy byl vyslán signál. Aby byl systém GPS dokonalejší v místech se špatnou úrovní signálu z družic, bylo by dobré použít pozemní vysílače, jejichž signál pronikne i do budov a podzemních garáží. A k tomu se velmi dobře hodí základnové stanice sítí GSM. Atomové hodiny, které se používají v družicích GPS, je možné použít i v BTS, jejíž poloha je velmi přesně známá. Pokud by byl mobilní telefon vybaven přijímačem GPS (jako např. Benefon Esc), mohl by svoji polohu zjišťovat i na základě informací vysílaných sítí GSM. Podle odborníků lze dosáhnout při hustotě vysílačů A‑GPS každých 300 km přesnosti určení polohy mobilu s odchylkou 10 až 20 metrů.

Systém lokalizace polohy A-GPS

 

A‑GPS naráží na tři zásadní problémy. Pokud by tento systém měl fungovat jen v konkrétní síti, potom by musel pracovat na jiných frekvencích než současný systém GPS – to kvůli tomu, aby se tyto systémy nerušily. Informace A‑GPS by bylo možné vysílat i ve frekvenčním pásmu GSM. Nebo by se sítě s A‑GPS musely propojit se systémem GPS (provozovaným americkou armádou), jenže  to by vyžadovalo spolupráci několika desítek až stovek operátorů, kteří by vysílače A‑GPS provozovali – tím by ale provozovatelé sítí ztratili konkurenční výhodu; na základě jejich signálu by mohli služby nabízet zdarma i jiní operátoři. I kdyby se povedlo vyřešit tento problém, museli by se provozovatelé sítí GSM a služeb založených na přesné lokalizaci polohy vypořádat s nedostatkem telefonů s přijímačem GPS/A‑GPS. Především z tohoto důvodu se dnes považují systémy A‑GPS za mrtvou větev vývoje.

Druhou metodou lokalizace polohy založenou na mobilním telefonu je metoda E-OTD (The enhanced observed time difference method). Je založena téměř na stejném principu jako metoda UL-TOA (viz výše), jen s tím rozdílem, že vysílajícím prvkem jsou základnové stanice a výpočet zpoždění signálu provádí přímo mobilní telefon. Pokud zná mobilní telefon přesné umístění všech BTS (má je v paměti nebo BTS sama vysílá informaci o svojí poloze), potom může svoji polohu zjistit sám. V opačném případě může odeslat takto zjištěná data vyhodnocovacímu centru, které vypočítá polohu mobilu a pošle mu ji zpět. Přesnost metody E‑OTD je v otevřené krajině přibližně 60 metrů, v městských oblastech se odchylka pohybuje okolo 200 metrů.

Odeslání informací do vyhodnocovacího centra a výpočet polohy na základě odpovědi z tohoto centra (případně z údajů o poloze BTS) zvládne i aplikace SIM toolkit. Pokud by telefon k zjištění polohy musel mít v paměti informace o umístění základnových stanic a ty zpracovávat, potom už by potřeboval přídavné zařízení na zpracování těchto dat. Takový mobil ovšem v současnosti neexistuje.

Pokud si odmyslíme v praxi zcela nepoužitelné sítě vybavené A‑GPS, potom můžeme uvažovat pouze o metodě E-OTD. Ta se ovšem v praxi také příliš nepoužívá, protože vyžaduje upravené mobilní telefony. Kvůli tomu je méně potenciálních zákazníkům a o takovou službu operátoři nemají zájem. Investice do sítě by navíc rozhodně nebyly o mnoho menší oproti metodám založeným na spolupráci se sítí GSM – přinejmenším by operátor musel postavit vyhodnocovací centrum a upravit svoje základnové stanice.

Možnosti metod E-OTD a UL-TOA

Možnosti metod E-OTD a UL-TOA

 

Kombinované metody

I když známé aplikace lokalizace polohy v sítích GSM využívají aplikace SIM toolkit (podobně jako u nás jediná komerční služba Paegas Locator), jsou založeny především na zjištění polohy mobilu sítí. Zmiňovaný Paegas Locator je založen na metodě CGI+TA. Ovšem aplikace SIM toolkit neslouží pouze jako bezpečnostní prvek (ověřuje, jestli polohu zjišťuje oprávněná osoba), ale zjišťuje také informace o ostatních základnových stanicích v dosahu mobilu – což jsou prvky používané v metodě UL-TOA nebo E-OTD. Podobným směrem se vydali i ostatní operátoři sítí GSM (v celé Evropě) – namísto pořizování hotových řešení od svých dodavatelů technologií založených na jedné metodě raději tyto metody kombinují tak, aby snížili náklady na změny v sítích GSM a současně zmenšili nároky na schopnosti mobilních telefonů. Právě různé schopnosti mobilů jsou příčinou toho, že Paegas Locator provozovaný na různých skupinách přístrojů ukáže polohu s odlišnou odchylkou.

Závěr

Lokalizace polohy
Čeští operátoři a lokalizace polohy
Recenze Paegas Locatoru
I když lokalizace polohy naráží na nedůvěru uživatelů a na právní překážky, mají před sebou tyto služby zřejmě růžovou budoucnost. Díky zjišťování polohy je možné nabízet uživatelům spoustu užitečných i zábavných služeb (plus pro ně), za které samozřejmě budou platit (plus pro operátory). A i když tyto služby závisí na dostupnosti a používání moderních technologií (GPRS, WAP), jsou méně technologicky náročné než technologie samotné. Navíc může zájem o praktické služby založené na lokalizaci polohy povzbudit zájem o dnes málo využívaný WAP a nepříliš dostupné GPRS. Ostatně, aplikace využívající toho, že ví, kde se uživatel nachází, jsou typickou službou sítí UMTS – ty mají lokalizaci polohy přímo ve svých standardech a definicích.





Nejčtenější

Leagoo Kiicaa Mix
Bezrámečkové telefony nejsou jen pro bohaté. Tento stojí 2 500 Kč

Ještě loni byl takový smartphone jen jeden, teď však bezrámečkový design už není nic převratného, ovšem stále většinou jde o prémiové modely. To ovšem neplatí...  celý článek

Ohnutý iPhone 6 Plus
Tři roky, nebo jeden? Apple má o životnosti iPhonu jasno, řekl u soudu

Apple iPhone je nejtrvanlivější zařízení na trhu, hlásil letos v srpnu viceprezident produktového marketingu firmy. A už v září se společnost u soudu brání, že...  celý článek

Google Pixel 2
Google kupuje zaměstnance mobilní divize HTC za více než miliardu

Google a HTC oznámili dohodu, díky které přejdou zaměstnanci HTC pracující na vývoji telefonu pod křídla amerického giganta.  celý článek

iPhone X
Nové iPhony ve výkonnostních testech rozdrtily konkurenci

Výsledky výkonnostních testů Geekbench odhalily skutečný potenciál nových iPhonů. Jsou totiž dvojnásobně výkonnější než ty nejlepší androidy a výpočetním...  celý článek

HTC U11
HTC překvapí. Změnilo plány a letos ještě uvede tři modely

HTC možná začíná těžit z užší spolupráce s Googlem. Původně mělo letos představit jen několik smartphonů, které už známe. Ale nakonec v tomto roce dočkáme...  celý článek

Další z rubriky

Android 6.0 Marshmallow
Hlídejte si nepoužívaný smartphone. Google po dvou měsících maže zálohy

Pokud jste přestali používat telefon s operačním systémem Android na více než 2 měsíce, pravděpodobně jste přišli o zálohy dat z aplikací, wi-fi hesla,...  celý článek

Ilustrační snímek
Baseballová liga řeší skandál. Hráči při hře používali Apple Watch

Severoamerickou baseballovou ligou zmítá neobvyklý skandál. Vedení Major League Baseball totiž vyšetřuje klub Boston Red Sox, tento osminásobný šampion měl při...  celý článek

Sharp Aquos R
Do Evropy se vrátí smartphony proslulého japonského výrobce Sharp

Berlín (Od zpravodajů Mobil.iDNES.cz) Sharp se chce vrátit na evropské trhy se smartphony. Japonská značka opustila Evropu před lety a dlouho se držela jen domácího a amerického trhu. Úspěch...  celý článek

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.