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,參考資料,Jochen Schiller and Agns Voisard,” Location-Based 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,2,大綱,3,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。,4,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。,5,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100200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。,6,LBS 通訊模型(General LBS communication model),包括 定位層 中介軟體層 應用層,7,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,8,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 ,9,應用和準確度(Overview of LBS applications and level of accuracy required),10,應用種類及範例(Categories and examples of LBS applications.),11,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。,12,中介層(Middleware Layer),應用程式有或沒有中介軟體,Postpaid-月結 SMS-簡訊 WAP-Wireless Application Protocol Alarm-警報 Prepaid-預付 Proxy-代理 MLC:MultiLevel Cell,13,形成LBS的產業鏈(industry chain),14,市場與分佈(Location markets and segments),15,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。,16,LBS 標準架構(The LBS Standards Framework.),(Diagram courtesy of OGC.),導航和定位資訊遞送服務,無線網路應用程式協定,Web協定和服務,Internet協定和服務,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,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,UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) GPRS(General Packet Radio Service) 3GPP(Third Generation Partnership Project) 3GPP2(Third Generation Partnership Project 2) TIA(Telecommunication Industry Association) ETSI(European Telecommunications Standards Institute) WIFI(Wireless Fidelity) Bluetooth(藍芽) Parlay-X(Parlay X架構，User 自訂OSA API) OSA(Open Service Access) OMA(Open Mobile Alliance) LIF(Location Interoperability Forum) JAIN(Java APIs for Integrated Networks) IETF(Internet Engineering Task Force) W3C(The World Wide Web Consortium) WAP(Wireless Application Protocol ),17,移動定位協定(MLP:Mobile Location Protocol ),(Diagram courtesy of OMA.),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,18,移動定位協定(MLP:Mobile Location Protocol ),(Diagram courtesy of OGC.),服務層,元件層,傳輸層,19,典型的範例(Typical service/request response via the GeoMobility Server. ),(Diagram courtesy of OGC.),終端裝置,入口及服務平台,地理行動伺服器,THIRD-PARTY內容,Gateway Mobile Location Center /Mobile Positioning Center,1.訂戶連接到Portal，請求服務。,4. GMLC/MPC回覆MLP回應 經過OpenLS閘道服務,2. Portal向OpenLS 應用程式請求服務。,3. OpenLs應用程式或核心服務 請求由GMLC的終端設備位置。,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。,20,OpenLS架構(OpenLS Architecture Detail.),(Diagram courtesy of OGC.),入口,THIRD-PARTY內容,Gateway Mobile Location Center /Mobile Positioning Center,21,應用程式的資料流(The data flow of a typical position-dependent application.),Web server or SMSC-Web伺服器或是簡訊服務中心(Short Message Service Center) Application gateway-應用伺服器 XSLT transformation engine-Extensible Stylesheet Language Transformation 引擎 Information gateway-資訊閘道 mapping gateway-繪圖閘道 Location gateway-位置閘道 MPC-行動定位處理中心(Mobile Positioning Center) billing gateway-計費閘道 Management gateway-管理閘道,22,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。,23,定位的基本方法(Triangulation, Trilateration, and Traversing.),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,三角法 (Triangulation)： 於三角形各頂點測定各邊之角,24,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),25,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(Half-duplex)的時間多工(Time-multiplexed)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。,26,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,27,抵達時間差(Time-Difference-of-