Localización en Redes Celulares

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1 Localización en Redes Celulares Ing. Leonardo Kammermann Universidad ORT uy Integra TICs Diciembre 2006

2 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

3 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

4 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.

5 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.

6 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)

7 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

8 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)

9 Entonces Otro organismo importante en esta área es el OMA (Open( Mobile Alliance) 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)

10 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

11 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)

12 Arquitectura de Red UTRAN UE LMU type A Uu Um <- alternative -> Node B LMU type B BTS LMU type B GERAN Iub Abis SRNC SMLC BSC Iu A/ (Gb)/ (Iu) Lb <- alternative -> (R98 and 99) SMLC Ls MSC Lg Lh Lc HLR Gateway MLC Le External LCS client Lp gsmscf SMLC

13 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

14 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

15 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

16 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

17 LMU Nuevos nodos 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

18 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

19 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

20 Modelo del Negocio

21 Flujo de posicionamiento HLR 3 2 GMLC 1 10 LCS Client 4 9 MSC 5 MS/UE 6 SMLC 8 7 BSS/RNC 7

22 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

23 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 , 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 , 1A.2.2)

24 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 centrica" " o dirigido transparentemente al BSC en el caso de una arquitectura "BSS-centrica centrica".

25 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

26 Flujo 9) La información de localización entonces llega al GMLC que lo requirió (en respuesta al mensaje 4: Provide_Subscriber_Location, TS , 1a.2.2). 10. Por último,, la información llega a su destinatario final, el cliente LCS, por medio del mensaje "LCS Service Response.

27 Métodos de posicionamiento mas utilizados Que no requieren terminales especiales ni LMUS Cell Id Cell Id + TA Que requieren terminales específicos A - GPS

28 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

29 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)

30 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 ción entre todos los nodos, independiente de su provedor

31 Conclusiones Esta estandarizacióne 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 requiri rieranran menos inversión en la red y en los terminales

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