Localizzazione associata a sistemi cellulari

1. Localizzazione associata a sistemi cellulari Reti Mobili e Multimediali

2. Possibili applicazioni del MOBILE LOCATION Chiamate d’emergenza • 911 e 112 • Assistenza stradale Gestione delle risorse • Controllo di una flotta di autoveicoli • Gestione del personale Commercio • Tariffazione selettiva Informazioni • Percorsi alternativi in caso di incidenti • Mappe turistiche interattive • Localizzazione degli amici Reti Mobili e Multimediali

3. Stime di mercato • Dal 2005 ci saranno 1 miliardo di accessi ad internet da terminali mobili • 345 milioni di utenti del mobile location dal 2003 • Il mobile location è un mercato che crescerà da 720 milioni di dollari nel 2000 a 32,9 miliardi di dollari nel 2005 nella sola Europa. Reti Mobili e Multimediali

4. Tecniche di Mobile Location • GPS • A-GPS • E-OTD Determinazione della posizione effettuata dal terminale mobile Determinazione della posizione effettuata dalla rete • CGI+TA • TDOA • AOA • Location Pattern Matching Reti Mobili e Multimediali

5. Global Positioning System Reti Mobili e Multimediali

6. Segmento spaziale GPS 21 satelliti operativi per il 98% del tempo. Ogni satellite è dotato di 2 clock al cesio e 2 al rubidio. In orbita ci sono anche dei satelliti di scorta oltre alle vecchie generazioni ancora funzionanti. Reti Mobili e Multimediali

7. Segmento di controllo GPS Reti Mobili e Multimediali

8. Segmento d’utente GPS Tale segmento è composto esclusivamente dal ricevitore il quale deve ricevere segnali da almeno 4 satelliti al fine di poter determinare posizione, velocità e tempo. Ci sono due tipologie di servizi offerti all’utente GPS : • SPS è lo Standard Positioning Service • Precisione orizzontale 100 m • Precisione verticale 156 m • Precisione temporale 340 ns * PPS è il Precise Positioning Service • Precisione orizzontale 22.0 m • Precisione verticale 27.7 m • Precisione temporale 200 ns Reti Mobili e Multimediali

9. Trilaterazione (X1-Ux)^2+(Y1-Uy)^2+(Z1+Uz)=(t1 c)^2 (X2-Ux)^2+(Y2-Uy)^2+(Z2+Uz)=(t2 c)^2 (X3-Ux)^2+(Y3-Uy)^2+(Z3+Uz)=(t3 c)^2 (X4-Ux)^2+(Y4-Uy)^2+(Z4+Uz)=(t4 c)^2 c è la velocità della luce Ux, Uy, Uz sono le coordinate del satellite X, Y, Z sono le coordinate del ricevitore GPS Reti Mobili e Multimediali

10. Dati di navigazione Reti Mobili e Multimediali

11. Codici GPS • C/A è una sequenza PRN che si ripete ogni 1023 chip ossia 1ms considerando un chip rate di 1023MHz. Essa è resa disponibile per la SPS. • P è una sequenza che si ripete ogni 1014 chip corrispondenti a 267 giorni se si considera un chip rate di 10,23MHz , si tratta di un codice unico per ogni satellite e che viene resettato ogni settimana. • Il Navigation Message viene codificato e poi modulato in BPSK Reti Mobili e Multimediali

12. Segnali GPS Reti Mobili e Multimediali

13. Ricevitore GPS Reti Mobili e Multimediali

14. Demodulazione del Navigation Message Reti Mobili e Multimediali

15. Sorgenti d’errore Gli errori orbitali vengono corretti sotto il comando della master control station La Selective Availability non è più operativa dal 1 maggio 2000 I ritardi di propagazione dovuti all’atmosfera dipendono dalla frequenza quindi possono essere eliminati utilizzando sia L1 che L2 Reti Mobili e Multimediali

16. E-GPS Reti Mobili e Multimediali

17. E-OTD Precisione 50m Richiede aggiornamento alla rete e ai terminali mobili 2 secondi per la localizzazione La precisione scarseggia in ambiente urbano per via dei cammini multipli Reti Mobili e Multimediali

18. CGI + TA Cell Global Identity e Timing Advance sono funzionalità già implementate nel sistema e quindi possono fungere da sistema di localizzazione di back-up per sistemi più efficaci. Il raggio di una cella può variare tra 100m e 35Km L’informazione sulla distanza prodotta dal TA va in multipli di 550m La posizione viene acquisita in 5 secondi Reti Mobili e Multimediali

19. TDOA Misurare tempi è più semplice che misurare angoli Richiede 3 BTS sincronizzate tra loro per poter fissare la posizione La precisione è al massimo di 125m e la posizione viene acquisita in circa 10 secondi Reti Mobili e Multimediali

20. AOA Richiede solo 2 BTS per fissare la posizione. Le antenne ad array utilizzate stanno divenendo sempre meno ingombranti ed antiestetiche La precisione del sistema diminuisce allontanandosi dalla BTS, al massimo è di 125m e la posizione viene acquisita in circa 10 secondi I cammini multipli influiscono pesantemente sulle prestazioni Reti Mobili e Multimediali

21. Location Pattern Matching La base station analizza il “multipath pattern” e compila un “signature pattern” che viene confrontato con quelli relativi a delle posizioni note, in tal modo si ottiene la posizione del terminale mobile E’ necessaria una sola BTS che può anche non essere in visibilità Reti Mobili e Multimediali

22. Criteri di selezione della tecnica • Precisione richiesta • Necessità di adempiere alla normativa E-911 • Localizzazione occasionale o costante • Tempo necessario alla localizzazione • Costi di aggiornamento del sistema Reti Mobili e Multimediali