Top Banner
TARTU ÜLIKOOL BIOLOOGIA-GEOGRAAFIA TEADUSKOND GEOGRAAFIA INSTITUUT Jaak Laineste Mobiilpositsioneerimise täpsus ja rakendatavus magistritöö Juhendaja: prof. Tõnu Oja TARTU, 2003
75

Jl Msc Thesis 2003

Apr 10, 2015

Download

Documents

jaakl

JL MSc töö "Mobiilpositsioneerimise täpsusest", Tartu Ülikoolis kaitstud 2003
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Jl Msc Thesis 2003

TARTU ÜLIKOOL

BIOLOOGIA-GEOGRAAFIA TEADUSKOND

GEOGRAAFIA INSTITUUT

Jaak Laineste

Mobiilpositsioneerimise täpsus ja rakendatavus

magistritöö

Juhendaja: prof. Tõnu Oja

TARTU, 2003

Page 2: Jl Msc Thesis 2003

Sisukord

Abstract_____________________________________________________________5

Sissejuhatus _________________________________________________________6

1 Mobiilpositsioneerimise tehnoloogia__________________________________8

1.1 Asukoha määramise tehniline infrastruktuur __________________________ 8

1.2 Asukoha määramise meetodid______________________________________ 12

1.3 Mobiilpositsioneerimise võimaluse kättesaadavus______________________ 17

1.4 Mobiilpositsioneerimise kvaliteet ___________________________________ 18

1.5 Positsioneerimise täpsuse teoreetiline kontseptsioon____________________ 19

1.6 Teoreetilise ja tegeliku asukoha võrdlus______________________________ 24

2 Varasemaid uurimusi asukoha täpsusest _____________________________28

2.1 Kirjanduses avaldatud mobiilpositsioneerimise täpsusi _________________ 28

2.2 Vajalik täpsus ___________________________________________________ 30

2.3 Regio/Reach-U varasemate katsete tulemusi __________________________ 32

2.3.1 Test linnatingimustes___________________________________________________32

2.3.2 Täpsus maapiirkonnas __________________________________________________33

3 Asukoha täpsuse uuring __________________________________________35

3.1 Uuringu metoodika _______________________________________________ 35

3.2 Alusandmestik ___________________________________________________ 35

3.3 Teoreetilise täpsuse analüüs ja arutelu _______________________________ 39

3.3.1 Üldine teoreetiline maksimaalne viga ______________________________________39

3.3.2 Linna ja maapiirkondade võrdlus _________________________________________41

3.3.3 Positsioneeringu täpsus grid-mudeli kaudu __________________________________42

3.3.4 Positsioneeringute kattuvus ______________________________________________43

3.3.5 Asukoha jaotus eri kellaaegadel __________________________________________49

3.4 Inimgeograafia-alase analüüsi näide_________________________________ 50

3.4.1 Kasutajate üldine ruumiline jaotus ________________________________________51

3.4.2 Kasutajate mobiilsus ___________________________________________________53

3.5 Järeldused asukohatäpsuse kohta ___________________________________ 56

2

Page 3: Jl Msc Thesis 2003

4 Mobiilpositsioneerimise privaatsus __________________________________57

4.1 Privaatsust reguleeriv seadusandlus _________________________________ 57

5 Mobiilpositsioneerimise rakendusi __________________________________59

5.1 Mobiilsed asukohapõhised teenused _________________________________ 59

5.2 EU finantseeritud LBS-valdkonna projekte __________________________ 60

5.3 Reach-U asukohapõhine vahevara ja teenused ________________________ 62

5.3.1 Üldarhitektuur ________________________________________________________62

5.3.2 PinPoint Mgine middleware _____________________________________________63

5.3.3 Asukohapõhised teenused _______________________________________________63

5.4 Tuleviku trendid asukohapõhiste teenuste valdkonnas__________________ 64

5.4.1 Kommertsturu arengud _________________________________________________64

5.4.2 Tehnoloogilised arengud ________________________________________________65

6 Kokkuvõte______________________________________________________69

7 Kasutatud kirjandus______________________________________________70

Lisa 1 Terminite sõnastik______________________________________________73

Joonised

Joonis 1 Asukohapõhiste teenused, seosed teiste oluliste osapoolte ja seadmetega.________________8 Joonis 2 E-OTD üldine tööpõhimõte (Openwave, 2003)____________________________________16 Joonis 3 MPS-i tüüpiline asukohamäärangu graafiline kuju (Ericsson, 2003) __________________20 Joonis 4 Mobiilpositsioneerimise määramise põhiparameetrid ______________________________21 Joonis 5 Tüüpiline erijuhus, kus kasutaja on antenni lähedal________________________________22 Joonis 6 Haruldasem erijuhus, suunamata baasjaamaga __________________________________22 Joonis 7 GPS-iga mõõdistatud testandmed ______________________________________________25 Joonis 8 GPS-iga mõõdetud tegeliku vea ja teoreetilise vea vaheline seos regressioonisirgel_______26 Joonis 9 GPS-iga mõõdetud vigade ja teoreetiliste maksimaalsete vigade sagedusjaotus __________27 Joonis 10 Mobiilpositsioneerimismeetodite täpsuste ülevaade (Nordström, 2002) _______________28 Joonis 11 Täpsuse sõltuvus kärje raadiusest (Evans, 2000) _________________________________30 Joonis 12 PinPoint-i täpsuse sagedusjaotus linnas________________________________________33 Joonis 13 PinPoint-i täpsuse sagedusjaotus maapiirkonnas_________________________________34 Joonis 14 Täpsuse ja asukoha määrangu tulemusena saadava ala omavaheline seos _____________34 Joonis 15 Asukoha täpsuse (meetrites) sagedusdiagramm __________________________________40 Joonis 16 Positsioneerimise täpsus Eestis, samatäpsuskaardina _____________________________43 Joonis 17 Mobiilivõrgu levi teoreetiline "ideaalne" jaotus __________________________________46 Joonis 18 Reaalsed mõõdetud asukohad Eestis___________________________________________48 Joonis 19 Reaalselt mõõdetud asukohad Tallinnas (1 km ruudustiku taustal) ___________________49 Joonis 20 Asukohtade kellaajaline jaotus Tallinnas (legendis on kogu Eesti asukohtade jaotus) ____50 Joonis 21 Kasutajate keskmised asukohad Eestis _________________________________________51

3

Page 4: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 22 Kasutajate keskmised asukohad Slovakkias _____________________________________52 Joonis 23 Statsionaarsemate kasutajate jaotus ___________________________________________53 Joonis 24 Kasutaja keskmise liikuvuse (kilomeetrites) sagedusjaotus _________________________54 Joonis 25 Kasutaja keskmine liikumine Eestis ja Slovakkias ________________________________55 Joonis 26 Kasutajad erinevates administratiivüksustes, Eesti andmetel________________________55 Joonis 27 Tehnoloogia üldised arengufaasid (www.reach-u.com, 2003) _______________________59 Joonis 28 Reach-U tootepaketi üldarhitektuur ___________________________________________62

Tabelid

Tabel 1 Mobiilivõrgu positsioneerimise- ja sidekanali funktsioonid........................................................9 Tabel 2 Teoreetilise ja tegeliku positsioneerimise vea võrdlus ..............................................................25 Tabel 3 Kolme positsioneerimise meetodi täpsuste üldhinnangud .........................................................29 Tabel 4 Positsioneerimise täpsuse eksperimendid (Laitinen jt, 2001)....................................................29 Tabel 5 Eri rakenduste täpsuse nõudeid.................................................................................................30 Tabel 6 Nõuded päästeteenistuse positsioneerimisele............................................................................31 Tabel 7 PinPoint-i täpsus linnapiirkonnas .............................................................................................32 Tabel 8 PinPoint-i täpsus maapiirkonnas ..............................................................................................33 Tabel 9 Asukoha määramise ala keskmise suurusega kärjes .................................................................34 Tabel 10 Andmestiku üldine täpsus ........................................................................................................39 Tabel 11 Asukoha täpsused, eristusega maa ja linnapiirkonnas, Eesti andmetega................................40 Tabel 12 Linna ja maa positsioneeringute täpsuse e üldparameetrite võrdlus ......................................41 Tabel 13 Uurimuses eristatud Eesti linnad ja asukoha määramise viga igas linnas .............................42 Tabel 14 Ruutkilomeetrises grid-is olevate erinevate positsioneeringute arv ........................................46 Tabel 15 Kasutajate üldandmed valimis.................................................................................................50 Tabel 16 Kasutajate keskmine hajuvus...................................................................................................53 Tabel 17 IST tehnoloogiate visioon, eEurope 2005 visioonidest............................................................68

4

Page 5: Jl Msc Thesis 2003

Abstract Accuracy and applicability of mobile positioning technology

Jaak Laineste

The Master Thesis analyses major features of mobile positioning technologies: first of all accuracy, but also other issues like privacy and applicability, with the aim to introduce the analyzed technologies to geographical sciences e.g. GIS, telematics and human geography. Thesis gives overview of currently widely applied location-determination technologies, which make use of legacy mobile phones for on-line position measurement. Empirical research analyses usability (with focus on accuracy) of mobile positioning data in two different mobile networks: first with CGI and second with CGI+TA mobile positioning technologies. An original method is used for the accuracy analysis. Results show that 66 % of CGI+TA positioning errors fell within less than 2 km (90% within 1000 m in urban areas; 66% within 4000 m in rural areas); only 1% of positionings were less accurate than 13 000 meters. However, many applications require much more precise positioning, e.g. navigation tolerates errors no more than 15 meters. The thesis includes several samples of mobile positioning applications; the main application so far has been mobile services for end-users. Commercial mobile location-based services are not currently in common use; author believes that this will change when more accurate positioning methods, e.g. A-GPS will be available. Still, the technology allows using mobile positioning also for scientific research, for example, in human geography or in zoology for tracking big animals.

As a general conclusion, usability of mobile positioning depends on the accuracy or other restrictions are critical for a particular application. Mobile phone technology is becoming more and more available and should be taken into account as probably most cost-effective method for mobile tracking with on-line communication.

5

Page 6: Jl Msc Thesis 2003

Sissejuhatus Kaasaegne telekommunikatsiooni tehnoloogia on andnud geoinformaatikute, geograafide, aga ka ülejäänud laia avalikkuse kasutusse uue vahendi: mobiiltelefonide asukoha määramise (ehk mobiilpositsioneerimise) võimalused.

Mobiilset asukoha määramist on näiteks vajalik ja kasulik kasutada kaasaegsetel reaalaja- ja on-line GIS tehnoloogiatel põhinevate infosüsteemide ja uurimuste tarbeks.

Mobiilpositsioneerimise tehnoloogia eristub mitmes olulises parameetris senistest laialt levinud mobiilsetest asukoha määramise meetoditest, näiteks GPS-ist. Eelkõige tuleb rõhutada järgnevaid võimalusi:

• Mobiiltelefon on on-line kommunikatsioonikanal – kesksüsteem võimaldab väheste kuludega on-line (sidusrežiimil) andmeid koguda. Enamlevinud mobiilpositsioneerimise meetodites määratakse asukoht täielikult raadiovõrgu abil, mitte positsioneeritavas seadmes.

• Mobiiltelefonid on väga laialt levinud ja seetõttu on see positsioneerimiseks suhteliselt odav vahend. 80 % elanike puhul ei ole asukoha määramiseks tarvis teha lisakulutusi, sest see on võimalik tavaliste olemasolevate mobiiltelefonide abil.

• Muude objektide (nt loomad, linnud, autod) on-line jälgimine on samuti suhteliselt odav, sest infrastruktuur – praktiliselt kogu Euroopat ja suurt osa ülejäänud maailma kattev mobiiltelefoni võrk – on juba olemas. Ka jälgitavad GSM-põhised terminalseadmed on tehnoloogia massilise leviku tõttu odavamad kui tüüpilised ilma on-line sideta GPS-seadmed.

Samas on mobiilpositsioneerimise rakendamisel ka piiranguid, peamisteks nendest on asukoha määramise piiratud täpsus ning privaatsuse kaitse problemaatilisus.

Antud töö eesmärk ongi teha kindlaks, millised on mobiilpositsioneerimise kättesaadavate meetodite rakendatavust määravad parameetrid. Eesmärgi täitmiseks tuginetakse kirjandusele, reaalsetele kogemustele ja mõõdistustele Eesti ning Slovakkia mobiilivõrkudes.

Töö esimeses osas tutvustatakse mobiilpositsioneerimise tehnoloogiat ja selleks vajalikku tehnilist infrastruktuuri ning tutvustatakse empiirilises osas kasutatavat metoodikat. Teises osas tehakse lühiülevaade kirjanduses avaldatud täpsuse hinnangutest. Kolmas osa on empiiriline, seal analüüsitakse eelkõige asukoha määramise täpsust. Võrdlevalt uuritakse kahe tehniliselt erineva

6

Page 7: Jl Msc Thesis 2003

positsioneerimissüsteemi (Eesti ja Slovakkia mobiilivõrkudes) asukoha määramise täpsust ning demonstreeritakse näidisanalüüside abil andmete reaalset kasutatavust näiteks inimgeograafilises uurimistöös. Töö neljandas osas lahatakse olulist privaatsuse kaitse temaatikat. Viiendas osas tuuakse ülevaade mobiilpositsioneerimise rakendustest ning tehakse ennustusi rakenduste ning tehnoloogia tuleviku suundumuste osas. Et selgitada geoteaduse jaoks seni kaugeid tehnilisi mõisteid ja akronüüme, on töö lisas toodud lühike olulisemate terminite sõnastik.

Töö laiem eesmärk on esmalt anda alust ideede tekkeks mobiilpositsioneerimise tehnoloogia laiemal rakendamisel. Seejärel peaks olema vastavalt tehtud analüüside tulemustele võimalik täpsemalt otsustada, kas konkreetsetes rakendustes või teaduslikes uurimustes on võimalik kasutada mobiilpositsioneerimist, ning kui seda kasutatakse, siis milliste spetsiifiliste probleemidega ja piirangutega tuleb arvestada.

Autor tänab töö valmimisele kaasaaitajaid aktsiaseltsist Regio, samuti alusandmete kasutamist võimaldanud mobiilioperaatoreid Eestis ja Slovakkias.

7

Page 8: Jl Msc Thesis 2003

1 Mobiilpositsioneerimise tehnoloogia

1.1 Asukoha määramise tehniline infrastruktuur

Mobiiltelefoni asukoha määramiseks ehk mobiilpositsioneerimiseks (edaspidi kasutatakse samas tähenduses mõistet „positsioneerimine“) on vajalik infrastruktuur mobiiltelefoni võrgus, mille tehniline arhitektuur on toodud järgneval joonisel. Joonisel (Joonis 1) on kujutatud süsteemi moodulid ja nendevahelised seosed GSM-võrgu terminites. Uuemates 3G (UMTS) võrkudes jääb põhiosas pilt samaks, muutuvad mõned terminid.

BSS MSC +

MLC -positsioneerimise

server

SMSC

WAP GW

MMSC

Arveldus

O&M

Keskjaam

Raadiovõrk

Sidesõlmed

Abiteenused

TeenusteMiddleware

Teenus 1

Teenus 2

Teenus 3 ...

Sisu(nt kaardid)

LMU

<

Mobiilioperaator

Teenusepakkujad

Sisupakkujad

Kasutajad

Joonis 1 Asukohapõhiste teenused, seosed teiste oluliste osapoolte ja seadmetega.

Mobiilpositsioneerimiseks on vajalikud järgnevad infrastruktuuri komponendid:

1) Raadiovõrk ja mobiiltelefonid

Euroopas ja mitmel pool mujal maailmas on levinuimaks mobiilivõrgu standardiks hetkel GSM. Sidevõrk pakub andmekommunikatsiooni võimalusi, standardse raadioühenduse mobiiltelefonidega (üldisemalt nimetatakse neid terminalideks), mida saavad kasutada teenuste kasutajad. Mobiiltelefon ühendab endas LBS-teenuse (location based systems, täpsemat definitsiooni vt peatükk 7.1) jaoks kaks funktsiooni:

o Telefon on teenuse kasutamise vahend, kasutajaliides, millega saab näiteks WAP-i brausida ja SMS-e saata ning vastu võtta

o Teisalt on võimalik määrata mobiiltelefoni geograafilist asukohta, see võimaldab luua asukoha-põhiseid teenuseid

8

Page 9: Jl Msc Thesis 2003

Paljudes LBS-teenustes on need kaks funktsiooni ühendatud, kuid on ka teenuseid, kus kasutatakse korraga vaid ühte nimetatud võimalustest. Mõned teenuste näiteid:

Tabel 1 Mobiilivõrgu positsioneerimise- ja sidekanali funktsioonid

Sidevahend Pole sidevahend

Positsioneeritakse Leia Lähim SMS-teenus: leitakse mobiilile lähimad objektid ja saadetakse nimekiri samale mobiilile

Autovalve: positsioneeritakse autosse peidetud mobiili.

Leia sõber: kasutaja keda otsitakse

Ei positsioneerita Autovalve: kasutaja otsib oma autot saates SMS Leia sõber: kasutaja kes otsib oma sõpra WAP-is.

Mobiil kui mänguasi, nt Nokia N-Gage

Mitmetes teenustes kasutatakse korraga mõlemat funktsiooni, see on viinud eksiarusaamani, nagu oleks positsioneerimiseks vajalik SMS-i saatmine. Tegelikult on SMS-ide saatmine jms kasutaja-interaktsioon ning positsioneerimine reeglina teineteisest sõltumatud funktsioonid. Sellepärast kasutatakse teenustes, kus kasutaja interaktsiooni pole vaja, spetsiaalseid ilma klaviatuuri ja ekraanita GSM-terminale, mille ainsaks ülesandeks on olla positsioneeritav mobiilseade. Sellise teenuse näiteks on autovalve teenus.

Tuleb täpsustada, et on olemas selliseid positsioneerimise tehnilisi lahendusi, mis nõuavad otsest kasutaja interaktsiooni võrguga, näiteks SMS-i saatmist kasutajale, kuid sellised meetodid on pigem erandiks, nt Eestis selliseid meetodeid ei kasutata.

2) Olulisemad sidesõlmed mobiilvõrgus

Teenuste jaoks on mobiiltelefoni kui sidevahendi jaoks oluline eristada alljärgnevad GSM-võrgu seadmeid:

o SMSC e. sõnumikeskus (Short Message Service Center). Vahendab ja salvestab edasisaatmiseks lühisõnumeid (short message, SM): kasutajalt teenusesse ja teenusest kasutajale.

9

Page 10: Jl Msc Thesis 2003

o MMSC (Multimedia Messaging Service Center) ehk multimeediasõnumite keskus teeb analoogset tegevust SMSC-le, kuid multimeedia-sõnumite puhul,

o WAP Gateway on seade, mis võimaldab WAP-brauseriga mobiiltelefonidel pöörduda WAP-teenuste poole. WAP Gateway üheks peamiseks ülesandeks on pakkida kokku raadioside kaudu liikuv informatsioon, et teenuse kasutamine oleks võimalikult kiire ja mugav.

Ülejäänud mobiilivõrgu seadmed jäävad nii lõppkasutaja kui teenuste jaoks varjatuks:

o BSS ehk Base Station Subsystem on üldnimetus seadmetele (mobiilimastid ja nende erineval tasemel kontrollerid), mis tegelevad raadiovõrguga: tagavad raadiolevi ja ühenduse püsimise ka siis kui kasutaja liigub kõne erinevate mastide levis. See võrgu osa jälgibki, kus on mobiiltelefonid, et neid leida kas kõne kutsumiseks või positsioneerimiseks.

o MSC (Main Swiching Center) on telefonivõrgu keskjaam, mis tegeleb kõnede ja andmesessioonide ühendamisega ja edastamisega.

3) Abisõlmed

Lisaks kommunikatsioonile ja positsioneerimisele on rakenduste ja teenuste loomiseks ja töötamiseks olulised mõningad abiseadmed, mis otseselt välja ei paista:

o Arveldussüsteem (billing) kogub infot teenuste kasutamise kohta ning korraldab tasu arvestuse vastavalt hinnakirjale. Kui mobiiltelefoni operaator pakub positsioneerimise võimalusi, siis on see teenus reeglina tasuline, ning selleks on vajalik arveldussüsteem.

o Monitooring ja haldus (joonisel O&M ehk Operations and Maintenance) on komplekt abivahendeid ja seadmeid, mille abil jälgitakse et teenused töötaksid määratud teenuse kvaliteedi tasemel.

4) Positsioneerimisserver (MLC, Mobile Location Center)

Mobiiltelefoni kui positsioneerimisvahendi kasutamiseks on vajalik, et GSM-võrgus töötaks positsioneerimisserver ehk asukoha määramise võimaldaja (nimetatakse ka

10

Page 11: Jl Msc Thesis 2003

location enabler). Selle peaülesandeks on määrata mobiilterminali asukoht, korjates infot eri võrgu sõlmedest ning arvutades koordinaadid. Oluline on tähele panna, et kui eelnevalt nimetatud GSM-võrgu sideelemendid kuuluvad praktiliselt iga GSM-võrgu „standardkomplekti“, siis positsioneerimisserver on lisaseade, mis paljudes võrkudes täna veel puudub. Võrkudes, kus seda pole, ei ole võimalik mobiilset positsioneerimist kasutada ja seda nõudvaid asukohapõhiseid teenuseid teha. Eri tootjatel võib olla seadmele erinev nimetus: näiteks Ericssoni tootenimetus on MPS (Mobile Positioning Server).

Positsioneerimissüsteem võib lisaks kesksele MLC-le sisaldada ka LMU (Location Management Unit) seadmeid, mis asuvad raadiovõrguga tihedas ühenduses. Need on seadmed, mis on lisatud võrku spetsiaalselt selleks, et võimaldada keerukamaid ja täpsemaid positsioneerimise meetodeid nagu A-GPS ja E-OTD. Näiteks A-GPS LMU sisaldab GPS-seadet, mis suudab telefonile edastada GPS-signaali ka juhul kui telefon on siseruumis ja signaal GPS-i satelliitidelt pole kättesaadav, samuti kogub see asukoha täpsustamiseks D-GPS (diferentsiaal-GPS) infot.

5) Asukohateenuste vahevara (LBS middleware)

Tüüpiline LBS-teenus vajab paljusid mobiilivõrgu funktsioone: sõnumite saatmine ja vastuvõtt, positsioneerimine, arveldamine, WAP-ühendus jne, lisaks vajatakse GIS-i spetsiifilisi teenuseid nagu kaardipildi ja teekonnajuhiste genereerimine, geokodeerimine, kauguste arvutused jne. Neid funktsioone tuleb võtta erinevatest allikatest, seega tuleb luua palju teenustevahelisi ühendusi. Kõiki loodud ühendusi on vaja luua, hallata, kontrollida, monitoorida ja turvata, see teeb isegi lihtsa LBS-teenuse loomise ja haldamise töömahukaks, aeganõudvaks ja kokkuvõttes kalliks. LBS middleware on lisaseade, mille ülesandeks on siduda LBS-teenusele vajalikud võrguühendused ja lisateenused ühtsesse liidesesse (API-sse), nii et LBS-teenus peab pöörduma vaid ühte mobiilioperaatori juures asuvasse teenusesse, saades sealt kõik vajalikud funktsioonid. Middleware peamiseks üldülesandeks on seega ühenduste koondamine ja teenuste loomise lihtsustamine. Tüüpilised LBS vahevara realisatsiooni konkreetsed funktsioonid on: LBS-teenuse ühenduse turvamine (autoriseerimine, side krüpteerimine), positsioneerimine (asukoha täpsustamine), lõppkasutaja telefoninumbri peitmine kolmandate osapoolte jaoks, sõnumite (sms, mms jms) vahendamine, wap-teenuse vahendamine, arvelduse korraldamine, teenuste töö ja kvaliteedi (nt kiiruse) jälgimine. Mitmete vahevarade lisafunktsiooniks on nn GIS-funktsioonid: kaardipildi genereerimine, teekonnaarvutused, geokodeerimine, reverse-geokodeerimine jms asukohapõhised päringud.

11

Page 12: Jl Msc Thesis 2003

Ühe LBS middleware toote, so Reach-U PinPoint Mgine (mida toodab ja müüb rahvusvaheliselt AS Regio) väljatöötamise, arendamise, müügi ja müügijärgse toega on aktiivselt tegev ka käesoleva töö autor. Sellest tootest on täpsemat infot veebiaadressil http://www.reach-u.com.

Tehniliselt on võimalik asukohapõhiseid teenuseid teha ka middleware abita, sel juhul ühenduvad teenused otse võrgu seadmete liidestega. Kui teenuseid ja ühendusi on vähe, siis võib see lähenemine olla ka majanduslikult põhjendatud. Kui aga teenuseid on rohkem, tekib middleware abil ühelt poolt sünergiaefekt, mis teeb teenuste lisamise odavamaks, ja saab konsolideeruda mõningaid teenuste ühtseid funktsioone. Sellise lahenduse kirjelduse leiab näiteks Spinney (2003) artiklist.

6) Asukohapõhine teenus

LBS-teenuse põhiülesandeks on muuta teenuse sisu tarbijale kasutatavaks (erinevate teenuste tüüpe vt eespool). Mobiilioperaatori seisukohast on oluline eristada operaatori omateenused või välised, nn kolmanda osapoole teenused. Väliste teenuste puhul pööratakse suuremat tähelepanu kasutaja privaatsuse kaitsele – igal juhul ei tohi tekkida olukorda, kus lõppkasutaja teadmata või kontrollimata oleks võimalik mõnel teenusepakkujal telefoni asukohta määrata või isegi seda kaudselt teada saada. Konkreetse kasutaja asukoha peitmiseks on võimalik tagada, et teenusepakkuja ei saa teada kasutaja identiteeti (telefoninumbrit), nii saadakse teada, et mingi kasutaja on antud asukohas, kuid ei saada teada, kes see kasutaja konkreetselt on.

7) Sisupakkuja

Paljude teenuste puhul on teenusepakkujad universaalsed portaalid, millede ülesandeks on teenuse loogika, kuid mitte sisu. Sisupakkujaks teenusele on näiteks uudisteagentuur, ilmajaam, või infokataloog. LBS-teenuste jaoks on eriti olulised GIS-info pakkujad, kes pakuvad kaardiinfot (kaardipilte), aadressinfot ning kohapõhiste huviobjektide (firmad, poed, apteegid jne) andmebaase.

1.2 Asukoha määramise meetodid

Järgnevalt vaadatakse konkreetsemalt, kuidas on võimalik mobiiltelefoni asukoht määrata GSM võrgus (3G võrkude olukorrast vt ptk 5.4.2). Mobiilpositsioneerimise loogika töötab mobiilivõrgus eelpoolnimetatud MLC (ja LMU) aparatuuris, koostöös

12

Page 13: Jl Msc Thesis 2003

teiste seotud seadmetega. Faktiline info turust pärineb siin peatükis peamiselt ajakirja Strategy Analyst (2003) ülevaatest.

On levinud ettekujutus, nagu mobiilivõrk teaks niikuinii kogu aeg mobiiltelefonide asukohta (selleks et suunata kõnesid), küsimus on vaid selle info kättesaamises. Nii lihtne see siiski ei ole – nimelt teab võrgu keskus pidevalt vaid väga suurt piirkonda, kus mobiiltelefon peaks olema, seda ala nimetatakse Location Area-ks (LA). LA sisaldab sadu mobiilimaste, näiteks ühes Eesti mobiilivõrgus on neli LA-d: kaks Tallinnas ja kaks katavad kogu ülejäänud Eesti. LA on see piirkond, kuhu saadetakse telefoni kutsung: kui keegi helistab Tartus asuvale mobiiltelefonile, siis saadetaksegi telefoni kutsung eetrisse sisuliselt poolel Eesti alal. Sellepärast ei peagi keskus jälgima iga mobiiltelefoni täpsemat asukohta, võrk kontrollib igaks juhuks umbes pooletunnise sagedusega, kas kõik telefonid on ikka levis, teadaoleva LA sees.

Samas mobiiltelefon jälgib passiivselt (mobiilvõrku infot saatmata) kuid pidevalt, millise masti levis ta parasjagu on (täpsemalt jälgitakse vähemalt kuue masti levi), nii saab ta teada, mis raadiokanalitel peab telefoni raadiosidet kuulama ja millisel ise helistamisel ühendust võtma. Kui mobiiltelefon tegeleb aktiivse sidega (kõne, sõnumi saatmine/vastuvõtt jne), siis on olukord pisut teine: mobiili asukohta jälgib (sealjuures mõõdab signaalide tugevusi jne) baasjaama kontrollerseade mobiilivõrgus; see seade teeb ka otsuseid, kas mobiil peaks minema teise kärje levisse, kui kasutatav kärg on hetkel üle koormatud. Sideseansi ajal antakse kasutatava kärje identifikaator edasi ka võrgu keskjaamale (MSC-le): mitmetel asukoha määramise meetoditel tuginetaksegi niiviisi MSC-st saadavale infole.

Tehniline asukoha info mobiilivõrgus ei ole veel geograafiline asukoht. Mobiilivõrku ja mobiiltelefoni huvitab vaid loogiline asukoht, so millises LA-s ja kärjes on telefon, millised on selle kärje naaberkärjed, kuhu tasub viia kõne üle, kui kärg on ülekoormatud, kui kaugel mastist on telefon ja kui suur on raadisignaali tugevus. Loogiline asukoht on vaja teisendada geograafiliseks asukohaks, ja selle jaoks on erinevad asukoha arvutamise meetodid. Sageli on teisendus üsna lihtne: kärje identifikaator tuleb x ja y koordinaadiks staatilise vastavustabeli abil teisendada. Vahel on see keerukam, sest osad kärjed võivad olla liikuvad (ajutised kärjed suurüritustel), samuti on asukoha täpsemate koordinaatide saamiseks otstarbekas kasutada heuristilisi ja statistilisi meetodeid.

Mobiiltelefoni asukoha määramine toimub üldistatult kolmes etapis: (1) asukoha info kogumine mobiilivõrgust, (2) geograafiliste koordinaatide arvutamine, ja (3) asukoha info toimetamine rakenduseni.

Vastavalt sellele, kus toimub asukoha arvutamine, on kahte tüüpi tehnoloogiaid:

13

Page 14: Jl Msc Thesis 2003

a) Võrgupõhised (network-based) meetodid. Nende puhul määrab telefoni asukoha mobiilivõrk (MLC), nõudmata spetsiaalset tegevust mobiiltelefonilt. Kui asukoha infot on vaja edastada telefonile, siis tuleb see sinna eraldi saata.

b) Telefoni-põhised (terminal-based) meetodid. Nende puhul arvutatakse asukoht eelkõige mobiiltelefonis, ning mobiilivõrgu roll on vajaduse korral edastada info asukoha määramise serverisse.

On ka rida vahepealseid meetodeid, kus toimub koostöö telefoni ja võrgu vahel, need on näiteks network-assisted ja phone-assisted tehnoloogiad.

Nimetatud tehnoloogiate jaotus kirjeldab info liikumist, kuid mitte sisulist asukoha arvutamist. Järgnevalt on toodud nimekiri positsioneerimise arvutamise meetoditest. Meetodi valikust tuleneb ka asukoha määramise täpsus ning muud asukoha kvaliteedi parameetrid. Eri arvutusmeetodid kasutavad erinevaid info vahetuse tehnoloogiaid, üldine suundumus on see, et ebatäpsemad asukoha arvutuse meetodid (nimekirja alguses, näiteks CGI) kasutavad sagedamini võrgupõhiseid meetodeid ja täpsemad arvutuse meetodid (nimekirja lõpus, näiteks A-GPS) kasutavad pigem telefonipõhiseid tehnoloogiaid.

Asukoha arvutamise meetodid:

o CGI – Cell Global Identity, ka Cell ID : määratakse kärg (sisuliselt võrgu raadioantenn), mille levis mobiil asub. Antenne on ühes füüsilises mastis tüüpiliselt kolm tükki, aga võib olla ka üks või kaks.

o CGI+TA – CGI + Timing Advance, lisaks CGI-le määratakse mobiili kaugus mastist, mille levis ta on. Kaugust ei saa määrata kohe meetrites, sest võrk määrab telefoni kauguse astmetena, mis on umbes 1000 meetrit laiad (550 m võrgu tolerants + 550 meetrit telefoni tolerants). Kaugust määrab võrk tehniliselt selleks, et sünkroniseerida telefonile saadetavaid ja sealt vastuvõetavaid signaalide ajastust.

o CGI+TA+NMR – lisaks eelnevale määratakse kasutatakse mitmest mastist kogutavat võrgu signaali mõõdetud tugevuste komplekti (NMR – network measurement report, selle komponent on Rx, received signal strength) määramist. Sellist mõõtmist teeb mobiilivõrk, et määrata mis masti levis oleks mobiilil kõige optimaalsem püsida, et otsustada kas peaks tõstma mobiili teise kärge (teha nn hand-over), kui mobiil liigub, või kui levi eelmises kärjes juhuslikult halveneb, või kui kõnede arv eelmises kärjes muutub väga suureks.

14

Page 15: Jl Msc Thesis 2003

o E-CGI – Enhanced CGI all peetakse silmas erinevaid heuristilisi meetodeid, mille abil täpsustatakse Cell-ID põhjal saadud asukohta. E-CGI ei ole standardiseeritud termin, mõned allikad käsitlevad ka CGI+TA+NMR meetodit E-CGI mõiste all. Neid meetodeid on üsna mitmeid, osad teaduslikult väljatöötatuna (nt Krievs, 2002), mõned on patenteeritud (Wax ja Hilsenrath, 2000), mõned on kommertssaladuse staatuses (Regio / Reach-U meetodid, MSLocation meetodid)

o TOA – Timing Of Advance. Üldnimetus meetoditele, mis põhinevad raadiosignaali ajastusele. Praktikas ei ole see meetod olulisi rakendusi leidnud.

o E-OTD – Enhanced Observed Time Difference. Meetod, mis põhineb raadiosignaali ajaerinevusele; samal põhimõttel töötab ka GPS. Selle tehnoloogia abil on võimalik asukoht määrata mitme mobiilimasti suhtes, nii saadaksegi tunduvalt täpsem asukoht. Allpool on toodud skeem selle meetodi töö põhimõttest (Joonis 2). E-OTD on USA-s mõnes mobiilivõrgus kasutuses, sest ta pidavat võimaldama GSM-võrgu täpsust 50-150 meetrit 66% juhtudel, nii nagu USA seadused nõuavad seda 911 hädaabi kõnede puhul. Siiski pole meetod väga levinud, sest see nõuab mobiilivõrgus suhteliselt suuri investeeringuid – nn LMU seadmete lisamist. Vajalik on ka meetodi tarkvaraline toetus telefonides. On mõningad teste, mis on näidanud, et reaalsetes oludes ei vasta täpsus USA FCC esitatud nõuetele. Vastav telefoni-sisene tarkvara on uuemates telefonides juba olemas (nt SonyEricsson T68), kuid võrgupoolset tuge Euroopas tõenäoliselt ei teki. Peamiseks E-OTD võrgupõhiseks alussüsteemiks on Cambridge Positioning Systems-i (CPS) toode Cursor, mille see firma on litsentseerinud suurematele võrguseadmete pakkujatele nagu Siemens, Nortel ja Ericsson.

o U-TDOA - Time Difference Of Arrival on USA mõningates mobiilivõrkudes, mis ei ole GSM-põhised (AT&T Wireless, Cingular), FCC nõudel juurutatud positsioneerimissüsteem. See ei nõua telefonidel täiendusi ja on väidetavalt mõnevõrra täpsem kui E-OTD, kuid nõuab LMU kasutamist. Tehnoloogia peamised pakkujad ja arendajad on firmad TruePosition ja Grayson.

o GPS – Global Positioning System vastuvõtja ühendatakse mobiiltelefoniga, kas sisse ehitades (nt Benefon Esc!), või välise lisaseadmena. GPS-i täpsus on suurusjärgus 5 meetrit, kuid siin on peamine probleem asukoha määramise ajaga (GPS otsib vahel satelliite mitu minutit) ning katvusega (GPS signaal ei levi siseruumides).

15

Page 16: Jl Msc Thesis 2003

o A-GPS – Assisted GPS. Lisaks GPS-ile on telefoni lisatud tarkvara, mis oskab kasutada mobiilivõrgus olevaid A-GPS teenuseid ja mobiilivõrku on lisatud vastavad LMU seadmed mis töötavad sisuliselt analoogselt D-GPS-i baasjaamadele. A-GPS on mõeldud eelkõige siseruumis GPS-signaali puudumise kompenseerimiseks, samuti kiirendab ta tunduvalt asukoha määramise aega. A-GPS-iga saadav koordinaadi täpsuse suurusjärk on sama mis GPS-il (siseruumides võib täpsus olla pisut väiksem – 10…20 meetrit). A-GPS-i lisamine telefonile tõstab selle hinda tunduvalt, senini on nendel telefonidel märkimisväärset müügiedu olnud USA ja Jaapani turgudel eelkõige CDMA võrkudes, need telefonid (ja võrgud, kes seda tehnoloogiat toetavad) kasutavad valdavalt Qualcomm-i/SnapTrack-i tehnoloogiat.

o A-GNSS - Assisted Global Navigation Satellite System, Euroopa Galileo asukoha määramise süsteemile põhinev analoog A-GPS-ile. GPS satelliitide asemel (või neile lisaks) kasutab asukoha määramiseks tulevasi Galileo ( võib kasutada ka Venemaa GLONASS) satelliitsüsteeme. Et Galileo süsteemi planeeritud käivitus on 2008. aastal, siis on ka A-GNSS positsioneerimislahendused ja teenused alles loomise algusjärgus.

Joonis 2 E-OTD üldine tööpõhimõte (Openwave, 2003)

Toodud mobiilpositsioneerimise meetodite nimekiri ei ole lõplik – on olemas veel erinevaid patenteeritud ja rohkem või vähem arenduses olevaid mobiiltelefoni asukoha määramise võimalusi. Uued võimalused tekivad ka kolmanda põlvkonna (3G, UMTS) mobiilivõrkudes, kus on omad erisused tulenevalt 3G erinevate standardite erisusest. Ka eelpool nimetatud valdavalt GSM-võrgu põhised standardid on 3G standardites pisut teistmoodi nimetatud (vt täpsemalt Adams, Ashwell ja Bazter (2003) ning Zhao (2002) ülevaateartiklid). Siin toodud meetodite nimetused ei ole kõik täielikult standardsed, mõned tehnoloogia pakkujad kasutavad sisuliselt samade asjade kohta pisut teistsuguseid termineid.

16

Page 17: Jl Msc Thesis 2003

1.3 Mobiilpositsioneerimise võimaluse kättesaadavus

GPS-süsteem on tasuta kättesaadav praktiliselt kogu maailmas ja kõikjal (eeldusel, et on piisavalt avatud taevas). Vaja on vaid osta terminalseade. Mobiilse positsioneerimise puhul globaalset penetratsiooni ei ole ja on mitmeid võimalusi, miks mobiilse asukoha määramise võimalus võib olla mitte kättesaadav ja kasutatav:

a) Positsioneerimist saab kasutada vaid seal, kus on mobiilvõrgu levi. Täiesti katmata on merepiirkonnad ja muud alad, kus on hõre inimasustus.

b) Mobiilse positsioneerimine töötab mobiiltelefoni võrgus, ning reeglina ühe võrgu piires. Asukoha määramise roaming võrkude vahel on 2003. aastal veel praktikas olematu.

c) Kõikide mobiilivõrkude tehnoloogiate põhjal ei ole võimalik kasutada on-line positsioneerimist; näiteks NMT võrgus vajalikud standardid puuduvad ja seega on lahenduste tegemine teoorias võimalik, kuid oluliselt kulukam kui GSM-võrgus.

d) Mobiilivõrk peab sisaldama vastavaid tehnoloogilisi seadmeid. Näiteks Baltikumis on vastav aparatuur (positsioneerimisserver MLC) hetkel teadaolevalt olemas ja kasutuses vaid EMT ja RLE võrkudes, Lääne-Euroopas on see rohkem levinud, kogu maailmas on hinnanguliselt umbes pooled mobiilioperaatorid vastava positsioneerimise infrastruktuuriga varustatud.

e) Mobiilivõrk peab avama positsioneerimisvõimaluse rakenduste jaoks. Et asukoha määramisele turvaliselt rakendusi luua, on vaja vastavat õiguslikku ja tehnoloogilist raamistikku, et kaitsta kindlalt kasutajate privaatust. Seetõttu on näiteks mitmetes USA mobiilivõrkudes olemas positsioneerimisvõimalus vaid E-911 (päästeteenistuse) erirakenduse jaoks ning mitte lõppkasutajateenuste või muude rakenduste jaoks.

f) Kättesaadavus on piiratud kulutuste ja hinnaga. Kui kõik eelnevad tingimused on täietud, siis võib mobiilioperaator või muu vajaliku tehnoloogia või info pakkuja oma hinnaskeemiga muuta asukohamääramise rakendamise praktiliselt kättesaamatuks.

g) Mõned mobiilpositsioneerimise tehnoloogiad, sh A-GPS ja E-OTD, nõuavad lisavahendeid (tarkvara ja/või riistvara) lõppkasutaja seadmele, mobiiltelefonile, ning seega ei tööta tavaliste seni levinud mobiiltelefonidega.

h) Mobiilpositsioneerimise toimimine võib sõltuda mobiiltelefoni antud hetke asukohast. Lihtsamate meetodite jaoks piisab, et mobiil oleks võrgu levis,

17

Page 18: Jl Msc Thesis 2003

keerukamad esitavad lisatingimusi, nt lisaraadiosignaalide kättesaadavust (vt Tabel 3).

1.4 Mobiilpositsioneerimise kvaliteet

Mobiilpositsioneerimise kvaliteeti (mobiilioperaatorid kasutavad mõistet QoS, Quality of Service) mõõdetakse mitmete parameetrite abil, milledest olulisemad on järgmised:

Geograafilise asukoha täpsus

a) Kui saadakse positsioneerimise tulemusel ala, siis selle ala suurus ja tabamise tõenäosus.

b) Kui positsioneerimise meetod annab asukoha punktina, siis selle asukoha kaugus mobiili tegelikust asukohast.

Suhtelise (semantilise) asukoha täpsus

a) Asukohaks võib geograafiliste koordinaatide asemel olla ka semantiline asukoht, mis on toodud geograafilise ruumi suhtes, nt kaugus mingist objektist (või teisest mobiilist), administratiivne piirkond (kohanimi), kasutaja personaalne kontekst (tuttav või võõras).

b) Kuna suhteline asukoht võib olla kolmel eri skaalal (nii binaarne, nominaalne kui skalaarne), siis võib ka vigu olla kolme tüüpi. Binaar- ja nominaalskaala puhul võib asukoht olla vale/õige, skalaarskaala puhul (kaugus objektist) võib kasutada samu täpsusparameetreid nagu geograafilise asukoha puhul. Geograafilise nominaalskaala suuruse (nt kohanimi) kasutamisel on võimalik eristada eri tasemel eksimusi. Nii võib tõlgendada suuremaks veaks kui asukohaks on antud „Tartu“ asemel „Tallinn“ ning suhteliselt väiksemaks veaks kui „Supilinn“ asemel on antud „Tähtvere“.

Asukoha määramise kiirus

a) See on korreleeritud täpsusega: kauem aega (nt mõne minuti) võtvate positsioneerimismeetodite abil on võimalik saada asukoht teada mitu korda täpsemini kui 1 sekundiga. Üldiselt on kõikidel kasutatavatel meetoditel keskmine määramise viivitus (latency) 2-10 sekundit.

18

Page 19: Jl Msc Thesis 2003

Asukoha vanus

a) Mitmed positsioneerimislahendused võimaldavad positsioneerimisel määrata, kui vana võib maksimaalselt olla saadav asukoht (nt 15 minutit). Kui saadakse teada vanem asukoht, siis antakse ka selle määramise täpne ajahetk. Erinevus praeguse ajahetke ja asukoha määramise ajahetke vahel on üks asukoha info kvaliteedi näitajaid.

b) Kui positsioneerimissüsteem määrab telefoni asukoha raadiovõrgus, siis võidakse see meelde jätta ning kui lühikese aja möödudes on vaja uuesti asukohta teada, siis kasutatakse meelde jäetud koordinaate. Sisuliselt on tegu info puhverdamisega.

c) Asukoha määramine võib olla tehniliselt ja rahaliselt kulukas, sellest tuleneb võit varasema asukoha kasutamisest

Enamiku eelnevate parameetrite kohta on võimalik koheselt ja lihtsalt hinnang anda, sest parameetri väärtus sõltub peamiselt kasutatavast meetodist, selle üldistest omadustest. Täpsemat analüüsi väärib asukoha määramise geograafiline täpsus, sest just see on esmaseks ja tihti peamiseks määrajaks rakendatavuse üle otsustamisel.

1.5 Positsioneerimise täpsuse teoreetiline kontseptsioon

Pfeiffer (2003) soovitab asukoha määramise täpsuse juures kasutada kahte teineteisest sõltuvat mõistet: asukoha tolerants (precision) ja täpsus (accuracy). Neist täpsus näitab, kui kaugel on määratud asukoht tegelikust asukohast (tavaliselt on keskmine viga antud meetrites, näiteks 100 meetrit) ning tolerants näitab, kui suure tõenäosusega on objekti asukoht antud täpsusega määratud. Tolerantsi ehk statistilise veapiiri ühikuks on protsent, näiteks GPS-i tänapäevaste seadmete täpsuseks (ilma selective avaibility-ta ja DGPS-ita) on mõõdetud 9,8 meetrit 99,73% tolerantsi juures (http://www.wsrcc.com/wolfgang/gps/accuracy.html).

Mobiilpositsioneerimise täpsuse hindamine on problemaatilisem, sest erinevalt GPS-ist ei saa mobiilse positsioneerimise enamlevinud meetodi CGI + TA puhul punkti, vaid ala, mille sisse suure tõenäosusega tegelik asukoht jääb. Nimelt saab selle meetodiga määrata antenni (ehk kärje), milles on mobiil, ning kauguse antennist 550-1100 meetrise täpsusega. Kärgesid on ühes mastis tavaliselt kolm, ning seetõttu on tüüpiline asukohamäärang selline, nagu näha järgneval joonisel:

19

Page 20: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 3 MPS-i tüüpiline asukohamäärangu graafiline kuju (Ericsson, 2003)

Linnas on tüüpilise kaare sisemine raadius (innerRadius) null, sest mastid on tiheda paigutusega ja aktiivselt kasutuses, sel juhul on positsioneerimise tulemus sektor raadiusega 550 meetrit. Nurk startAngle ja stopAngle vahel on reeglina 120 kraadi (360/3), sest tüüpiline GSM-võrgu mast sisaldab kolme maksimaalselt eri suunas suunatud antenni. Suhteliselt vähesel määral kasutatakse kahe antenniga lahendusi , sel juhul võib sektor olla 180 kraadi. Samuti kasutatakse suunamata leviga, ringikujuliselt toimiva antenniga baasjaamu. Viimasel juhul startAngle=stopAngle, asukoha määrangu tulemus on masti läheduses ring või kaugemal „baranka“ kujuga sõõr.

Järgnevalt analüüsitakse erinevad juhte konkreetse mobiilpositsioneeringu võimalike parameetritega. Positsioneerimise meetodiks on CGI+TA, mis on lihtsaim ning maailmas hetkel üks enamlevinumaid meetod asukoha määramiseks. Seda meetodit kasutab Ericssoni MPS lahendus, mida kasutab muuhulgas EMT mobiilivõrk Eestis. Järgnevalt esitatud numbrilised väärtused on mõnevõrra lihtsustatud, et näidata üldpõhimõtet. MPS-i ja võrgu konfiguratsioonist sõltuvalt võib olla kasutuses pisut toodust erinevaid konstante, sageli liidetakse või lahutatakse mõõdistustulemusele tolerantsi kompenseerivaid suurusi.

20

Page 21: Jl Msc Thesis 2003

Mobiili määratudasukohta piirkond

Mobiilimast(x0,y0)

Mobiilitegelik

asukoht(xt,yt)

x

Asukoha lähend 1(x2,y2)

d2

d1

E

x

Asukoha lähend 2(x1,y1)

e

Joonis 4 Mobiilpositsioneerimise määramise põhiparameetrid

Joonis 4 on toodud põhilised parameetrid, mis määratakse CGI+TA meetodil mobiilpositsioneerimise käigus. Siin:

• Sisene asukohamäärangu raadius (innerRadius) { }30800,..,1100,550,01∈d

• Väline asukohamäärangu raadius (outerRadius { }31350,...,1100,5502∈d .

Sealjuures d2 = d1 + 550

• Antenni levi nurk α = 120° (võiks olla teoreetiliselt ka muu nurk, nt 180°, kuid praktikas teisi nurga suuruseid ei kasutata.

• E – maksimaalne asukoha määramatus

• e – asukoha ennustuse suhtes teoreetiline maksimaalne viga (e = E/2)

Tüüpilisteks erijuhtudeks on siin:

a) d1=0 ja d2 = 550 on väga sagedane linnapiirkonnas esinev juhus. Tegu ei ole siis kaarega, vaid sektoriga (Joonis 5)

b) α = 360° (startAngle=stopAngle) ning d1 = 0 ja d2 = 550 esineb tüüpiliselt majasiseste pico-cell-ide puhul, kus antenn on suunamata.

21

Page 22: Jl Msc Thesis 2003

c) α = 360° (startAngle=stopAngle) ning d1 > 0 esineb nn umbrella cell-ide puhul, mis on suunamata kuid laia leviga antennid, mis tekitavad dubleeriva levi suurema piirkonna kohale. Asukohamäärangu ebamäärasuse seisukohast on see kõige halvem variant, sest lisaks maksimaalsele võimalikule veale (siin: d2) esineb seal ka minimaalne võimalik viga (d1).

Kui meetodiks on CGI, siis on kehtivad sisuliselt samad parameetrid, kuid ei ole teada mobiiltelefoni kaugus mastist. Seega d1 = 0, ning d2 väärtuseks on arvutatud (nt tuginedes reaalsetele võrgu mõõtmistele) eeldatav maksimaalne masti levi suurus (üldiselt vahemikus 100 kuni 30 000 meetrit).

Mobiili määratudasukohta piirkond

Mobiilimast

Mobiilitegelik

asukoht x

Asukoha lähendpunktile

d2

Joonis 5 Tüüpiline erijuhus, kus kasutaja on antenni lähedal

550

MobiilimastMobiili määratudasukohta piirkond

d1

d1

E

Mobiilitegelik

asukoht

x Asukoha lähend 1

x

Asukoha lähend 2

Joonis 6 Haruldasem erijuhus, suunamata baasjaamaga

22

Page 23: Jl Msc Thesis 2003

Üheks asukoha määrangu täpsuse hindajaks võib olla selle määramatus, mis väljendub määratud asukoha pindala suuruses. Pindala saame järgneva valemiga:

360

)12( 22 ddS −=απ (1)

S – positsioneeringu ala pindala d1 – vähim kaugus mobiilimastist (innerRadius) d2 – suurim kaugus mobiilimastist (outerRadius) α – antenni levi piiride vaheline nurk (stopAngle ja startAngle vahe)

Selle valemi abil arvutades saame, et asukohamäärangu pindala tüüpilise multi-cell (α = 120°) puhul võib olla 0,3 km² (d1=0, d2= 550) kuni 35,8 km² (d1=30800 ja d2=31350).

Maksimaalne asukohamäärangu ebamäärasuse saame leida järgneva valemiga:

E = 2 * d2 * sin (α/2) (2)

Halvimal juhul, kui d2=31350 m ja α = 120° saame E = ~ 55,6 km.

Mitmetes tüüpilistes mobiilpositsioneerimise rakendustes on vaja asukoht lihtsustada punktiks, samuti on see vajalik selleks, et mõõta GPS-iga asukohamäärangu täpsust. Antud juhul on kaks loogilist valikut sobiva lähendi punkti valikuks:

Lähend 1, Joonis 4: (x1, y1) on valitud punkt, mis asub mobiilimasti (x0, y0) suhtelistes nurgakoordinaatides {θ = α/2, r= (d1+d2)/2} . Sel juhul on alati olemas teoreetiline võimalus, et mobiiltelefon asub tõepoolest just selles punktis (või selle lähedal), kuhu lähend leiti. Maksimaalne teoreetiline asukoha viga on võimalik leida järgneva valemiga:

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ •+−= )

2sin(2)12( 2

1αddde (3)

Lähend 2, Joonis 4: (x2, y2) on valitud punkt, kus keskmine asukoha viga oleks minimaalne, st lõikaja E keskpunkt, keskmine teoreetiline viga on sel juhul: e = E/2:

e2=d2 * sin (α/2) (4)

Edasistes analüüsides kasutatakse just teist lähendit, sest selle maksimaalne viga on väiksem kui esimese lähendi puhul, ning viga tähistatakse lihtsalt e.

23

Page 24: Jl Msc Thesis 2003

Kui d1 väärtus on suurem kui 1000 meetrit, siis teise lähendi puhul puudub teoreetiline võimalus, et mobiiltelefon oleks ka tegelikult selles punktis, sest lähend jääb asukoha alast välja. Seda on illustreeritud ka Joonis 4.

Toodud valemeid võetakse aluseks käesolevas töös Eesti ja Slovakkia mobiilpositsioneerimise tulemuste analüüsis. Kirjanduses avaldatud täpsuse hinnangutes (nt Spirito, 2001) on reeglina täpsuse teoreetiliseks aluseks kaks parameetrit:

a) Positsioneerimismeetodiga saadud asukoha ja looduses GPS-iga mõõdetud asukoha koordinaatide vaheline kaugus, mis väljendatakse tõenäosuse näitajaga X %, et viga jääb Y meetri piiresse.

b) kui positsioneerimise asukohaks on ala, siis on võimalik GPS-iga kontrollida, kas mobiiltelefoni tegelik asukoht jäi alasse. Mõõduks on tabamiste määr (%) ehk hit rate.

1.6 Teoreetilise ja tegeliku asukoha võrdlus

Teoreetilise maksimaalse vea e kontseptsioon toodi siin kasutusse, et saaks hinnata mobiilpositsioneerimise täpsust ka siis, kui tegelik objekti asukoht ei ole teada, kuid teada on ala, mille piires objekt väga suure tõenäosusega asub.

Siiski tuleks kontrollida, kas ja kui palju on see mõõdik seotud tegeliku asukoha määramise veaga, mis on Joonis 4 kujutatud kui punktide „lähend 2“ (x2, y2) ja tegeliku mobiiltelefoni asukoha (xt, yt) vaheline kaugus. Selleks kasutatakse testandmeid: umbes tuhandes punktis reaalses mobiilivõrgus on mõõdetud samu asukohti GPS-i (viga 5-10 meetrit, mille võib lugeda mobiilpositsioneerimise seisukohalt nulliks) ning mobiilpositsioneerimise süsteemiga (CGI+TA meetodil). Enamus mõõdistatud punkte on linna-alal, kattes ka tiheda kesklinna ala, punktide ruumiline jaotus on toodud järgneval joonisel.

24

Page 25: Jl Msc Thesis 2003

0 5

kilometers10

Joonis 7 GPS-iga mõõdistatud testandmed

Iga mõõdetud asukoha kohta arvutati selle tegelik viga (GPS ja Lähend 2 erinevus) ning maksimaalne võimalik Lähend 2 viga (ehk e). Saadud tulemused grupeerides e väärtuste järgi on toodud Tabel 2.

Tabel 2 Teoreetilise ja tegeliku positsioneerimise vea võrdlus

e GPS N GPS/e 476,314 261,426 73 0,548852714,471 359,546 388 0,503234948,298 525,997 6 0,5546751190,78 532,844 176 0,4474751667,1 848,385 55 0,508899

2143,41 1203,56 49 0,5615162619,73 1513,56 74 0,5777543096,04 1820,18 55 0,5879063572,35 1865,73 55 0,522274048,67 2269,33 33 0,5605124524,98 2391,2 27 0,5284445001,3 2637,1 4 0,527283

5477,61 2776,55 5 0,5068915953,92 2939,24 10 0,4936656430,24 3236,12 5 0,5032666906,55 3252,02 1 0,470867382,87 4191,63 1 0,5677518335,49 4830,45 1 0,5795049288,12 5147,8 1 0,554235

25

Page 26: Jl Msc Thesis 2003

Siin: e – teoreetiline maksimaalne viga, meetrites; GPS – GPS-iga mõõdistatuna saadud asukoha tegelik viga; N – vastaval e tasemel olevate asukohtade arv, GPS/e – tegeliku vea ja teoreetilise maksimaalse vea suhtarv.

Tabelist ilmneb, et teoreetilise ja tegeliku vea suhtarv on väga stabiilne, korrelatsioon on tugev (Joonis 8) ja kaalutud keskmine suhtarv on 0,51; seega on teoreetiline maksimaalne viga ligikaudu 2 korda suurem kui tegelik viga..

GPS = 0,5414e - 31,182R2 = 0,9843

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2000 4000 6000 8000 10000

e (m)

gps-

iga

mõõ

detu

d vi

ga (m

)

Joonis 8 GPS-iga mõõdetud tegeliku vea ja teoreetilise vea vaheline seos regressioonisirgel

GPS-iga kontrollitud testpiirkond on suhteliselt väike ja seetõttu ei ole sisuliselt lõplikku alust hinnata, kui universaalne on leitud e ja tegeliku asukoha vaheline suhtarv (0,51), kuid testandmed annavad piisavalt kindlust, et teoreetilise maksimaalse vea näitaja kasutamine asukoha tegeliku vea proportsioonide hindamisel on õigustatud.

Joonisel (Joonis 9) on toodud testandmete põhjal GPS-iga mõõdistatud asukohtade sagedusjaotus võrrelduna teoreetilise maksimaalse veaga. Siit võib välja lugeda mõned konkreetsed täpsuspiirid mobiilpositsioneerimisele linnapiirkonnas: 66 % positsioneeringute tegelik viga oli alla 800 meetri, 90% positsioneeringutel 2000 meetrit. Saadud tegelik täpsus on seega sama või madalam kui kogu Eesti andmestiku põhjal arvutatud teoreetiline viga põhianalüüsis (vt Joonis 15), mis võib tuleneda testandmestiku väikesest mahust.

26

Page 27: Jl Msc Thesis 2003

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

060

012

0018

0024

0030

0036

0042

0048

0054

0060

0066

0072

0078

0084

0090

00

me GPS-iga mõõdetud viga

Joonis 9 GPS-iga mõõdetud vigade ja teoreetiliste maksimaalsete vigade sagedusjaotus

27

Page 28: Jl Msc Thesis 2003

2 Varasemaid uurimusi asukoha täpsusest

2.1 Kirjanduses avaldatud mobiilpositsioneerimise täpsusi

Mobiilpositsioneerimise täpsus sõltub kõige enam kasutatavast tehnilisest meetodist ja mobiilivõrgu tihedusest (kärgede suurusest). Siin ülevaates on kõrvale jäetud vähem levinud asukoha määramise meetodid ja need, mis ei ole kasutuses GSM võrkudes. Allolevas tabelis on kokku võetud mõned avaldatud positsioneerimistäpsused.

Joonis 10 Mobiilpositsioneerimismeetodite täpsuste ülevaade (Nordström, 2002)

Joonisel tuleks tähele panna olulist piirangut, et GPS ei ole kasutatav siseruumides; samas just majades kasutatakse mobiiltelefoni üsna aktiivselt. Tabel 3 on toodud positsioneerimistäpsuse ja tehniliste parameetrite numbrilisi väärtusi. Info on konsolideeritud Chung (2003), Nordström (2002), Evans (2000), SnapTrack (2003) ja CGALIES (2002) ülevaadetest.

28

Page 29: Jl Msc Thesis 2003

Tabel 3 Kolme positsioneerimise meetodi täpsuste üldhinnangud

Cell ID (CGI) E-OTD A-GPS Rural Urban Siseruum Rural Urban Siseruum Rural Urban Siseruum

Täpsus Halvim. Umbkaudu kärje raadius, 2D Keskmine (2D) Parim (3D)

1 - 35 km

100-2000 m

50-100 m (kui on pico-cell) 50-150 m

50-150 m 50-200 m 5-50 m 5-50 m (10-30 m)

Rakendatavus Parim Keskmine Halvim

On vaja vaid ühendust baasjaamaga

Nõuab signaali vastuvõttu vähemalt kahest baasjaamade paarist

Suur seadme kulu. Siseruumis ei pruugi anda täpset asukohta (Cell ID varuks)

Mobiilpositsioneerimise tehnoloogia pakkujate ja positsioneerimissüsteemiga mobiilvõrkude tehtud detailsemad täpsuse uuringud on üldreeglina kommertssaladus ning vastavat infot on raske hankida. Mõned nende uuringute aruanded on kättesaadavad, kokkuvõtliku ülevaate nendest annab Tabel 4.

Tabel 4 Positsioneerimise täpsuse eksperimendid (Laitinen jt, 2001)

Firma Positsioneerimise meetod

Võrk Keskkond Saadud täpsus (m)

Radiolinja RXL (CGI+NMR) GSM suburban/rural 243-281 / 755-785 (keskmine)

Nokia E-OTD GSM urban/suburban 141 / 125 (67 %)

CPS E-OTD GSM suburban 50 (69 %)

KSI AOA IS-136 suburban 45 (67 %)

VTT DCM GSM urban/suburban 44 / 74 (67 %)

US Wireless

Pattern matching (E-CGI)

AMPS light urban/suburban

126 / 63 (67 %)

Kuna positsioneerimise täpsus on otseselt korreleeritud kärje suurusega, siis on hinnatud selle sõltuvuse graafikuid eri meetodite juures Joonis 11.

29

Page 30: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 11 Täpsuse sõltuvus kärje raadiusest (Evans, 2000)

Nagu eespool toodud, keskenduvad asukoha täpsuse analüüsid eri meetodite võrdlustele, ning kui on tehtud detailsem analüüs, siis täpsemate meetodite kohta : E-OTD, A-GPS või mittestandardsed meetodid. Samas on reaalsetes võrkudes üldlevinud CGI või CGI+TA meetodid, millede täpsuse määrangud on kirjanduses kokku võetud väga üldsõnaliselt. Antud töös olev analüüs püüab seda lünka täita, pakkudes suhteliselt detailse asukoha täpsuse analüüsi mitme mobiilivõrgu reaalse kasutusinfo põhjal.

2.2 Vajalik täpsus

Mida täpsem, seda kallim ja problemaatilisem asukoha määramine on, seetõttu on oluline leida rakenduse jaoks piisava täpsus, ning kasutada tehnoloogiat, mis selle saavutaks. Lankinen (2001) on näidanud, milline täpsus oleks piisavad eri rakenduste tarbeks eelkõige mobiilsete teenuste vaatepunktist. Tulemus on toodud Tabel 5 .

Tabel 5 Eri rakenduste täpsuse nõudeid

Rakendus Min. täpsuse nõue

Massnõudluse täpsuse nõue

Kas on vaja spetsiaalset seadet?

Eesmärk Asukoha sagedus

Asukohapõhine arveldus

Cell/ sektor 250 m Ei Hinna diferentseerimine

Kõne algatus ja lõpp

Maanteeinfo 500 m 125 m Ei Saada abi Päring

Mobiilne infokataloog

Cell/ sektor 250 m Ei Mis on mu lähedal?

Päring

Liikluse info Cell/ sektor Cell/ sektor Ei Kas on ummikuid?

Päring või 5 min periood

Asukohapõhised Cell/ sektor 125 m Ei Reklaam, Päring või 5 min

30

Page 31: Jl Msc Thesis 2003

teated teavitused periood

Autode jälgimine Cell/ sektor 30-125 m Ei Varade haldus 15 min periood või päring

Kauba jälgimine Cell/ sektor Cell/ sektor Jah Leia ja suuna Nõudmisel

Sõidujuhised 125 m 30 m Ei Juhiste andmine 5 sekundit periood

Siit tabelist on puudu mitmeid rakenduste tüüpe, näiteks sõbraotsingu rakendus, mis töötab käesoleva töö autori hinnangul üsna hästi Cell-ID/CGI (tabelis: cell/sektor) täpsusega, kuid laialdast kasutajate ringi leiab see siis, kui oleks võimalik järgmine, so 125 m täpsuse klass. Toodud tabel on tehtud kasutajauuringu põhjal ning seal on näidatud, justkui enamikel teenustel piisaks CGI täpsusest, et saavutada minimaalne kasutatavuse tase. Samas on praktiline kogemus ja reaalsete kasutajate tagasiside kommertsteenuste põhjal näidanud, et paljude teenuste juures on rahulolematust Cell-ID täpsusega, mis osutab sellele, et tegelik täpsuse vajadus on suurem.

Eraldi problemaatika on päästeteenistuse positsioneerimise (E-112 / E-911 ) nõuded, sellega on põhjalikult tegelenud Euroopa Liidu CGALIES projekt. Nende lõpparuandes (CGALIES, 2002) tuuakse välja järgnevad nõuded abivajaja leidmisel kolmes etapis.

Tabel 6 Nõuded päästeteenistuse positsioneerimisele

Siseruum Linn (urban)

Linnalähi (suburban)

Maa (rural)

Kiirtee ristmikud

Kõne suunamine lähimasse dispetšerpunkti

n/a ~1 km ~10 km ~35 km n/a

Lähima tiimi valik

n/a ~1 km ~10 km ~35 km n/a

Helistaja leidmine

10 – 50 m 10 – 50 m 10 – 100 m 10 – 100 m 10 – 100 m

Kõne asukohapõhine suunamine lähimasse keskusesse toimub praegu tüüpiliselt ilma eraldi mobiilpositsioneerimissüsteemideta: mobiilivõrgu keskusesse on ehitatud funktsioon, mis võimaldab näiteks Eestis suunata kõne sama maakonna keskusesse. Sama lahendust kasutatakse ka näiteks takso lühinumbrite suunamisel. Selle suunamise täpsus on oluliselt madalam kui ülaltoodud tabelis, tekivad piiriprobleemid ja lahendus on suhteliselt paindumatu. Selgub ühtlasi, et abivajaja leidmiseks, kui ta ei

31

Page 32: Jl Msc Thesis 2003

saa öelda või ei tea enda asukohta, sobib vaid GPS-i täpsuse suurusjärku pakkuv lahendus.

2.3 Regio/Reach-U varasemate katsete tulemusi

AS Regio pakub mobiilpositsioneerimise tehnoloogiat, sealjuures asukoha täpsustamise lahendusi. Seetõttu on tehtud välitöödena nn klassikalisi täpsuse teste GPS-iga, tulemused on avaldatud Reach-U tootedokumentatsioonis (Laineste, 2003).

Reach-U PinPoint Mgine toote asukoha täpsustamise tulemuste mõõtmiseks kasutati reaalset mobiilivõrku. Asukoha määramise mõõdetud tehnoloogiad on standardsed CGI, CGI+TA ning PinPoint Mgine Basic meetod, ei kasutatud täiendavaid võrgu raadioside informatsiooni (NMR) kasutavaid algoritme. Mõõdetud asukoha punkte, kus registreeriti samaaegselt mobiilpositsioneerimise tulemus ning GPS-i näit, oli umbes 5000.

2.3.1 Test linnatingimustes Test viidi läbi linnatingimustes, kus võrgu kärgede keskmine raadius oli 300 meetrit, vahemikus 250 kuni 500 meetrit.

Tabel 7 PinPoint-i täpsus linnapiirkonnas

Täpsus, m PinPoint Mgine tabamuse tõenäosus

CGI+TA tõenäosus CGI tõenäosus

1000 100% 100.0% 89%

500 100% 86.7% 56%

300 82% 48.3% 29%

100 27% 5.0% 6%

32

Page 33: Jl Msc Thesis 2003

Sagedusjaotus 300 m kärgedes

0%

20%

40%

60%

80%

100%

02004006008001000

kaugus tsentroidist, m

sage

dus PinPoint

CGI+TACGI

Joonis 12 PinPoint-i täpsuse tõenäosuse sagedusjaotus linnas

2.3.2 Täpsus maapiirkonnas Teine test viidi läbi maapiirkonnas, saadud tulemused on toodud järgnevas tabelis ning joonisel.

Tabel 8 PinPoint-i täpsus maapiirkonnas

Täpsus, m PinPoint Mgine tabamuse tõenäosus

CGI+TA tõenäosus CGI tõenäosus

5 97% 95.3% 57%

1 57% 45.9% 8%

0.5 35% 15.5% 2%

0.3 25% 5.9% 0%

33

Page 34: Jl Msc Thesis 2003

Sagedusjaotus maapiirkonnas

0%

20%

40%

60%

80%

100%

012345

kaugus tsentroidist, km

sage

dus

PinPointCGI+TACGI

Joonis 13 PinPoint-i täpsuse sagedusjaotus maapiirkonnas

Lõpuks analüüsiti asukoha täpsust ja ala suurust, mis saadi asukohamäärangu tulemusena. Tulemus on toodud järgnevas tabelis ja joonisel.

Tabel 9 Asukoha määramise ala keskmise suurusega (300 m) kärjes

CGI PinPoint Mgine CGI+TA

Pindala km² 1.67 0.60 1.27

Viga m 506.14 236.77 344.93

täpsuse ja ala võrdlus

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00

kaugus tsentroidist, m

hinn

atud

ala

suu

rus,

km

2

CGIPinPointCGI+TA

Joonis 14 Täpsuse ja asukoha määrangu tulemusena saadava ala omavaheline seos

34

Page 35: Jl Msc Thesis 2003

3 Asukoha täpsuse uuring

3.1 Uuringu metoodika

Strategy Analyst (2003) pealkirjastab positsioneerimise täpsuse kohta käiva peatüki: „Lies, Damn Lies and Statistics“ ja selles peitub oma iva. On nimelt välja tulnud, et mobiilpositsioneerimise tehnoloogia ja lahenduste pakkujate poolt esitatavad asukoha täpsuse statistikud kalduvad olema tugevasti ilustatud. Selle probleemi üks teravamaid ilminguid on USAs rakendatud E-OTD positsioneerimismeetodi rakendustes – reaalses võrgus tehtud uurimused on näidanud, et lubatud ja FCC poolt nõutavat asukoha määramise täpsust selle meetodiga ei ole suudetud saavutada, kuigi laborisüsteemides ja katsetes oli täpsus nõutud piires. Seetõttu ei põhine siinkohal toodav täpsuse analüüs testsüsteemil ega testkasutajatel – aluseks on kahe reaalse GSM-põhise mobiilside võrgu kommertsteenustes töötava positsioneerimissüsteemi ajalugu.

Et kasutatavas põhiandmestikus pole teada mobiiltelefoni tegelik asukoht, siis on asukohatäpsuse numbrilise hinnangu põhimõtteks „halvim juhus“: asukoha vea põhinäitaja e on defineeritud kui kaugus asukohamäärangu ala keskpaigast (valem 4, ptk 1.5) kaugeimasse positsioneerimise tulemusel saadud ala punkti. Seda muutujat võib nimetada kui teoreetiline maksimaalne viga, sest see on konservatiivne vea hinnang. Asukoha määrangu hälve tegelikust asukohast on reeglina oluliselt väiksem kui e. Nagu näitas testuurimus (ptk 1.6), võib tegelik viga olla ka kaks korda väiksem kui maksimaalne viga. Kogemused ja varasemad GPS-iga tehtud katsed näitavad, et CGI+TA ja CGI positsioneerimise meetoditega saadud ala sisaldab tegelikku asukohta üle 99% kindlusega, seega on ka defineeritud asukoha täpsuse e eksimistõenäosus vastavalt alla 1 %. Viimane on asukoha täpsuse arvutuste kontseptsiooni juures oluline eeldus. Teisest küljest on asukoha täpsuse andmine lihtsa kaugusühiku kujul (meetrites või kilomeetrites) intuitiivselt hästi arusaadav, erinevalt keerukamatest ruumilise hajuvuse koefitsientidest ja statistikutest.

Analüüs on tehtud MS Exceli, MapInfo 7.0 ja Oracle Spatial vahenditega. Pindalad ja kaugused on arvutatud MapInfo cartesian_area() ja distance() funktsioonide abil. Eesti info ja kaardid on L-EST’92 koordinaatsüsteemis. Slovakkia info koordinaatsüsteem on Universial Transfer Mercator, WGS84 referentsellipsoid, tsoon 33.

3.2 Alusandmestik

Täpsuse (ehk positsioneerimise vea) analüüside aluseks on kaks passiivselt kogutud positsioneerimise andmestikku. Kasutatud on positsioneerimise middleware logide

35

Page 36: Jl Msc Thesis 2003

väljavõtet, middleware registreerib kõik erinevate asukoha määramise teenuste poolt algatatud positsioneerimised ning saadud koordinaadid. Kasutajaid ei ole positsioneeritud spetsiaalselt uuringu tarbeks, samuti on privaatsuse kaitseks enne andmete analüüsi võtmist mobiiltelefonide (kasutajate) tegelikud telefoninumbrid eemaldatud.

Üksikud väga suure pindalaga > 200 km² asukohad on jäetud edasisest analüüsist välja, sest selliseid positsioneeringuid on vähe (26 tk). Osalt võisid ebatüüpilised asukohad olla tehnilised vead, osad asukohad olid Läänemerel rannikust kilomeetreid eemal mõõdetud erandlikud tulemused.

a) Andmestik 1:

a. Eestis töötav üleriigiline GSM-võrk, mis töötab 1800 ja 900 MHz sagedusel. Võrk katab leviga kogu Eesti territooriumi, lisaks rannikumerd kuni 70 km kaugusele, koos merealaga on katvus umbes 90 000 km². Võrgus on analüüsi tegemise hetkel (november 2003) 792 baasjaama (mobiilimasti). Mobiilivõrgus on üle 400 000 kasutaja, praktiliselt kõik saavad kasutada asukohapõhiseid teenuseid.

b. Positsioneerimissüsteemi parameetrid:

i. Positsioneerimisserveri tarnija: Ericsson

ii. Positsioneerimisserveri tüüp ja versioon: G-MPS 5.0

iii. Positsioneerimise meetod: CGI+TA

iv. Vahevara ja teenuste tarnija: Regio

c. Andmestiku üldparameetrid:

i. Ajavahemik: 28. veebruar – 28. november 2003 (9 kuud)

ii. Positsioneeringute arv: 177 145, neist unikaalsed on 22 906.

iii. Eri telefonide hulk väljavõttes: 26 543

b) Andmestik 2:

a. Slovakkias töötav üleriigiline GSM-võrk toimib 1800 ja 900 MHz sagedusel. Võrk katab leviga praktiliselt kogu Slovakkia territooriumi (~ 49 000 km²) ja sisaldab uurimise tegemise ajal (november 2003) 2 467 baasjaama (mobiilimasti). Antud mobiilioperaatoril on enam kui 2 miljonit klienti.

36

Page 37: Jl Msc Thesis 2003

b. Positsioneerimissüsteemi parameetrid:

i. Positsioneerimisserveri tarnija: Ericsson

ii. Positsioneerimisserveri tüüp ja versioon: MPS-ATI 5.0

iii. Positsioneerimise meetod: CGI

iv. Vahevara ja teenuste tarnija: Regio

c. Andmestiku üldparameetrid:

i. Ajavahemik: 1. juuni – 4. detsember 2003 (6 kuud)

ii. Positsioneeringute arv: 749 462, neist unikaalsed on 4 982.

d. Eri telefonide hulk väljavõttes: 176 622

Need kaks positsioneerimissüsteemi on analüüsi jaoks eriti kasulikud sellepärast, et need katavad kahte kõige levinumat mobiilpositsioneerimise arvutuse lahendust GSM-võrkudes. Ericssoni MPS süsteemi, mis on töötab CGI+TA meetodiga, seega on tehniliselt analoogne Eesti andmestikule, kasutab ~ 24 % GSM-võrkudest, kus on positsioneerimine võimalik. Teist lahenduse tehnoloogiat, ebatäpsemat CGI meetodit nagu on kasutuses Slovakkia süsteemis (sh ATI meetodiga korjatud info), kasutab hinnanguliselt umbes 60% positsioneerimissüsteemidest. Ka valdav osa teiste firmade loodud positsioneerimislahendustest on asukoha määramise täpsuse seisukohalt vaadatuna väga sarnase tehnoloogiaga.

Andmestiku üldparameetritest ilmneb, et Slovakkia võrk on umbkaudu 3 korda suurem: riigi elanike arv on 5,4 miljonit (umbes 4 korda enam kui Eestis), mobiilioperaatoril on üle 4 korra rohkem kliente ning seetõttu on ka maste umbkaudu sama maismaapindalaga riigi katmiseks kolm korda enam ja mastid keskmiselt 3 korda tihedamalt kui Eestis. Ühest küljest on raskem võrrelda kahte erineva tihedusega võrku omavahel, kuid teisest küljest on analüüs tervikuna mitmekülgsem, sest see sisaldab nii väikese (Eesti) kui väike-keskmise (Slovakkia) suurusklassiga mobiilioperaatorite olukordi.

Erinev tehnoloogia on kasutuses Nokia mobiilse positsioneerimise lahenduses, sest seal kasutatakse lisaks raadiosignaali(de) tugevuse mõõtmist baasjaamades. Samas on Nokia lahendus kasutuses väga vähestes väikestes GSM-võrkudes. Nokia info kohaselt suurendab nende meetodi CGI+TA+NMR täpsus siin analüüsitavat CGI+TA meetodit umbes 20%.

37

Page 38: Jl Msc Thesis 2003

Analüüsi alusandmetes on mõned teadaolevad piirangud, mis tulenevad andmete kättesaadavusest:

- Ei ole eristatud 1800 ja 900 MHz sagedustel töötavaid baasjaamu, kuigi 1800 MHz mastide levi on ligi 2 korda väiksema ulatusega ja seega määrab olulist rolli asukoha määramise täpsusel

- Väiksema asustusega aladel on uuritud ajaperioodi jooksul tehtud vähem positsioneeringuid, seetõttu võivad analüüsi vead olla suuremad

- Kasutajate sotsiaalsete parameetrite uuringute jaoks ei sobi hästi passiivse infokogumise meetod – asukoha info tekib juhuslikult ja ajategur on kontrollimatu. Peamine probleem on selles, et kasutajate valim võib olla tunduvalt kallutatud, olenevalt esmalt mobiilivõrgu klientuuri üldisest profiilist (näiteks Eesti andmestiku puhul on tõenäoliselt ülekaalus on ülem-keskklass ja ärikliendid), ning teisalt kasutajate teenuste kasutamise harjumustest (uudsete teenuste proovijad). Seega ei saa toodud andmestiku põhjal laiendada järeldusi kogu riigi elanikkonnale.

Tähele tuleb panna, et Slovakkia võrgus ei ole kasutusel „puhas“ Cell-ID meetod, mis annaks teoreetiliselt kõikide positsioneeringute suuruseks 35 kilomeetrit. Nagu ka Eesti analüüs näitab (Joonis 15), on telefon väga harva baasjaamast maksimaalkaugusel ; 95% juhtudest jääb telefon alla 10 km kaugusele. Vastav reaalse levi umbkaudne piir on arvutatud mobiilivõrgu modelleerimise infost (nn cell plan-ist) lihtsa algoritmiga: rmax = ceil(1.3*2*(sqrt(area/(22/7)))/1000). Seetõttu on asukoha tabamise protsent Slovakkias madalam kui Eesti andmete põhjal saadav tulemus ja ei luba eeldada 99%-st tabamist. Hinnanguliselt on tabavus 60-90%, täpsem protsent ei ole GPS-iga tegeliku asukoha mõõdistuse tulemuste puudumise tõttu teada. Väiksema tabamuse sihi ning spetsiifilise kärje leviku arvutuse valemi tõttu on ka täpsus Slovakkia andmete analüüsis tõenäoliselt ülehinnatud ja muudest mobiilivõrkudest erinev. Arvestades, et Slovakkia analüüs, eriti asukoha täpsuse absoluutnumbrite osas, on tõenäoliselt suuremate vigadega, keskendub põhiline arvutus ja analüüs Eesti andmestikule.

38

Page 39: Jl Msc Thesis 2003

3.3 Teoreetilise täpsuse analüüs ja arutelu

3.3.1 Üldine teoreetiline maksimaalne viga Tabel 10 on toodud alusandmestiku põhjal arvutatud üldised karakteristikud. Asukoha täpsuse e määrangul on kasutatud eespool (ptk 1.5) toodud teoreetilise maksimaalse vea valemit (valem 4).

Tabel 10 Andmestiku üldine täpsus

Eesti Slovakkia

Keskmine viga e kõikide positsioneeringute lõikes (m)

m = 2 537,86

min = 465,056 max = 62 316,59

(σ = 3069,95; N=177 145)

m = 2 157,28

min = 473,7 max = 16 134,05

(σ = 1 658,73; N=749 462)

Keskmine viga e unikaalsete positsioneeringute lõikes (m)

m = 5 089,17

min = 465,056 max = 62 316,59

(σ = 4797,94; N = 22 890)

m = 2 938,81

min = 473,7 max = 16 134,05

(σ = 2 163,78; N = 4 982)

Unikaalsete positsioneeringute keskmine viga on tunduvalt suurem kui kõikide positsioneeringute viga, sest enamus reaalseid positsioneeringuid on üle keskmise täpsusega (st väikese veaga), asudes kas mastide läheduses või linnas. Erinevate vigadega positsioneeringute sagedusjaotus (võttes arvesse kõik positsioneeringud) on toodud järgnevas graafikus Joonis 15, algusosa infost on täpsustatud Tabel 11. Maa- ja linnapiirkonna jaotust on täpsemalt tutvustatud järgmises peatükis.

39

Page 40: Jl Msc Thesis 2003

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

1000

0

1100

0

1200

0

1300

0

1400

0

1500

0

1600

0

1700

0

1800

0

Kokku (EE) Linnas (EE) Maal (EE)Kokku (Sk) Linnas (Sk) Maal (Sk)

Joonis 15 Asukoha täpsuse (meetrites) sagedusdiagramm

Tabel 11 Asukoha täpsused, eristusega maa ja linnapiirkonnas, Eesti andmetega

Viga e (m) N

Osakaal Kumulatiivne osakaal Kokku

Kumulatiivne osakaal linnas

Kumulatiivne osakaal

maal

-500 6774 4% 4% 8% 1%

500-1000 50508 29% 32% 61% 10%

1000-1500 36846 21% 53% 89% 25%

1500-2000 16332 9% 62% 96% 37%

2000-2500 10437 6% 68% 98% 45%

2500-3000 8689 4% 73% 99% 53%

3000- 47559 29% 100% 100% 100%

Graafikutest Joonis 15 näib, nagu oleks asukohamääramine Slovakkia maapiirkonnas täpsem. See on pigem tingitud andmete puudulikkusest – nagu eespool kirjeldatud, on Slovakkia positsioneeringute suurus maapiirkonnas kunstlikult piiratud. Seetõttu on ka maksimaalne viga Slovakkias vaid 16 kilomeetrit. Eesti algandmetes oli ka asukohti, mille määramise viga (täpsemalt määramatus) ulatus 140 kilomeetrini: Eesti rannikul on laiendatud (kahekordse) leviga kärgesid, ning kui telefon on selle levi piirimaal (reeglina kaugel merel), siis saab positsioneerimissüsteem määrata telefoni

40

Page 41: Jl Msc Thesis 2003

kauguse mastist, näiteks 65 kilomeetrit, ca 1000 meetrise täpsusega, kuid ei saada teada telefoni asukoha suunda antennist.

3.3.2 Linna ja maapiirkondade võrdlus Asukoha maksimaalse teoreetilise vea variatsioon on iseloomustamiseks liialt suur: 0,4 kuni 62 km. Samas on teada, et mobiilivõrk on linnades oluliselt tihedam kui maapiirkondades, järelikult tuleks neid eraldi käsitleda. Linnade tiheda võrgu peamiseks põhjuseks on maksimaalne koormus, mida üks baasjaam (st antenn) suudab teenindada – see on GSM standardi kohaselt 8 samaaegset kõnet. Linnas on inimesi ja telefonikasutajaid rohkem ning seetõttu tuleb võrk planeerida oluliselt tihedam, antennide vahekaugused on väikesed ning maksimaalne raadioside võimsus antenni kohta (millest tuleneb levi raadius) on piiratud.

Antud analüüsis on linnana määratletud linnalised omavalitsused, kus on vähemalt neli uuritava mobiilivõrgu masti, selliseid linnu on Eestis kaheksa (vt Tabel 13). Positsioneering on loetud linna alla, kui selle tsentroid jääb linna alale (MapInfo ruumisuhte funktsiooniga includes), seega võib hulk osaliselt linnaga kattuvaid asukohti olla linnadest välja arvatud.

Slovakkia linna ja maapiirkonna definitsioon on juba kultuuriliste erinevuste tõttu Eestiga raskesti võrreldav ja selle määratlus on ka analüüsis pisut erinev – linna-alana on defineeritud 13 Slovakkia linna (Komárno, Košice, Poprad, Trebišov, Michalovce, Prešov, Banská Bystrica, Zvolen, Žilina, Trenčín, Nitra, Piešt'any ja Bratislava), kus on 11 kuni 438 mobiilivõrgu antenni, teistest selgelt rohkem on Košices (172) ja Bratislavas (438); järgnevas, kangelaslinnas Banská Bystrica’s, on 97 cell-i.

Tabel 12 Linna ja maa positsioneeringute täpsuse e üldparameetrite võrdlus

Eesti Slovakkia

Linn (kõik positsioneeringud)

m = 950,755

min = 465,056 max = 23 540,3

(σ = 579,692; N=77 176)

m = 1 476,26

min = 473,716 max = 16 134,05

(σ =1 482,41; N=326 814)

Maa (kõik positsioneeringud)

M = 3 763,1

min = 465,056 max = 62 316,59

(σ = 3 604,87; N=99 969)

m = 2 683,88

min = 465,056 max = 16 134,05

(σ = 1 594,91; N= 422 648)

41

Page 42: Jl Msc Thesis 2003

Tabel 13 Uurimuses eristatud Eesti linnad ja asukoha määramise viga igas linnas

Linn Maste Keskmine e Max e Positsioneeringuid

Tallinn 256 1010.06 25963.44 60337

Tartu 36 1135.95 18300.85 13461

Narva 5 1369.7 5916.69 937

Viljandi 4 1503.97 18300.85 1995

Valga 4 1725.24 23540.3 751

Pärnu 17 1738.1 21635.05 4659

Rakvere 7 1964.96 14966.65 3177

Kohtla-Järve 4 2249.27 22587.67 971

Linnades on tehtud positsioneeringuid vähem kui maapiirkondades: Eesti linnades 44%, maal 56%; Slovakkias on protsendid täisarvuni ümmardades täpselt samad. Valitud linnade rahvaarv moodustab umbes 53% Eesti elanike üldarvust, samas Slovakkias on linnade kontsertratsioon oluliselt väiksem ja nendes linnades elab vaid 24 % elanikest. Seega on Eesti puhul proportsionaalselt maal rohkem kasutajaid kui linnades, kuid Slovakkias on olukord vastupidine – mõõdetud asukohad on koondunud suhteliselt rohkem suurtesse linnadesse.

Mitmetes positsioneerimise täpsuse ülevaadetes on eristatud mitte kaks, vaid kolm eri tsooni: keskus (city), linn (urban) ja maapiirkond (rural). Antud andmestik sellist jaotust ei võimalda, sest pole piisavalt ühest alusinfot mille kohaselt eristada urban ja city tsoonid. Ainsaks juhuseks võiks olla pealinnade südalinnad (Tallinna vanalinn), mis klassifitseeruvad mobiilivõrgu tiheduse seisukohalt ja Lääne-Euroopa linnalisuse mõttes city-ks, kuid nende alade vähesuse ja väiksuse tõttu ei ole siin seda eristust analüüsitud.

3.3.3 Positsioneeringu täpsus grid-mudeli kaudu Lisaks administratiivjaotusele, mis ei pruugi kajastada täpselt mobiilivõrgu ülesehitust, saab täpsust arvutada ka sujuval raster-pinnal, kasutades näiteks grid-mudelit. Nii saab välja tuua konkreetsed kohad, kus asukoha määramise täpsus on kõige suurem ja kus see on kõige väiksem.

Selleks on jagatud ala 1-kilomeetrise küljepikkusega ruutudeks ning iga ruudu kohta on arvutatud kõikide selle ruuduga osaliselt või täielikult kattuvate positsioneeringu

42

Page 43: Jl Msc Thesis 2003

alade (MapInfo funktsioon intersects) keskmine e väärtus. Valitud on 1 kilomeeter, sest see on samas suurusjärgus väikseima positsioneerimisvea väärtusega. Saadud tulemus on näidatud positsioneerimise täpsuse samajoontena (bilineaarsel meetodil, kasutades Vertical Mapper-i võimalusi), 2-kilomeetrise sammuga (vt Joonis 16).

Joonis 16 Positsioneerimise täpsus Eestis, samatäpsuskaardina (viga meetrites)

Analoogsest mudelist Slovakkia kohta ei saa informatiivset tulemust, sest kasutatud antenni raadiuse piiramise valemi tõttu on mitmed piirkonnad positsioneeringutega katmata. Seetõttu ei ole siin sama analüüsi tehtud.

3.3.4 Positsioneeringute kattuvus Et saada teada mobiiltelefoni täpsem asukoht, on üheks tüüplahenduseks määrata koordinaadid mitu korda järjest samal meetodil ning saadud tulemid keskmestada. Selline loogika töötab hästi näiteks GPS-i puhul. Mobiilpositsioneerimise puhul, kui kasutatakse Cell-ID põhist asukohamääramist, ei ole aga korduval asukohamääramisel teoreetiliselt mõtet: mobiiltelefon peaks olema kogu aeg ühe (parima leviga) antenni levialas ning mitmekordselt positsioneerides peaks saama täpselt ühe ja sama koordinaadi.

Siiski on praktikas üsna paljudel juhtudel võimalik, et kahe positsioneerimise ajaline vahe on väike ja mobiiltelefoni asukoht pole muutunud , kuid mobiilpositsioneerimise

43

Page 44: Jl Msc Thesis 2003

tulemuseks saadakse algsest erinev asukoht. Et mobiilse positsioneerimise puhul on määratud asukoht mitte punkti vaid alaga, siis on lihtne võimalus leida saadud alade ruumiline kattuvus. Sellisel mõõdistamisel tuleb silmas pidada mõningaid asjaolusid:

o Mobiiltelefon püüab kogu aeg olla ühenduses baasjaamaga, mille suhtes on tal parim levi. Kui telefonil on sideseanss võrguga (kõne, sõnum vms), siis sekkub masti valikusse ka mobiilivõrk, mis võib käskida telefonil valida paremuselt järgmine masti (cell). Üheks peamiseks masti vahetuse (nn handover protseduuri) põhjuseks on, et hetkel on antud mast ülekoormatud. Seega võiks teoorias eeldada, et kui mobiil ei liigu, siis peaks ta olema ühe masti levis ning korduv asukoha määramine peaks seega andma igakordselt ühe ja sama asukoha.

o Praktika on näidanud, et mobiiltelefon vahetab üsna sageli (isegi puhkeolekus) masti, mille sagedusi ta kuulab. Seda juhtub nii linnas, kus on palju hea leviga maste, mille vahel valida, ,kui ka mastidest kaugel, kus samuti ühe masti levi nõrkuse korral tehakse handover teise masti.

o GSM-i raadiovõrgu alustehnoloogia ei võimalda anda konkreetsele telefonile käsklust teise masti levisse minna. Kui see oleks võimalik, siis oleks täpsemaks positsioneerimiseks väga kasulik sundida mobiili minna teise (kolmanda, neljanda…) masti levisse, et siis teha kindlaks kõik mastid mille levis telefon on, ning samal ajal mõõta telefoni kaugused kõikidest mastidest.

o Kui võrgu koormused on väikesed, siis on mobiilside võrgu kulutuste seisukohast kasulik optimeerida raadiovõrk nii, et kattuvate cell-ide pind oleks võimalikult väike: sel juhul on vajalike antennide arv minimaalne. Seega on mobiilivõrk teoreetiliselt planeeritud võimaldama minimaalselt erinevaid korduvaid asukohamõõdistusi. Ideaaljuhul on igas levi ruumipunktis üks antenn, mis on kõige parema leviga. Sellist mobiilivõrgu lihtsustatud mudelit kujutab Joonis 17, mille aluseks on Voronoi diagramm.

o Reaalse mobiilivõrgu planeerimisel arvutatakse samuti välja (ja kontrollitakse looduses), millise masti levi on igas võrgu punktis parim, ning see info ongi aluseks mastide asukoha planeerimisel. Võrgu planeerimisel võetakse aluseks lisaks eeldatavale koormusele ka muud raadiolevi mõjutavad tegurid – maapinna reljeef, hoonestus, asukoha tüüp (mets, põld, linn jms), teede asukoht jt tegureid.

Reaalses mobiilivõrgus on antennide ülekattuvust väga palju. See on peamiselt tingitud vajadusest teenindada koos varuga suuri koormusi. Seetõttu võib ühes

44

Page 45: Jl Msc Thesis 2003

asukohas saada väga palju erinevaid positsioneeringuid. Antud uurimuses kasutatava andmestiku põhjal ei saa öelda, kui palju positsioneeringuid reaalselt ühes asukohas võib tulla, kuid saab välja selgitada, kui palju võimalikke (täpsemalt: juba tehtud) asukohamääranguid jääb ühte ruumipunkti.

Üldse võiks teoreetiliselt olla võimalik mobiilivõrgus teha erinevaid CGI+TA meetodil positsioneeringuid nii palju kui on antennide (cell-ide) arv korda maksimaalne timeslot-ide arv. Näiteks Eesti andmestikus oleks võimalike asukohtade suurusjärk 792 * 56 = 44 352 (arvestamata laiendatud leviga antenne). Reaalses mobiilivõrgus on paljude linnade antennide võimsus piiratud (maksimaalse võimsuse, füüsilise suunatuse või muude vahenditega). Vastasel korral võivad ühe antenni poolt kasutatavad sagedused kattuda kaugema antenni sagedustega, põhjustades interferentsi. Seetõttu ongi reaalseid asukohti oluliselt vähem. Siin kasutatav andmestik ei võimalda kindlaks määrata kõiki reaalseid asukohti, sest ei ole teada mastide maksimaalne seadistatud levi kaugus, ja teisalt võib levi ulatuda planeeritust kaugemale. Seetõttu on allpool analüüsitud testandmestikus olevaid reaalselt mõõdetud asukohti, mida on (EMT andmestikus) teoreetilistest asukohtadest ligi kaks korda vähem, so 22 906. Kogu kättesaadava logi info põhjal (ca kaks viimast aastat) on mõõdetud asukohti pisut rohkem, so 28 654. On eeldatud, et analüüsi jaoks on nimetatud väiksem andmehulk piisav. 28 654 juhuse analüüsi põhjal on võimalik arvutada võimalike asukohtade sagedus pinnaühiku kohta, mille pöördväärtus võiks iseloomustada väga umbkaudselt keskmise asukoha määrangu pindala:

• Eesti andmete põhjal: 28 654 asukohta / 90 000 km² = 0,32 asukohta/ km². Keskmine pindala võiks olla 3,14 km². Sellise pindalaga positsioneeringu asukoha veaks (e) oleks 1,732 km

• Slovakkia andmetega: 4 982 asukohta / 49 000 km² = 0,10 asukohta/ km², keskmine asukoha pindala 9,84 km², vastav e = 4,502 km.

Viimasest arvutusest on selgub, et kaudselt, sageduse pöördväärtusena leitav asukoha keskmine viga on oluliselt väiksem kui tegelik keskmine viga (Eestis oli üldine viga, kui ei võeta arvesse asukohtade sagedusjaotust, em= 5,089 km, vt Tabel 10). Siit võib tõstatada hüpoteesi, et kui oleks tehnoloogia, mille abil kõik unikaalsed asukohtad ühtlaselt jaotada Eesti territooriumil, siis võiks saada selle abil mobiilpositsioneerimise täpsust suurendada enam kui kaks korda. Mõned E-CGI täpsuse parandamise algoritmid põhinevadki analoogsel loogikal (nt Wax & Hilsenrath, 2000).

Slovakkia andmestiku puhul on vastupidi: tiheduse pöördväärtusest arvutatud viga on suurem kui Eesti andmete põhjal saadud viga (em= 2,938 km, Tabel 10). See erinevus on tõenäoliselt tingitud Slovakkia testsituatsiooni omapärast – määratud asukohtade

45

Page 46: Jl Msc Thesis 2003

raadius oli arvutuslikult piiratud, asukohtade kattuvusi ei tekkinud maapiirkondades vaid ainult linnapiirkondades. Samuti tuleb silmas pidada, et kuigi Slovakkias oli baasjaamu 3,11 korda tihedamalt kui Eestis, ei võimalda positsioneerimismeetod CGI seal eristada mastist eri kaugusel olevaid asukohti. Seetõttu ongi asukohtade tihedus kokkuvõttes 3 korda väiksem kui Eestis

Joonis 17 Mobiilivõrgu levi teoreetiline "ideaalne" jaotus

Reaalseid mõõdetud asukohti näitavad Joonis 18 (kogu Eestis) ja Joonis 19 (Tallinna piirkonnas, 1-kilomeetrise ruudustiku taustal).

Ruumipunkte analüüsides selgub, et ühe ruutkilomeetri suurusel alal on erinevaid positsioneeringu mõõdistuse tulemusi, vt Tabelit 14 (aluseks on ruudud, millega kattub vähemalt 1 positsioneering)

Tabel 14 Ruutkilomeetrises grid-is olevate erinevate positsioneeringute arv

Eesti

Ruutkilomeetril olevad erinevad positsioneeringu tulemused kokku

m = 10,65

min = 1 max = 444

(σ = 10,63 ; N = 67 943)

46

Page 47: Jl Msc Thesis 2003

--“--, linnades m = 82,56

min = 5 max = 444

(σ = 62,38 ; N = 400)

--“--, maapiirkonnas m = 10,23

min = 1 max = 86

(σ = 7,73 ; N=67 543)

5-meetrise ruudustikuga alal tehtud erinevaid positsioneeringuid Tallinna kesklinnas

m = 64,57 min=12 max = 168 (σ = 33,2 ; N=524 700)

Tabelist (Tabel 14) selgub, et võttes aluseks 1 ruutkilomeetri suurune ala, võiks Eestis olla kohti, kus on teoreetiliselt võimalik 444 erinevat positsioneerimise tulemust. See number on suurendatud, sest 1 x 1 km ruut on loenduse aluseks linnas liialt suur, südalinna mastide levi võib olla piiratud 100 meetrile. Täpsemaks hinnanguks on analüüsitud eraldi Tallinna kesklinna ala, kus on kõige tihedam kattuvus Eestis, 5-meetrise ruudustiku abil. Selle järgi on maksimaalseks tiheduseks 168 kattuvat positsioneeringut, mis on kaugelt rohkem kui teoorias interferentsivaba GSM-levi praktikas tohiks lubada.

Slovakkia andmestiku omapära tõttu ei saa seal kattuvuse analüüsi teha.

47

Page 48: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 18 Reaalsed mõõdetud asukohad Eestis

Positsioneeringute kattuvust kasutatakse asukoha määramise täpsustamiseks. Lihtsam lähenemine on see, et kui saadakse mitu erinevat mõõdistust, siis leitakse nende ruumiline kattuvus või kahe asukoha tsentroidide geograafiline keskmine. Siit edasi on võimalik arutleda nii, et kui saadakse mitmel mõõdistusel sama tulemus, siis järelikult on telefon tõenäoliselt mobiilimasti läheduses (Krievs, 2002). Matemaatilisi meetodeid, mille abil saab samm-sammult võimalikku asukohta sealt veel edasi täpsustada, kasutades lisainfot raadiovõrgu mudeli (cellplan-i), reaalsete võrgus tehtud mõõdistuste, konkreetsete antennide spetsiifiliste parameetrite (nt kõrgus), positsioneerimise ajaloo jms kohta, on mitmeid. Mõned neist on patenteeritud - nt Signature matching meetod (Wax ja Hilsenrath, 2000) on US Wireless patent - või on deklareeritud ärisaladuseks, nt Regio/Reach-U PinPoint-i meetodid.

48

Page 49: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 19 Reaalselt mõõdetud asukohad Tallinnas (1 km ruudustiku taustal)

3.3.5 Asukoha jaotus eri kellaaegadel Üks positsioneerimisinfo analüüsi üldiseid võimalusi on võrrelda asukohti eri aegadel, nt nädalapäevade või kellaaegade lõikes. Joonis 20 on asukohad jagatud 6-tunnisteks tsükliteks, ning on näidatud kasutajate erinevad asukohad. Siin kasutatav andmestik ei näita tõenäoliselt adekvaatseid inimeste tegeliku ruumilise paiknemise mustreid, sest need ei erista kasutajate aktiivseid ja passiivseid rütmilisi faase: enamus tehtud positsioneeringutest on kasutajate endi algatatud, ning seega aktiivses faasis, samuti ei kajastata asukohti liikumises jne. Sellegipoolest ilmneb näidiskaardilt, et Tallinna südalinnas on proportsionaalselt rohkem asukohti päevasel (eriti pärastlõunasel) ja elurajoonides on seevastu rohkem öiseid asukohti.

49

Page 50: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 20 Asukohtade kellaajaline jaotus Tallinnas (legendis on kogu Eesti asukohtade jaotus)

3.4 Inimgeograafia-alase analüüsi näide

Järgnevalt analüüsitakse testandmete põhjal kasutajate paiknemismustrit, et testida andmete kasutatavust inimgeograafia-alastes uuringutes, kus spetsiifilisi kasutajate parameetreid teada ei ole. Üldised kasutajate andmed on toodud järgnevas tabelis:

Tabel 15 Kasutajate üldandmed valimis

Eesti Slovakkia

Unikaalsete kasutajate arv valimis

25 549 90 061

Kasutaja kohta positsioneeringuid

m = 6,9

min = 1 max = 1 273

(σ = 23,4; N=25 549)

m = 8,87

min = 1 max = 5 146

(σ = 59,7; N=90 061)

Kasutaja esimese ja viimase positsioneeringu erinevus (päevades)

m = 45 min = 0 max = 266 (σ =63,5; N=25 549)

m = 28,96

min = 1 max = 186

(σ = 48,8; N=90 061)

50

Page 51: Jl Msc Thesis 2003

Siit järeldub, et ühe kasutaja kohta keskmine positsioneeringute arv on üsna väike (eriti Eesti andmestikus), ja samas keskmine esimese ja viimase olemasoleva positsioneeringu vahe on Eesti puhul vaid 1.5 kuud (kogu valim hõlmas ligi 9 kuud), seega suure osa kasutajate liikumise ajaloo lõikes antud andmete põhjal on keeruline teha üheseid järeldusi . Protsentuaalselt moodustab keskmise kasutaja asukohtade ajaline hajuvus Eesti puhul ligi 20% ja Slovakkia puhul 15,6%. Samuti viitab andmete kogumise meetod sellele, et kasutajate registreeritud asukohad ei ole nende „loomulikud“ paigad kuivõrd kohad, kus kasutaja võis olla kodust väljas aktiivselt mingit asukohapõhist teenust proovimas või kasutamas.

3.4.1 Kasutajate üldine ruumiline jaotus Järgnev kaart (Joonis 21) iseloomustab kõikide positsioneeritud asukohtade keskmiseid koordinaate kasutajate lõikes. Seega, kui kasutajal on näiteks kaks asukohta Tartus ja kaks Tallinnas, siis sellel kaardil on seda kasutajat tähistav märge umbes Mäo kandis. Tartu-Tallinna vahel pendeldajate tõttu ongi ilmselt see vahemaa suhteliselt tihedalt kaetud. Samuti on näha tihedamad asukohtade parved, seega tõenäoliselt on suhteliselt palju linnade vahelisi pendeldajaid Tallinn-Haapsalu, Tallinn-Pärnu, Tallinn-Kuressaare ja Tallinn-Rakvere (sealt edasi Kohtla-Järve – Narva) ning Tallinn-Viljandi suundadel.

Joonis 21 Kasutajate keskmised asukohad Eestis

51

Page 52: Jl Msc Thesis 2003

Slovakkia puhul (Joonis 22) on jaotusest näha ilmselt teistsugune demograafiline olukord: elanikkond (positsioneerimise kasutajad) ei ole nii keskendunud pealinna ümber, nii jääb keskmise kasutaja pilv domineerima riigi keskosasse. Kollase värviga on sel kaardil juba nimetatud linnapiirkonnana defineeritud alad.

Joonis 22 Kasutajate keskmised asukohad Slovakkias

Järgmine kaart (Joonis 23) on tehtud väljavõttest, kuhu on valitud suhteliselt staatilised kasutajad, et saada usaldusväärsem tulemus: nendeks on kasutajad, kellel on enam kui kümme positsioneeringut, ning kelle positsioneeringute omavaheline keskmine kaugus on väiksem kui 20 kilomeetrit - selliseid kasutajaid oli valimis 1628. See ruumiline jaotus peaks näitama kasutajate keskmist alalist paiknemist täpsemini kui eelmine joonis.

52

Page 53: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 23 Statsionaarsemate kasutajate jaotus

3.4.2 Kasutajate mobiilsus Et järeldused kasutajate liikuvusest oleksid sisukamad, on vaatlesin mobiiltelefone, kellel on enam kui kümme registreeritud asukohta. Tulemused on Tabel 16.

Tabel 16 Kasutajate keskmine hajuvus

Eesti Slovakkia

Kasutaja asukoha hajuvus (mobiilsus), km

m = 32,4

min = 0 max = 161

(σ = 26,96; N=3 871)

m = 94,71 min= 0 max = 449 (σ = 57,36; N=693 077)

Kasutaja asukoha hajuvus (mobiilsus), erinevaid administratiivseid üksusi, tk

m = 3,57

min = 1 max = 17

(σ =2,05; N=3 871)

Pole leitud, sest administratiivüksuste jaotuse info puudub

53

Page 54: Jl Msc Thesis 2003

Joonis 24 näitab keskmise kauguse (kilomeetrites) sageduse jaotust. Siit ilmneb, et jaotus on üsna ühtlane – 60 % mobiilidest on Eestis liikunud rohkem kui 17 km, 50% on liikunud 26 km. Slovakkia vahemaad ja keskmine liikuvus võib olla suurem mitmel põhjusel – Eesti maismaa-osa pikemad vahemaad on suurusjärgus 200 km; Slovakkia pindala on küll umbes sama mis Eestil, aga kahe suurema linna (Bratislava ja Košice) vahemaa on üle 300 km. Võrreldes omavahel suhtelisi kaugusi, võib eeldada, et Slovakkia kaugused on 3,61 korda suuremad (see on maksimumkauguste suhe). Selleks võrdluseks on Slovakkia keskmisi kaugusi graafikul vähendatud vastavalt 3,61 korda (lilla graafik). Mõlemalt graafikult võib järeldada, et Slovakkia siseränne on teistsugune kui Eestis – lühemaid vahemaid sõidetakse suhteliselt vähem ja pikemaid vahemaid rohkem. See võib olla põhjustatud ühelt poolt Eesti Tallinna-kesksusest ja teisalt Slovakkia detsentraliseeritusest (Bratislavas elab vaid 8% riigi elanikkonnast). Erinevad liikumise mustrid tulevad eriti selgelt välja Joonis 25.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 24 48 72 96 120

144

168

192

216

240

264

288

314

347

388

424

keskmine kaugus, km

Eesti Slovakkia (vähendatud) Slovakkia

Joonis 24 Kasutaja keskmise liikuvuse (kilomeetrites) sagedusjaotus

54

Page 55: Jl Msc Thesis 2003

0,0%

0,5%

1,0%

1,5%

2,0%

2,5%

3,0%

3,5%

4,0%

4,5%

0 21 42 63 84 105

126

147

168

189

210

231

252

273

294

317

347

384

411

km

EestiSlovakkia

Joonis 25 Kasutaja keskmine liikumine Eestis ja Slovakkias

Uuriti ka seda, kui liikuvad on kasutajad erinevate administratiivpiirkondade vahel; ühikuks on võetud Eesti andmetega maakonnad ja juba eespool kasutatud suuremad linnad (15 maakonda + 8 linna, kokku 23 piirkonda). Järgnevas graafikus (Joonis 26) on näidatud, mitmest erinevast Eesti piirkonnast ühte sama kasutajat leiti (kasutaja asukoha aluseks on positsioneeringu ala lähend punktile).

Kasutajate viibimine eri admin. üksustes

0100200300400500600700800900

1000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

mitmes eri üksuses

mitu

kas

utaj

at

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

kum

ulat

iivne

osa

Joonis 26 Kasutajad erinevates administratiivüksustes, Eesti andmetel

55

Page 56: Jl Msc Thesis 2003

Nagu jooniselt ilmneb, on kõige rohkem pendeldajaid kahe administratiivüksuse vahel, kuigi keskmine on pisut suurem: 3,57 administratiivüksust.

Analüüsimaks eraldi kõige suuremaid teadaolevaid pendelrände teekondi, loendan omakorda need kasutajad, kes liiguvad kahe tõenäoliselt enim populaarse koha vahel.

Tulemused on järgnevad: Tallinnas (1822 kasutajat) või Harjumaal (2320 kasutajat) on kokku 4142 positsioneeritud kasutajat. Neist 1512 on esindatud mõlemas piirkonnas. Sealjuures selliseid kasutajaid, kes on pendeldanud vaid kahes üksuses - Tallinnas ja Harjumaal - on registreeritud 280 (s.o. 15% Tallinnas positsioneeritud kasutajatest).

Täpsemate inimgeograafiliste uuringute jaoks tuleks arvesse võtta kasutajate demograafilised jm parameetrid: vanus, sugu jne. Seda infot tuleks koguda otse kasutajatelt, pidades silmas privaatsuse kaitse vajadust; antud andmestikust kasutajate profiili info puudus.

3.5 Järeldused asukohatäpsuse kohta

Eespool refereeritud kirjanduses oli toodud Cell-ID mobiilpositsioneerimise täpsuseks kuni 35 kilomeetrit, mis on väga paljudeks rakendusteks liialt suur asukohamääramise viga. Käesolev analüüs täpsustas seda vea hinnangut oluliselt: tegelikkuses jääb 99% kõikidest reaalsetest asukoha määrangutest alla 12 kilomeetrise veaga, ning 66% juhtudesl jääb viga alla 2 kilomeetri. Kui vaadelda linna- ja maapiirkondi eraldi, siis linnades jääb 90% asukohamääranguid 1000 m vea piiresse, ning maapiirkonnas on 66% asukohtadest maksimaalselt 4000-meetrise veaga. Kahjuks olid väikseimad registreeritud vead (ebamäärasused) pisut üle 600 meetri, seega ei saanud täpsemalt analüüsida alla 1 kilomeetri täpsuse vahemikku.

Kui võrrelda saadud täpsust teenuste vajadustega, siis võb öelda, et üldtaseme jaoks see sobib, kuid mitmete oluliste teenuste jaoks (nt navigatsioon, päästeameti süsteemid ja lapse otsimine) oleks tarvis oluliselt suuremat täpsustaset. Selle saavutavad alles järgmise põlvkonna mobiilpositsioneerimise meetodid, mis senini pole Euroopas praktiliselt üldse levinud.

56

Page 57: Jl Msc Thesis 2003

4 Mobiilpositsioneerimise privaatsus Mobiilpositsioneerimise tehnoloogia annab teoreetiliselt piiramatu tehnilise võimaluse jälgida iga mobiiltelefoni omaniku hetkeasukohta. Selle info sattumine valede isikute kätesse võib olla palju halvemate tagajärgedega isiku heaolule ja isegi elule kui seda on näiteks isikuandmeid sisaldava andmebaasi leke või kasvõi lihtsalt telefonide pealtkuulamisel saadav info. Seetõttu teadvustavad mobiilioperaatorid ja teised osapooled väga tõsiselt kasutajate privaatsuse kaitse vajadusi.

Privaatsuse kaitse on suhteliselt lihtne, kui kõik positsioneerimise rakendused asuvad mobiilioperaatori turvalises sisevõrgus. Samas on tendents, et mobiilioperaator pakub ise üha vähem teenuseid ja keskendub ühenduskanali pakkumisele, seega peab ka asukoha info olema turvaliselt viidav kolmandate teenusepakkujate juurde.

Privaatsuse kaitsel on mobiilioperaator Vodafone välja toonud järgnevad aspektid, lähtudes olukorrast, et positsioneerimine oleks võimalik väliste teenusepakkujate poolt:

a) mobiilikasutaja peab teadma:

a. et ta saab kontrollida enda positsioneeritavust

b. kuidas kontrollida enda positsioneeritavust

c. et ta saab igal ajal vaadata, kas teda saab positsioneerida

d. et kui keegi tahab teda positsioneerida, siis peab ta saama selle kohta tellida teavitust

b) mobiilioperaator peab teadma:

a. et positsioneerimise päringu allikas on kindlalt teada

b. et mobiilikasutaja on andnud loa ennast positsioneerida

Lähtuvalt kohalikest seadustest ja väljakujunenud äritavast, samuti konkreetse mobiilioperaatori valikutest, võidakse seada veel lisatingimusi, näiteks et väline teenusepakkuja ei tohi saada kasutajat identifitseerivat infot. Sel juhul saab tehniliselt kasutada näiteks ajutisi identifikaatoreid, mida pole võimalik enam konkreetse inimesega kokku viia.

4.1 Privaatsust reguleeriv seadusandlus

Euroopa Liidu õigusaktidest puudutab mobiilpositsioneerimise temaatikat direktiiv 97/66/EC (15.12.1997) pealkirjaga „Personaalse info töötlus ja privaatsuse kaitse telekommunikatsiooni sektoris“, mis täiendab varasemat üldisemat direktiivi

57

Page 58: Jl Msc Thesis 2003

95/46/EC “Üldised personaalse info töötlemise reeglid”. Direktiivides sisaldub rida konkreetseid tingimusi, millele peavad personaalse info töötluse protsessid vastama. Üldreeglid on nendes direktiivides samad, mis juba eespool mainitud: info ei tohi sattuda võõrastesse kätesse ning inimesel peab olema täielik kontroll tema kohta kogutava või potentsiaalselt kogutava informatsiooni kohta. Konkreetselt mobiiltelefoni asukoha info kaitsmist nõuab direktiiv 2002/58/EC, mis sätestab, et kui lisaväärtusteenus soovib määrata kasutaja asukohta, siis peab selleks olema kasutaja luba.

Eesti andmekaitseseadused järgivad eurodirektiivide juhiseid ning sätestavad samuti kohustused seda laadi infot range kontrolli all hoida. Erandiks on praktiliselt kõikjal päästeameti süsteemid, mis võivad juhul, kui kasutaja on helistanud hädaabi numbrile, positsioneerida kasutajat ka siis, kui kasutaja on üldiselt positsioneerimise keelanud. USA seadused (FCC E-911 program, http://www.fcc.gov/911/enhanced/) isegi nõuavad, et mobiilioperaatorid peavad võimaldama mobiiltelefonide asukohta kindla minimaalse täpsusega hädaabi tarbeks määrata. Analoogne nõue pehmemal kujul, st ilma konkreetse täpsuse nõudeta, võeti vastu 2003. aasta 25. juulil Euroopa Liidu komisjoni soovitusena number 2003/558/EC. Vastava valdkonna koordineerimisega tegeleb The European Emergency Number Association (http://eena.org).

Viimasel ajal on toimunud huvitavaid arenguid asukoha privaatsuse kaitse vallas. Mõningates Euroopa riikides (nt Soome) on arutluse all seadus, mis lubab ka peresiseselt teha erandeid positsioneerimise õiguste kontrollile turvalisuse ajendil: lapsevanem tohib nõuda, et alla 14-aastane laps ei saa keelata vanemal teda positsioneerida (www.locationbox.com uudistest).

Kokkuvõttes võib privaatsuse kohta mainida, et ka siis, kui seadused ei nõuaks ranget kliendi asukoha info kaitset, suhtuvad mobiilioperaatorid teemasse väga tõsiselt. Ükski operaator ega teenusepakkuja ei soovi tekitada negatiivset imagot, mis tekiks, kui selgub, et mõnes mobiilpositsioneerimise süsteemis on turvalisusprobleem.

58

Page 59: Jl Msc Thesis 2003

5 Mobiilpositsioneerimise rakendusi

5.1 Mobiilsed asukohapõhised teenused

Mobiilsed asukohapõhised teenused (LBS-id) on rakendused, mis integreerivad mobiiltelefoni asukoha määrangu sisuga (ehk kontendiga) selliselt, et see loob kasutaja jaoks lisaväärtust. Lisaks sellele mõeldakse LBS-i all mistahes mobiilset rakendust, mis kas loob uue ja unikaalse teenuse või integreerib lõppkasutaja asukoha koordinaadid juba olemasoleva teenusega (Strategy Analytics, 2003).

Mitmed ärianalüüsid peavad mobiilse positsioneerimise teenuseid turutsükli mõistetes kasvu faasis olevaks (nn varase enamuse etapis, vt järgnev joonis; allikas: www.reach-u.com). Töö autori hinnangul võiks turu paigutada graafikul toodud varaste adopteerijate järgsesse „auku“ – uued tehnoloogiad, mis võimaldavad kasutajasõbralikku, täpset ja samas odavat mobiilset positsioneerimist (eelkõige A-GPS) ei ole massiliselt veel turul, samas eesrindlikud teenusepakkujad on juba teinud mitmeid asukohapõhiseid teenuseid suurema või väiksema eduga.

Joonis 27 Tehnoloogia üldised arengufaasid (www.reach-u.com, 2003)

Praeguseks on välja kujunenud järgnevad tüüpilised mobiilsete asukohapõhiste teenuste grupid:

59

Page 60: Jl Msc Thesis 2003

1. E-112/911 ehk päästeametite süsteemid (hädanumbrile helistaja asukohta määratakse). Operaator saab vaadata helistaja asukohta.

2. Sõbraotsing - nagu EMT ITB-s olev positsioneerimine. Kasutaja saab vaadata enda või teise kasutaja asukohta tavaliselt webis/wap-is ja sms-iga, kui teine on andnud selle õiguse.

3. Leia lähim/infoteenus - nagu EMT 1711-teenuses on asukohapõhised SMS-võtmesõnad ATM, TANKLA jms, samuti wap-i lehel on teenus. Sisuliselt on see infokataloog (yellow pages), kus kasutaja saab leida endale lähimaid objekte, eeldusel, et need huvitavad teda enim.

4. Mängud - erinev meelelahutus, nt EMT-s Bomberi mäng või M-poll.

5. Fleet Management - autode (jms vahendite) jälgimine, kas valveks või muuks tarbeks, nt EMT-is Monitor ja MobiKit teenused. Sarnane sõbraotsingule, aga eesmärk on teine ning tihti kasutatakse spetsseadmeid (enamasti koos GPS-iga, et piisavalt täpne asukoht saada). Seda tüüpi teenuseid kasutatakse ka näiteks haiglate haldamiseks (Derekenaris jt, 2001)

Mõned käsitlused eristavad location-based ja location-dependent (asukoha-põhised ja asukohast sõltuvad) mobiiliteenuste mõisted. Esimese all mõeldakse teenuseid, mis kasutavad kasutaja asukoha infot, et luua lisaväärtust (nii nagu ka antud töös), teise all mõeldakse teenuseid, mis kas toimivad (või ei toimi) sõltuvalt mobiiltelefoni asukohast. Näiteks võib mobiiltelefoni menüüsse tekkida spetsiaalne turismiinfo valik vaid siis, kui me oleme parasjagu välismaal.

Lisaks mobiilioperaatorite klientidele suunatud teenustele on tekkimas huvitavaid mobiilpositsioneerimise rakendusi geograafiaga otsesemalt seotud teadusvaldkondades. Näiteks Soome Radiolinja katsetab positsioneerimise abil tehtud süsteemi, millega saab määrata liiklusummikute hetkeasukohad, et siis jagada vastavat infot nii liiklejatele kui liikluskorraldajatele. Teine näide on Eestist: OÜ Positium loob süsteemi, kus positsioneeritakse vabatahtlikke uurimisaluseid, et teha sotsiaalset uuringut inimeste liikumiste ja paiknemise kohta eri aegadel (Ilisson, 2003). Info on jällegi väärtuslikuks aluseks linnaruumi planeerimisel ja muuks otstarbeks, näiteks reklaamide ruumilisele paigutusele.

5.2 EU finantseeritud LBS-valdkonna projekte

Euroopa Liidu teadus- ja tehnoloogia arendamise viienda ja kuuenda programmi IST (InfoSociety Technologies) valdkonna raames on käimas ning loodud mitmeid

60

Page 61: Jl Msc Thesis 2003

projekte mobiilpositsioneerimise alal. Peamiseks probleemiks, millele need keskenduvad, on ühtsete standartsete teenuste, informatsiooni võrgustike ning platvormide loomine; reaalseid turuteenuseid sealt pole senini välja kasvanud. LBS-valdkonnaga enim seotud projektid on:

1. Hypergeo (http://www.hypergeo.org/hypergeo/home/index_new.htm) on üle-Euroopalise valdavalt turismiinfole fokuseeritud andmebaasi koostamise projekt.

2. M-toGuide (http://www.mtoguide.org) on lisaks eelnevale konkreetse teenuse (koos spetsiaalse lõppkasutaja-seadmega) koostamise projekt.

3. Galileo (http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/index_en.htm) on Euroopa USAst sõltumatu satelliitide põhine positsioneerimissüsteem

4. INSPIRE (http://inspire.jrc.it) projekt tegeleb GIS-i avatud standarditega üldisemas plaanis, olles OpenGIS-i Euroopa variant.

5. CELLO (http://www.telecom.ece.ntua.gr/cello/) tegeleb mobiilse positsioneerimisega selleks, et optimeerida mobiilivõrgu sidefunktsioone

6. POS.IT (http://falbala.ibermatica.com/posit/) on transpordi valdkonnas (fleet management) mobiilpositsioneerimist kasutava WAP-teenuse tegemise projekt

7. LOCUS ja CGALIES (http://www.telematica.de/locus/, http://www.telematica.de/cgalies/) on Euroopa E-112 valdkonna uuringute projektid

8. MOBIVAS (http://mobivas.cnl.di.uoa.gr/) on positsioneerimise lisaväärtusteenuste platvormi projekt

9. EMILY (http://www.emilypgm.com/) on optimeeritud mobiilpositsioneerimise süsteem, mis kombineerib eri meetodeid.

10. WINE GLASS (http://domobili.cselt.it/WineGlass/) on järjekordne mobiilsete LBS-teenuste üldine platvorm

11. SATURN (http://www.ist-saturn.org/) loob adaptiivseid antenne mobiilivõrgu tarbeks

12. YOUNGSTER (http://www.ist-youngster.org/) on projekt, mis uurib noorte inimeste vajadusi mobiiliteenuste valdkonnas

61

Page 62: Jl Msc Thesis 2003

5.3 Reach-U asukohapõhine vahevara ja teenused

Töö autori juhtimisel tehnoloogilises osas on AS-is REGIO valminud tarkvaratooted, millede abil saavad mobiilioperaatorid pakkuda LBS-teenuseid laiale kasutajaskonnale. Tarkvara töötab hetkel Eestis (EMT ja Radiolinja mobiilivõrkudes), Slovakkias (Orange võrgus) ja Norras (Telenor-i võrgus, sealne teenusepakkuja on Scangit, www.scangit.no). Proovisüsteemid töötavad või on töötanud veel Hispaanias, Soomes, Norras, Horvaatias ja Araabia Ühendemiraatides. Regio müüb välisriikides LBS-tooteid kaubamärgi Reach-U nime all, infot selle kohta leiab aadressil www.reach-u.com.

Detailsed tehnilised kirjeldused toodetest on kommertsinfo, mis on saadaval aktsiaseltsist Regio, allpool on tehtud lühikokkuvõte nendest.

5.3.1 Üldarhitektuur Üldine lähenemine LBS-teenustele Reach-U tootepaketis vastab standardsele arhitektuurile, nagu toodud eespool peatükis 1.1. Konkreetselt pakutav realisatsioon koosneb PinPoint Mgine nimelisest vahevara (positioning middleware) lahendusest ning Reach-U LBS-teenuste paketist.

Frie

ndFi

nder

Mon

itor

Trea

sure

Hun

t

M-P

oll

M-P

rom

oter

… o

ther

s

PinPoint Mgine

3rd

party

apps

Ope

rato

rin

tern

al

Accuracy Privacy

ASP Security

Security

Message gatewayGeographic gatewayBilling

MPS Billing O&M

SMSC MMSC

WAP Gw GIS

XML API

LBS by Reach-U

Single connection pointto infrastructure and enhanced functionality

Statistics Alarming

LBS by third parties

Location-based services

Positioningmiddleware

Enablers

Joonis 28 Reach-U tootepaketi üldarhitektuur

62

Page 63: Jl Msc Thesis 2003

5.3.2 PinPoint Mgine middleware PinPoint Mgine on server, mille kaudu LBS-teenused kasutavad GSM-võrgu seadmeid. See annab ühtse ühenduspunkti teenuste jaoks, ning mitmeid lisafunktsioone, nt asukoha täpsustamine, privaatsuse haldamine ja GIS-i funktsioonid.

Peamised PinPoint Mgine funktsioonid on:

• Kasutajate privaatsuse ja juurdepääs kontroll ja teenuste haldus. Kõik erinevad positsioneerimised kontrollitakse ja logitakse. Kui teenuseks on väline teenus, siis tagatakse, et ei oleks võimalik kokku panna kasutaja tegelikku telefoninumbrit ja asukohta.

• Asukoha täpsustamine. Kasutatakse AS-s REGIO väljatöötatud E-CGI algoritme.

• XML API teenuste lisamiseks. Kasutatakse AS-s REGIO väljatöötatud XML-põhist liidest, mis võimaldab HTTP ja XML standardite abil teenustel pöörduda middleware poole (nt positsioneerimiseks, GIS funktsioonideks jne).

• GIS-spetsiifilised funktsioonid: kaardipildi genereerimine, geokodeerimine, reverse-geokodeerimine, lähimate objektide otsing, teekonna-arvutused.

• Arvelduse võimalused: kõik positsioneeringud ja teised päringud on võimalik teha tasuliseks – nii lõppkasutaja kui teenusepakkuja jaoks.

5.3.3 Asukohapõhised teenused Regio on Reach-U nime all loonud asukohapõhiseid teenuseid nii kliendi tellimisel (konkreetseks juhuks) kui omatootena (pidevaks tarkvaramüügiks). Allolev nimekiri sisaldab Reach-U tooteid.

• FriendFinder – lõppkasutaja-teenus, mis võimaldab SMS-i, veebibrauseri, WAP-i jt vahenditega positsioneerida teisi mobiiltelefone, mille kasutaja on andnud positsioneerimiseks loa.

• Monitor – ärikasutaja teenus, mis võimaldab positsioneerimise abil jälgida firmale kuuluvaid mobiiltelefonide asukohti. Teenus on veebiliidesega.

• Bomber – lõppkasutajatele suunatud mäng, mis SMS-ide vahendusel võimaldab sõpradel üksteist “pommitada”, st arvata ära nendevaheline kaugus.

63

Page 64: Jl Msc Thesis 2003

• Treasure Hunt – lõppkasutaja teenus, mis võimaldab otsida “aardeid”, arvates ära kauguse selleni.

• M-Poll – SMS-idega hääletuse teenus arvamusuuringu jaoks, sobib näiteks telesaate täienduseks. Eripära on selles, et tänu positsioneerimisele saab näidata hääletajate asukohti kaardil ning häälte jaotumist eri piirkondades.

• T-number – Turismiinfo teenus lõppkasutajatele. Eestis töötab see nii, et Regio Eesti Atlase 2002/2003 paberväljaandes on umbes tuhandel objektil juures number, millele helistades kuuleb huviväärsuse lühikirjeldust. Igal objektil on oma telefoninumber (ehk T-number). SMS-iga ja WAP-iga on võimalik küsida lähimate objektide T-numbreid.

• E-112 location – päästeametitele jt turvafirmadele suunatud üsna võimas spetsiifiline desktop-GIS süsteem, mis võimaldab automaatselt positsioneerida mobiiltelefone, kes helistavad hädaabi numbri kõnekeskusesse. Lisaks positsioneerimisele sisaldab tarkvara muid päästeameti dispetšerile vajalikke GIS-funktsioone, nagu teekonnaotsing, kaardi vaatamine, aadressiotsing, objektide otsing, alarmautode asukoha jälgimine jne.

• M-Promoter – ärikasutajatele suunatud teenus, mis võimaldab kanaliseerida reklaampakkumisi konkreetsete huviliste gruppidele. Lõppkasutaja seisukohast on tegu infoteenusega – kasutaja määrab, mis valdkonna sooduspakkumised teda huvitavad. Pakkumised võivad olla asukohapõhised – nii saab näiteks saata kaubamaja pakkumisi vaid neile kasutajatele, kes on hetkel kaubamajale piisavalt lähedal (vähemalt samas linnaosas).

5.4 Tuleviku trendid asukohapõhiste teenuste valdkonnas

5.4.1 Kommertsturu arengud Kuigi on ennustusi (nt Strategy Analyst, 2003), et asukohapõhised teenused muutuvad juba mõne aasta pärast äriliselt oluliseks valdkonnaks, ei ole selgeid märke sellest, et see ka reaalsuses nii oleks. Pigem annab asukohapõhiste teenuste portfell mobiilioperaatorite jaoks väikese lisaväärtuse, et eristuda enda konkurentidest, kui et toob raha sisse. See kehtib eriti väiksemate, suurusjärgus alla 10 miljoni elanikuga riikide kohta.

Samas suurematel turgudel on viimasel ajal (2003. aasta esimesel poolel) näha, et üha tugevamalt tulevad turule iseseisvad asukohapõhiste teenuste pakkujad, kes loovad

64

Page 65: Jl Msc Thesis 2003

uusi atraktiivseid teenuseid ning turustavad neid korraga läbi mitme või kõikide geograafilise piirkonna mobiiltelefoni võrkude. Esirinnas on siin Suurbritannia, Norra, Rootsi ja Prantsusmaa ja Saksamaa firmad. Peamised teenustegrupid on suunatud ärikasutajatele: nt autode jälgimine, aga ka navigeerimise- ja infoteenuseid lõppkasutajatele (näiteks www.mobiloco.de). Teise trendina on näha, et suureneb ruumiinfo on-line sisupakkujate hulk – need on firmad kui ka riigiettevõtted, kes pakuvad kaardiinfot ja sellega seotud funktsioone back-office teenustena, mida saab kasutada muuhulgas mobiilsete asukohapõhiste teenuste juures. Näiteks võiks olla Microsofti MapPoint.net teenus kui tulevikus tõenäoliselt oluline globaalne kommertsteenus ning Eesti Maa-ameti kaardiserveri teenused kui avalikud teenused.

Ärilist suuremat arengut piiravad autori hinnangul peamiselt tehnilised piirangud, mis tulenevad mobiilsetest kasutajaliidestest: peamised piirajad on siin positsioneerimise täpsus ja kasutajaliidese ebamugavus.

5.4.2 Tehnoloogilised arengud Lõppkasutajale suunatud asukohapõhiste teenuste puhul on autori hinnangul senini väga oluliseks probleemiks olnud tehnilised piirangud, eelkõige positsioneerimise täpsus ja teisalt mobiilteenuste väike kasutajasõbralikkus. Enamus kasutajad on pettunud, kui nad püüavad leida enda asukohta, kuid selgub, et see antakse enam kui kilomeeter eemal tegelikust asukohast. Samuti on mobiiltelefonide kasutajaliidesed üsna piiratud (väikesed ekraanid, väikesed klaviatuurid, aeglane tarkvara) ja seega ei ole teenuste kasutamine niivõrd mugav, kui ollakse harjunud näiteks webiteenuste puhul. Ühelt poolt on see harjumuse küsimus, teisalt täiustatakse iga aastaga tunduvalt telefonide riist- ja tarkvara, et teha nende kasutamine võimalikult mugavaks ka muudeks funktsioonideks kui kõnelemine. Aastal 2003 on juba praktiliselt kõikidel uutel telefonimudelitel värvilised ja suuremad ekraanid (mis muudavad näiteks kaardipildi mitu korda kasutatavamaks) ning on loodud paremad tarkvaralised võimalused sinna kasutajasõbralikke lisaväärtusteenuseid luua, näiteks multimeedia sõnumite (MMS) ja mobiilse Java (J2ME) tehnoloogiate abil.

Positsioneerimise täpsuse parandamiseks on loodud juba enne aastat 2000 mitmeid meetodeid, millest osa on ka GSM standardis kirjeldatud. Täpsemate meetodite parameetrid ja üldine põhimõte on kirjeldatud eespool (peatükk 1.2), siin nendest tuleviku seisukohast:

• E-CGI: enchanced cell global identity on suhteliselt odav täpsuse parandamise võimalus. Paraku on ilmnenud, et ka sellega saavutatav täpsus ei tee piisavat kvalitatiivset hüpet ning vähesed operaatorid on söandanud

65

Page 66: Jl Msc Thesis 2003

sellesse investeerida. Mõned mobiilioperaatorid kasutavad seda meetodit, kuid paljud hoiduvad sinna investeeringuid tegemast.

• E-OTD: meetod annab täpsuse suurusjärgus 50-200 meetrit, mis peaks olema piisav USA FCC E911 nõude rahuldamiseks. Seetõttu on mobiilivõrke USA-s (nt Sprint PCS), mis on võtnud selle meetodi kasutusele, kuigi see nõuab investeeringuid mobiilivõrku ning sobivaid telefone. Samas on reaalsed katsed näidanud, et saadav täpsus on halvem konkureerivast U-TDOA meetodist. Juba mõnda aega on enamikes uuemates telefonides tarkvaraline tugi E-OTD meetodile olemas (nt SonyEricsson T68). Siiski võib arvata, et peale mõne USA võrgu see meetod laiemat kasutust ei leia, sest reaalseks navigatsiooniks jpm teenuste jaoks on tarvis veel suuremat täpsust selleks, et saaks eristada, kus pool tänavat inimene asub, mis suunas liigub jne.

• A-GPS on täpseim, kuid omab mitmeid olulisi puudusi. Peamiseks probleemiks on, et GPS võimaluse lisamine mobiiltelefoni on kulukas. See nõuab eraldi sagedusel töötavat antenn, piisavalt palju elektrivõimsust jne, mis võib muuta kompaktse A-GPS+GSM seadme isegi kallimaks kui osta eraldi mobiiltelefon ja GPS. A-GPS nõuab mobiilivõrku suhteliselt suuri investeeringuid. Senini on vastavaid telefone müüdud edukalt Jaapani ja USA turul (valdavalt CDMA võrkudes), kus ollakse rohkem harjunud GPS-seadmeid kasutama ning seetõttu ollakse valmis maksma nende eest lisaraha. Tehnoloogia juhtiva pakkuja SnapTracki kodulehel on (http://www.snaptrack.com/technology/phones.jsp) 9. dets. 2003. a. seisuga loetletud 81 telefonimudelit mis sisaldavad gpsOne/SnapTrack tehnoloogiat. Parema leviku põhjuseks väljaspool Euroopat võib olla ka see, et nende suurte riikide kohta on olemas korralikud üleriiklikud GIS-andmebaasid, mis võimaldavad pakkuda detailseid navigatsiooniteenuseid; samuti on mitmed mobiilioperaatorid laia geograafilise levikuga. Euroopas on nii info kui operaatorite katvus väga väikeste alade kaupa, luues olukorra, kus mobiiliteenuste kasutamine välismaal (just seal kus navigeerimist kõige enam oleks tarvis!) on väga kallis või veelgi sagedamini tehniliselt võimatu.

Siiski usub autor, et peamiseks mobiilse GIS-i teenuste eestvedajaks saab olema kolmanda põlvkonna (3G) mobiiltelefonidesse lisatav A-GPS-i riist- ja tarkvara. Nii tekivad 2005-2010 enamikele mobiiltelefonide kasutajatele täpset navigeerimist võimaldavad kasutajasõbralikud vahendid, millega saab positsioneerida nii ennast kui oma sõpru. Praegu paljudel esimestel 3G mobiiltelefonidel A-GPS-i pole, sest esialgu

66

Page 67: Jl Msc Thesis 2003

on prioriteet kiire andmeside võimaluste telefoni lisamine, st. eelkõige reaalajas video edastamine (videokõned). Kui multimeediavõimalused on juba tavaliseks saanud, siis hakkavad telefonide ja mobiilvõrkude pakkujad otsima uusi võimalusi, mida telefoni lisada, et olla konkurentidest parem, ning selleks võib olla A-GPS (mille tehnoloogia on juba mõnda aega valmiskujul olemas) ning koos sellega uue taseme asukohapõhised teenused.

Kolmanda põlvkonna mobiilivõrgu tarbeks on loodud ka spetsiifilisi, suhteliselt täpseid asukoha meetodeid, mis on analoogsed E-OTD-le ja Cell ID meetoditele ning töötavad ilma GPS-ita: näiteks Database Correlation Method (DCM), mille täpsus on väidetavalt 67% juhtudel 25 m (Ahonen & Eskelinen, 2003) või Cambridge Positioning Systems-is loodud Cumulative Virtual Blanking mis lubab 20-meetrist täpsust (Duffett-Smith & Macnaughtan, 2002). Võib arvata, et kuna need ei ole standardsed meetodid, jäävad need praktikas rakendamata; samuti võivad täpsuse numbrid olla ülepaisutatud nagu ka 3G võrgu reaalse kiiruse parameetrid. Mõned 3G spetsiifilised positsioneerimismeetodid on ka standardiseeritud, näiteks CI+RTT/SAI+RTT (Service Area Identity and Round Trip Time) on CGI+TA analoog ja IPDL-OTDOA (Idle Period Down Link – Observed Time Difference of Arrival) töötab E-OTD-le analoogselt (täpsemaid ülevaateid vt Adams, Ashwell ja Bazter, 2003 ning Zhao, 2002). Kolmanda põlvkonna standard on keerukam teema, sest kui GSM-il on üks ETSI standardite alus, siis 3G võrkudel on vähemalt kolm erinevat standardit: cdma2000 (USA põhiliselt), 3GSM (ETSI standard, Euroopas; vana nimega W-CDMA), ja ka Hiinas on koostöös Siemensiga loodud enda 3G versioon . 3G positsioneerimise temaatikat pole siin põhjalikumalt käsitletud, sest töö keskendub tänase päeva reaalsetele võimalustele. Nii palju on teada, et kuna 3G töötab kõrgemal sagedusel, siis on kärgede suurus väiksem ja seega peaksid raadiosignaalil töötavad positsioneerimismeetodid andma suurusjärgus 1.5 korda täpsema asukoha.

2003. aasta septembris tuli Rootsis esimese kolmanda põlvkonna võrgu „3“ klientidele müüki Motorola 3G telefon A920, mis on esimesi A-GPS riistvaraga telefone Euroopas. Et aga 3-e mobiilivõrk ei sisalda seadmeid A-GPS tööks, siis GPS-i reaalselt veel kasutada ei saa (http://www.infosyncworld.com/news/n/4134.html).

Enne aastat 2005/2006 jätkub tõenäoliselt asukohapõhiste teenuste evolutsiooniline areng – jätkatakse seniseid projekte, kuid uutesse investeeringutesse suhtuvad mobiilioperaatorid ning teenusepakkujad üsna ettevaatlikult. Mobiilioperaatorite ja ka aktiivsemate klientide huvi on seniks pigem suunatud uute 3G teenuste poole, milleks on värvilise video (sh telepildi) edastus mobiiltelefonile ja ühelt mobiiltelefonilt teisele. Võrgud, kes ise veel aktiivselt 3G arendusega ei tegele, püüavad luua teenuseid minimaalsete kulutustega, et teenida tagasi juba tehtud investeeringuid, kuid suurt optimismi valdkonna lähiaja suureks ärieduks üldiselt pole.

67

Page 68: Jl Msc Thesis 2003

Samas ei ole mobiilsed teenused (kitsamalt LBS-id) sõltumatu valdkond, vaid kuuluvad laiemasse elektrooniliste tehnoloogiate valdkonda, olles tugevalt mõjutatud ITK üldistest tendentsidest. Seetõttu on teema lõpetamiseks järgnevas tabelis toodud üldisemalt infotehnoloogiate tänane ja homne seis, nii nagu seda nähakse Euroopa Liidu kuuenda teadus- ja arendusuuringute raamprogrammi (FP-6) IST valdkonna tööprogrammis (EC-IST, 2003).

Tabel 17 IST tehnoloogiate visioon, eEurope 2005 visioonidest

Infoühiskonna tehnoloogiad täna Infoühiskonna tehnoloogiad homme

PC põhised ........................................................ “Meie ümbruskond” on liideseks

“Kirjutamine ja lugemine” ...............................Kõikide meelte kasutamine intuitiivselt

“Sõnade”-põhine info otsing.............................Konteksti-põhine teabe käsitlus

Madal ribalaius, eraldatud võrgud ....................Piiramatu ribalaius, konvergents

Mobiilne telefon kõnelemiseks .........................Mobiilne/juhtmeta täielik multimeedia

Mikro-skaala .....................................................Nano-skaala

Räni-põhised pooljuhid.....................................+ uued materjalid

e-teenused alles tekivad ....................................Lai kasutatavus (eTervis, eÕpe, …)

<10% maailma elanikkonnast on on-line..........Globaalne levik ja rakendus

68

Page 69: Jl Msc Thesis 2003

6 Kokkuvõte

Mobiilpositsioneerimise rakendused ei ole kuidagi piiratud siin kirjeldatud olemasolevate kommertsteenuste ja uurimisprojektidega. Autori kogemused on näidanud, et laiemat rakendust on senini suures osas piiranud info vähesus tehnoloogia võimalustest ning piirangutest. Just seda lünka püüab antud töö täita.

Töös analüüsiti mitmeid mobiilpositsioneerimise parameetreid, eelkõige neid, mille kohaselt oleks võimalik otsustada, kas üldse, ja kui, siis kuidas saaks töös uuritud tehnoloogiat rakendada. Keskseks probleemiks on siin asukoha määramise täpsus. Tulemused näitasid et 66 % CGI+TA meetodil tehtud positsioneerimise vigadest jäid alla 2 km (90% alla 1000 m linnades; 66% alla 4000 m maapiirkondades); vaid 1% asukoha määramistest olid suurema võimaliku eksimusega kui 13 000 meetrit. Siiski nõuavad paljud rakendused palju täpsemat asukoha määramist, näiteks navigatsiooni jaoks ei tohiks viga olla enam kui 15 meetrit. Ära ei tohi unustada ka teisi aspekte, mis võivad piirata tehnoloogia kasutamist: eelkõige on selleks privaatsuse kaitse nõuded ja asukoha määramise tehnilised piirangud.

Töös on toodud näidisrakendusi nii kommertsteenuste kui inimgeograafia-alase uuringu valdkondadest. Näidised võib võtta aluseks, kui arendada teenuseid edasi kommertssuunas või konstrueerida erinevaid teaduslikke uuringuid. Kommertsteenused on tekkinud viimastel aastatel, kuid kasutajasõbralikuks muutumiseks on tarvis täpsemate mobiilpositsioneerimise meetodite, eelkõige A-GPS laiemat levikut.

Kokkuvõtteks sõltub mobiilpositsioneerimine kasutatavus konkreetsest rakendusest. Tuleb vaid silmas pidada täpsuse ja kasutatavuse piiranguid. Senini on tehnoloogiat peamiselt kasutatud mobiilioperaatorite kommertsteenustes ja päästeteenistuses, kuid võimalusi mobiiltehnoloogia unikaalsete võimaluste kombinatsioonis, mille moodustavad odav on-line kommunikatsioon koos asukoha määramisega, oleks palju rohkem.

69

Page 70: Jl Msc Thesis 2003

7 Kasutatud kirjandus

Adams, P.M., Ashwell, G. W. B. ja Baxter, R. (2003) Location-based services – an overview of the standards. BT Technology Journal, Vol 21 No 1, January 2003

Ahonen, S. ja Eskelinen, P. (2003) Mobile terminal location for UMTS. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 18, no. 2, February 2003

Birnbaum, J. (1997) Toward Pervasive Information Systems. HP Laboratories. On-line: http://www.hpl.hp.com/speeches/pervasive.html

CGALIES (2002). Report on implementation issues related to access to location information by emergency services (E112) in the European Union. On-line: http://www.telematica.de/cgalies/

Chung, P. N. (2003) Positioning of Mobile Devices. Oresund Summer University. On-line: http://www.giscentrum.lu.se/www_summeruniversity/projects2003/PingChung.pdf

Derekenaris G. jt (2001) Integrating GIS, GPS and GSM technologies for the effective management of ambulances. Computers, Environment and Urban Systems, Elsevier Publishers, 25 (3), pp. 267-378

Duffett-Smith, P., Macnaughtan, M. (2002) Precise UE positioning in UMTS using cumulative virtual blanking. IEEE Conference Publication. no. 489, pp. 355-359. 2002. On-line: http://www.cursor-system.com/cps/document_library/CPS_CVB.pdf

Ericsson (2003) Mobile Positioning Guide. On-line: http://www.ericsson.com/mobilityworld/

EU-IST (2003) European Commission, Information Society Technologies, 2003-2004 Workprogramme. On-line: http://www.cordis.lu/ist/

GEOEurope (2000) Technology Trends: Millenial Visions. Jan 2000, pp 17-19 On-line: http://www.geoplace.com/ge/2000/0100/0100tt.asp

Goodchild, M.F., Egenhofer, M.J., Kemp, K.K., Mark, D.M. and Sheppard, E. (1999) Introduction to the Varenius Project. International Journal of Geographical Information Science 13 (8), 731-45

Hightower, J., Borriello, G. (2001) Location Systems for Ubiquitous Computing. IEEE Computer. August 2001. On-line: http://www.intel-research.net/Publications/Seattle/062120021154_45.pdf

Ilisson, A. (2003) Eesti teadlased lõid süsteemi inimeste telefoni abil jälgimiseks. Eesti Päevaleht, 10.10.2003. On-line: http://www.epl.ee/artikkel.php?ID=247422

70

Page 71: Jl Msc Thesis 2003

Krievs, R. (2002) Using fading to improve accuracy of Cell ID based mobile positioning algorithms. Proceedings BEC 2002, Tallinn. On-line: http://www.rsf.rtu.lv/Latvieshu%20lapa/publikacijas/Krievs/krievs.pdf

Laineste, J. (2003) Reach-U PinPoint Mgine 3.1 product description. AS Regio, kommertsdokumentatsioon.

Laitinen, H. jt (2001) Cellular location techniques. Cello consortium. On-line: http://www.vtt.fi/tte/tte35/pdfs/CELLO-WP2-VTT-D03-007-Int.pdf

Lankinen, M. (2001) How will positioning evolve? Nokia, IIR Finland Mobile Location-based Services conference 25.01.01, Helsinki

Nordström. J. (2002) Location Based Services (LBS) Target new business opportunities – today. Ericsson presentation, 2002

Openwave (2003) Location Studio 2.0 AAI Developer's Guide. Openwave, 2003. On-line: http://www.openwave.com

Pfeiffer, E. (2003) WhereWare. An MIT Enterprise Technology Review, September 2003. online: http://www.technologyreview.com/articles/pfeiffer0903.asp?p=0

SnapTrack (2003) Location Technologies for GSM, GPRS and UMTS Networks. Technical whitepaper. On-line: http://www.cdmatech.com/resources/pdf/location_tech_wp_1-03.pdf

Spinney, J. (2003) Mobilizing Existing Users of Geographic Information? The Dumb Pipe Approach for LBS. Directions Magazine, Sep 29, 2003. On-line: http://www.directionsmag.com/article.php?article_id=411

Spirito, M. A. (2001) On the accuracy of cellular mobile station location estimation. IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, 50 (3): 674-685 MAY 2001

Strategy Analytics (2003) Location Based Services: Strategic Outlook for Mobile Operators and Solutions Vendors. Industry report, March 2003. 29 pp. Available commercially from http://www.strategyanalytics.com

Wax, M ja Hilsenrath, O. (2000). Signature matching for location determination in wireless communication systems. U.S. Patent 6,112,095

Zhao, Y. (2002) Standardization of Mobile Phone Positioning for 3G systems – IEEE Communications Magazine, July 2002

71

Page 72: Jl Msc Thesis 2003

Olulisemad tehnoloogiafirmad ja standardiorganisatsioonid:

Ericsson: http://www.ericsson.com, tehnoloogia-alane põhiinfo: http://www.ericsson.com/mobilityworld

Nokia: http://www.nokia.com, tehnoloogia: http://forum.nokia.com

CPS: http//www.cursor-systems.com

SnapTrack: http://www.snaptrack.com

MSLocation: http://www.mslocation.com

OpenWave: http://www.openwave.com

OpenLS initiative, Open GIS Consortium (OGIS): http://www.openls.org

Open Mobile Alliance (OMA): http://www.openmobilealliance.org

The European Emergency Number Association: http://eena.org

Reach-U: http://www.reach-u.com

72

Page 73: Jl Msc Thesis 2003

Lisa 1 Terminite sõnastik 3G – Third Generation. Kolmanda põlvkonna mobiilkommunikatsiooni süsteem, mis võimaldab suuremaid andmevahetuse kiiruseid kui GSM jms teise põlvkonna mobiilivõrgud. Üldstandardiks on UMTS, olulisemad konkreetsed standardid on 3GSM (ehk W-CDMA) ja cdma2000

3GPP - The 3rd Generation Partnership Project. Projekt 3G mobiilivõrgu standardite loomiseks, selle põhipartnerid on ETSI jt standardite loojad

A-GPS – Assisted Global Positioning System. Mobiilpositsioneerimise meetod, mis kasutab kombineeritult GPS-i ja mobiilivõrgu infot.

API – Application Programming Interface. Liides rakenduste programmeerimiseks

Asukohapõhine teenus – teenus, mis loob lisaväärtust tänu mobiiltelefonide asukoha infole

Baasjaam – mobiilivõrgus raadiosidega otseselt tegelev seade, vahetult võrgu masti juures. Baasjaama ülesanne on katta ühe kärje ala.

BSC – Base Station Controller. Baasjaamade tööd koordineeriv seade mobiilivõrgus

BTS – Base Tranceiver Station. Vt baasjaam

CDMA – Code Divison Multiple Access. Qualcomm-i mobiiltelefoni standard, levinud Ameerikas ja Aasias, ei ole kasutuses Euroopas.

Cell – vt kärg

CGI – Cell Global Identity, ka Cell ID. Siin: mobiilpositsioneerimise meetod, mis määrab kärje, mille levis mobiiltelefon hetkel asub

CGI+TA - Cell Global Identity and Timing Advance. Mobiilpositsioneerimise meetod, kus lisaks kärjele määratakse mobiiltelefoni kaugus mastist, kasutades signaali ajalise nihke infot.

D-GPS – Differential GPS – maapealsete lisajaamade infot kasutav süsteem, mis täpsustab GPS-i asukohamäärangut

E-112/911 – Enhanced 112/911. Täiendatud päästeteenistus, mis sisaldab olulise funktsioonina määrata koheselt hädaabinumbrile helistaja asukoht

E-OTD – Enhanced Observed Time Difference. Mobiilpositsioneerimise meetod, kus kasutatakse triangulatsiooni mitmest mobiilivõrgu mastist

ETSI – the European Telecommunications Standards Institute. Instituut, kes loob ja arendab telekommunikatsiooni standardeid, nt GSM standardit.

Galileo – GNSS-i mitteametlik nimetus

73

Page 74: Jl Msc Thesis 2003

GMLC – Gateway Mobile Location Center. Mobiilpositsioneerimise jaoks asukoha infot koguv ja vahendav seade mobiilivõrgus (ETSI mõiste)

GNSS – Global Navigation Satellite System. Euroopa Liidu ja Euroopa kosmoseagentuuri (ESA) satelliitidel põhinev uus asukoha määramise süsteem

GPS - Global Positioning System. Satelliitidel põhinev USA kaitseministeeriumi loodud asukoha määramise süsteem

GSM – Global System for Mobile Communications. Mobiiltelefoni võrgu standard, levinud Euroopas ja mujal maailmas.

J2ME – Java 2, Mobile Edition. Tehnoloogia, mille abil saab luua allalaaditavaid programme mobiiltelefoni sisse

Kärg – ühe mobiilivõrgu antenni poolt kaetav ala

LA – Location Area. Piirkond mobiilivõrgus, milles „kutsutakse“ mobiiltelefoni

LBS – Location-Based Service. Mobiine asukohapõhine lisaväärtusteenus

Lisaväärtusteenus – teenus telekommunikatsioonivõrgus, mis lisaks sidekanalile (kõne, andmeside, sõnumid) pakub lisafunktsionaalsust

LMU – Location Measurement Unit. Lisaseade mobiilivõrgus (seotud baasjaamadega) täpsemate mobiilpositsioneerimise meetodite (E-OTD, A-GPS) realiseerimiseks

Maksimaalne teoreetiline asukoha viga (e) – mobiilpositsioneerimise täpsuse näitaja, mis iseloomustab kui palju võib leitud punktasukoht erineda mobiiltelefoni tegelikust asukohast

Middleware – vt vahevara

MLC - Mobile Location Center. GMLC ja SMLC sisaldav seade mobiilivõrgus

MMSC – Multimedia Messaging Service Center. Multimeedia-sõnumeid (MMS) vahendav seade mobiilivõrgus

Mobiiliteenus – mobiiltelefoni võrgus töötav teenus

Mobiilpositsioneerimine – mobiiltelefoni asukoha määramine

Mobiilterminal – mobiilivõrgus töötav lõppkasutaja-sideseade (mobile station), tavaliselt mobiiltelefon

Mobile positioning – vt mobiilpositsioneerimine

MPS – Mobile Positioning System. Mobiilpositsioneerimise süsteem, GMLC ja SMLC realisatsioon (Ericsson-i tootenimi)

74

Page 75: Jl Msc Thesis 2003

NMR - Network Measurement Report. Mobiiltelefoni raadiosignaalide tugevuste mõõtmise tulemus

NMT – Nordic Mobile Telephone. Esimese põlvkonna analoogsidel põhinev mobiiltelefoni võrk

QoS – Quality of Service. Teenuse kvaliteedi tase

Semantiline asukoht – asukoht antuna mitte geograafilise ruumi (physical location), vaid muude objektide suhtes, näiteks kohanimena või infona, kas objekt on alas x. Kasutatakse ka mõisteid symbolic location või relative location.

SMLC – Serving Mobile Location Center. Mobiilpositioneerimise jaoks asukoha arvutusi sooritav seade mobiilivõrgus

SMSC – Short Message Service Center. Lühisõnumeid vahendav seade mobiilivõrgus

UMTS – vt. 3G

Vahevara – tarkvara, mis pakub oma API, et peita alussüsteemi (siin: mobiilivõrgu) keerukust.

WAP – Wireless Application Protocol. Mobiiltelefonide jaoks lihtsustatud veeb.

XML – Extensible Markup Language – tekstipõhine, HTML-ile sarnane andmete kirjeldamise keel, mis on laialdaselt kasutusel Interneti-põhistes teenustes

75