Sedlar - Bakalarska pracadiplom.utc.sk/wan/2454.pdf · OGC Open GIS Consortium Otvorené GIS združenie OMA Open Mobile Alliance Otvorená mobilná aliancia OS Open Service Základná

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE

Elektrotechnická fakulta

Katedra telekomunikácií

Služby založené na polohe

(LBS – Location Based Services)

ŠTEFAN SEDLÁR

2008

Služby založené na polohe

(LBS – Location Based Services)

BAKALÁRSKA PRÁCA

ŠTEFAN SEDLÁR

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE

Elektrotechnická fakulta

Katedra telekomunikácií

Študijný odbor:

TELEKOMUNIKÁCIE

Vedúci bakalárskej práce: Ing. Peter Brída, PhD.

Stupeň kvalifikácie: bakalár (Bc.)

Dátum odovzdania bakalárskej práce: 6. 6. 2008

ŽILINA 2008

ABSTRAKT

Sedlár Štefan, spracovanie bakalárskej práce na Žilinskej univerzite v Žiline.

Bakalárska práca, služby založené na polohe (LBS - Location based Services), vedúci

bakalárskej práce Ing. Peter Brída, PhD., Žilina 2008, 34 s.

Táto práca je zameraná na ozrejmenie problematiky lokalizačných služieb.

Zaoberá sa analýzou služieb založených na polohe, ďalej opisom architektúry týchto

služieb s dopadom na reálne systémy, QoS a systémovými požiadavkami služieb.

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta,

Katedra telekomunikácií ___________________________________________________________________

ANOTAČNÝ ZÁZNAM – BAKALÁRSKA PRÁCA

Priezvisko, meno: Sedlár Štefan školský rok: 2007/2008

Názov práce: Služby založené na polohe (LBS – Location Based Services)

Počet strán: 34 Počet obrázkov: 7 Počet tabuliek: 1

Počet grafov: 0 Počet príloh: 0 Použitá lit.: 15

Anotácia v slovenskom jazyku:

Táto bakalárska práca popisuje analýzu služieb založených na polohe,

taktiež sa zaoberá opisom architektúry týchto služieb a požiadavkami QoS.

Anotácia v anglickom jazyku:

This bechelor work describes analysis service based on position (LBS -

Location Based Services), accordingly oneself dealt description architecture this

service and requests QoS.

Kľúčové slová: služby založené na polohe (LBS), Galileo, middleware vrstva

Vedúci práce: Ing. Peter Brída, PhD.

Recenzent práce :

Dátum odovzdania práce: 6.6.2008

Obsah iii

OBSAH

Obsah ............................................................................................................. iii Zoznam obrázkov ........................................................................................... v Zoznam tabuliek ............................................................................................ vi Zoznam použitých skratiek a symbolov....................................................... vii 1 Úvod ............................................................................................................. 1 2 Vývoj lokalizačných systémov a oblasť použitia lokalizačných služieb ..... 2

2.1 Vývoj lokalizačných systémov ................................................................ 2 2.2 Lokalizačné služby.................................................................................. 3

3 Komunikačný model a architektúra LBS služieb ....................................... 6 3.1 Komunikačný model lokalizačných služieb ............................................. 6

3.1.1 Lokalizačná vrstva ..................................................................................... 6 3.1.2 Aplikačná vrstva......................................................................................... 7 3.1.3 Middleware vrstva...................................................................................... 7

3.2 Požiadavky na middleware vrstvu ......................................................... 10 3.3 Middleware modely .............................................................................. 10

3.3.1 Publish/Subscriber ................................................................................... 10 3.3.2 Tuple Space.............................................................................................. 11 3.3.3 DBMS-based model.................................................................................. 12

4 Základné technológie a štandardy LBS služieb ........................................ 13 4.1 Základné technológie lokalizačných služieb .......................................... 13

4.1.1 Digitálna databáza ciest........................................................................... 13 4.1.2 POI databáza ........................................................................................... 13 4.1.3 Databáza dynamických údajov ................................................................. 14 4.1.4 Jadro lokalizačného systému (Location Engine) ....................................... 14 4.1.5 Geo-kódovanie a spätné geo-kódovanie.................................................... 14 4.1.6 Smerovanie, určovanie smeru................................................................... 15 4.1.7 Lokalizácia pomocou POI ........................................................................ 15

4.2 Štandardy lokalizačných služieb............................................................ 16 4.2.1 Vplyv vývoja nových služieb...................................................................... 16 4.2.2 Poskytovanie špeciálnych produktov služieb ............................................. 17 4.2.3 Expanzia LBS k hromadnému odbytu služieb ............................................ 17 4.2.4 Štandardizácia lokalizačných služieb........................................................ 17

5 Charakteristika LBS služieb ..................................................................... 20 6 Galileo a služby Galilea ............................................................................. 25

6.1 Európsky systém Galileo ....................................................................... 25 6.2 Služby Galilea....................................................................................... 26

6.2.1 Základná služba (Open Service - OS) ....................................................... 27

Obsah iv

6.2.2 Služba so zárukou bezpečnosti (Safety of Life service - SoL) ..................... 27 6.2.3 Komerčná služba (Commercial Service – CS) ........................................... 27 6.2.4 Verejne regulovaná služba (Public Regulated Service – PRS) ................... 28 6.2.5 Vyhľadávacia a záchranná služba (Search And Rescue service – SAR) .... 28

7 Záver .......................................................................................................... 30 8 Zoznam použitej literatúry........................................................................ 31

Zoznam obrázkov v

ZOZNAM OBRÁZKOV

Obr. 3.1 Komunikačný model LBS .............................................................................. 6

Obr. 3.2 Prístup k aplikáciám bez Location Middleware............................................... 7

Obr. 3.3 Prístup k aplikáciám s Location Middleware .................................................. 8

Obr. 3.4 Architektúra systému koniec - koniec................................................................8

Obr. 4.1 Architektúra jadra lokalizačného systému........................................................15

Obr. 4.2 Obsah služieb ...................................................................................................16

Obr. 5.1 Druhy LBS aplikácií ........................................................................................24

Zoznam tabuliek vi

ZOZNAM TABULIEK

Tab. 2.1 Rozdiel jednotlivých lokalizačných aplikácií vzhľadom na presnosť lokalizácie

............................................................................................................................. 4

Zoznam použitých skratiek a symbolov vii

ZOZNAM POUŽITÝCH SKRATIEK A SYMBOLOV

API Application Program Interface Rozhranie aplikačných programov

CDMA Code Division Multiple Access Viacnásobný prístup s kódovým delením

CELL-ID Cell Identification Identifikácia bunky

CS Commercial Service Komerčná služba

CTIA Cellular Telecommunications Industry Association

Priemyselné združenie bunkových telekomunikačných sietí

ESA European Space Agency Európska vesmírna agentúra

GIS Geographic Information System Geografický informačný systém

GJU Galileo Joint Undertaking Spoločný podnik pre Galileo

GNSS Global Navigation Satellite Systems Globálny navigačný satelitný systém

GPS Global Positioning System Globálny polohový systém

GSM Global System for Mobile Globálny systém mobilných komunikácií

HLD High Level Defnition document Základný referenčný dokument

HTML Hyper Text Markup Language Hypertextový označovací jazyk

IIOP Internet Inter- ORB Protocol Internetový protokol ORB

ISO International Organization for standardization Medzinárodná organizácia pre štandardizáciu

ITU International Telecommunication Union Medzinárodná telekomunikačná únia

JPO Joint Program Office Úrad kozmickej divízie vzdušných síl USA

LBS Location Based Services Služby založené na polohe

LE Location Engine Jadro lokalizačného systému

LIF Location Inter-operability Forum Fórum zaoberajúce sa určovaním polohy

MMS Multimedia Message Service Služba multimediálnych správ

MPL Mobile Location Protocol Mobilný lokalizačný protokol

Zoznam použitých skratiek a symbolov viii

OGC Open GIS Consortium Otvorené GIS združenie

OMA Open Mobile Alliance Otvorená mobilná aliancia

OS Open Service Základná služba

PDA Personal Digital Assisttent Personálny digitálny asistent

PDE Position Determination Equipment Pozičné determinačné zariadenie

POI Point Of Interest Bod záujmu

PRS Public Regulated Service Verejne regulovaná služba

RMI Remote Method Invocation Diaľková vyvolávacia metóda

RNSS Radionavigation Satellite Serices Rádionavigačné družicové služby

SAR Search And Rescue service Vyhľadávacia a záchranná služba

SMS Short Message Service Služba krátkych správ

SMTP Simple Mail Transfer Protocol Protokol na jednoduchý prenos mailov

SOAP Simple Object Access Protocol Protokol na jednoduchý prístup k objektom

SoL Safety of Sevrice Služba so zárukou bezpečnosti

TCP Transport Control Protocol Protokol riadenia prenosu

UDP User Datagram Protocol Účastnícky datagramový protokol

WAP Wireless Application Protocol Protokol pre bezdrôtové aplikácie

Wi-Fi Wireless Fidelity Bezdrôtová vernosť

WML Wireless Session Protocol Protokol bezdrôtového prenosu

Úvod 1

1 ÚVOD

Bezdrôtové technológie sú v posledných rokoch jedným z najviac využívaných

prenosových médií. Samotné využitie týchto technológii sa však neobmedzuje len na

prenos dát, hlasu, či obrazu. Dovoľujú naviazanie ďalších služieb, ako je navigácia,

lokalizácia používaných mobilných zariadení, respektíve lokalizácia samotného

používateľa, snímanie fyzikálnych stavov a javov v určitom priestore, ochranu a odhad

štruktúry rôznych objektov takmer v reálnom čase.

Práve možnosť zmeniť svoju lokalitu počas práce sa stala konkurenčnou

výhodou. Doteraz však úzke prepojenie medzi dátami a ich priestorovými vzťahmi

nevyústilo do plného využitia všetkých možností, ktoré mobilné riešenia prinášajú.

Služby založené na polohe LBS (Location Based Services) sú dnes mladou, ale

najdynamickejšie sa rozvíjajúcou časťou trhu. Technológia LBS poskytuje klientom

informácie a služby presne dimenzované, personalizované podľa požiadavky zákazníka

vzhľadom na jeho polohu v priestore - na zemskom povrchu - v blízkosti obchodu,

bankomatu, čerpacej stanice, priateľa, nebezpečnej situácie, či dopravnej zápchy.

Táto bakalárska práca si kladie za cieľ analyzovať problematiku služieb

založených na polohe, ich architektúru, kvalitu a druhy jednotlivých lokalizačných

aplikácií.

Vývoj lokalizačných systémov a oblasť použitia lokalizačných služieb 2

2 VÝVOJ LOKALIZAČNÝCH SYSTÉMOV A OBLASŤ

POUŽITIA LOKALIZAČNÝCH SLUŽIEB

2.1 Vývoj lokalizačných systémov

Americký projekt rádiovej navigácie GPS-NAVSTAR (v presnom preklade:

globálny systém určovania polohy - časové riadenie a zameriavanie pomocou

navigačných družíc) začal fungovať v roku 1973 pod vedením Úradu pre spoločný

program kozmickej divízie veliteľstva systémov vzdušných síl USA, označovaný tiež

ako JPO (Joint Program Office).

Spočiatku bol GPS určený pre vojenské účely, ale vláda Spojených Štátov

Amerických rozhodla v osemdesiatych rokoch minulého storočia, že sa systém stane

voľne k dispozícií ostatným priemyselným odvetviam po celom svete. Vtedy sa mnoho

priemyselných odvetví chopilo príležitosti prístupu a získavania dát o polohe cez GPS.

Teraz ho využívajú na zlepšenie vlastných produktov. Napríklad automobilový

priemysel už nejakú dobu integruje navigačné systémy do áut. Systém GPS nachádza

stále širšie uplatnenie aj v rôznych civilných používateľských aplikáciách na celom

svete. Dňa 1. mája 2000 bolo zrušené zámerné znepresňovanie civilných signálov (SA -

Selective Availability), čo umožnilo zvýšenie horizontálnej presnosti určovania polohy

na povrchu Zeme a v blízkom okolí v reálnom čase na približne 10-20 metrov.

Odpoveďou na tento voľne šíriaci sa monopol bolo rozhodnutie Európskej únie

v roku 2002 pre postavenie porovnateľného satelitného systému nazývaného Galileo,

ktorého štart bol naplánovaný na rok 2008. Galileo vzniká pod spojením iniciatívy

Európskej únie a európskej vesmírnej agentúry ESA (European Space Agency).

V tradičných lokalizačných systémoch sú informácie o polohe poskytované

zariadeniam na základe využitia satelitného systému (napríklad GPS príjemca). Široký

záujem o lokalizačné služby a základnú technológiu sa začal propagovať

v deväťdesiatych rokoch, keď sa začal rozvíjať nový typ lokalizačných technológií

a zvýšil sa záujem o nové obchodné dátové služby zo strany mobilných sieťových

operátorov. Bolo to zapríčinené hlavne rozvojom mobilných sietí v Európe, Ázii a v

USA.


Rastom záujmu o využívanie dátových služieb viedlo operátorov k ďalšiemu

investovaniu do nových technológií, špeciálne do mobilných správ a oznamov

(napríklad SMS, MMS, IM email) a mobilného Internetu WAP (Wireless Aplication

Protocol) a k hľadaniu riešenia ako najlepšie splniť požiadavky používateľov

prostredníctvom týchto nových produktov.

2.2 Lokalizačné služby

Poloha používateľa je dôležitý faktor, veličina, rozmer. Nielen informácia o

polohe, ale aj ďalšie nové koncepty služieb ako sú napríklad sledovacie (tracking)

služby, mobilné Internetové služby, služby poskytujúce informácie o reálnych

udalostiach, napríklad informácie o počasí v danom regióne, ale tiež služby určujúce

polohu používateľa napríklad v blízkosti obchodu, bankomatu, čerpacej stanice,

priateľa, nebezpečnej situácie, či dopravnej zápchy. Tieto služby majú dôležité

zastúpenie v tomto novom svete dátových služieb. Navyše informácie o polohe môžu

značne zlepšiť použiteľnosť a využiteľnosť ďalších služieb.

Služby založené na polohe resp. lokalizačné služby LBS (Location Based

Services) sú:

služby, ktoré integrujú informácie o polohe mobilných zariadení s inými

informáciami tak, aby používateľovi poskytli prídavnú hodnotu,

služby mobilných zariadení, ktoré sú schopné cez mobilnú sieť lokalizovať

mobilné zariadenie,

služby, ktoré používajú geografickú polohovú informáciu používateľa

mobilného terminálu.

Lokalizačné služby sa používajú hlavne v troch oblastiach: armáda a vládne

priemyselné odvetvia, pohotovostné služby a komerčný sektor.

Ako dôležitá oblasť využitia dát o polohe a lokalizačných služieb začína byť

oblasť pohotovostných služieb. Štatisticky bolo dokázané, že v USA sa uskutoční

170 000 núdzových volaní počas dňa. Tretina z týchto uskutočnených hovorov na

tiesňovú linku je z mobilných telefónov a vo väčšine prípadov ľudia nevedia, kde sa

presne nachádzajú. Preto je dôležité vedieť ich presnú informáciu o polohe. [3].

Európska únia sa riadi podobnou cestou. Následkom toho Európska komisia

prevzala Článok 26 smernicu o univerzálnej službe a používateľských právach

týkajúcich sa elektronickej komunikačnej sietí a služieb (2002/22/E zo 7 marca 2002).


Tento článok sa týka členských štátov, ktoré majú za úlohu vytvorenie národných

predpisov a nariadení pre mobilných operátorov presadzujúcich automatickú

lokalizáciu núdzových volaní. Členské štáty sa musia dohodnúť na zárukách, ktoré

operátor verejných telefónnych sietí musí zabezpečiť, aby informácie o polohe boli

prístupné úradom pre riadenie krízovej situácie, technické zabezpečenie a kompatibilné

zriadenia jednotného európskeho pohotovostného, núdzového volacieho čísla 112.

Európski operátori majú taktiež právo nastaviť si úroveň služieb s danou

presnosťou, ktoré mobilné siete môžu poskytnúť ihneď. Pretože viac než 80% z

európskych operátorov používa lokalizačnú metódu CELL-ID (identifikáciu bunky) pre

lokalizáciu mobilných zariadení. Avšak iba veľmi nízka úroveň presnosti môže byť

ponúkaná pomocou tejto lokalizačnej metódy, t.j. presnosť 100 metrov v potenciálnych

obývaných oblastiach a presnosť 3 km vo vidieckych oblastiach [4]. Spoločnosť

Ericsson vyvinula schému úrovne presnosti pre nasledujúce typy aplikácií. Toto

rozdelenie môžeme vidieť v nasledujúcej tabuľke tab. 2.1 .

Tab. 2.1 Aplikácie lokalizačných služieb vzhľadom na presnosť lokalizácie

Aplikácia Presnosť Aplikácia Presnosť Novinky (news) Nízka Hranie hier Stredná

Smer (directions) Vysoká M- obchodovanie Stredná až vysoká

Dopravné informácie

Nízka Pohotovosť Vysoká

Bod záujmu Stredná až Vysoká

Citlivá preprava tovaru

Vysoká

Mobilné žlté stránky

Stredná až nízka

Sledovanie detí Stredná až vysoká

Navigácia automobilov

Stredná až Vysoká

Sledovanie domácich zvierat

Stredná až vysoká

Osobná navigácia Vysoká Elektronické vyberanie mýta


Riadenie pomoci Stredná až vysoká

Verejný systém riadenia


Riadenie vozidlového parku

Nízka Vzdialené riadenie pracovných síl

Nízka

Sledovanie áut (spotreba paliva)


Miestne lokálne reklamy


Aktívne sledovanie

Vysoká Polohové spoplatňovanie

Stredná až nízka


Základným impulzom pre vznik nových lokalizačných služieb a aplikácií bolo

sprístupnenie používania GPS systému pre verejné účely. V súčasnosti vznikajú a sú

vyvíjané nové navigačné satelitné systémy, ako napríklad európsky satelitný systém

Galileo alebo čínsky Beido/Compass, ktoré umožnia zlepšenie presnosti lokalizácie

mobilných zariadení a otvorenie ďalších možností pre vznik a využitie nových

aplikácií.

Pri vypracovaní tejto kapitoly som čerpal s nasledovných zdrojov [1 - 4].

Komunikačný model a architektúra LBS služieb 6

3 KOMUNIKAČNÝ MODEL A ARCHITEKTÚRA LBS

SLUŽIEB

3.1 Komunikačný model lokalizačných služieb

Technologická realizácia LBS môže byť popísaná trojvrstvovým

komunikačným modelom (obr. 3.1). Skladá sa z troch vrstiev: lokalizačnej, middleware

a aplikačnej vrstvy.

Obr. 3.1 Komunikačný model LBS

3.1.1 Lokalizačná vrstva

Táto vrstva je zodpovedná za určenie polohy (pozície) používateľa mobilného

zariadenia. Robí to za pomoci pozičného determinačného zariadenia PDE (Position

Determination Equipment) a geo-priestorových dát uložených v geografickom

informačnom systéme GIS (Geographic Information System). Pod skratkou PDE si

môžeme predstaviť mobilné zariadenia založené na technológiách typu GPS alebo

technológiách mobilných sietí CELL-ID alebo hybridných technológiách E-OTD.

Pokiaľ PDE vypočíta, kde sa v sieťovej štruktúre nachádza, GIS umožní preloženie

týchto získaných sieťových informácií do geografických informácií (zemepisná

dĺžka, zemepisná šírka a výška). Konečný výsledok tohto výpočtu sa potom dostáva cez

bránu (location gateway) priamo k aplikáciám alebo k middleware platforme.

Lokalizačná vrstva riadi a posiela informácie o polohe priamo aplikácií, ktorej

požiadavky vyžadujú danú službu.


3.1.2 Aplikačná vrstva

Aplikačná vrstva zahrňuje celý komplex aplikácií a služieb, ktoré sú k dispozícií

používateľom.

3.1.3 Middleware vrstva

Middleware vrstva poskytuje svojím spôsobom abstraktnú úroveň medzi

lokalizačnou a aplikačnou vrstvou. Základnou ideou a cieľom vrstvy je významne

zjednodušiť zložitosť integrácií služieb, nakoľko je prepojená s mobilnou sieťou

operátora a službami poskytovateľa.

Na obrázkoch (obr. 3.2, obr. 3.3) je znázornené vytváranie jednoduchej

integrácie aplikácií, ktorá je dôležitá pre mobilných operátorov za účelom vytvorenia

takzvaného modelu hromadného prístupu k lokalizačným dátam. Rozdiel medzi oboma

princípmi je v použití middleware vrstvy.

Obr. 3.2 Prístup k aplikáciám bez Location Middleware

Hromadný prístup znamená, že operátori ponúkajú okruh hromadných prístupov

polohovým zariadeniam. Middleware vrstva (na obrázku označovaná ako Location

Middleware) môže plniť aj iné úlohy. Môže sprostredkúvať riadenie prevádzky medzi

sieťami. Na downstream, umožňuje používateľom riadiť prístup správ o polohe

(lokalizačných správ) aplikáciám tretích strán, zatiaľ čo oproti upstream systematicky

je anonymne odhaľovaná polohová informácia. Týmto spôsobom je mnoho informácií

o súkromí používateľa adresovaných operátorom.


Obr. 3.3 Prístup k aplikáciám s Location Middleware

Architektúra systému middleware vrstvy tzv. architektúra systému koniec-

koniec (end - to- end) je uvedená na obrázku (obr. 3.4). Je zložená z nasledujúcich

blokov:

LBS Služby: systém middleware vrstvy

Server Aplikácií: server, na ktorom bežia aplikácie a používané

middleware služby

Aplikácia: používateľova aplikácia, ktorá beží na používateľovom

prístroji

Databáza predplatiteľov: databáza, ktorá uchováva informácie

o užívateľovi, informácie o spoplatňovaní a profily

Autentifikácia: overenie daného používateľa

Poskytovateľ zabezpečujúci obsah: obsah služieb daného

poskytovateľa

Poskytovateľ zabezpečujúci polohu: zabezpečuje určenie polohy

používateľa v danej štruktúre sieti

Klient: používateľ, zákazník


Obr. 3.4 Architektúra systému koniec - koniec

Systém middleware vrstvy je voľne definovaný ako súbor služieb, ktoré

umožňujú vývoj a implementáciu nových LBS aplikácií v rôznorodých mobilných

sieťových prostrediach. Je vlastne ako keby nejakým mostom medzi protokolmi a

sieťovými technológiami v oblasti telekomunikačných bezdrôtových technológií

a technológií internetu. Tento systém sa integruje do subsystému prepojeného cez

signalizačnú technológiu SS7, internetovú a bezdrôtovú technológiu. Štandardy určené

pre túto oblasti sú Wireless Access Protocol (WAP), prevádzkyschopnosť je určená

štandardmi združených v OpenGIS (OGC) a snahou Location Interoperability Forum

(LIF) je štandardizovať mobilné lokalizačné technológie. Štandardizovaním API

rozhraní sa zvýšila aplikačná a systémová prevádzkyschopnosť.

Tento systém spája mobilné terminály používateľov s internetom, tretími

stranami poskytovateľov aplikácií a sieťových operátorov ponúkajúci jeden jednoduchý

polohovo založený aplikačný systém, ktorý je zložený z niekoľkých individuálnych

upravených služieb. Ďalej integruje sieťovú infraštruktúru, polohové servery, WAP

brány, predplatiteľské profily služieb, bezpečnosť zákazníka, zákaznícke aktivačné

služby, systémy na spoplatňovanie, účtovacie systémy a ďalšie iné operačné systémy.

Systémy middleware vrstvy sa líšia v jednotlivých druhoch poskytovaných

služieb, ktoré sú ponúkané predplatiteľom prostredníctvom sieťových operátorov

a poskytovateľov daných aplikácií.


Na trhu existuje mnoho rozdielnych systémových architektúr, ale bez

akejkoľvek štandardizácie v tejto oblasti, ktorá by zabezpečila porovnávanie a

jednoznačnú definíciu systémov middleware vrstvy.

3.2 Požiadavky na middleware vrstvu

Middleare vrstva musí zabezpečovať nasledovné:

manažovanie vnútornej mobility všetkých LBS aplikácií,

manažovanie zmien v základnej sieťovej topológií, ktoré môžu nastať v

ad-hoc LBS,

manažovanie veľkého počtu spotrebiteľov, informácií teda veľkého

počtu predplatiteľov,

manažovanie poskytovateľov informácií,

propagovanie oznamov pre tisíce spotrebiteľov informácií súčasne,

manažovanie vysokej rozmanitosti záujmov používateľov,

spracovávanie rôznych formátov, v rozsahu od topic-tagged blobs a

zbierky attrbutr-valu párov HTML a XML marked-up data, taktiež

podpora vyvíjajúcich a termínových formátov dát,

podpora rôznorodých druhov prenosových kanálov (email, Internetové

protokoly, fax, telefón WAP, i-mode, ICQ, SMS) a popis protokolov

(UDP, TCP, IIOP, RMI, SMTP, SOAP, WAP),

zlepšenie systémovej flexibility,

podpora vysokej dostupnosti napriek rôznym chybám (garancia kvality),

zabezpečenie spoplatňovaných funkcií,

zabezpečenie funkcií na základe autorizácie, zabezpečenie spokojnosti

distribúcie,

podpora používateľa z pohľadu ochrany jeho súkromia,

podpora rozdielnych formátov (XML,HTML,WML alebo ASCII).

3.3 Middleware modely

3.3.1 Publish/Subscriber

Publish/subscriber model je jedným z najpoužívanejších middleware modelov.

Dôležitosť tohto modelu je v použití vhodnej komunikačnej formy pre efektívnejšie

šírenie informácií vo vzťahu k mobilným predplatiteľom služieb.


Komunikácia je definovaná ako výmena asynchrónnych správ, tiež nazývaných

udalosti (events). Existujú dva typy komunikačných elementov: publisher a subscriber.

Aplikácie, ktoré sa opierajú o publish/subscribe middleware model sú založené

na spolupráci jednotlivých komponentov, ktoré pozostávajú z komponentov tvorcov

(publisher) a z komponentov predplatiteľov (subscriber), ktorý majú predplatené

špecifické udalosti.

Publisher je element, ktorý vytvára udalosti (events).

Subscriber je element, ktorý posiela predplatenú zbierku udalostí (subscription),

ktoré sú zaregistrované v databáze, a keď špecifická udalosť nastane sú subscription

aktivované.

Komunikácia je sprostredkovaná cez službu nazývanú „event broker“, ktorá

zabezpečuje registráciu publikácií (publications) a predplatených zbierok udalostí

(subscription) a vysielanie hlásenia o udalostiach, ktoré sa porovnávajú s danou

predplatenou zbierkou.

Hlavnými charakteristikami publish/subscriber modelu je [5]:

1. Asynchronita: komunikácia sa môže uskutočniť, aj keď cieľ je nedostupný

2. Skupinová komunikácia: viacerí spotrebitelia sa môžu zaregistrovať pre

rovnaký prípad

3. Vzájomné pôsobenie: publisher a subscriber môžu existovať nezávisle od

seba

4. Implicitita: fyzický cieľ udalostí je implicitný

5. Dostupnosť: po poslaní subscribers udalosti nezotrvávajú v systéme

3.3.2 Tuple Space

Tuple space model bol originálne navrhnutý pre koordinovanie dočasných

činností [6]. Tuple space je vlastne celková zbierka tuples používaných v systéme.

Viacero procesov komunikuje navzájom prostredníctvom tuple space (načítavajú alebo

robia zmeny v tuples). Niektoré tuple spaces založené na middleware modeloch sú

realizované ako model pre koordinovanie súbežných úloh medzi jednotlivými

procesmi. Príklady middleware sú InfoSpaces, JavaSpaces a TSpaces [7].

Tuple je dátový element (prvok dát), ktorý obsahuje hodnoty špecifického

dátového typu.


Komunikácia založená na tuple spaces je typicky anonymná. Za účelom

dosiahnutia synchrónnej komunikácie, musia elementy posielať informácie do tuple

spaces a čakajú na odpoveď, ktorá generuje tuple adresu tuple elementu.

Realizácia tuple space midlleware modelu musí byť podporovaná troma

základnými operáciami:

1. Out: vloženie tuple do tuple space

2. In: Vybranie tuple z tuple space, porovnanie s tuple vzorku

3. Rd: podobnosť operácií, okrem toho, že tuple nie je odstránený z tuple

priestoru

Tuple space model je flexibilný pre podporu vývoja polohovo založených

aplikácií. V tomto kontexte informačný producenti a informačný spotrebitelia navzájom

na seba spoločne pôsobia vkladaním a rozpakovaním tuples v tuple space [5].

Aj keď tuple space model navrhuje veľmi elementárne operácie zamieňa si

niektoré informácie, ale ďalším vývojom tohto middleware modelu [8] dochádza aj k

tvorbe nových operácií (zariadenia v TSpace terminológií). Toto riadenie je podstatné

pre tvorbu reálnych funkcií polohovo založených systémov.

3.3.3 DBMS-based model

DBMS-based model využíva vzájomnú spoluprácu jednotlivých databáz

daných modelov na realizáciu komunikácie a koordinácie. Tento model podporuje

pull-based schému rovnako ako tuple space model, ale ponúka lepšiu a flexibilnú

realizáciu operácií na získavanie informácií.

Tento krok je široko využívaný v priemyselných odetiach a v mnohých ďalších

geografických informačných systémoch, ktoré pracujú podľa tejto schémy. DBMS-

model používajú aj iné zložky s architektúrou založenou na polohe, napríklad použitie

manažmentových systémov a účtovacích informačných systémov.

Pri vypracovaní tejto kapitoly som čerpal s nasledovných zdrojov [2, 5-9].

Základné technológie a štandardy LBS služieb 13

4 ZÁKLADNÉ TECHNOLÓGIE A ŠTANDARDY LBS SLUŽIEB

4.1 Základné technológie lokalizačných služieb

Aplikácie LBS služieb sú jedným z nových segmentov mobilného priemyslu.

Tieto aplikácie môžu využívať GPS zariadenia alebo iné možnosti na určovanie polohy.

Medzi LBS aplikácie patria napr. pohotovostné aplikácie 112 resp. 911, navigácia, hry,

reklama atď. Tieto služby sú navrhnuté pre zákazníkov k momentálnemu, aktuálnemu

prístupu. Spojením aplikácií sa vytvorili LBS služby.

LBS aplikácie používajú informácie z niekoľkých prepojených databáz:

digitálna databáza ciest (digitálne mapy)

databáza, ktorá obsahuje obchodné a orientačné informácie označované

ako POI (Point Of Interest) informácie o bode záujmu, nazývané tiež

mobilné žlté stránky

databáza dynamických údajov (informácie o doprave a počasí)

4.1.1 Digitálna databáza ciest

Budovanie LBS aplikácií začína zberom údajov o cestách a trasách. Tvorcovia

mapových databáz zbierajú a menia nespracovaný geografický údajový obsah do

digitálneho formátu. Údaje rôznych predajcov sa líšia. Niektoré údaje sú mimoriadne

presné, ale majú iba úsekové alebo len čiastočné pokrytie. Niektorí predajcovia

poskytujú kompletné pokrytie, ale s menej presnými údajmi, čo sa týka geometrickej

presnosti. Mapové údaje sú vo vektorovom formáte pozostávajúceho z čiarových

segmentov, ktoré reprezentujú dané cesty. Každý čiarový segment má začiatočné a

koncové body, ktoré mapujú tvary daných ciest. Okrem geometrických informácií,

údaje obsahujú rôzne ďalšie informácie (či sa jedná o jednosmerku, výpadovku, zákaz

vjazdu a odbočovania nákladných áut, mosty, tunely a názvy jednotlivých ulíc).

4.1.2 POI databáza

Jednou z najpopulárnejších LBS aplikácií sú obchodné a orientačné informácie

označované ako POI. Je to databáza bodov, ktoré môžu byť pre používateľov LBS

služieb v určitých prípadoch zaujímavé. Sú to typické služby, ktoré umožňujú

používateľovi lokalizovať daný bod záujmu blízko iného miesta. Poloha nemusí byť


určená len súradnicami (zemepisnou šírkou, zemepisnou dĺžkou a výškou), ale aj

vzhľadom na nejaký iný presne reálne určený bod (budova, hrad, rieka , kopec).

Integráciou mapových databáz a POI databázy sa vytvára detailná, digitálna

reprezentácia cestovného systému a obchodných služieb.

Tieto POI databázy obsahujú rôzne druhy detailných informácií, ktoré sú

typické ako rôzne telefóne adresáre. Jednotlivé informácie sú v POI databáze

integrované a spájané tak, aby vytvárali komplexný zoznam daných údajov.

4.1.3 Databáza dynamických údajov

Táto databáza obsahuje informácie, ktoré sa dynamicky menia v čase. Napríklad

tí, ktorí denne cestujú za prácou dostávajú informáciu o optimálnej trase z bodu A do B.

Dopravné zápchy, nehody, výstavby ciest a nepriazeň počasia môžu pôsobiť na cestnú

kapacitu alebo na samotnú rýchlosť premávky. Denné dopravné podmienky

samozrejme nemôžu byť kódované a natrvalo ukladané v mapovej databáze, pretože sa

neustále menia a tým menia aj kritéria výpočtov vhodných trás, respektíve určovania

vhodných smerov. Všetky tieto aspekty môžeme nazvať dynamické údaje, ktoré sú

časovo premenné.

4.1.4 Jadro lokalizačného systému (Location Engine)

Základným modulom LBS systémov je LE (Location Engine), ktorý obsahuje

softvérové časti, čím sa zvyšuje inteligencia digitálnym mapovým údajom a

informáciám. Zvyšovaním kvality poskytovaných dát sa zvyšuje aj presnosť celkových

výsledkov. Dôležité funkcie sú kódovanie a dekódovanie geo-informácií a smerovanie,

čo sú kľúčové technológie pre výstavbu LE (obr. 4.1) zo všetkých geo-priestorových

aplikácií.

4.1.5 Geo-kódovanie a spätné geo-kódovanie

Geo-kódoanie (geocoding) je proces, ktorý konvertuje a určuje zemepisnú dĺžku

a zemepisnú šírku danej pozície alebo súradnice x, y, z, ktorej poloha je presne určená

na mape.

Opačnou funkciou geo-kódovania je spätné geo-kódovanie (revers geocoding).

Je to proces, ktorý zo zemepisnej šírky a zemepisnej dĺžky (súradnice x, y) určuje

presné adresy, oblasti územia a vzdialenosti jednotlivých smerov od referenčných

bodov, alebo bodov záujmu.


Obr. 4.1 Architektúra jadra lokalizačného systému

4.1.6 Smerovanie, určovanie smeru

Smerovanie je výpočtová metóda optimálneho kurzu založená na špeciálnom

kritérií medzi začiatkom a cieľom. Aj keď požiadavky sú vždy stanovené na získanie

čo najlepšej trasy alebo určenia najlepšieho smeru. Softvér LBS prepočítava a vypočíta

množstvo najlepších smerov, vrátane najkratšieho a najrýchlejšieho smeru.

Smerovacie softvérové zariadenia hodnotia množstvo smerov na základe

porovnávania piatich atribútov počas výpočtu cesty alebo určenia smeru, vrátane

rýchlosti, dĺžky spojenia a času trasy

4.1.7 Lokalizácia pomocou POI

Lokalizácia pomocou POI sa v cudzojazyčnej literatúre označuje ako

„Proximity searches“. Používajú sa informácie z POI databáz. To znamená, že poloha

lokalizovaného zariadenia je určená (asociovaná k) pomocou presnej reálnej polohy

daného objektu, napríklad sa jedná o rôzne pamiatky, firmy, budovy v blízkosti

označeného územia.


4.2 Štandardy lokalizačných služieb

Štandardy sú dôležité nielen pre používateľov, ale aj pre poskytovateľov

služieb. Na obrázku (obr. 4.2) sú znázornené prístupy rôznych zdrojov aplikácií, ktoré

tvoria obsahy služieb.

Obr. 4.2 Obsah služieb

Každý poskytovateľ LBS by mal byť schopný poskytovať všetky lokalizačné

služby. Prevádzkovatelia vyžadujú LBS platformy, ktoré poskytujú aplikačné

programové rozhrania (API). Aplikácie sú považované za najlepšie vtedy, keď

poskytujú čo najväčšiu presnosť údajov, mapových algoritmov a rýchlosť celého

procesu smerovania.

4.2.1 Vplyv vývoja nových služieb

Vývojom a používaním nových služieb dochádza na trhu medzi poskytovateľmi

lokalizačných služieb ku konkurencii. To znamená, že konkurenciou medzi

jednotlivými poskytovateľmi dochádza nielen k boju o zákazníka, ale aj k znižovaniu

cien a hlavne k zvyšovaniu kvality poskytovaných služieb. Používaním nových

aplikácií dochádza v niektorých prípadoch aj k zvýšeniu dopytu po nových

Štandardy služieb založených na

polohe

Služby

Digitálne mapy

Priestorové informácie

Informácie o bode záujmu

Navigačné informácie

Aktuálne dopravné

správy

Informácie o danej oblasti

Mobilné žlté

stránky

Aktuality

Cestovné príručky

Zábava

Smernice pre prístup používateľa

Poloha používateľa


zariadeniach, ktoré sú potrebné na fungovanie týchto nových aplikácií. Nové služby sa

budujú na existujúcich službách, s ktorými sú kompatibilné.

4.2.2 Poskytovanie špeciálnych produktov služieb

Viacerí poskytovatelia služieb používajú tú istú základnú platformu, to

znamená, že používajú rovnaké alebo kompatibilné technológie a štandardy pre

poskytovanie špeciálnych produktov služieb. Tým sa vlastne znižujú náklady spojené

s budovaním technológií pre poskytovateľov služieb a taktiež aj riziko fungovania

a zvyšujú sa aj možnosti vzájomnej spolupráce týchto služieb.

4.2.3 Expanzia LBS k hromadnému odbytu služieb

Rastúca potreba zdrojov informácií je určená normami, prostredníctvom ktorých sa

vyvíjajú a uzatvárajú priemyselné dohody na sprístupnenie nových rozhraní, protokolov

a schém poskytovania služieb. Operátori by mali vážne pouvažovať nad otázkou

obstarávania služieb, ktoré môžu byť sprístupňované a používané spotrebiteľmi

ostatných sietí v rovnakom čase. Dobrým príkladom tohto prístupu môže byť úspech

SMS správy, kde operátori danej siete umožňujú spoluprácu s ostatnými sieťami v

rámci ich trhu [15].

4.2.4 Štandardizácia lokalizačných služieb

Základné organizácie štandardov lokalizačných služieb sú Open Mobile

Alliance (OMA) a Open GIS Consortium (OGC).

Location Interoperability Forum (LIF) je zlúčený s OMA, bol založený v

septembri 2000 firmami Motorola, Ericsson a Nokia za účelom vyvinutia všeobecného

priemyselného riešenia štandardov LBS služieb. Problémy sa vyskytli hlavne v mnoho

početnosti metód na určenie polohy. Lokalizované mobilné zariadenia poskytovali

mnohopočetné technológie, hybridné technológie a rôzne strategické služby.

Vzájomným kompromisom týchto spoločností sa podarilo získať základnú

dohodu s ďalšími výrobcami mobilných zariadení a poskytovateľmi bezdrôtových

prenosových technológií. Dohodli sa na sieťovom prepojení polohových bezdrôtových

terminálov a zariadení nezávislých od technológií určovania polohy. Základná dohoda

LIF a OGC bola založená na rozdelení si jednotlivých poskytovaných informácií.

Mobile Location Protocol (MPL) umožnil LBS aplikáciám spoluprácu s

bezdrôtovými sieťami bez ohľadu na ich základné rozhranie a metódy určovania


polohy [10]. MPL ďalej definuje všeobecné rozhranie, ktoré umožní výmenu

informácií o polohe medzi LBS aplikáciami a bezdrôtovými mobilnými sieťami, ktoré

sú reprezentované lokalizačnými servermi. MPL podporuje získavanie informácií

o polohách pohybu používateľa prostredníctvom uchovávania a spracovávania

utajovaných, súkromných informácií, na ktoré je potrebný špeciálny PIN kód.

Wireless Aplication Protocol (WAP) je tiež časťou OMA. WAP je celosvetový

štandard, ktorý umožňuje poskytovanie bezdrôtovej internetovej komunikácie a

výhodnejších telefónnych služieb prostredníctvom digitálnych mobilných telefónov, a

ďalších bezdrôtových terminálov.

OGC je základnou platformou štandardov lokalizačných služieb v bezdrôtovej,

mobilnej oblasti. Zo stanoviska OMA a OGC vyplýva, že sa sústredia na aplikačné

úrovne rozhrania.

Ďalšie organizácie pre tvorbu štandardov lokalizačných služieb sú:

Parlay Group Open Services Architecture poskytujú zabezpečené

základné portály, otvorené rozhrania a integrované riadiace schopnosti,

ktoré operátorom otvárajú nové prostredia pre vývoj nových služieb,

bezpečnosti, integrácie služieb,

bunkové telekomunikačné a internetové združenia CTIA (WOW-COM)

príležitostne komunikujú s LBS štandardmi. Sú zodpovedné za

bezdrôtové technológie a upravujú vzájomné vzťahy medzi bezdrôtovou

a fyzickou (pevnou) sieťou,

ISO technická komisia pracuje taktiež na priestorových technologických

doménach. ISO TC/211 Geomatics spolupracuje s OGC podľa ISO

normy. TC/211 má pracovnú skupinu venovanú LBS službám. ISO

TC/204 Road Transport a Traffic Telematics sa zaoberá navigačnými

službami poskytovanými prostredníctvom internetu, ale aj cez pevné

médiá,

technické požiadavky Parlay/OSA a API rozhrania sa týkajú

sprístupnenia telekomunikačnej sieti externým prístupom. Tieto prístupy

musia byť adresované autentifikáciou, totožnosťou aplikácií použitím

úrovne služieb. Navyše Parlay Group poskytuje súbor špecifikácií pre

Web služby, čo umožňuje ľahšie vytváranie produktov používajúce

telekomunikačnú sieť,


spolupráca projektov tretej generácie (3GPP2), Wi-Fi aliancia a

Bluetooth SIG sa zapojili oddeliť multimódové komunikačné protokoly

používané v niektorých LBS aplikáciách,

Automative Multimedia Interface Consortium (AMIC) je skupina

automobilových výrobcov uľahčujúcich vývoj štandardov pre navigačné

systémy, telefóny, video systémy, CD prehrávače, PDA zariadenia,

počítače. Definovali Java špecifikácie pre navigačné API rozhrania,

ktoré sú odvodené od OGC OpenLS špecifikácií.

Pri vypracovaní tejto kapitoly som čerpal s nasledovných zdrojov [2, 10].

Charakteristika LBS služieb 20

5 CHARAKTERISTIKA LBS SLUŽIEB

Podľa orientácie môžeme jednotlivé služby rozdeliť na:

Služby orientované na používateľa: Tieto LBS služby zahŕňajú všetky

typy aplikácií, v ktorých je služba používateľsky založená. Aplikácie sa

zameriavajú na zistenie polohy používateľa ako osoby.

Služby orientované na mobilné zariadenie: Tieto LBS služby a

aplikácie sú externé pre používateľa. Môžu byť taktiež zamerané aj na

polohu používateľa. Namiesto lokalizácie len používateľa ako osoby,

môžu byť lokalizované aj objekty (napríklad auto) alebo celé skupiny

ľudí (napríklad konvoj, kolóna).

Pull služby: Sú služby, pri ktorých sa jedná o vyžiadanie dát z iného

programu alebo počítača. Opakom služby pull je push - v tomto prípade

sa dáta posielajú, bez toho, aby boli vyžiadané. Služby push a pull sa

často používajú k opisu dát posielaných cez Internet. World Wide Web

používa predovšetkým pull technológie, tzn. stránka sa prenáša až

vtedy, keď je vyžiadaná. Informačné služby však čoraz častejšie

využívajú Internet na posielanie správ pomocou push technológií.

Push služby: Sú služby, pri ktorých sa odosielajú informácie, ktoré

nežiada priamo používateľ. Push služby sú aktivované danou udalosťou,

závisia od situácie, ktorá môže byť spustená ak nejaký objekt alebo

oblasť je aktívna, prípadne môžu byť spúšťané časom. Takáto nepriamo

vyžiadaná služba je spravodajská (informačná) služba, ktorá obsahuje

len informatívnu zložku vzhľadom napríklad na dané miesto alebo

oblasť. Nevyžiadanou službou by mohla byť reklamná správa alebo

správa o zmene počasia. Vo vzťahu k aplikáciám klient/server:

Posielanie dát zákazníkovi bez toho, aby si ich vyžiadal. World Wide

Web pracuje s pull technológiami, tzn. kým je webová stránka zaslaná,

musí si ju klient vyžiadať. Vysielacie médiá naproti tomu používajú

push technológie, pretože posielajú informácie nezávisle na tom, či sa

vôbec niekto prepol na príjem. Snáď najstaršou a najrozšírenejšou push


technológiou je e-mail. Je to push technológia, pretože človek dostane

správu, či si ju vyžiadal alebo nie - odosielajúci odošle správu

príjemcovi.

Kvalita a kompletnosť danej služby závisí od viacerých faktorov:

Priamy verzus nepriamy profil: Personalizovaná aplikácia (týkajúca sa

osoby) koreluje požiadavku služby s informáciou o profile žiadateľa.

Táto informácia o profile žiadateľa môže byť získaná priamo od

používateľa v predplatenej fáze alebo môže byť získaná nepriamo,

takzvane získavaním informácie z tretích strán. Profil používateľa musí

obsahovať informáciu o žiadateľovom aktuálnom obsahu.

Platnosť informačného profilu: Informačný profil môže byť

sprístupnený len na určitý požadovaný čas, počas ktorého je k dispozícii

pre LBS. Všetky žiadosti na konkrétnu informáciu sú predkladané po

určitých častiach alebo aj ako celý profil. Pre prístup k týmto

informáciám sa nepoužíva push model. Prístupom k používateľskému

profilu dochádza k držaniu chránených a nechránených informácií

o používateľovi.

Vzájomné pôsobenie jednotlivých scenárov: Služby Používateľa

a poskytovateľa môžu byť mobilné alebo stacionárne, závisí to od

vzájomného pôsobenia entít, mobilných terminálov a LBS služieb. Na

základe tohto vzájomného pôsobenia môžeme rozlišovať štyri scenáre.

V prvom scenári sú obaja žiadateľ aj poskytovateľ stacionárny a nie je

potrebné dynamické manažovanie informácií o polohe ako je to pri

statickom prípade. Dobrým príkladom tejto kategórie sú bežné

informačné služby.

V druhých a tretích prípadoch je žiadateľ mobilný alebo stacionárny a

poskytovateľ stacionárny alebo mobilný. Oba prípady sú symetrické,

avšak ich interpretácia a konkretizácia závisí na tom, ako je daná

aplikácia modelovaná.

Vo štvrtom scenári žiadateľ aj poskytovateľ sú mobilní, zatiaľ čo LBS

preberajú rolu (stacionárneho) koordinátora. Príklady tohto scenára sú

aplikácie, kde mobilní používatelia sa zaujímajú o všetky ďalšie


informácie o polohách (friend finger aplikácie a LBS hry). Príklady,

ktoré sa výlučne nepodliehajú do centrálneho koordinátora sú to

polohovo based ad-hoc aplikácie.

Zdroje informácie o polohe: Informácia o polohe môže byť poskytnutá

používateľovi alebo môže byť súčasne k dispozícií sieťovej

infraštruktúre alebo inej tretej strane. V prvom prípade informácia o

polohe je časťou požiadavky na konkrétnu službu, v iných prípadoch sa

jedná o aplikácie založené na informáciách o polohe.

Presnosť informácie o polohe: Presnosť závisí od použitia konkrétnej

metódy na určovanie polohy v danej sieťovej infraštruktúre. Výsledky

určenia polohy mobilných terminálov závisia aj od kritérií lokalizačnej

presnosti. Presnosť ovplyvňuje celkový výsledok určenia polohy

mobilných terminálov, či budú lokalizované v okruhu niekoľkých

metrov alebo v okruhu niekoľkých kilometrov. Tento faktor veľmi

ovplyvňuje kvalitu druh používaných aplikácií.

Druhy zdrojov informácií: Služby založené na polohe (LBS) sú

založené na efektívnej integrácii a korelácii informácií z niekoľkých

zdrojov. Rozpoznávame statické a dynamické zdroje informácií.

Statické zdroje informácií sa vzťahujú na databázy, ktoré obsahujú

presné reálne geografické informácie o danej oblasti, čo do zemepisných

súradníc (rôzne druhy digitálnych máp, POI databázy, pamiatky,

zaujímavosti, budovy).

Dynamické zdroje informácií ponúkajú informácie o zmenách stavu

prostredia alebo danej oblasti, o ktorú prejavuje záujem používateľ, ako

je stav trás ciest, dopravy, či poveternostných podmienok v reálnom

čase.

Existuje široká škála rozdielnych LBS služieb. Triedenie do ďalších

podkategórií je nasledovné:

Pohotovostné služby: Sú jednou z najviac zreteľných LBS služieb,

ktoré majú schopnosť lokalizovať jednotlivcov nevedomých si svojej

polohy v núdzovej situácii (zranenie, kriminálny útok a pod.). S presnou

lokalizáciou môže byť rýchlo a efektívne poskytnutá pomoc


prostredníctvom pohotovostných služieb. Táto kategória obsahuje

verejné a súkromné pohotovostné služby (E911 alebo E112).

Systémy používajú rádiový signál (navádzanie záchranárov), ktorý

prenáša ich aktuálnu GPS pozíciu cez satelit k pohotovostným zložkám.

Navigačné služby: Navigačné služby sú založené na informáciách o

polohách používateľov mobilných zariadení. Sú potrebné pre určenie

aktuálnej geografickej polohy používateľa.

Napríklad operátor môže používateľa presne informovať o polohe, kde

sa nachádza a tiež dať mu podrobné pokyny o tom ako sa k

požadovanému cieľu má dostať. Väčšina súčasných automobilových

navigačných systémov neposkytujú informácie o smerovaní. Dostávajú

však už vopred vypočítanú cestu cez mobilnú sieť.

Informačné služby: Slúžia na vyhľadanie najbližšej požadovanej služby

a na sprístupňovanie dôležitých a pomocných informácií,

sprístupňovanie dopravných správ, ktoré pomôžu pri navigácii v

neznámom meste, pri získavaní mapy miestnej uličky a podobne.

Služby sú zamerané na požiadavky používateľa a na to ako dosiahnuť

daný cieľ, kde môže nájsť konkrétnu službu (bankomat, reštauráciu

parkovisko alebo benzínovú pumpu), ako nájsť ďalších mobilných

používateľov a ako určiť aktuálnu polohu (na mape).

Návestné (sledovacie) služby a služby pre manažment: Návestné,

sledovacie (tracking) služby majú uplatnenie pre jednotlivcov, ale aj pre

veľké firmy. Napríklad umožňujú sledovanie celej trasy prenosu

poštových balíkov jednotlivých spoločností, ktoré vždy vedia, kde sa

nachádzajú ich tovary. Automobilové návestné služby sú určené na

lokalizáciu a volanie najbližšej záchrannej služby v čase núdze.

Spoplatňovacie (účtovacie) služby: Sú služby, ktoré závisia od polohy

používateľa mobilného zariadenia a častou zmenou polohy sa zvyšujú

náklady na celkovú prevádzku týchto služieb.

Používajú sa aj na spoplatňovanie ďalších lokalizačných služieb.

Hry založené na polohe: Kategória hry založené na polohe sú väčšinou

zamerané na trh mladých mobilných používateľov. Hracie modely

zahŕňajú hosťujúcich používateľov v rôznych častiach mobilnej siete na


získanie informácií a hľadá peer-mobile používateľov. Táto kategória

služieb je práve stále v aktívnom vývoji.

LBS aplikácie

Navigačné

Pohotovostné

Reklama

Sledovacie

Služby pre voľný čas

Manžovacie

Splplatňovacie

Informačné

Hry

Obr. 5.1 Druhy LBS aplikácií

Pri vypracovaní tejto kapitoly som čerpal s nasledovných zdrojov [1, 13].

Galileo a služby Galilea 25

6 GALILEO A SLUŽBY GALILEA

6.1 Európsky systém Galileo

Myšlienka vybudovať samostatný európsky satelitný navigačný systém vznikla na

pôde Európskeho spoločenstva v roku 1994, spočiatku v rámci riešenia problému

možného spresňovania navigačných služieb existujúcich systémov GPS a GLONASS.

Dňa 18. júna 1998 bola uzavretá dohoda o spolupráci medzi Európskym

spoločenstvom, Európskou vesmírnou agentúrou ESA a Eurocontrol, týkajúca sa

európskeho príspevku k vývoju globálneho navigačného satelitného systému GNSS,

ktorý neskôr dostal názov Galileo. Odvtedy venuje Európska komisia (EK) programu

rozvoja európskych GNSS mimoriadnu pozornosť. Z poverenia EK bolo v

nasledujúcich rokoch uskutočnených viacero štúdií (GEMINUS, GALA,

Pricewaterhouse Coopers, GUST, GalileoSat, SARGAL a pod.), ktoré potvrdili

opodstatnenosť, realizovateľnosť a vysokú ekonomickú návratnosť projektu.

Nariadením Rady (ES) č. 876/2002 bol 21. mája 2002 založený Spoločný podnik

Galileo GJU (Galileo Joint Undertaking) s hlavnou úlohou zabezpečovať jednotnú

správu a finančnú kontrolu projektu v prvých dvoch etapách - vo fáze definovania a vo

fáze vývoja a overovania.

V týchto fázach projektu Galileo, ktoré boli ukončené úspešným vypustením prvej

testovacej družice GIOVE-A sa pod vedením ESA a GJU presne definovala

architektúra systému, štruktúra a rozloženie signálov a súbor služieb poskytovaných

Galileom. Za základný referenčný dokument, stanovujúci hlavné charakteristiky

projektu, sa pokladá 3. verzia tzv. Galileo Mission High Level Definition document

(HLD) z 23. septembra 2002, kde sa ako úlohy s vysokou prioritou (HLD) definujú aj

politické a programové aspekty programu.

Prijatá koncepcia projektu Galileo uvažuje s 30 družicami, rozmiestnenými na

troch obežných dráhach (po 9 aktívnych a jednej záložnej družici na každej orbite) vo

Walkerovej konštelácii s orbitálnou inklináciou 56o a rádiusom 29 994 km, t.j.

cca 23 616 km nad zemským povrchom (táto konštelácia s doteraz najvyššie

umiestnenými družicami umožní poskytovať navigačné služby aj v miestach s veľmi

vysokou zemepisnou šírkou). Orbitálna perióda družíc je 14 h 4 min.


V súlade s rozhodnutím ITU bude systém vysielať 10 navigačných signálov v

pridelených pásmach RNSS a ARNS (1,2 GHz, 1,3 GHz a 1,6 GHz) a jeden signál

SAR, ktorý je umiestnený v pásme rezervovanom pre tiesňové služby, t.j. 1 544 - 1 545

MHz.

Všetky družice Galilea využívajú tie isté frekvenčné pásma (multiplex CDMA),

vysielané signály sú pravotočivo polarizované. Každý navigačný signál obsahuje svoj

vzdialenostný (diaľkomerný) kód a dáta pre jednotlivé služby, ktoré budú poskytované

v niekoľkých úrovniach zabezpečenia.

6.2 Služby Galilea

Systém Galileo bude v budúcnosti poskytovať päť hlavných služieb a to:

a) Základnú službu (Open services – OP)

b) Službu so zárukou bezpečnosti (Safety of Life services – SoL)

c) Komerčnú službu (Commercial Service – CS)

d) Verejnú regulovanú službu (Public Regulated Service – PRS)

e) Vyhľadávaciu a záchrannú službu (Search And Rescue service – SAR)

Uvedených päť typov služieb pokrýva všetky známe požiadavky budúcich

používateľov, ich návrh vychádza prevažne zo skúseností so súčasným systémom GPS,

z identifikovania jeho čiastkových nedostatkov (polohová presnosť, integrita,

kontinuita a dostupnosť).

Napriek nedokonalosti systému GPS celosvetový trh s produktmi a službami

založenými na satelitnej rádionavigácií (rádovo 10 mld. euro) narastá ročne o 25% a

predpokladá sa, že v r. 2020 dosiahne objem cca 300 mld. euro. Podpísaním dohody o

podpore, poskytovaní a využívaní obidvoch systémov, ktorou USA dňa 26. júna 2004

po rokoch opatrného postoja a vyčkávania potvrdili užitočnosť koexistencie GPS a

Galilea, dostal trh s GNSS ďalší mohutný akceleračný impulz. Aktívny záujem o účasť

na projekte Galileo prejavili okrem Číny aj Izrael, India, Ukrajina, Maroko, Saudská

Arábia a Južná Kórea (uzavreté dohody), v štádiu rokovaní sú dohody s krajinami

Južnej Ameriky (Argentína, Brazília, Čile), s Mexikom, Japonskom, Pakistanom,


Malajziou a Ruskom.

6.2.1 Základná služba (Open Service - OS)

Základná služba systému Galileo (Open Service - OS) je určená pre aplikácie

predávané v širokej distribučnej sieti. Základná služba je prístupná bez autorizácie

každému užívateľovi s prijímačom na určovanie pozície a času a to bez poplatku . Táto

služba ďalej rezervuje tri signálové frekvencie. Očakáva sa, že aplikácie Základnej

služby budú väčšinou používať Galileo aj GPS signály. To povedie k zlepšeniu

funkčnosti služby v problémových lokalitách ako napríklad obývané územia.

Spoločnosť spravujúci systém Galileo nebude ručiť za údaje poskytované touto

službou.

6.2.2 Služba so zárukou bezpečnosti (Safety of Life service - SoL)

Služba so zárukou bezpečnosti bude certifikovaná a pre ich využívanie bude

potreba autorizovaných dvoj frekvenčných prijímačov. Za týchto podmienok bude

prevádzkovateľ systému Galileo za SoL ručiť.

SoL služba zvýši bezpečnosť zvlášť tam, kde neexistujú tradičné

infraštrukturálne pozemné služby. Táto súvislá celosvetová služba zvýši výkonnosť

spoločností, ktoré pôsobia na globálnej báze (letecké a transoceánske námorné

spoločnosti). Regionálne Európske "vylepšenie" GPS systému EGNOS bude

automaticky integrované do Galileo SoL služby tak, aby poskytovalo nezávislú a

doplňujúcu informačnú funkciu k polohovým údajom od družíc systému GPS a

GLONASS.

6.2.3 Komerčná služba (Commercial Service – CS)

Komerčná služba (CS) odpovedá na dopyt po aplikáciách, vyžadujúce vyššiu

presnosť než poskytuje Základná služba. Po zaplatení poplatku poskytuje ďalšie

"prídavné" služby. Komerčná služba, na rozdiel od Základnej služby, využíva ešte

ďalšie dva signály. Tieto signály sú chránené vďaka komerčnému kódovaniu, ktoré

bude riadiť poskytovateľ služieb s budúcim Galileo operátorom. Prístup je

kontrolovaný na úrovni prijímača, ktorý využíva prístupové kľúče.


Ďalšie služby poskytované komerčnou službou zahŕňajú tiež vysielanie dát

a riešenia deferenciálnych aplikácií. Tieto služby deferenciálnej povahy budú

zaručovať poskytovatelia služieb, ktorí kúpia práva k používaniu zmienených dvoch

komerčných signálov od Galileo operátora.

Vývoj komerčných aplikácií otvára veľké pole možností. Celosvetové pokrytie

Galileo signály predstavuje veľkú výhodu pre aplikácie využívajúce globálne dátové

prenosy.

Typické služby „s prídavnou hodnotou“ sú hlavne tieto:

ručenie za službu,

presná časová služba,

poskytovanie ionosférických modelov,

lokálne deferenciálne korekcie pre extrémne presné určenie polohy,

ďalšie služby založené na vysielaní informačných systémových dát.

6.2.4 Verejne regulovaná služba (Public Regulated Service – PRS)

Galileo je civilný systém, ktorý bude tiež poskytovať rozsiahlu službu s

kontrolovaným prístupom pre aplikácie štátnych inštitúcii. Verejne regulovaná služba

(PRS) bude využívaná napríklad políciou, colníkmi alebo tiež pobrežnými hliadkami.

Civilné inštitúcie budú kontrolovať prístup ku kódovanému PRS. Prístup na základe

regiónu alebo na základe príslušenstva k určitej skupine je v súlade s bezpečnostnou

Európskou politikou.

PRS by mala byť kedykoľvek prevádzkyschopná a to za akejkoľvek situácie aj

počas krízy. Hlavnou výhodou PRS je robustnosť signálu, ktorý je odolný proti rušeniu

alebo falošným signálom (simulujúci signál od Galileo družice).

6.2.5 Vyhľadávacia a záchranná služba (Search And Rescue service – SAR)

Vyhľadávacia a záchranná služba (SAR) integrovaná do Galileo je európskym

príspevkom do medzinárodnej snahy o vyhľadávaní a následnej záchrane ľudí. Vďaka

účasti Galilea v COSPAS-SARSAT systéme, nadobudne systém určité vylepšenia a to :


prijatie núdzovej správy odkiaľkoľvek na Zemi v takmer reálnom čase

(v súčasnej dobe je priemerný "čakací" čas jedna hodina),

presná poloha miesta varovných signálov (pár metrov, oproti súčasných 5 km),

mnohonásobná detekcia družíc za sťažených podmienok, napr. pre prekonanie

terénnych prekážok,

zvýšenie dostupnosti signálu vesmírneho segmentu (30 Galileo družíc na

strednej obežnej dráhe najviac, k súčasným štyrom COSPAS-SARSAT

družiciam na nízkej obežnej dráhe a trom geostacionárnym).

Galileo uvedie nové SAR funkcie, ako napríklad spätné spojenie (od SAR operátora

k vysielaču, ktorý vyslal núdzový signál), ktorý riadi záchranné operácie a pomôže

znížiť výskyt planých poplachov.

Pri vypracovaní tejto kapitoly som čerpal s nasledovných zdrojov [11,12,14].

Záver 30

7 ZÁVER

Táto bakalárska práca sa zaoberá problematikou služieb založených na polohe,

takzvaných LBS služieb. Jej prínosom je ozrejmenie danej problematiky lokalizačných

služieb, ktoré sú v súčasnosti veľmi rýchlou a veľmi využívanou oblasťou používania

mobilných služieb.

Venoval som sa analýze lokalizačných služieb. V tejto časti som sa venoval

problematike sprístupnenia lokalizačných služieb pre ďalšie použitie verejnými

používateľmi, ktorý používajú klasické mobilné zariadenia.

V ďalšej časti som rozobral problematiku architektúry lokalizačných služieb.

Dospel som k presvedčeniu, že najdôležitejšou časťou LBS služieb je middleware

vrstva, ktorá zabezpečuje celkové manažovanie služieb a aplikácií na základe

požiadaviek a zdrojov od používateľa, ktorý sa nachádza v danej v konkrétnej oblasti

mobilnej siete. Ďalej som sa v tejto časti stručne zaoberal aj štandardmi, ktoré upravujú

vzťahy pre komunikáciu medzi poskytovateľmi služieb, operátormi sietí a samotnými

používateľmi daných služieb.

Taktiež som sa zaoberal aj samotnými LBS službami a konkrétnymi LBS

aplikáciami. Načrtol som rozdelenie služieb založených na polohe podľa konkrétneho

využitia služieb v praxi.

Nakoniec som stručne rozobral problematiku lokalizačných služieb

v európskom systéme Galileo, ktorý v budúcnosti zohrá dôležitú úlohu na poli

lokalizačných služieb.

Problematika lokalizačných služieb bola pre mňa úplne nová a počas

vypracovania bakalárskej práce som sa stretol s viacerými problémami, vďaka ktorým

som sa hlbšie dostal do danej problematiky a ozrejmil si nové fakty, poznatky a

súvislosti, na základe ktorých sa mi podarilo vyriešiť dané problémy.

Zoznam použitej literatúry 31

8 ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY

[1] STEINGER, S., NEUM, M., EDWARDES, A.: Foundations of Location Based

Services, University of Zurich, http://www.geo.unizh.ch/publications/cartouche/

lbs_lecturenotes_steinigeretal2006.pdf, október 2007.

[2] SCHILLER, J., VOISARD, A.: Location – Based Services, Morgan Kaufann

Publishers is an imprint of Elsevier. 500 Sansome Street, Suite 400, San

Francisco, CA 94111, 2007-12-01-7100-936-9.

[3] Update on U.S. E911 Mandate, Mobile Location Services Conference, MLS,

Amsterdam, 2003.

[4] European Location-Based Services: Operator Status and Market Drivers

Concise Insight, Ltd., London, 2003.

[5] H.-A. Jacobsen: Middleware for Location-based Services, chapter 4, pages 83–

114, Morgan Kaufmann Publishers, Elsevier, San Francisco, CA, USA, 1st

edition, April2004.

[6] D. Gelernter, Generative communication in Linda, ACM Trans, Program

Lang.Syst., 7(1):80–112, 1985.

[7] J. Ranganathan, M. Michael, O. Fox, S. Vaghani, S. Kodgire. Infospaces A

large-scale content classification and dissemination network, Apr. 23 2001.

[8] P. Wyckoff, S. McLaughry, T. Lehman, D. Ford: TSpaces, IBM Systems

Journal, 37(3), 1998.

[9] Ricardo Couto Antunes da Rocha: Middleware for Location-based Services,

Laboratory for Advanced Collaboration, Pontifícia Universidade Católica do

Rio de Janeiro.

[10] Location Interoperability Forum: Mobile Location Protocol, LIF TS 101

Specification Version3.0.0, ttp://www.openmobilealliance.org/lifdownload.html.

[11] Šunkevič, M.: Telekomunikace a navigace, Cech Space Office,

http://www.czechspace.cz/cs/spoje-a-navigace, 2007-06-29.

[12] European Space Agency, Navigation application projects to identify GNSS

evolutions - Open invitation for outline tenders, http://www.esa.int/esaNA/

SEMIR6V7D7F_egnos_0.html, ESA, 11 október 2007.

Zoznam použitej literatúry 32

[13] Jaqoe, A.: Mobile Location Servies: The Definitive Guide, Prentice Hall PTR,

2002, ISBN: 0-13-008456-5.

[14] Kotoč, J: Globálne navigačné satelitné systémy a ich aplikácie v SR,

Výskumný ústav spojov, n. o.

[15] GSM Association, Permanent Reference Document SE.23, Location Based

Services, http://www.gsmworld.com/documents/lbs/se23310.pdf, január 2003.

Čestné prehlásenie 33

ČESTNÉ PREHLÁSENIE

Prehlasujem, že som zadanú bakalársku prácu vypracoval samostatne, pod

odborným vedením vedúceho bakalárskej práce Ing. Petra Brídu, PhD. a používal som

literatúru uvedenú v práci.

Súhlasím so zapožičiavaním bakalárskej práce.

V Žiline 6.6.2008 .............................................

podpis

Čestné prehlásenie 33

POĎAKOVANIE

Touto cestou sa chcem poďakovať všetkým, ktorý odbornou alebo teoretickou

pomocou prispeli k vypracovaniu mojej bakalárskej práce. Predovšetkým sa chcem

poďakovať vedúcemu bakalárskej práce Ing. Petrovi Brídovi, PhD. za odborné vedenie,

ochotu a pomoc pri vypracovaní bakalárskej práce.

Documents

Sedlar - Bakalarska pracadiplom.utc.sk/wan/2454.pdf · OGC Open GIS Consortium Otvorené GIS združenie OMA Open Mobile Alliance Otvorená mobilná aliancia OS Open Service Základná