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Métodos de Localização Baseados no Cell-ID

            As técnicas de posicionamento físico (ou de localização) calculam a localização física dos usuários e informam os dados calculados aos serviços da rede ou aos serviços baseados em localização física (LBS). Essas técnicas podem ser [1]:  

a. Baseadas no Terminal, independente da rede

• O cálculo do posicionamento é realizado no próprio terminal;
• O sinal é enviado de fonts tipo broadcasting (ex: satellites) e medido pelo terminal;
• O uso de técnicas baseadas no dispositivo são mais baratas, porém só funcionam para os usuários que possuem dispositivos adequados. Essa solução é usada pelo GPS.

b. Baseadas no terminal, dependentes da rede

• O cálculo é realizado no terminal;
• O sinal é medido pelo terminal, sendo que a fonte dos dados e do sinal são originários da rede;
• É usada pelo E-OTD (Enhanced Observed Time Difference) baseado em terminal.

c. Baseadas na Rede

• O cálculo é realizado na rede;
• O sinal é medido pela rede, que também gera os dados de posicionamento;
• Ao utilizar informações da rede, todos os dispositivos móveis usam a mesma tecnologia sem modificação, porém, essa solução é mais cara do que o uso de técnicas baseadas no dispositivo, pois todas as estações base (ERBs) devem ser atualizadas.
• Exemplo: TA, TOA (veja o artigo sobre essas técnicas de localização)

d. Híbridas

• São métodos “assistidos”, quando algum dado de assistência é transmitido pelo terminal ou pela rede;
• GPS assistido, A-GPS (veja no blog  Localização sobre GPS e A-GPS);
• E-OTD assistido pelo terminal (baseado na rede).

Neste artigo veremos as técnicas de Cell-ID, Cell-ID/Cell Site Sector, Cell-ID Timing Advance (CI/TA) e Enhanced Cell-ID Timing Advance (E-CI/TA).  

1. Cell-ID

O Cell-ID foi um dos primeiros métodos a serem adotados como tecnologia LBS. Como a rede tem sempre conhecimento da localização da célula em que o aparelho se encontra, é uma tecnologia barata, porém de pouca precisão. Dentre muitas estações rádio base (ERBs)., só uma é escolhida, de entre muitas possíveis. A escolhida, neste caso, é a que apresenta maior proximidade com o aparelho. Esta proximidade é detectada através da monitorização da qualidade do sinal e do número das diferentes ERBs. Como principais vantagens, este modelo apresenta um baixo custo de implementação, visto não serem necessárias modificações na rede nem no aparelho. Conseqüentemente, pode ser usado para o equipamento existente. E apresenta também uma resposta rápida, pois não são necessários cálculos para localizar. Ao realizar uma chamada, a localização do terminal é atualizada em tempo-real. No entanto, se este se encontra inativo, então a última localização detectada é armazenada pela rede no Home Location Register (HLR). Para atualizar a localização do aparelho, a rede pode questioná-lo para uma monitorização da qualidade do sinal recebido pelas diferentes células, em ordem a informar a rede da identificação da sua célula – Cell ID.

Figura 1: Representação do Cell-ID [2]

2. Cell-ID Timing Advance (CI/TA)

O CI/TA é uma evolução do método anterior.Usando a técnica de Timing Advance (TA), pode-se gerar informações de localização mais precisas. A posição do terminal fica em um raio r centralizado na ERB que o está servindo. O TA é o tempo de latência entre o aparelho móvel e a estação base que ele está usando.

Figura 2: representação do CI/TA [3]

3. Cell Site Sector

            Esta técnica segue o mesmo princípio do Cell-ID, porém, acrescentando-se a informação em qual setor da célula o dispositivo móvel está localizado. Como cada célula se divide em três setores de 120^o, o Cell-Sector tem maior precisão do que o Cell-ID, com redução na imprecisão da ordem de 33%. Ao se combinar esta técnica com o Timing Advance,  têm-se ainda maior precisão, pois ocorre a redução da área de localização. 

 Figura 3: Representação do Cell Site Sector

 

4. Enhanced Cell-ID Timing Advance (E-CI/TA)

            Esta tecnologia combina Cell ID com uma ou mais tecnologias. O nível de precisão é maior comparado com o Cell-ID puro. Em redes GSM, Cell-ID pode ser combinado com o Timing Advance e/ou com o Nível de Sinal Recebido (que mede a força média do sinal recebido do terminal). Em redes W-CDMA, o Cell-ID pode ser combinado com Round-Trip-Time (versão do Timing Advance para o W-CDMA) para aumentar a precisão. [4]

 

5. Comparação das Técnicas

 

            Podemos comparar as técnicas em relação à sua precisão (nas figuras 4 e 5), e também em relação aos local de uso de cada tecnologia.

 

Figura 4: Tecnologia x Precisão e Locais de uso

  

 Figura 5: Tecnologia x Impacto e Precisão [3]
 

             Os serviços LBS devem considerar o contexto do local do dispositivo rastreado e usar a técnica mais adequada. Por exemplo, em áreas rurais, onde as ERBs são bem espaçadas, o uso da técnica do Cell-ID teria grande imprecisão, devido ao grande raio de cobertura. O GPS, por outro lado, pode gerar a informação exata, e não terá problema de não conseguir receber o sinal dos satélites necessários para o cálculo de sua posição (veja funcionamento do GPS).

            A escolha da técnica de posicionamento envolve avaliar vários fatores, como a carga de sinalização na rede, o intacto da tecnologia no desempenho do dispositivo móvel, questões de segurança [4], e deve aliar a avaliação do custo de implantação e avaliação do uso da informação de localização, para poder gerar a escolha mais adequada a cada aplicação. 

Referências 

[1] Pagonis, J; Dixon, J. Location Awareness and Location based Services – Part I – Positioning and Terminology. SYMBIAN. 

[2] It’s All About Location - A Location Technology Tutorial. TeleCommunication Systems, 2003. 

[3] Caldeira, Regis. Location Based Services – Adding new value to Mobile Services. SIEMENS. 

[4] Markkula, J. Location-Based Services, 2003.