Desafíos: ubicación y navegación

Consultar la previsión meteorológica durante el desayuno o buscar una ruta alternativa en el tráfico de hora punta son solo dos ejemplos de aplicaciones que permiten a los usuarios de smartphones aprovechar los servicios basados en la ubicación (LBS). ¿Cómo consiguen estas aplicaciones localizar la posición exacta del teléfono con tanta rapidez?

Aplicaciones LBS

Esquema de LBS

LBS es un sector del mercado en crecimiento que implica determinar la ubicación de un dispositivo móvil para aplicaciones de servicios de emergencia (E911, eCall) o para aplicaciones comerciales (medios sociales, RCS, creación de mapas, publicidad basada en la posición geográfica). Los smartphones cada vez más sofisticados, la alta velocidad de transmisión mediante LTE y demanda de interacción ‘siempre activa’ por parte de los consumidores significan que el número y tipo de aplicaciones LBS aumentará de forma masiva durante los próximos años. El crecimiento de LBS como sector hace aumentar la exigencia de una solución de prueba escalable para LBS que permita afrontar todos los segmentos de pruebas LBS (I+D, conformidad de protocolo, rendimiento mínimo RF y OTA) y que admita las técnicas de posicionamiento y los protocolos implantados por los operadores de las redes móviles.

Posicionamiento basado en GNSS

El método principal para determinar la ubicación se basa en los satélites que forman parte de un sistema mundial de navegación por satélite (GNSS). El GNSS más conocido es el GPS, operado y mantenido por el gobierno de EE. UU. No obstante, los dispositivos modernos admiten de forma simultánea múltiples constelaciones GNSS (p. ej., GPS y Glonass) para aumentar el número de objetos visibles en el espacio. Otras constelaciones GNSS como Galileo y BeiDou se encuentran en desarrollo y añadirán aún más complejidad a las pruebas basadas en GNSS.

Las pruebas de receptores GNSS solo pueden ser concluyentes cuando se ejecutan en condiciones controladas, repetibles y realistas. Por este motivo los dispositivos de posicionamiento suelen probarse y caracterizarse utilizando un simulador GNSS. Una simulación GNSS debe tener en cuenta la propia constelación de satélites (en términos de simulación correcta de la órbita de cada satélite), las características de propagación de la señal, las características de la antena receptora y el entorno del receptor. Un modelo realista de movimiento del usuario, que tenga en cuenta la orientación del vehículo, también forma parte del proceso de simulación. Es necesario generar señales parásitas y de interferencia para simular un entorno próximo a la realidad.

Posicionamiento en entornos críticos: GNSS asistido (A-GNSS)

El GNSS asistido (A-GNSS) se utiliza en los teléfonos móviles para mejorar el rendimiento reduciendo el tiempo hasta fijar la primera posición (TTFF) y mejorando la sensibilidad. En A-GNSS, la red celular ayuda al receptor GNSS ofreciendo datos de asistencia para los satélites visibles. Los datos de asistencia se intercambian entre la red inalámbrica y el dispositivo bien sobre el plano de control (plano C) utilizando los canales de control y la señalización definida por 3GPP (LPP, RRLP o RRC) o bien sobre el plano de usuario (plano U) a través de un canal IP que utiliza SUPL (ubicación de plano seguro de usuario) tal como define la Open Mobile Alliance (OMA). Los datos de asistencia también varían en función del GNSS y del estándar inalámbrico que se utilice, como LTE, WCDMA o GSM.

Para asegurar que un dispositivo móvil con receptor A-GNSS funciona correctamente y cumple las especificaciones 3GPP y 3GPP2 relevantes, la solución de prueba debe ser capaz de admitir todos los estándares inalámbricos y GNSS en un solo instrumento.

Posicionamiento basado en redes

Las mejoras de LTE incluyen compatibilidad con estimación de posición basada en redes: se han introducido nuevas señales de referencia dedicadas específicamente al posicionamiento (PRS). El dispositivo móvil mide la diferencia de tiempo observada en la llegada (OTDOA) de señales PRS desde múltiples eNBs y envía estas medidas a la red para estimar la posición. La tecnología detrás de LBS es compleja y diversa debido a las técnicas disponibles para determinar la posición: basadas en satélites, basadas en redes o híbridas. Se añade a esta complejidad el número disponible de constelaciones GNSS (GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo, etc.) y de protocolos de intercambio de datos A-GNSS (LPP, RRLP, RRC) tanto sobre el plano C como sobre el plano U.

Posicionamiento híbrido

Los entornos con restricción de rendimiento requieren una combinación de distintas técnicas de posicionamiento como A-GNSS y OTDOA/eCID para calcular la posición. Es posible utilizar posicionamiento híbrido que combina los métodos de posicionamiento basado en satélites y basado en redes para determinar la posición (fijar la primera posición) si un solo método de posicionamiento como A-GPS, A-GLONASS, A-BeiDou, OTDOA o eCID no es suficiente para obtener la posición.

Soluciones de test y medida de Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz ofrece una amplia gama de soluciones para todos los aspectos de LBS que aseguran que todos los componentes utilizados en el posicionamiento trabajen juntos sin ningún problema.

Para caracterizar un receptor GNSS, la elección ideal es el R&S®SMBV100A, un generador vectorial de señales flexible y repleto de funciones. El R&S®SMBV100A ofrece varias opciones GNSS, incluyendo GPS, Glonass, Galileo y Beidou, que se pueden combinar de forma individual para satisfacer las necesidades de las pruebas. Esta solución facilita la simulación de condiciones realistas como influencias atmosféricas, propagación multitrayecto y efecto de sombra en la señal producida por los edificios, diagramas de antena y movimiento del vehículo.

El sistema de prueba R&S®TS-LBS proporciona completa cobertura para pruebas de servicios basados en la ubicación, desde I+D hasta conformidad. Cubre los principales estándares inalámbricos 3GPP como GSM, WCDMA y LTE, e incluye las modernas tecnologías de posicionamiento (A-GNSS, OTDOA/eCID, híbrido), así como plano de control y plano de usuario, de campo a laboratorio y cálculo de posición. El R&S®TS-LBS es un sistema de pruebas de conformidad totalmente automatizado que admite conformidad de protocolo validado, rendimiento mínimo y casos de prueba de aceptación de portadora en entornos de diseño, precertificación y aprobación de tipo. Al estar basado en el comprobador de radiocomunicación de banda ancha multiestándar R&S®CMW500 y en el simulador GNSS R&S®SMBV100A, el R&S®TS-LBS es una solución escalable que se puede adaptar a cualquier necesidad de medidas LBS.

Ubicación y navegación: soluciones de test y medida

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