Ortung und Positionsbestimmung im Mobilfunk

Im Mobilfunk beruht die einfachste Art der Standortbestimmung darauf, dass die Zelle, in der sich ein Mobilfunktelefon befindet, bekannt ist. Da ein eingeschaltetes Handy mit einer Basisstation in Verbindung steht, lässt sich die Position des Handys zumindest einer Mobilfunkzelle zuweisen. Für die automatische Standortbestimmung nutzen die Mobilfunknetzbetreiber die Informationen über die Funkzelle in der sich das Handy befindet. Da eine Funkzelle mit mehreren Antennen ausgeleuchtet wird, ergeben sich Teilsegmente einer Funkzelle. Ein Handy lässt sich so noch ein wenig genauer orten. In Städten kann der Standort eines Handys auf 100 bis 500 m genau bestimmt werden. In ländlichen Gegenden erhöht sich der Radius bis auf 10 km oder mehr, was für Routenplanung und Notfall-Ortung zu ungenau ist.
Eine andere Art der Standortbestimmung basiert auf der Eingabe des Ortes oder der Postleitzahl an dem Ort, wo man sich gerade befindet. Dieses Vorgehen ist etwas umständlich. Vor allem dann, wenn man die nötigen Informationen erst erfragen muss.

Unterschied von Ortung und Positionsbestimmung

Gerne werden die Begriffe "Ortung" und "Positionsbestimmung" in einen Topf geworfen oder synonym füreinander verwendet. Doch es gibt einen kleinen aber feinen Unterschied. Ortung ist das, wenn jemand den Standort einer anderen Person oder eines Objektes feststellen will. Dazu ist es notwendig, dass diese Person oder das Objekt mit einem Empfänger und einem Sender ausgestattet ist. Der Empfänger stellt seine Position fest und der Sender überträgt diese Position an die suchende Person. Dabei ist es notwenig, dass ein Rückkanal vom zu suchenden Objekt oder einer Person vorhanden ist. Nur dann kann eine Ortung stattfinden.
Die Positionsbestimmung ist von der Ortung unabhängig. Eine reine Positionsbestimmung ist noch keine Ortung, wenn der Rückkanal fehlt. GPS und Galileo sind deshalb keine Ortungs-, sondern nur Positionsbestimmungssysteme. Erst wenn zum Beispiel die Position über Mobilfunk übertragen werden können, ist auch eine Ortung möglich.

Cell-ID-Methode (Cell-Identification) und Timing Advance (TA)

Die Positionsbestimmung erfolgt im Handy oder im Mobilfunknetz. Mit Cell-ID wird die Position über die Funk-Zelle (Cell-ID) ermittelt. Maßgebend ist die Zelle, in der das Handy eingebucht ist. Dieses Verfahren wird auch als Cell of Origin (CoO) oder Cell Global Identity (CGI). Die Reichweite hängt vom Radius der Zelle ab und liegt zwischen 100 Metern und 30 km. Abhängig, ob städtisches oder ländliches Gebiet. Je kleiner die Zelle, desto genauer ist die Standortbestimmung. Da die Mobilfunkzellen in 3 Sektoren eingeteilt sind, lässt sich die grobe Richtung des Handy schätzen. Bei diesem Verfahren wird der Standort des Handys im HLR (Home Location Register) erfasst. Der Eintrag bleibt auch dann bestehen, wenn der Funkkontakt abgebrochen ist.
Werden Cell-ID und TA miteinander kombiniert, dann erhöht sich die Genauigkeit ein wenig. Der TA-Parameter (Timing Advance) ist ursprünglich für die Synchronisierung von Handy und Basisstation gedacht gewesen. Je höher dieser Wert ist, desto weiter weg ist das Handy von der Basisstation. Der TA-Parameter beeinflusst, wie schnell die Daten vom Handy an die Basisstation geschickt werden. Je weiter das Handy entfernt ist, desto früher muss es die Daten abschicken, damit sie rechtzeitig bei der Basisstation ankommen.
Der TA-Parameter kann einen Wert von 0 bis 63 annehmen. Bei 0 ist keine Zeitverschiebung erforderlich. Beim höchsten TA-Wert ist der maximal zulässig GSM-Radius von 34,88 km erreicht.

EOTD-Verfahren (Enhanced Observed Time Difference)

Mit dem EOTD-Verfahen lassen sich Handys genauer orten. Dabei misst das Handy die Laufzeitunterschiede der Signalen von mehreren Sendern. Man spricht auch von einer Positionsbestimmung durch Messung der Ankunftszeiten.
Bei dieser Methode misst das Mobilfunkgerät die Differenz zwischen den Ankunftszeiten von bestimmten Signalen, die von mehreren Basisstationen (BTS) abgestrahlt werden. Aus den gemessenen Zeitdifferenzen lässt sich dann die Position berechnen. Die Genauigkeit der gemessenen Werte ist durch die Mehrwegausbreitung der Funksignale beschränkt. So lässt sich der Standort eines Handys auf bis zu 30 Metern genau bestimmen. Nachteilig ist allerdings, dass die Mobilfunkgeräte für dieses Verfahren ausgelegt sein müssen. Besser ist nur noch das satellitengestützte GPS, das die Koordinaten auf bis zu 10 Meter genau ermittelt.
Die höhere Präzision bei der Standortbestimmung führt zu höheren Kosten für den Ausbau der Netzinfrastruktur. Außerdem benötigen die Handys zusätzliche Hardware und leistungsfähigere Akkus. Die Geräte werden teurer und auch schwerer.
Verfahren zur Positionsbestimmung, wie EOTD machen nur Sinn, wenn Funkkontakt zu mehreren Basisstationen besteht. Doch diese Voraussetzung ist nicht überall gegeben. In vielen Gebieten außerhalb von Ballungszentren besteht häufig nur Verbindung zu einer Basisstation.

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