Automatische BTS-Lokalisierung für 2G- und 3G-Mobilfunknetze

Komponenten der Rohde & Schwarz BTS-Lokalisierungslösung
Komponenten der Rohde & Schwarz BTS-Lokalisierungslösung
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Der Mobilfunk spielt eine zentrale Rolle in unserer heutigen Gesellschaft, die sich für Wirtschaftswachstum und Stabilität auf eine funktionierende Kommunikationsinfrastruktur stützt. Die Mobilfunkbetreiber stehen permanent vor der Herausforderung, ihre Netze auf das Verhalten der Kunden abzustimmen. Aus diesem Grund benötigen die Netzbetreiber Informationen sowohl über die Standorte ihrer eigenen Basisstationen (BTS) als auch über diejenigen des Wettbewerbs, um durch gemeinsame Nutzung die Betriebskosten reduzieren zu können.

Die Aufsichtsbehörden überwachen die Einhaltung der Lizenzen sowie den Ausbau von GSM- und UMTS-Netzen. Folglich stellt sich den Behörden die Aufgabe, eine passive Lokalisierung von Basisstationen in allen Frequenzbereichen technisch zu realisieren, ohne SIM-Karten oder Mobiltelefone zu verwenden und unabhängig von den Netzbetreibern.

Für innere und äußere Sicherheit zuständige Organisationen sowie Militäreinrichtungen suchen ebenfalls nach Methoden zur passiven BTS-Lokalisierung sowohl im In- als auch Ausland, um potentiellen Terrorgefahren wie z. B. improvisierten Sprengfallen (Improvised Explosive Devices, IED) zu begegnen. Diese Organisationen sind auf eine Lokalisierung von Basisstationen in Echtzeit angewiesen, um auf solche Bedrohungen schnell reagieren zu können. Dies gilt insbesondere bei Einsätzen außerhalb des Gebiets der NATO-Mitgliedsstaaten.

Die Position des Empfängers kann mit Hilfe von GPS bestimmt werden. Zur Lokalisierung der Basisstation wird jedoch die Entfernung des Empfängers von der Basisstation durch Erfassung der Signalverzögerung ermittelt. Es werden typische GSM- und UMTS-Signalkomponenten aus der Rahmenstruktur decodiert und zur Bestimmung des Zeitpunkts der Aussendung der Signale durch die BTS verwendet. Durch Aufzeichnung mehrerer Messwerte an verschiedenen Positionen kann die BTS dann mit Hilfe von Annäherungsverfahren lokalisiert werden.

Kompakte R&S®TSMx-Scanner werden als Empfänger verwendet. Je nach Scannertyp können ein bis vier parallele Anwendungen ausgeführt werden. Die R&S®TSMx Scanner sind in Verbindung mit dem GPS-Modul R&S®TSMX-PPS zu einer exakten Bestimmung der Empfängerposition fähig. Das GPS-Modul dient gleichzeitig als hochpräzise Zeitreferenz zur Berechnung der Signalverzögerung mit Hilfe eines PPS-Ausgangs.

Die notwendige Demodulation und Decodierung der Signalkomponenten entsprechend den jeweiligen Funkstandards sowie die Positionsbestimmung werden in Echtzeit durch die auf dem Notebook installierte R&S®ROMES Software durchgeführt. Die Komponenten ermöglichen theoretisch eine Lokalisierung für alle digitalen Standards mit zeitbasierter Rahmenstruktur.

Zusätzlich zu den derzeit erhältlichen Lösungen für GSM und UMTS werden in Zukunft auch CDMA2000® und 1xEV-DO angeboten. Das BTS-Lokalisierungssystem verfügt über die Flexibilität zur Unterstützung künftiger Standards, da die meisten Elemente softwaredefiniert sind.

Applikation

Das BTS-Lokalisierungssystem von Rohde & Schwarz lässt sich im stationären Modus sowie in mobilen Umgebungen wie Personen- oder Lastkraftwagen betreiben und kann auch mit einem Rucksack getragen werden. Nachdem die drei Komponenten miteinander verbunden wurden – Scanner R&S®TSMx, GPS-Modul R&S®TSMx-PPS und Notebook –, wird die R&S®ROMES Software mit der Option BTS Estimator gestartet. Es ist kein Mobiltelefon erforderlich. Nach einer GPS-Synchronisierung ist das System für die Testfahrt bereit.

Je nach gewählter Technologie, d. h. GSM oder UMTS, wird im jeweiligen Fenster eine Liste der gefundenen Basisstationen angezeigt. Wenn der Approximationsalgorithmus mit einer ausreichenden Menge brauchbarer Daten gespeist wurde, werden die errechneten geographischen BTS-Daten sofort in die von der R&S®ROMES Anwendung angezeigten Felder eingetragen.

Darüber hinaus kann die aktuelle Position des Scanners auf einer importierten Karte angezeigt werden. Die besten Ergebnisse werden durch eine Kreisfahrt erzielt, wobei jeder Kreis einmal durchquert werden sollte. Ein weiteres nützliches Hilfsmittel ist ein Zusatzfenster, das die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Farbskala anzeigt, damit eine optimale Geschwindigkeit gewährleistet werden kann.

Die während der Testfahrt von der R&S®ROMES Software erzeugte Basisstationsliste kann nach Abschluss der Messungen exportiert werden und die ermittelten BTS-Standorte und Parameter der zugehörigen GSM- und UMTS-Zellen werden auf der Karte dargestellt.

Das gesamte Rohde & Schwarz System befindet sich während der Testfahrt im passiven Modus, d. h. es werden keine Daten zum Mobilfunknetz gesendet.

Rohde & Schwarz Softwarelösung für die Abschätzung von BTS-Positionen
Rohde & Schwarz Softwarelösung für die Abschätzung von BTS-Positionen

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