GNSS asistido - Assisted GNSS

GPS asistido

El GNSS asistido ( A-GNSS ) es un sistema de aumento GNSS que a menudo mejora significativamente el rendimiento de inicio, es decir, el tiempo hasta la primera corrección (TTFF), de un sistema global de navegación por satélite (GNSS). A-GNSS funciona proporcionando los datos necesarios al dispositivo a través de una red de radio en lugar del enlace lento por satélite, esencialmente "calentando" el receptor para una solución. Cuando se aplica al GPS , se lo conoce como GPS asistido o GPS aumentado (abreviado generalmente como A-GPS y menos comúnmente como aGPS ). Otros nombres locales incluyen A-GANSS para Galileo y A-Beidou para BeiDou.

A-GPS se utiliza ampliamente con GPS con capacidad teléfonos celulares , ya que su desarrollo fue acelerado por los EE.UU. FCC 's 911 requisito para que los datos de localización del teléfono celular disponible para los despachadores de llamadas de emergencia.

Fondo

Cada dispositivo GPS requiere datos orbitales sobre los satélites para calcular su posición. La velocidad de datos de la señal del satélite es de solo 50 bit / s, por lo que descargar información orbital como efemérides y el almanaque directamente desde los satélites suele llevar mucho tiempo, y si las señales del satélite se pierden durante la adquisición de esta información, se descarta y el sistema autónomo tiene que empezar desde cero. En condiciones de señal excepcionalmente pobres, por ejemplo en áreas urbanas, las señales de satélite pueden exhibir propagación por trayectos múltiples donde las señales saltan de las estructuras o se debilitan por las condiciones meteorológicas o la copa de los árboles. Algunos navegadores GPS independientes que se utilizan en malas condiciones no pueden fijar una posición debido a la rotura de la señal del satélite y deben esperar a una mejor recepción del satélite. Una unidad GPS normal puede necesitar hasta 12,5 minutos (el tiempo necesario para descargar el almanaque GPS y las efemérides ) para resolver el problema y poder proporcionar una ubicación correcta.

Operación

En A-GPS, el operador de red implementa un servidor A-GPS , un servidor de caché para datos GPS. Estos servidores A-GPS descargan la información orbital del satélite y la almacenan en la base de datos. Un dispositivo compatible con A-GPS puede conectarse a estos servidores y descargar esta información utilizando portadores de radio de red móvil como GSM , CDMA , WCDMA , LTE o incluso utilizando otros portadores de radio como Wi-Fi o LoRa . Por lo general, la velocidad de datos de estos portadores es alta, por lo que la descarga de información orbital lleva menos tiempo. La utilización de este sistema puede tener un costo para el usuario. Para fines de facturación, los proveedores de red a menudo lo cuentan como un acceso a datos , lo que puede costar dinero, dependiendo de la tarifa .

Para ser precisos, las características de A-GPS dependen principalmente de una red de Internet o conexión a un ISP (o CNP, en el caso de CP / dispositivo de teléfono móvil vinculado a un servicio de datos de proveedor de red celular). Un dispositivo móvil con solo un receptor de radio frontal L1 y sin motor de adquisición, seguimiento y posicionamiento de GPS solo funciona cuando tiene una conexión de Internet a un ISP / CNP, donde la posición fija se calcula fuera del dispositivo. No funciona en áreas sin cobertura o conexión a Internet (o torres de estaciones transceptoras base (BTS) cercanas , en el caso del área de cobertura del servicio CNP). Sin ninguno de esos recursos, no puede conectarse a los servidores A-GPS que suelen proporcionar los CNP. Por otro lado, un dispositivo móvil con un chipset GPS no requiere conexión de datos para capturar y procesar datos GPS en una solución de posición, ya que recibe datos directamente de los satélites GPS y puede calcular una posición fija por sí mismo. Sin embargo, la disponibilidad de una conexión de datos puede ayudar a mejorar el rendimiento del chip GPS en el dispositivo móvil.

Modos de operacion

La asistencia se divide en dos categorías:

Basado en estación móvil (MSB)
Información utilizada para adquirir satélites más rápidamente.
  • Puede suministrar datos orbitales o almanaques para los satélites GPS al receptor GPS, lo que permite que el receptor GPS se conecte a los satélites más rápidamente en algunos casos.
  • La red puede proporcionar una hora precisa.
Asistido por estación móvil (MSA)
Cálculo de posición por parte del servidor utilizando información del receptor GPS.
  • El dispositivo captura una instantánea de la señal GPS, con un tiempo aproximado, para que el servidor la procese posteriormente en una posición.
  • El servidor de asistencia tiene una buena señal de satélite y una gran potencia de cálculo, por lo que puede comparar las señales fragmentarias que se le transmiten.
  • Las coordenadas topográficas precisas para las torres de los sitios celulares permiten un mejor conocimiento de las condiciones ionosféricas locales y otras condiciones que afectan la señal GPS que el receptor GPS solo, lo que permite un cálculo más preciso de la posición.

No todos los servidores A-GNSS brindan operación en modo MSA debido al costo computacional y al número cada vez menor de terminales móviles incapaces de realizar sus propios cálculos. El servidor SUPL de Google es uno que no lo hace.

Un receptor típico habilitado para A-GPS utiliza una conexión de datos (Internet u otra) para comunicarse con el servidor de asistencia para obtener información de un GPS. Si también tiene un GPS autónomo en funcionamiento, puede usar un GPS independiente, que a veces tarda más en fijarse por primera vez , pero no depende de la red y, por lo tanto, puede funcionar más allá del alcance de la red y sin incurrir en tarifas de uso de datos. Algunos dispositivos A-GPS no tienen la opción de recurrir al GPS autónomo o independiente.

Tecnologías relacionadas

Muchos teléfonos móviles combinan A-GPS y otros servicios de ubicación, incluido el sistema de posicionamiento Wi-Fi y la multilateración del sitio celular y, a veces, un sistema de posicionamiento híbrido .

El GPS de alta sensibilidad es una tecnología aliada que aborda algunos de estos problemas de una manera que no requiere infraestructura adicional. Sin embargo, a diferencia de algunas formas de A-GPS, el GPS de alta sensibilidad no puede proporcionar una posición instantánea cuando el receptor GPS ha estado apagado durante algún tiempo.

Estándares

Los protocolos A-GPS son parte del Protocolo de posicionamiento definido por dos organismos de estandarización diferentes, 3GPP y Open Mobile Alliance (OMA) .

Protocolo de plano de control
Definido por el 3GPP para varias generaciones de sistemas de telefonía móvil. Estos protocolos están definidos para redes de conmutación de circuitos . Se han definido los siguientes protocolos de posicionamiento.
  • RRLP : 3GPP definió RRLP (Protocolo de ubicación de recursos de radio) para admitir el protocolo de posicionamiento en redes GSM.
  • TIA 801 - La familia CDMA2000 definió este protocolo para redes CDMA 2000.
  • Protocolo de posición RRC: 3GPP definió este protocolo como parte del estándar RRC para la red UMTS .
  • LPP - Protocolo de posicionamiento LPP o LTE definido por 3GPP para redes LTE .
Protocolo de plano de usuario
Definido por OMA para admitir protocolos de posicionamiento en redes de conmutación de paquetes . Se han definido tres generaciones de protocolo SUPL ( Secure User Plane Location ), desde la versión 1.0 a la 3.0.

SUPL

El protocolo SUPL (User Plane Location seguro), a diferencia de sus equivalentes plano de control restringidos a las redes móviles, se ejecuta en el Internet 's TCP / IP infraestructura. Como resultado, su aplicación va más allá del uso previsto original de los dispositivos móviles y puede ser utilizada por computadoras de uso general. SUPL 3.0 legitima dicho uso al agregar tolerancia para conexiones WLAN y de banda ancha.

Las acciones definidas por SUPL 3.0 incluyen una amplia gama de servicios como geofencing y facturación. Las funciones A-GNSS se definen en el Grupo Funcional de Posicionamiento SUPL. Incluye:

  • Función de entrega de asistencia SUPL (SADF), que proporciona la información básica enviada al dispositivo en ambos modos A-GNSS.
  • Función de recuperación de referencia SUPL (SRRF), que le dice al servidor que prepare la información mencionada anteriormente mediante la recepción de los satélites.
  • Función de cálculo de posición SUPL (SPCF), que permite al cliente o al servidor preguntar por la ubicación del cliente. La ubicación generada por el servidor puede resultar de MSA o de una celda móvil. Si se utiliza un modo MSB (basado en SET), el cliente informa su ubicación al servidor.

Los detalles de la comunicación se definen en el subestándar ULP (Userplane Location Protocol) de la suite SUPL. A diciembre de 2018, los sistemas GNSS compatibles incluyen GPS, Galileo, GLONASS y BeiDou.

Ver también

Referencias