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Pile de protocole LTE Couche 2 Couche 3 RF Couche 1 Téléphone mobile RRC NAS LPP IP TCP SSL SUPL LPP ou RRLP U-Plane C-Plane 10 Services géodépendants avec GPS, GLONASS, Galileo et OTDOA Vérifier la météo au petit déjeuner, emprunter le meilleur chemin via l’apps de navigation aux heures d’affluence : deux exemples parmi les nombreuses applications grâce auxquelles les utilisateurs de smartphones peuvent bénéficier de services géodépendants (LBS, Location Based Services). Comment ces aides précieuses trouvent- elles si rapidement la position exacte ? Cet article jette un regard sur les coulisses des méthodes de positionne- ment des services géodépendants et présente la gamme complète des systèmes de test de Rohde & Schwarz qui assurent, lors de ce positionnement, une participation harmonieuse de tous les composants. Positionnement avec des procédures terrestres : Cell-ID, Enhanced Cell-ID, OTDOA La position d’un téléphone mobile peut être déterminée selon différentes méthodes. La plus simple qui consiste à évaluer l’ID de cellule fournit cependant des informations relative- ment imprécises. De meilleurs résultats sont obtenus avec la méthode Enhanced Cell-ID, laquelle utilise des paramètres de signaux additionnels, comme la puissance et la qualité reçues (RSRP / RSRQ : Reference Signal Received Power / Quality), lui permettant d’atteindre une précision d’environ une centaine de mètres. Avec le OTDOA (Observed Time Difference of Arri- val), processus intégrant les différences de temps de propaga- tion entre les signaux de plusieurs stations de base LTE, des résultats encore plus justes pourront être obtenus à l’avenir. La méthode classique par satellite : A-GPS Des résultats encore bien meilleurs peuvent être obtenus avec les signaux GPS, lesquels permettent d’augmenter de quelques mètres la précision de positionnement. Mais leur utilisation seule présente un inconvénient majeur, à savoir que lorsqu’un module GPS n’est pas utilisé pendant une assez longue période, un temps d’attente pouvant atteindre 50 secondes est nécessaire jusqu’à ce que la position soit affichée. Cela tient au faible débit de données du signal GPS de 50 bits/s avec lequel le message de navigation (données de correction et trajectoires des satellites) est transmis. Ce temps d’attente peut cependant être abrégé à l’aide du GPS assisté (A-GPS) avec lequel le récepteur GPS utilise également des données connues sous le nom de données d’assistance ; ces données sont des messages de navigation ainsi que des informations supplémentaires en provenance du réseau cel- lulaire. De plus, ces données sont transmises très rapidement car les serveurs de localisation les transfèrent quasi instanta- nément via le réseau. Fig. 1 Communication avec le serveur de localisation : pile de protocole LTE pour U-Plane et C-Plane. Vue d’ensemble dans le dédale des protocoles La communication avec le serveur de localisation peut s’ar- ticuler de deux manières, soit par l’intermédiaire de mes- sages de contrôle (C-Plane, similaire à un SMS), soit via des paquets IP ensemble avec d’autres données utiles (U-Plane), voir figure 1. Jusqu’à présent, un nouveau protocole de locali- sation était défini pour chaque norme de radiocommunication GSM WCDMA LTE CDMA2000® C-Plane RRLP RRC LPP TIA-801 U-Plane RRLP RRLP RRLP / LPP TIA-801 Fig. 2 Possibilités de combinaison des normes de radiocommunica- tion mobile avec les protocoles de localisation. Avec U-Plane, tout proto- cole de localisation peut théoriquement être envoyé via chaque norme de radiocommunication. Le tableau ci-dessus présente uniquement les com- binaisons utilisées dans la pratique. TECHNOLOGIES SANS FIL | Systèmes de test

NEWS 208 French Location Based Services

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NEWS 208 French Location Based Services

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  • Pile de protocole LTE

    Couche 2

    Couche 3

    RF

    Couche 1

    Tlphone mobile

    RRC

    NAS

    LPP

    IP

    TCP

    SSL

    SUPL

    LPP ou RRLP

    U-Plane C-Plane

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    Services godpendants avec GPS, GLONASS, Galileo et OTDOAVrifier la mto au petit djeuner, emprunter le meilleur chemin via lapps de navigation aux heures daffluence : deux exemples parmi les nombreuses applications grce auxquelles les utilisateurs de smartphones peuvent bnficier de services godpendants (LBS, Location Based Services). Comment ces aides prcieuses trouvent-elles si rapidement la position exacte ? Cet article jette un regard sur les coulisses des mthodes de positionne-ment des services godpendants et prsente la gamme complte des systmes de test de Rohde&Schwarz qui assurent, lors de ce positionnement, une participation harmonieuse de tous les composants.

    Positionnement avec des procdures terrestres : Cell-ID, Enhanced Cell-ID, OTDOALa position dun tlphone mobile peut tre dtermine selon diffrentes mthodes. La plus simple qui consiste valuer lID de cellule fournit cependant des informations relative-ment imprcises. De meilleurs rsultats sont obtenus avec la mthode Enhanced Cell-ID, laquelle utilise des paramtres de signaux additionnels, comme la puissance et la qualit reues (RSRP/ RSRQ : Reference Signal Received Power/ Quality), lui permettant datteindre une prcision denviron une centaine de mtres. Avec le OTDOA (Observed Time Difference of Arri-val), processus intgrant les diffrences de temps de propaga-tion entre les signaux de plusieurs stations de base LTE, des rsultats encore plus justes pourront tre obtenus lavenir.

    La mthode classique par satellite : A-GPSDes rsultats encore bien meilleurs peuvent tre obtenus avec les signaux GPS, lesquels permettent daugmenter de quelques mtres la prcision de positionnement. Mais leur utilisation seule prsente un inconvnient majeur, savoir que lorsquun module GPS nest pas utilis pendant une assez longue priode, un temps dattente pouvant atteindre 50secondes est ncessaire jusqu ce que la position soit affiche. Cela tient au faible dbit de donnes du signal GPS de 50bits/s avec lequel le message de navigation (donnes de correction et trajectoires des satellites) est transmis. Ce temps dattente peut cependant tre abrg laide du GPS assist (A-GPS) avec lequel le rcepteur GPS utilise galement des donnes connues sous le nom de donnes dassistance ; ces donnes sont des messages de navigation ainsi que des informations supplmentaires en provenance du rseau cel-lulaire. De plus, ces donnes sont transmises trs rapidement car les serveurs de localisation les transfrent quasi instanta-nment via le rseau.

    Fig.1 Communication avec le serveur de localisation : pile de protocole

    LTE pour U-Plane et C-Plane.

    Vue densemble dans le ddale des protocoles La communication avec le serveur de localisation peut sar-ticuler de deux manires, soit par lintermdiaire de mes-sages de contrle (C-Plane, similaire un SMS), soit via des paquets IP ensemble avec dautres donnes utiles (U-Plane), voir figure1. Jusqu prsent, un nouveau protocole de locali-sation tait dfini pour chaque norme de radiocommunication

    GSM WCDMA LTE CDMA2000C-Plane RRLP RRC LPP TIA-801U-Plane RRLP RRLP RRLP / LPP TIA-801

    Fig.2 Possibilits de combinaison des normes de radiocommunica-

    tion mobile avec les protocoles de localisation. Avec U-Plane, tout proto-

    cole de localisation peut thoriquement tre envoy via chaque norme de

    radiocommunication. Le tableau ci-dessus prsente uniquement les com-

    binaisons utilises dans la pratique.

    TECHNOLOGIES SANS FIL | Systmes de test

  • Systmes de test pour LBS

    TS8991 OTAavec LBS

    TS-LBS Advancedavec SMBV100A

    TS8980FTA + RRMavec SMBV100A

    TS-LBSpour NetOp

    TS8980Savec SMBV100A

    TS-LBSavec Connection BoxR&STS-CONN

    TS-LBS

    Pour rpondre toutes les exigences : systmes de test pour terminaux utilisant des mthodes bases rseau et A-GNSS.

    De nombreux tests analysent en profondeur la performance des terminaux selon les mthodes bases rseau et A-GNSS (OTDOA/ eCID) et ce, mme en simulant des conditions dfavorables. Des mesures via linterface air (OTA) permettent de vrifier si un termi-nal possde une sensibilit suffisante quelle que soit son orienta-tion spatiale. La mesure de la Minimum Performance examine lexactitude et la dure du positionnement. Le flux complexe de messages peut tre analys avec les tests de conformit de proto-cole. Pour toutes ces applications, Rohde&Schwarz propose des systmes de test appropris qui prennent en charge aussi bien le C-Plane que le U-Plane et couvrent, avec le testeur de radiocommu-nication large bande R&SCMW500 comme simulateur de rseau, les principales normes de radiocommunications (GSM, WCDMA,

    mobile importante : RRLP, RRC, TIA-801 et LPP. Malgr cette diversit, tous les protocoles transmettent fondamentalement des donnes dassistance similaires dont les combinaisons sont illustres en figure 2. Dans la variante U-Plane, ces pro-tocoles sont encore encapsuls dans le Secure User Plane Protocol (SUPL), lequel prend en charge le chiffrement et lauthentification des donnes de position sensibles.

    Lunion fait la prcision positionnement hybrideEntre temps, des concurrents du GPS ont fait leur appari-tion comme le systme russe GLONASS qui est pleinement

    oprationnel au niveau mondial depuis Octobre 2011 et le systme europen Galileo qui dispose depuis octobre 2012 de quatre satellites en orbite. La Chine, avec son systme Bei-dou, est galement en lice. Les donnes dassistance du Glo-bal Navigation Satellite Systems (GNSS) terme collectif affect tous les systmes de navigation par satellite tant nettement diffrentes les unes des autres (fig.3), des exten-sions se sont avres ncessaires dans tous les protocoles de localisation ainsi que dans le protocole SUPL.

    En combinant les valeurs des diffrents systmes satellitaires et du OTDOA, une position peut tre calcule de faon plus

    LTE, et bientt galement CDMA2000). Ensemble avec un gn-rateur de signaux vectoriels R&SSMBV100A dot des options appropries, tous les tests A-GNSS peuvent tre effectus.

    Les quipements de test peuvent tre adapts de faon modu-laire toute application : de la configuration minimale compacte constitue du R&SCMW500, du R&SSMBV100A et de lordina-teur de contrle jusquau systme de test R&STS8980FTA avec des tests de Radio Resource Management (RRM) intgrs, simu-lation de fading et plusieurs cellules OTDOA, en passant par des systmes de test de performance OTA. Lintgration de la plate-forme logicielle conviviale R&SCONTEST facilite en outre la rali-sation de campagnes de tests automatises.

    Programme complet : systmes de test de Rohde&Schwarz

    ACTUALITS 208/13 11

    TECHNOLOGIES SANS FIL | Systmes de test

  • Comparaison des donnes d'assistance GPS / GLONASS

    100 Mbit/s

    Mobile par ex. station de base LTE

    50 bit/s 50 bit/s

    GPS GLONASS

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    Donnes de trajectoire GLONASS: vecteur de vitesse et de position

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    Donnes de trajectoire GPS: paramtres de Kepler

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    prcise quavec chaque systme individuellement. En particu-lier dans les gorges urbaines , lutilisation de systmes mul-tiples fait quune localisation peut encore tre ralise l o chouait jusqu prsent un rcepteur prvu pour un seul sys-tme. Grce la connexion avec le serveur de localisation de loprateur rseau, le terminal mobile peut en outre, le cas chant, soumettre au rseau le calcul de position hybride complexe.

    Secours en cas de ncessit : procdures durgence dans SUPL 2.0Lextension SUPL 2.0 apporte non seulement le soutien de GNSS et LTE mais de nouvelles fonctionnalits compltes ont galement t ajoutes la version U-Plane. Ainsi, en cas dappel durgence, les Emergency procedures per-mettent la transmission automatique et fiable de la position aux quipes de secours (fig.4). De plus, la nouvelle fonction Geofencing permet, lors de lentre ou la sortie dune zone, de transmettre un message depuis le tlphone mobile vers un terminal distant autoris (fig.5).

    ConclusionLe dveloppement et lutilisation des services godpendants nest qu ses tout dbuts. Nul doute quelle produira dans les prochaines annes de nombreuses ides et de nouvelles applications. Lquipement de mesure de Rohde&Schwarz sy est dj prpar et sera toujours lavant-garde grce lin-troduction de nouveaux dveloppements.

    Stefan Maier ; Ewald Zelmer

    Fig.3 Les donnes dassistance pour GPS et GLONASS sont trs diffrentes. Avec A-GPS et A-GLONASS, au lieu dtre transmises par des liaisons

    satellite lentes, elles le sont quasi instantanment via une radiocommunication mobile.

    Fig.4 En cas durgence, la position dun appelant est transmise quasi

    instantanment aux services de secours.

    Fig.5 La fonction

    Geofencing per-

    met dinformer un uti-

    lisateur, par exemple

    de larrive dune per-

    sonne en gare de

    destination.

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