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行動定位服務
Location-Based Services
授課老師：陳偉業
學生：碩專一甲 n9590007 曹文雄
無線網路與行動通訊
參考資料
• Jochen Schiller and Agnès Voisard,” LocationBased Services”
• Johan Hjelm,”Creating Location Services for the
Wireless Web”
• 葉振男,"淺談行動定位技術的發展",拓墣產業研究
所焦點報告,no18
• 崔文、殷志揚、陳昭男,”行動網路定位技術概觀”,
電腦與通訊,第115期,PP54-60
• 林暉景,”IEEE 802.15 技術研究－ 各種測距演算
法之介紹 “,工研院電通所技術專欄
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大綱
• 簡介行動定位服務
• 行動定位服務的產業
環境
• 定位層
• 中介層
• 應用層
• 架構
• MLP
• OpenLS
LBS概念
通訊模型
標準
• 抵達時間
• 抵達時間差
• 訊號強度測距
• 近場區電磁測距
• 抵達角度
• GPS
• 用戶端
• 網路端
• WLAN
測距演算
法
定位技術
隱私權
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LBS(Location Based Service)
• 行動網路定位技術(Mobile Location Technology)
– 定位服務(Location Based Service；LBS)
• 以專用裝置為基礎，不具備行動資料傳輸的能力，所搭載的內
容也是固定的，無法即時更新
– 行動定位服務(Mobile Location Based Service；
MLBS)
• 即是加上了行動通訊並用於行動裝置之上。
• 一般仍以LBS通稱，其定義為：
– 為了提供使用者加值服務，
– 整合一個可以定位的移動裝置，
– 然後以位置資訊提供相關的服務。
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LBS的特性
• 三個重要的特性：
– Location 定位化
– Personal 個人化
– Time 即時性
• 三個維度，可構成加值服務的三度空間
– 以公車時刻表的服務為例：
• 如果我們在網路上可以取得一份各個班次的時刻表，
那並沒有價值。
• 但是如果可以取得經過目前我所在地點以及到達地
點的公車路線時刻，那就增加了個人化的價值。
• 若是可以取得下一班經過我附近的最短路線時刻，
那就滿足了三個維度的加值服務。
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LBS的演進
• 在Gravitate Inc.的白皮書中，將LBS的演進
分為三個階段。
– 第一個階段使用者必須自己輸入位置資訊以取
得相關地理位置服務。
– 第二個階段就像現在利用基地台時間差定位的
技術一樣，即使是利用Cell-ID定位，也只有
100～200公尺的準確度，較難符合複雜應用的
需求。
– 而第三階段的LBS，除了準確度的提升，系統
也必須能夠自動針對使用者目前位置提供資訊
或者發出警告。
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LBS 通訊模型(General LBS communication model)
• 包括
– 定位層
– 中介軟體層
– 應用層
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定位層(Positioning Layer)
• 定位層負責計算設備或使用者，目前所在
位置。
– 定位裝置 (PDE:Position Determination
Equipment )
• 由PDE算出位置，然後將經緯度座標，在
網路中傳輸到：
– 應用程式
– 中介軟體
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應用層(Application Layer)
• 依據用戶端的定位資料，提供必要的服務
，例如：
– 車隊管理
– 導航
– 緊急援救
–…
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應用和準確度
(Overview of LBS applications and level of accuracy required)
Application (應用)
Accuracy (準確度)
Application (應用)
Accuracy (準確度)
News(新聞)
Low
Gaming (玩遊戲)
Medium
Directions (指向)
High
M-Commerce (行動商務)
Medium to High
Traffic Information (交通資訊)
Low
Emergency (緊急事件)
High
Point of Interest (重要地標)
Medium to High
Sensitive Goods Transportation
(敏感商品運輸)
High
Yellow Pages(黃頁)
Medium to Low
Child Tracking (小孩追蹤)
Medium to High
Car Navigation(汽車導航)
Medium to High
Pet Tracking (寵物追蹤)
Medium to High
Personal Navigation (個人導航)
High
Electronic Toll Collection / 電子
收費(ETC)
Medium to High
Directory Assistance (工商目錄
援助)
Medium to High
Public Management System ( 公
共管理系統)
Medium to High
Fleet Management (車隊管理)
Low
Remote Workforce Management
(遠端勞動力管理)
Low
Car Tracking (車輛追蹤)
Medium to High
Local Advertisement (地區性廣
告)
Medium to High
Asset Tracking (資產追蹤)
High
Location-Sensitive Billing (敏感
位置收費)
Medium to Low
Source: Bellocci, V., Genovese, S., Inuaggiato, D., and Tucci, M. (2002, July 18). "Mobile Location-Aware Services: 2002 Market Perspective,"
Ericsson, Division Service Architecture and Interactive Solutions.
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應用種類及範例(Categories and examples of LBS applications.)
Push Services(推)
Pull Services (拉)
例1:當朋友進到你所在的區域，
得到一個提醒。
例2: 主動提供朋友目前所在位置
的訊息。
例3:你所在城市發佈一個恐怖警
報。
例4:選擇參與名為‘’shoot ‘em
up’‘的location-based game ，而
且正在被攻擊。
例5:你所在區域的餐廳傳送折價
卷給你。
例1:查詢目前在你附近的朋友。
例6:當你追蹤的重要資產，脫離
預設路線時，主動發送警示。
例7:小孩離開運動場時，主動發
送警示。
例5:查詢貨運車隊目前所在位置。
Person-oriented (個人定向)
Communication (通信)
Information (資訊)
Entertainment (娛樂)
M-Commerce and Advertising
(行動商務和廣告宣傳)
例2:找到好看到電影，並引導到
電影院。
例3:玩一個location-based game，
並且找尋攻擊對象。
例4:找尋所在位置中發生的cool
events。
Device-oriented (裝置定向)
Tracking (追蹤)
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中介層(Middleware Layer)
• 定位層取得座標後，開始傳輸資訊給應用程式，
由於定位層(P)的技術與應用層(A)的技術，其組
合的可能性為A*P個。
• 有了中介層之後，可以將複雜度降低，並且適時
的進行整合，其組合的可能性變成A+P個。
• 所以中介軟體，在處理定位資料時，可以在各種
網路環境中，有很高的互通性，同時開發AP也比
較容易。
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中介層(Middleware Layer)
應用程式有或沒有中介軟體
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形成LBS的產業鏈(industry chain)
定位技術開發商
終端設備製造商
中介軟體開發商
GIS技術開發商
LBS內容提供商
通信業者
GIS資料提供商
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市場與分佈(Location markets and segments)
Business
Airports (機埸)
Vertical market
(垂直市場)
Taxi companies (計程車
公司)
Police (警察)
Home repair services (家
庭修繕服務)
Emergency (緊急事件)
High-value goods
delivery (高價值商品遞送)
Horizontal market Asset tracking (資產追蹤)
(水平市場)
Automated toll (自動繳通
行費)
Consumer
Child tracking (小孩追蹤)
Tourist security(觀光客
安全)
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LBS 標準(LBS STANDARDS)
• 提供 LBS 標準的主要標準組織是
– Open Mobile Alliance
(OMA)(http://www.openmobilealliance.org)
• OMA在傳輸層的標準較為集中
– Open GIS Consortium, Inc.
(OGC)(http://www.opengis.org).
• OGC 在應用層的標準較為集中
– 但是一些其他的標準組織也提供 LBS 標準環境
的重要元件。
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LBS 標準架構(The LBS Standards Framework.)
Java實作於次世代通訊服務
定義通信協定
定義Third-party應用程式間的介接，及次世代通信服務
行動服務
Internet協定和服務
Web協定和服務
無線網路應用程式協定
定義OpenLS平台的介面及內容模型
定義地理空間網路服務服務
導航和定位資訊遞送服務
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(Diagram courtesy of OGC.)
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移動定位協定(MLP:Mobile Location Protocol )
• 一個應用程式級的協定。
• 視為以下兩者間的介面。
– 定位伺服器
– 以提供定位的應用程式
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(Diagram courtesy of OMA.)
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移動定位協定(MLP:Mobile Location Protocol )
服務層
元件層
傳輸層
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(Diagram courtesy of OGC.)
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典型的範例
終端裝置
(Typical service/request response via the GeoMobility Server. )
入口及服務平台
1.訂戶連接到Portal，請求服務。
地理行動伺服器
2. Portal向OpenLS
應用程式請求服務。
5.OpenLS回應。
6. Portal回覆回應及支援交握，
在終端裝置行動地理伺服器之間。
3. OpenLs應用程式或核心服務
請求由GMLC的終端設備位置。
Gateway Mobile Location Center
/Mobile Positioning Center
4. GMLC/MPC回覆MLP回應
經過OpenLS閘道服務
THIRD-PARTY內容
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(Diagram courtesy of OGC.)
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OpenLS架構(OpenLS Architecture Detail.)
入口
Gateway Mobile Location Center
/Mobile Positioning Center
THIRD-PARTY內容
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(Diagram courtesy of OGC.)
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應用程式的資料流
(The data flow of a typical position-dependent application.)
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基本定位技術(Basic Location Techniques)
• 決定行動使用者的位置，可分為二種系統:
• 追蹤
– 使用者必須有一個特定的信標(Tag/Badge)，在Sensor Network
追蹤使用者位置。
– 首先在Sensor Network取得位置資訊。如果行動使用者需要他(或
她)的位置資料，Sensor Network必須傳遞這資訊給無線通信的使
用者。
• 定位
– 由行動系統決定自己的位置，就叫做定位。
– 發送或導引系統，送出給無線電、紅外光或超聲波訊號，行動裝
置直接依照所收到的訊號，換算出位置資訊。
– 除此之外，其他人並沒辦法取定位置資訊，所以不用考慮隱私的
議題。
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定位的基本方法(Triangulation, Trilateration, and Traversing.)
三角法 (Triangulation)：
於三角形各頂點測定各邊之角度
三邊法 (Trilateration)：
於三角形各頂點測定各邊之邊長
導線法(Traversing)：使用極座標(角度+距離)，較不適用於行動定位
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IEEE 802.15.4
• IEEE 802.15.4 即是針對低 速運用(Low Rate
WPAN)方面，提出新的實體層(PHY)的選擇同時
也制定、強化既有的媒體存取控制層(MAC) 。
• 包括五種不同測距演算法：
–
–
–
–
–
抵達時間(Time-of-Arrival: TOA)
抵達時間差(Time-Difference-of-Arrival: TDOA)
訊號強度測距(Signal Strength Ranging: SSR)
近場區電磁測距(Near-Field EM Ranging: NFER)
抵達角度(Angle-of-Arrival: AOA)
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抵達時間(Time-of-Arrival: TOA)
• Two Way Ranging(TWR)
– 在兩個端點間封包(Packet)
的交換是使用半雙工(Halfduplex)的時間多工(Timemultiplexed)方式。這樣的程
序主要是倚賴典型融合定位
和通訊的機制來執行，通常
是由要求端(Requestor)傳送
含有時間標記資訊(Timing
information)的封包給回 應端
(Responder)，等回應端和
此時間標記資訊做好同步後
，便會回送一個訊號給要求
端，以表示同步完成，要求
端藉由收到這樣的訊號來決
定其間的飛行時間。
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抵達時間(Time-of-Arrival: TOA)
• One Way Ranging(OWR)
– 若是端點間(Terminals)已 被同步至一個共同的時脈(Common
clock)，可以直接估測其飛行時間的資訊，則可採用本技術來完成
測距。
即時
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抵達時間差(Time-Difference-of-Arrival: TDOA)
• TDOA主要是利用TOA技術去計算各個錨端點(Anchor
terminals)之間的時間差異，利用此時間差異來估測距離
。
• 傳統上TDOA是採用TOA中的OWR技術，錨端點必需藉由
外部的一個時脈執行再同步(Re-synchro nized)，或是藉
由信標訊號(Beacon signal)以廣播的方式週期性地傳送封
包至各個端點執行再同步。 這個信標訊號可以從相關器
(coordinator)或是一個已知的端點發出，並且各個錨端點
亦知道自己和此 coordinator(或一已知端點)間的距離。
來源裝置
目的裝置
測距指令
確認接收訊號
同步錨點(標準範圍外)
傳送測距封包(measure RSSI)
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抵達時間差(Time-Difference-of-Arrival: TDOA)
被動位置
• 對於 TDOA 的 OWR 其實施方式又可分為兩種：
– 主動式(Active)，即 TDOA-A：由來源裝置(Source device) 發送訊
標(Token)
– 被動式(Passive)，即 TDOA-P： 由終點裝置(Destination device)
發送訊標，也就是來 源裝置是負責接受訊標。
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訊號強度測距(Signal Strength Ranging: SSR)
• 在自由空間傳播模型(Free
space propagation
model)中，接收到的功率
如下：
• 在大尺度 (large-scale)的
情形下，其接收到的功率
衰減會遵循平方成反比的
定律(Inverse square law)
，因此：
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訊號強度測距(Signal Strength Ranging: SSR)
• 而對於平均大尺度的路徑
衰減(Mean large-scale
path loss)其接收到的平均
功率則會隨著 距離的增加
而成指數衰減：
• n 表示路徑損耗的指數
(exponent)，此值會因環
境的不同而有所改變。
來源裝置
目的裝置
測距指令
確認接收訊號
傳送測距封包(measure RSSI)
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近場區電磁測距(Near-Field EM Ranging: NFER)
• 射頻訊號(RF signal)是以電磁波的方式傳送，而電磁波是
結合了電場(E-field)和磁場(H-field)兩部分。
• 距離接近傳送天線時，其電場與磁場的相差(Phase
difference)近乎是 90 度; 當距離為傳送天線波長的一半時
(0.5λ)，其電場與磁場幾乎無相差。利用這樣的特性即可
用於測距技術。
測距技術的距離範圍只能落在 0.05λ 至 0.5λ之間，
且最好的測距範圍落在0.08λ至0.3λ之間。
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近場區電磁測距(Near-Field EM Ranging: NFER)
• 對於NFER測距技術所能適用的範圍，取決於所操作頻率
的高低(愈低的頻率可適用的距離範圍愈大) 。
• 低頻的電磁波也因為有較好的穿透能力，因此會受到建築
物結構及其內部管線部局引起之相位偏移(phase offset)的
影響，所幸此相位偏移變化並不劇烈，可經由校正來補償
此相位偏移所造成的誤差。
來源裝置
目的裝置
測距指令
確認接收訊號
傳送測距封包(measure NFER angle)
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抵達角度(Angle-of-Arrival: AOA)
• AOA的技術原是用於定位，但因其不像TOA和TDOA需要
精確的同步，AOA是由天線陣列所量測到訊息來得知訊號
源的方向。其中，平面波前的模型模擬了遠場區(far field)
入射波的入射情況，藉由不同的陣列元件所量測到波前的
相位(時間)差來取得 AOA 的資訊。
• 當訊號源與天線是位在同一個平面上時(圖 10 中ψ=π/2)，
即可用較簡單的二維模型來替代三維模型。
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抵達角度(Angle-of-Arrival: AOA)
• 陣列天線收而訊號後，在不同的陣列元件上對收到的訊號
做一個預設的相位偏移，並將這些經過相位偏移後的訊號
加總起來以期在入射訊號場的方向得到最大的天線場圖
(Antenna pattern)。
來源裝置
目的裝置
測距指令
確認接收訊號
傳送測距封包(measure AOA)
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測距演算法技術比較
技術
比較
TOA
時間為量測基礎的技術，需要精準的同步和時脈，以絕對時間的資訊
來達成測距。
TDOA
時間為量測基礎的技術，需要精準的同步和時脈，以相對時間的資訊
來達成測距。
SSR
以訊號強度為量測基礎的技術，不需要精準的同步和時脈，易受多重
路徑衰減、遮蔽效應(Shadowing effect)影響估計的準確度。
NFER
量測範圍則會與所使用的頻率有關：頻率愈低能估計範圍愈大。
AOA
在傳送端與接收端間，有視線傳播效應(Line-of-sight)的存在，才會有
精確的結果，且以成本考量，建構一組天線陣列來測距，對有些系統
而言並不划算。
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行動定位技術(以傳統觀點來區分)
• 以衛星為基礎(Satellite based)的方式
– 成本較高，且通訊機具須有額外功能
– 例如：全球定位系統(GPS)
• 以網路為基礎(Network based)的方式
– 必須依賴眾多通訊基地台的合作
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行動定位技術(依定位的地方來區分)
• 網路端定位(network-based positioning)
– 透過兩各以上基地台來量測收到收機訊號時間。
– 通常定位系統須計算至少3個基地台與手機之間訊號的
傳輸時間資料
– 以接收間隔(TDOA)及加強型接收間隔(E-OTD)等兩項
技術為代表
• 用戶端定位(terminal-based positioning)
– 可以透過3顆以上的衛星來定位
– 以GPS及輔助性GPS(A-GPS)為代表
• 混合型的定位
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常見的行動定位技術
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
全球定位系統(GPS)
輔助式的GPS (A-GPS, assisted GPS)
發源區(COO, Cell of Origin)
接收角(AOA, Angle of Arrival)
接收間隔(TDOA, Time Difference of Arrival)
加強型接收間隔(E-OTD, Enhanced Observed Time
Difference)
上傳抵達時間差(UL-TOA, uplink time of arrival)
細胞全域辨識(CGI, cell global identity)位置模式比對
(Location Pattern Matching)
位址模式比對(Location Pattern Matching)
加強式的前向連結三角定位法 (E-FLT, enhanced forward
link triangulation)
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GPS原理
理論上3個衛星可以定出使用者的
位置。
3個衛星其實有2個交點，但一個在太
空，一個在大氣層內。
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GPS定位
由於是運用時間訊號來定位，若錯誤1µs，則會誤差300公尺(光速為每秒30萬公里)，
所以衛星都有一個原子鐘，使時間正確。但高精度的原子鐘很貴，還不如增加衛星數
量來校準來得簡單，所以一般衛星定位由4顆以上衛星負責。故GPS由24顆衛星組成(分
成6個面，每個面4顆)，再加數顆備用。
3顆衛星就可以定位
第4顆衛星可以提高精度
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關於GPS精度
• 衛星用20瓦功率送出連續的訊號，區分為2個頻
段：
– L1(1575.42 MHz) ：PPS和SPS
– L2(1227.6 MHz) ：僅PPS
• 精確定位服務(Precise Positioning Service
(PPS))
– P Code
– 水平精度22 m，垂直精度27.7 m
– 專供美軍與北約使用
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關於GPS精度
• 標準定位服務 (Standard Positioning Service
(SPS))
– 使用C/A-Code(Coarse/Acquisition Code)，並用選擇
式供應 (SA: Selective Availability )干擾精度
– 水平精度100 m，垂直精度156 m
– 一般平民使用
– 2000年5月後，因SA取消、歐洲伽利略計畫的競爭以
及商業考量，放寬精度到達水平精度25m，垂直精度
43 m。
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關於GPS精度
Service
PPS
水平精 垂直精
度
度
22 m
27.7 m
100 m 156 m
SPS with
SA
43 m
SPS without 25 m
SA
• GPS的發展
– 目前：
• IIA/IIR衛星(L1/L2)
– 改良：
• IIR/M(L1+軍用 L2+軍用
民用)
• IIF(L5)
• D-GPS將提供30到50公
分的定位精密度。
– 未來
• GPS III
• 2012發射第一顆衛星
• 2025民用
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DGPS (Differential GPS)
• 差分定位法，2000年5月L2解凍之前，D-GPS是實現10公
尺以下定位解析度的唯一商業方法。。
• GPS的誤差，可藉由地面站發送校正資料，以提高精度。
–
–
–
–
–
–
地面站的位置己知(X1,Y1)。
地面站收到有誤差的衛星定位為(X2,Y2)。
所以兩者的位置差((X1-X2),(Y1-Y2))。
USER接到有誤差的衛星定位為(X3,Y3)。
USER接到地面站的位置差。
USER用位置差((X1-X2),(Y1-Y2))的資訊校準衛星定位(X3,Y3)。
• 由於地面站和USER收到的衛星不一定相同，為確保誤差
不會因此擴大，必須符合標準的RTCM編碼。
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DGPS 原理圖
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Adapted from Mobile Computing by Jörg Roth, dpunkt-Verlag (2002).
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WAAS(Wide Area Augmentation System )
• 基本原理與DGPS相同。
• 差別在於：
– 各地面站收到衛星訊號後，傳給主控站。主控
站再將校正資料傳給一個同步衛星 Inmarsat-3
，再由Inmarsat-3負責廣播給USER。
– 只能在北美使用。
– 可用於海面。
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Adapted from Mobile Computing by Jörg Roth, dpunkt-Verlag (2002).
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WAAS原理圖
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Adapted from Mobile Computing by Jörg Roth, dpunkt-Verlag (2002).
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其他的衛星系統
• 俄國GLONASS(Globalnaya
Navigationnaya Sputnikovaya Sistema)
• 歐洲
– GPS+WAAS = EGNOS (European
Geostationary Navigation Overlay System)
– GALILEO
• 中國北斗一號衛星定位系統
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手機內建GPS架構
• 大致有下列三種：
• 1. GPS獨立晶片組
– 獨立晶片組上完成射頻訊號接收、取樣、基頻運算、處理等。
– 無法縮小尺寸、和其他功能整合困難、成本不易下降。
• 2.GPS部分晶片功能整合至手機
– 將GPS運算，由數位訊號處理器(DSP)或CPU完成。
– 利用共用的處理器來處理訊號以便於訊號的整合。
– 整合難度較高的晶片仍然保持獨立，例如射頻晶片、濾波器、專屬記憶
體、被動元件等。
• 3.以SoC方式內建於手機
– 將GPS系統晶片組整合內建至手機晶片上，將負責不同功能的個別IC在
單一晶片上加以整合，例如一個SoC晶片可能同時包含了GPS與通訊基
頻處理器、記憶體、I/O介面模組等。
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輔助全球衛星定位系統(AGPS,Assisted GPS)
• GPS的缺點：
– GPS由2萬公里以500w傳送，到地面剩10-13w
– 室內及遮蔽處接收不到訊號。
• 改進方法：
– A-GPS：
• FCC ：傾向用此解決E911的解決方案。
• 通訊業者：只要在手機端加裝GPS晶片，不用在通
訊網路上花太多的改善費用。
– 在GPS加裝相關器(correlator)的數量，以取得
接收更多GPS訊號的機會。
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AGPS運作原理
• 行動端主導(Mobile-based)：
– 手持終端也如同GPS設備一樣接收衛星訊號。
A-GPS在網路端也同樣加裝接收衛星訊號的接
收器，透過系統網路接收衛星訊號後，可補助
手機等手持終端獲得更有效的衛星訊號參數。
• 行動端輔助(Mobile-assisted)：
– A-GPS手持終端同時接到衛星與基地台傳來的
訊號，並由手持終端計算出虛擬距離，傳回基
地台，由系統業者來計算位置。
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無線網路與行動通訊
A-GPS定位過程
3.手機本身接收的衛星訊號
1.在網路端加裝GPS
接收器以接收定位資訊
2.將定位資訊由網路端
回傳至手機端
4.由手機等終端設備
計算精確位置
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小結A-GPS
• 優點：
– 精度高(約5-20M)
– 降低第一次定位的時間
至5-10秒左右
– 解決都會區及室內無法
接收GPS訊號的問題。
– A-GPS技術系統相容性
很高，在系統網路中加
入GPS功能的模組，便
可實現定位功能。
• 電信業者尚未大規模
應用的原因
– 需更新手機的硬體及軟
體。
– 網路端必須增加的GPS
接收設備。
• 適用GSM/ GPRS/
UMTS(WCDMA)系統
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無線網路與行動通訊
A-GPS產業相對競爭位置
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資料來源：工研院IEK-ITIS計畫整理(2005/10)
無線網路與行動通訊
以網路為基礎(Network based)的定位法
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無線網路與行動通訊
Cell-ID(Cell site IDentification)
• 適用GSM/GPRS/UMTS(WCDMA)系統
• 發源區(COO)定位
– 最簡單，準確度最差
– 蜂巢大小影響精度：都市>郊區
• 確認手機目前正在使用的基地台(BTS:
base transceiver station)的位置，由於手機
可能在蜂巢(Cell)的任一點，精度通常為220km的直徑。使用微蜂巢(Micro-cell)來定
位，精度可達數百公尺。
57
無線網路與行動通訊
Cell-ID(Cell site IDentification)
• Cell-ID改良法：
• 結合TA(Timing Advance，時間先行值)：
– GSM/GPRS系統使用。
• 結合RTT( Round Trip Time，封包來回時
間)：
– UMTS系統使用。
58
無線網路與行動通訊
E-OTD(Enhanced Observed Time Difference)
• 適用GSM/GPRS系統
• 平均1.5個基地台加裝1部LMU (Location
Measurement Unit)。
• 手機測量附近3個基地台所發射的訊號，運
用時間差來定位。
– LMU必須能夠精確同步。
• 網路端：加裝LMU
• 手機端：特殊軟體
59
無線網路與行動通訊
OTDOA(Observed Time Difference of Arrival)
• 適用UMTS(WCDMA)系統
– 與E-OTD原理相同(適用GSM/GPRS系統)
– 與E-OTD差異為每個基地台都必須加裝LMU。
60
無線網路與行動通訊
Hybrid(A-GPS)
• 適用GSM/GPRS/UMTS(WCDMA)系統
• 以A-GPS為主，混合其他技術
– Cell-ID
– E-OTD
– OTDOA
• [ex] A-GPS + Cell-ID
精確度
定位良率
61
無線網路與行動通訊
室內定位系統(Indoor positioning systems.)
紅外線
紅外線
超音波
無線電
訊號強度測量
指標/發射機
感應器/接收機
無線電
超音波
62
Adapted from Mobile Computing by Jörg Roth, dpunkt-Verlag (2002).
無線網路與行動通訊
WLAN(Wireless local area network )
• 室內 (Indoor)以WLAN(IEEE 802.11)來定位
較經濟。
• 三角定位在室內定位的挑戰
– 範圍小
– 障礙物多
– 無線訊號之多路徑延遲效應嚴重
• 圖形比對演算法
– 參考接受訊號特徵，來做比對。
無線網路與行動通訊
WLAN定位-圖形比對演算法
• 微軟RADAR研究
– 圖形比對演算法
– 在離線時，進行訊號強度實測，建立訓練點的
特徵資料庫。
– 在連線時，由行動端裝置回報測量到之各基地
台的訊號強度，再比對特徵資料庫，以判斷其
位置。
– 常見的演算法：最接近鄰居信號強度演算法
(NNSS: Nearest Neighbors Signal Strength)
64
無線網路與行動通訊
以影像為基礎的系統 (Video-Based Systems)
視覺標籤
使用相機偵測位置
視覺標籤
65
無線網路與行動通訊
定位系統的比較(Comparison of positioning systems.)
Name
GPS
DGPS
WAAS
GSM
種類
衛星
衛星
衛星
網路
追蹤/定位
定位
定位
定位
追蹤+定位
Mechanism
TOA / TOA
TOA / TOA
TOA / TOA
COO, AOA, TOA
Medium
無線電
無線電
無線電
無線電
MPS
Nibble
Active
Badge
WIPS
SpotON
Active Bat
Cricket
RFID
Visual Tag
網路
網路
室內
追蹤+定位
定位
追蹤
COO, AOA, TOA
Signal Strength
COO
無線電
無線電
紅外線
室內
室內
室內
室內
室內
室內
定位
追蹤
追蹤
定位
追蹤
追蹤+定位
COO
Signal Strength
TOA
TOA
COO
Video
紅外線
無線電
超音波/無線電
超音波/無線電
無線電
光學
精度
25 m
3m
3m
Cell, distance
in 555 m steps
150 m
3m
Cell
Cell
3m
0.1 m
0.3 m
Cell
Depends on
camera
resolution
66
無線網路與行動通訊
隱私
• 位置資訊若不能受保護：
–
–
–
–
猜測你在這個地方做什麼？
洩露你所在的位置？描繪上班的路線？
探查你的消費習慣(消費場所、信用卡)。
經常收到商業訊息。
• 誰來做？怎麼做？
• 你會放棄隱私權嗎？
– Gartner表示，到2010年，國家安全與民間防護的需求將促使若干
隱私權限制放鬆，而全球60％的手機使用者都能透過新興的「跟
隨我網路」（follow-me Internet）科技被追蹤。行銷優惠也能讓
使用者自願拋開隱私權的顧慮。
67
報告完畢
Q&A
無線網路與行動通訊
補充資料： OpenLS標準相關名詞解釋
•
•
•
•
•
•
•
•
•
WAP-Wireless Application Protocol
ANSI-American National Standards
Institute
DTD-Document Type Definition
GMLC-Gateway Mobile Location
Center
GMT-Greenwich Mean Time
HTTP-Hypertext Transfer Protocol
HTTPS-HTTP Secure
LCS-Location Services
MLC-Mobile Location Center
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
MLP-Mobile Location Protocol
MPC-Mobile Positioning Center
MS-Mobile Station
MSID-Mobile Station Identifier
SSL-Secure Socket Layer
TLS-Transport Layer Security
URI-Uniform Resource Identifier
URL-Uniform Resource Locator
UTM-Universal Transverse Mercator
WGS-World Geodetic System
XML-Extensible Markup Language
69
無線網路與行動通訊
補充資料：《2006年新興技術發展週期》報告
• 以下為Gartner預測的未來10年的熱門技術：
– Web 2.0：
•
•
•
•
社交網路分析 （SNA）
Ajax
協同
Mashup
– Real World Web：
• 定位技術：GPS、手機
• 定位應用：現場人員管理、船隻管理、後勤、貨物運輸等。
• 網狀傳感網路（SMN）
– 應用體系（AA）：
• 基於事件的應用體系（EDA）
• 基於模型的應用體系（MDA）
• 企業語義網路
70
無線網路與行動通訊
補充資料：易利信行動定位服務技術
• 易利信行動定位系統(Mobile Positioning System
MPS)
– 為一個可用在任何GIS系統中（Geographical Information System）
來計算手機定位距離的整合性定位系統。
– MPS系統最重要的是Mobile Positioning Center (MPC)，為系統內
一個可支援所有電信系統規格的定位閘道。
– 系統業者可以選擇不同平台的行動定位技術，整合性系統解決方
案的最大好處是它可以很快及很容易安裝，同時是所有手機都支
持的行動定位服務系統。
– 易利信的MPS 是目前市場上唯一可以提供行動定位服務給所有手
機規格，包括GSM、TDMA、及其他手機規格的行動定位系統。
– 不同的是這套系統可以讓終端用戶擁有絕對的控制權，決定在什
麼時候使用何種行動定位服務，這將是構成使用者滿意及成功商
業獲利模式的關鍵。
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