Jak działa lokalizacja na podstawie sygnału GSM?

W jednym z naszych wpisów wyjaśniliśmy dokładnie, jak działa lokalizacja satelitarna (na przykładzie GPS, ale zasada jest taka sama dla GLONASS, Galileo, itp.). Monitoring GPS jest obecnie najbardziej precyzyjnym systemem globalnej lokalizacji i wraz z rozwojem systemów satelitarnych (np. GPS następnej generacji Block IIIA) będzie coraz bardziej precyzyjny i niezawodny. Cały czas jednak będzie miał jedną wadę – będzie stosunkowo łatwy do zagłuszenia oraz nie będzie działał w miejscach osłoniętych od nieba, np. w tunelach, budynkach, kontenerach, itp. W takich miejscach jednak cały czas może dochodzić inny sygnał radiowy, np. ze stacji bazowych GSM, co daje pewną możliwość określenia lokalizacji geograficznej.

Lokalizacja GSM – jak to działa?

Każde urządzenie działające w sieci GSM, czyli telefony komórkowe, modemy GSM, a także lokalizatory GPS/GSM łączą się ze stacjami bazowymi GSM (tzw. BTS – Base Tranceiver Station) zwanymi także komórkami (stąd nazwa – telefonia komórkowa) i potrafią przełączać się niezauważenie dla rozmówcy czy dla aplikacji transmitującej dane pomiędzy tymi stacjami bazowymi nie przerywając transmisji danych. Aby tego dokonać, urządzenie GSM potrafi utrzymywać połączenie nawet z kilkoma stacjami bazowymi jednocześnie. Gęstość komórek (stacji bazowych ) jest z reguły większa w miejscach o większym zagęszczeniu zaludnienia aby zwiększyć pojemność sieci, czyli umożliwić połączenie się z siecią komórkową większej liczby urządzeń.

Urządzenie GSM, np. lokalizator GPS, przemieszczając się w monitorowanym obiekcie (np. w pojeździe jako lokalizator GPS do samochodu, w kontenerze, itp.) zapamiętuje numery stacji bazowych GSM, z którymi się łączy oraz siłę sygnału takiego połączenia. Ponieważ stacje bazowe się nie poruszają i znana jest ich lokalizacja geograficzna, to już przy połączeniu z jedną stacją bazową można określić położenie lokalizatora GPS (czasem nazywanego nadajnikiem GPS) z dokładnością do zasięgu takiej stacji bazowej. Stacje bazowe GSM poza miastami są tak skonstruowane, aby mogły łączyć się na większe odległości. Z kolei stacje bazowe w miastach z reguły celowo mają ograniczony zasięg, co przekłada się na to, że lokalizacja w mieście na podstawie GSM jest z reguły bardziej precyzyjna niż poza miastem.

Dodatkowo operatorzy komórkowi co jakiś czas badają zasięgi swoich stacji bazowych i wiedzą, jaki poziom sygnału jest odbierany z jakiej odległości od stacji bazowej, co oznacza, że jeśli lokalizator GPS/GSM wie, jak silny sygnał odbiera ze stacji bazowej, to można określić okrąg o znanym promieniu od stacji bazowej gdzie znajduje się lokalizowane urządzenie GSM. Stąd już łatwo można sobie wyobrazić, że jeśli urządzenie GSM jednocześnie połączone jest z co najmniej dwoma stacjami bazowymi, to teoretycznie można zawęzić lokalizację do dwóch punktów, a jeśli połączone jest z co najmniej trzeba stacjami bazowymi, to lokalizacja jest zawężona do jednego punktu. Oczywiście taka lokalizacja będzie zależała od tego, gdzie umieszczone jest urządzenie GSM, bo siła odbieranego sygnału jest inna w przypadku, gdy trzymamy telefon komórkowy w ręku, a inna niż gdy jest on schowany głęboko w bagażniku. W związku z tym precyzja takiej lokalizacji waha się od kilkudziesięciu metrów do kilkudziesięciu kilometrów.

Czy w ten sposób można zlokalizować każde urządzenie GSM?

Dzięki sygnałowi GSM oraz stacjom BTS można lokalizować każde urządzenie, które łączy się z siecią GSM. W sytuacji, gdy chociaż na chwilę zostanie włączony telefon komórkowy lub lokalizator GSM (nawet gdy sygnał GPS jest zagłuszany lub niedostępny), operator GSM może określić przybliżoną lokalizację takiego urządzenia. Lokalizatory GPS ikol mogą automatycznie przechodzić w tryb lokalizacji GSM gdy sygnał GPS jest nieosiągalny, dzięki czemu można śledzić trasę lokalizatora nawet w przypadku zagłuszania GPS. Oznacza to jeszcze bardziej dokładny monitoring GPS pojazdów, ludzi, zwierząt oraz przedmiotów.