Servicios de localización en las redes celulares

Localización en Redes
Celulares
Ing. Leonardo Kammermann
Universidad ORT
leonardo.kammermann@universidad.ort.edu.
uy
Integra TICs
Diciembre 2006
Objetivo
Presentar un panorama sobre la
implementación de servicios basados
en localización sobre las redes
celulares.
Explicaremos el estado del arte en la
materia dentro de los sistemas GSM
Los primeros servicios de
localización
…No se basaron en las redes
celulares, sino que la usaron
meramente como transporte
Por ejemplo, servicios de
seguimiento de flota, soportado por
unidades provistas de GPS, que se
comunicaban con un servidor, a
través de la red celular
No es la idea….
El operador quiere dotar a su red de
elementos que permitan brindar a
sus usuarios servicios de valor
agregado
Dota a su red de la capacidad de
ubicar a los móviles, y dar esa
ubicación a clientes que la utilizan
para dar nuevos servicios.
Redes Celulares
Las redes celulares son un tipo de
redes inalámbricas con un paradigma
particular
Dan servicios a zonas geográficas
extendidas, partiéndola en zonas
pequeñas llamadas celdas, servidas
por radiobases de potencia limitada
Por lo tanto, deben gerenciar la
movilidad del usuario.
Sin embargo…
Ese seguimiento del usuario no tiene el
nivel de precisión adecuado.
En GSM, en la base de datos del operador
con sus clientes (HLR) se lleva la central
que le está dando servicio
Y en la base de datos utilizada por esa
central (VLR), un conjunto de celdas
donde puede estar ubicado (Área de
Localización)
Podría llegar a tenerse
La ubicación de la celda en la que se
encuentra un usuario, pero eso sólo
cuando tiene una comunicación
establecida con la red, por ejemplo,
en el caso de una llamada
En resumen: en las redes GSM, hay
datos distribuidos y poco precisos de
la ubicación del usuario
Entonces…
Se incorporan nuevos nodos a la red:
• GMLC
• SMLC
Esta arquitectura es normalizada a través
de las recomendaciones de la 3GPP,
organismo que rige el desarrollo de
estándares para GSM y UMTS (su
evolución a Tercera Generación)
http://www.3gpp.org
Entonces…
Otro organismo importante en esta área
es el OMA (Open Mobile Alliance)
http://www.openmobilealliance.org
El OMA es un nucleamiento de empresas
que pertenecen a toda la cadena de valor
del negocio de las telecomunicaciones
(desde operadores hasta fabricantes de
nodos y terminales, pasando por
proveedores de contenidos)
Entonces…
Su misión es facilitar la adopción
global del usuario de servicios de
datos móviles especificando
habilitadores de servicios que
aseguren su interoperabilidad más
allá de dispositivos, geografías,
proveedores de servicio, operadores
y redes, a la vez que permitiendo en
el negocio la competencia a través
de la innovación y la diferenciación
Entonces…
En nuestro caso, se ha ocupado de
realizar un protocolo para la
comunicación de los servidores
donde corren las aplicaciones con la
red que provee el posicionamiento
(Protocolo MLP sobre Le)
Arquitectura de Red
UTRAN
Node B
Uu
Iub SRNC
SMLC
LMU
type B
HLR
Iu
Lh
UE
MSC
Um
BTS
LMU
LMU <- alternative -> type B
type A
Abis
A/ (Gb)/
(Iu)
Lg
Le
Gateway
MLC
BSC
Ls
Lb<- alternative ->
Lc
(R98 and 99)
GERAN
SMLC
Lp
SMLC
gsmSCF
External
LCS client
Nuevos nodos
SMLC – Serving Mobile Location Center:
• Es el nodo que tiene la responsabilidad de
gerenciar la obtención de la información
necesaria tendiente a ubicar un móvil y
calcular su posición
• Se puede conectar con la MSC o la BSC, siendo
la primera la conexión de las primeras
versiones, y la segunda la de las últimas
• Se dice que se comenzó con una arquitectura
NSS céntrica y se evolucionó a una
arquitectura BSS céntrica
Nuevos nodos
GMLC – Gateway Mobile Location
Center:
• Es el nodo que tiene la responsabilidad
de interactuar con los clientes externos
para brindar los servicios basados en
localización
• El Le es un punto de referencia, no una
interfaz
Nuevos nodos
GMLC – Gateway Mobile Location
Center:
• Sobre ese punto de referencia se
utilizaron inicialmente protocolos
propietarios
• El OMA desarrolló el protocolo MLP que
fue tomado por los organismos de
estandarización, y cuya aplicación está
extendida
Nuevos nodos
LMU – Location Measurement Unit:
• En las redes GSM, las BTS no están
sincronizadas entre sí
• Esto implica que para métodos de
posicionamiento que utilicen
triangulación es preciso incorporar
alguna unidad que pueda de algún
modo solucionar este problema
Nuevos nodos
LMU
• Actúa como sensor de las emisiones de
radio para este tipo de métodos
• Puede ser de tipo B (incorporado a la
estructura de red), o una unidad
independiente (tipo “stand alone”), en
cuyo caso se le debe dar una identidad
como un usuario (IMSI), y se comunica
con la red mediante el uso de la interfaz
de radio
Nodos de Red GSM
• BSS (Base Station Subsystem)
BTS (Base tranceiver station): Es el nodo
que permite la comunicación del usuario con
la red celular, a partir de las señales de
radio
BSC (Base Station Controller) : Es el nodo
que gerencia el recurso radio, controlando
las BTS
Nodos de Red GSM
NSS (Network Switching Subsystem)
• MSC (Mobile Switching Centre): Central de la
Red Celular con las funciones características de
conmutación, encaminamiento, tarificación
• HLR (Home Location Register): Base de datos
del operador conteniendo información de sus
suscriptores.
• VLR (Visitor Location Register): Base de datos
donde se tiene información de suscripción de
todos los usuarios servidos por una central
Modelo del Negocio
Flujo de posicionamiento
HLR
2
3
1
LCS Client
GMLC
10
4
9
5
MSC
6
7’
8
BSS/RNC
SMLC
MS/UE
7
Flujo ante una Localización
1) El cliente LCS client pide al GMLC
la localización del móvil enviando el
mensaje « LCS Service Request »
sobre Le
2) El GMLC contacta al HLR para
conocer el VLR/MSC que sirve
actualmente al suscriptor
Flujo
3) El HLR contesta, luego de haber corroborado
que el GMLC que lo requirió está autorizado para
obtener la ubicación del suscriptor (2 and 3: MAP
messages Send_Routing_Info_For_LS, TS 29.002,
1A.1.2).
4) El GMLC contacta luego al MSC/VLR indicado
para obtener la información de localización. El
VLR verifica que el suscriptor autoriza la
transmisión de esos datos. (4 and 9: MAP
messages Provide_Subscriber_Location,
TS 29.002, 1A.2.2)
Flujo
5) Una vez que se realizaron estas verificaciones,
el terminal es, si es necesario, buscado y
autenticado y, puede llegarse a activar el
encriptado. El MS queda entonces localizable si el
cliente LCS client lo solicita
(Location_Notification_Invoke and
Location_Notification_Return_Result messages).
6) La MSC comienza entonces la fase activa de la
recuperación de la localización del MS,
requiriéndolo al SMLC con la BSSMAP LE Perform
Location request (09.31) message in GERAN.
Este mensaje es enviado directamente al SMLC
en el caso de que se haya desplegado una
arquitectura "NSS-centrica" o dirigido
transparentemente al BSC en el caso de una
arquitectura "BSS-centrica".
Flujo
7) El procedimiento de ubicación de radio es
disparado: se definen varios procedimientos, que
pueden implicar o no al MS. Como resultado de el
procedimiento, el SMLC obtiene la posición del
SMLC.
8) La posción del MS es luego redirigida al cliente
LCS. El payload de este mensaje es el
Information Element "Location Estimate" or
"Geographic Location IE" (different names are
used in different documents), the coding for
which is given in TS 23.032.
Flujo
9) La información de localización
entonces llega al GMLC que lo
requirió (en respuesta al mensaje 4:
Provide_Subscriber_Location,
TS 29.002, 1a.2.2).
10. Por último, la información llega a
su destinatario final, el cliente LCS,
por medio del mensaje "LCS Service
Response“.
Métodos de posicionamiento mas
utilizados
Que no requieren terminales
especiales ni LMUS
• Cell Id
• Cell Id + TA
Que requieren terminales específicos
• A - GPS
Cell ID y sus mejoras
Cell-ID refinado por Timing Advance (TA)
Uso de los niveles de señal recibidos por la red (RXLEV
en NMR) - refina y agrega fiabilidad a la posición
4
1
2
3
A-GPS
Incluso en lugares
donde las señales
satelitales están
muy obstruídas.
Con respecto a
GPS, mejora
sensibilidad (25 dB)
y tiempo de
comienzo ( 5 s)
Conclusiones
Es necesario incorporar a las redes
celulares GSM nuevos nodos para
proveer Servicios de Localización
Actualmente hay una estandarización
madura que permite brindar los
servicios, a través de la debida
interacción entre todos los nodos,
independiente de su provedor
Conclusiones
Esta estandarización también llega a
la interfaz con los proveedores de
servicios, permitiendo desarrollar
nuevas prestaciones al usuario
rápidamente
El mercado avanzó en el sentido de
implementar métodos que
requirieran menos inversión en la red
y en los terminales