El GPS asistido (A-GPS) es un sistema que permite a los receptores del sistema de posicionamiento global (GPS) obtener información de los recursos de la red para ayudar en la ubicación de los satélites.
Un sistema A-GPS es especialmente útil cuando el receptor está en un lugar donde es difícil que penetren las señales del satélite.
El GPS se construyó originalmente únicamente con fines militares, donde se usaba para guiar aviones, soldados e incluso bombas. En la mayoría de los casos, los receptores se colocaron en áreas abiertas con acceso directo a los satélites.
Pero desde que el GPS se abrió para uso comercial, las nuevas aplicaciones introdujeron mayores demandas en el sistema.
Estas nuevas aplicaciones requerían señales de GPS para llegar a lugares bloqueados por algún tipo de cubierta superior, como árboles o techos. Así nació el concepto de A-GPS o GPS asistido.
Además de brindar una mejor cobertura, A-GPS también mejora el tiempo de inicio, que es el tiempo que requieren los satélites y los receptores para establecer una conexión confiable.
Esto originalmente tomó alrededor de un minuto. Para una cobertura aún mejor, algunos teléfonos celulares utilizan una combinación de A-GPS y otras tecnologías basadas en la ubicación, como un sistema de posicionamiento Wi-Fi y triangulación de sitios celulares.
Algunos de los primeros teléfonos celulares habilitados con A-GPS, como los de Verizon Wireless y Sprint-Nextel, tenían chips especiales que les permitían conectarse al sistema, incluso con solo dos satélites en la línea de visión.
La red inalámbrica de los operadores proporcionó información adicional. Estos chips son mucho menos costosos que los chips GPS regulares y consumen menos energía.
Antecedentes
Cada dispositivo GPS requiere datos orbitales sobre los satélites para calcular su posición. La velocidad de transmisión de datos de la señal del satélite es de solo 50 bit/s, por lo que la descarga de información orbital, como las 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 independiente tiene que empezar desde cero.
En condiciones de señal excepcionalmente malas, por ejemplo en áreas urbanas, las señales de los satélites pueden presentar una propagación de trayectos múltiples donde las señales se saltan las estructuras o se debilitan por las condiciones meteorológicas o la copa de los árboles.
Algunos navegadores GPS autónomosutilizado en malas condiciones no puede fijar una posición debido a la fractura de la señal del satélite y debe esperar una mejor recepción del satélite.
Una unidad de GPS normal puede necesitar hasta 12,5 minutos (el tiempo necesario para descargar el almanaque y las efemérides del GPS) para resolver el problema y poder proporcionar una ubicación correcta.
Modo de funcionamiento
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 usando portadores de radio de red móvil como GSM, CDMA, WCDMA, LTE o incluso usando 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.
A efectos de facturación, los proveedores de la red a menudo cuentan esto como unacceso a datos , que puede costar dinero, dependiendo de la tarifa.
Para ser precisos, las funciones de A-GPS dependen principalmente de una red de Internet o de una conexión a un ISP (o CNP, en el caso de un CP/dispositivo de telefonía móvil vinculado al servicio de datos de un proveedor de red celular).
Un dispositivo móvil con solo un receptor de radio frontal L1 y sin motor de adquisición, rastreo y posicionamiento GPS solo funciona cuando tiene una conexión a Internet a un ISP/CNP, donde la posición fija se calcula fuera del propio dispositivo. No funciona en áreas sin cobertura o enlace a Internet (o estación transceptora base cercana(BTS), en el caso de zona de cobertura de 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 conjunto de chips 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 es capaz de 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 funcionamiento
La asistencia se divide en dos categorías:
Basado en estación móvil (MSB)
Información utilizada para adquirir satélites más rápidamente.
- Puede proporcionar 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 la hora precisa.
Estación móvil asistida (MSA)
Cálculo de posición por parte del servidor utilizando información del receptor GPS.
- El dispositivo captura una instantánea de la señal GPS, con tiempo aproximado, para que el servidor la procese más tarde 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 la disminución del número 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 aGPS.
Si también tiene un GPS autónomo en funcionamiento, puede usar un GPS independiente, que a veces es más lento en el tiempo de reparación pero no depende de la red y, por lo tanto, puede funcionar más allá del alcance de la red y sin incurrir en cargos por uso de datos.
Algunos dispositivos A-GPS no tienen la opción de recurrir al GPS independiente o autónomo.
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 solución 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 se definen para redes con 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 la OMA para admitir protocolos de posicionamiento en redes de conmutación de paquetes . Se han definido tres generaciones de protocolo de ubicación segura del plano de usuario (SUPL), desde la versión 1.0 a la 3.0.
SUPL
El protocolo SUPL (Secure User Plane Location), a diferencia de sus equivalentes de plano de control restringidos a redes móviles, se ejecuta en la infraestructura TCP/IP de Internet.
Como resultado, su aplicación va más allá del uso previsto original de los dispositivos móviles y puede ser utilizada por computadoras de propósito general.
SUPL 3.0 legitima dicho uso al agregar un permiso 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 al recibirla de los satélites.
- Función de cálculo de posición SUPL (SPCF), que permite que el cliente o el servidor soliciten 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 (Protocolo de ubicación del plano de usuario) de la suite SUPL. Desde diciembre de 2018, los sistemas GNSS admitidos incluyen GPS, Galileo, GLONASS y BeiDou.
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