Раздел 3. Анализ методов позиционирования в сотовых сетях с позиции точности и использования для службы 112, способы доставки информации местоположения абонента до оператора

3.1. Анализ методов позиционирования в сотовых сетях с позиции точности и использования для службы 112

В настоящее время разработано множество методов позиционирования, однако наибольшее применение в сотовых сетях нашли методы: CELL ID, AоA, TDoA, GPS/A-GPS, а в сетях CDMA еще и методы AFLT, EFLT.

Важными критериями оценки методов позиционирования для целей службы 112 являются: точность определения местоположения, время получения ответа, доступность информации о местоположении. Ниже представлена сравнительная таблица методов позиционирования (Таблица 3.1), используемых в сотовых сетях, по перечисленным выше критериям.[9]

Таблица 3.1

Сравнительная таблица методов позиционирования

№	Метод	Точность	Время ответа	Возможность использования (доступность)
1.	По соте в зоне покрытия (Cell ID)	Недостаточная- от 200 м до 10 км, зависят от плотности базовых станций	2-5 с	100% при наличии покрытия.
2.	По разнице времени прохождения (TDoA)	100-200 м	10 с	Плохая в сельской местности или даже некоторых пригородах – МС должна быть в пределах диапазона трех или более БС.
3.	По углу падения (AoA)	100-200 м	10 с	Необходимо более двух БС в пределах диапазона сигнала (как в технологии TDoA).
4.	Всемирная спутниковая радионавигационная система (GPS)	<10 м	30-60 с	Определение координат возможно лишь на открытых пространствах. В помещениях, под деревьями и в некоторых городских каньонах определение координат невозможно.
5.	A-GPS	<10 м	10-20 с	100% определение координат возможно лишь на открытых пространствах. При ретрансляции сигнала от БС в CDMA сетях определение местоположения возможно даже, если GPS приемник не видит необходимое для определения координат количество спутников.
6.	AFLT	120-250 м		При тех видимых БС на открытых пространствах, в помещение требует CDMA телефона с GPS.
7.	EFLT	150-300 м		При тех видимых БС.

Важными критериями оценки систем позиционирования для оператора также являются:

- стоимость внедрения – помимо стоимости самой платформы и ее интеграции с сетью учитывается необходимость в умощнении отдельных элементов сетевой инфраструктуры;

-нагрузка на сеть – дополнительная нагрузка на отдельные подсистемы сети (HLR, коммутаторы и т.п.);

- возможный режим работы платформы:

• пассивный – платформа накапливает в себе информацию о местоположении абонентов и при запросе выдает ее;

• активный – при запросе на определение местоположения платформа извлекает информацию о местоположении абонента или данные, необходимые для его расчета;

- поддержка со стороны телефона – необходимо ли наличие в МС и/или SIM-карте аппаратного/программного блока, необходимого для работы системы определения местоположения.

Результаты такого анализа для некоторых технологий представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Критерии оценки методов	Cell ID	Cell ID+TA	UL-TOA	E-OTD	AGPS
Точность определения местоположения	Низкая	Низкая	Высокая	Высокая	Высокая
Стоимость внедрения	Низкая	Низкая	Высокая	Средняя	Низкая
Нагрузка на сеть	Низкая	Низкая	Высокая	Средняя	Низкая
Режим работы платформы – активный(а),пассивный(п)	а,п	а,п	а,п	а,п	а
Требует поддержки со стороны телефона	Нет	Нет	Нет	Да	Да

Анализ представленной информации (таблица 3.2) о точности методов позиционирования в сотовых сетях показывает, что наибольшая точность достигается при применении методов: GPS; A-GPS, основанных на использовании спутниковых систем навигации. Однако по времени получения данных о позиции метод A-GPS превосходит метод GPS.

Точность с диапазоном 100-200 метров позволяют достичь методы АОА, TDOA.

Примерно такую же точность обеспечивают дополнительные, специально разработанные для сетей CDMA, методы AFLT и EFLT.

Методы Cell ID обеспечивают точность, определяемую размерами ячейки.

В результате рассмотрения различных методов позиционирования можно сделать вывод о том, что ни один из представленных методов, за исключением методов, основанных на использовании спутниковых систем навигации, не дает определение местоположения абонента в сотовой сети стандарта CDMA с высокой точностью.

На практике параметры сигналов в месте приема всегда зависят от очень многих факторов. Так, например, в условиях мегаполиса при плотной городской застройке всегда имеет место многолучевой прием, при котором как на МС, так и на базовую станцию может приходить как прямой радиосигнал, так и отраженный от стен домов и других объектов. В связи с этим амплитуда сигналов, угол их прихода и значение расстояния база-МС могут непрерывно "скакать" в очень больших пределах, а определение фактических координат становится делом очень трудным, почти невозможным. В сельской же местности прием сигналов телефона обычно может быть осуществлен всего одной станцией, что исключает возможность нахождения нескольких пеленгов или расстояний.

В разрабатываемых в настоящее время системах определения местоположения абонента базовые технологии нередко подвергаются определенной модификации за счет совмещения нескольких технологий или добавления элементов других технологий позиционирования, что позволяет получить точность до 1 метра, и определить координаты МС в течение 2-2,5 секунд. Перспективной является система позиционирования, в которой для идентификации положения абонента не требуется прямой видимости многочисленных базовых станций, что делает ее работу высокоэффективной в условиях плотной городской застройки, где обычно находятся более 70% всех радиотелефонов.

Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что внедрение той или иной системы позиционирования требует тщательной проработки. Все способы позиционирования: наземные, спутниковые или комбинированные имеют свои плюсы и минусы.

Подбор системы позиционирования, поддерживающих те или иные методы, оператор осуществляет самостоятельно, в том числе учитывая стоящие перед ним бинес-задачи, характеристики сети, а также необходимость выполнения предъявляемых требований к точности и времени получения координат при вызове экстренных оперативных служб.

Несмотря на то, что архитектура систем определения местоположения мобильной станции предусматривает применение всего многообразия существующих технологий, в качестве ключевых технологий для сетей GSM приняты следующие: Cell ID-TA, ToA, Е- OTD, А-GPS. Выбор технологии измерения координат MS для сетей UMTS зависит от используемой сети радиодоступа. Для UTRAN применяется Cell ID-TA, OTDoA, А-GPS.