3 Wege zur Realisierung von Location Based Services

Bei IoT/M2M Anwendungen spielen Location Based Services eine zentrale Rolle. Zur Bestimmung der Position und zur Realisierung von GEO Services gibt es viele Möglichkeiten. 3 Ortungsmöglichkeiten, ihre Vorteile und Nachteile, sowie exemplarisch daraus resultierende Anwendungsbeispiele hält der folgende Artikel für Sie bereit.Location Based Services

#1 GPS – exakte Position, hoher Stromverbrauch

Die Ortung mittels GPS ist die genaueste Option. Für die Positionsbestimmung wird ein Satellitennetz genutzt. Durch die Rückmeldung von mindestens 3 Satelliten wird die Position in Form von Koordinaten exakt wiedergegeben. Der Stromverbrauch ist hierbei allerdings sehr hoch und die Ortung bei GPS scheidet somit bei energierelevanten Anwendungen aus. Denken Sie nur an Ihr Smartphone und die stark unterschiedliche Akkulaufzeit bei ein- oder ausgeschaltetem GPS. Ein altbekannter „Schwachpunkt“ sind die Probleme bei Indoor-Ortung. Oftmals kann hier kein Satellitensignal empfangen und die Position somit nicht bestimmt werden. Hier hat sich allerdings in der Entwicklung der GPS-Module in den letzten Jahren einiges getan und GPS-Modulhersteller bekommen diese Problematik immer besser in den Griff.

Anwendungsbeispiel:
Ein Taxiunternehmen möchte die genauen Aufenthaltsorte seiner Flotte wissen und die Bewegungen auf einer Landkarte darstellen. Das IoT-Device kann mit der Versorgung des Autos (beispielsweise über den Zigarettenanzünder) gespeist werden. Somit spielt der Stromverbrauch hier eine untergeordnete Rolle. Mit GPS werden die Koordinaten exakt ermittelt und können in Echtzeit in einer Landkarte dargestellt werden.

#2 GSM – hohe Verfügbarkeit, ungenauere Position

Die GSM-Zellortung mittels Cell ID hat eine deutlich geringere Genauigkeit (bis zu einigen Kilometern) als Variante 1. Das Gerät fragt sämtliche Funkzellen in seiner Reichweite sowie die Entfernung zu diesen ab. Microtronics hat mit seiner jahrelangen Erfahrung in diesem Bereich nun ein ausgeklügeltes Modell entwickelt, um aus diesen Informationen eine möglichst genaue Position zu ermitteln. Leider ist die Zuordnung zwischen Cell ID und geografischer Position nicht immer zuverlässig. Deshalb wird die Position, bevor sie in die Berechnung mit einfließt, qualifiziert. Dies resultiert in einer wesentlich genaueren Ortung. Die qualifizierten Informationen werden mittels mathematischen Modellen zu einem Radius innerhalb dessen sich das Gerät befindet, verrechnet. Bei einer GSM-Zellortung muss immer ein Verbindungsaufbau stattfinden. Nur dann kann das GSM-Modem alle in seiner Reichweite befindlichen Cell IDs abfragen. Dieser Verbindungsaufbau, der mit einer Ortung einhergeht, bedeutet vor allem Stromverbrauch. Deshalb ist es sinnvoll, sich genau zu überlegen, wie oft eine erneute Positionsermittlung von Nöten ist, damit der Stromverbrauch möglichst gering gehalten wird. Ein großer Vorteil der GSM-Zellortung ist die beinahe flächendeckende Verfügbarkeit.

Anwendungsbeispiel:
Ein großes Logistikunternehmen möchte seine Lieferungen monitoren. Die LKWs fahren lange Überlandstrecken und sollen stündlich eine Meldung abgeben, wo sie sich gerade befinden. So weiß der Empfänger der Lieferung bereits im Vorhinein, wann alle nötigen Einzelteile in seiner Fabrik eintreffen werden und kann seinen Produktionsplan darauf hin optimieren. Da es nicht notwendig ist, diese stündliche Position metergenau festzustellen, wird in dieser Anwendung auf GSM gesetzt. GSM ist beinahe flächendeckend verfügbar, auch im ländlichen Bereich. Somit ist eine Ortung über GSM vor allem für Überlandstrecken eine geeignete Wahl.

#3 WiFi – Ortung auf mehrere Meter bei vorhandenen WiFi-Zugangspunkten

Bei einer Ortung über WiFi werden die sichtbaren WiFi-Zellen abgefragt. Über die Empfangsfeldstärke zu den WiFi-Zugangspunkten wird die Position bis auf mehrere Meter genau ermittelt. Die Genauigkeit variiert aufgrund der sichtbaren, in Reichweite befindlichen WiFi-Zellen. Bei mindestens drei WiFi-Zellen kann die Position über eine Triangulierung ziemlich genau bestimmt werden. Dies geht nicht nur deutlich schneller als eine GSM-Zellortung, sondern ist auch genauer und energieeffizienter. Eine Herausforderung sind die beweglichen und mobilen WiFi-Zellen. So bewegen sich mit Smartphones erstellte Hotspots oder WiFi-Zellen ziehen mit ihren Besitzern vielleicht sogar in andere Straßen und Städte. Außerdem ist die Verfügbarkeit von WiFi-Zellen nicht überall gegeben. Aus diesen Gründen ist eine WiFi Ortung vor allem für den urbanen Bereich oder für Anwendungen in einem Gebäude geeignet.

Anwendungsbeispiel:
Ein Kaffeemaschinen-Betreiber, der seine Maschinen am POS (beispielsweise in Tankstellen) aufstellen lässt, möchte genaue Informationen über deren Aufenthalt. Neben diversen Verbrauchs- und Umsatzzahlen ist auch die Position interessant. So kann visualisiert werden, in welchen Gebieten viel Kaffee verkauft wird. Die Darstellung auf einer Landkarte lässt rasch erkennen, ob die Hotspots z.B. entlang von Autobahnen liegen. Sollte hier nun eine Maschine im Sinne der Verkaufszahlen negativ auffallen, kann die Position bei einer ausreichend großen Zahl an in Reichweite befindlichen WiFi-Zellen bestimmt werden. So könnte festgestellt werden, dass die Maschine im Lager oder Aufenthaltsraum der Mitarbeiter aufgestellt wurde

Zusammenfassung: 
Anhand dreier plakativer Anwendungsbeispiele wurde die Umsetzung von Location Based Services mit ihren unterschiedlichen Vor- und Nachteilen dargestellt. Die Position kann mittels GPS am genauesten festgestellt werden. Aber auch mit WiFi kann bis auf wenige Meter genaue geortet werden. Bei GSM hingegen kann die Position um einige Kilometer variieren. Der größte Nachteil bei GPS ist sicherlich der hohe Stromverbrauch. Die Ortung mittels WiFi setzt sichtbare WiFi-Zugangspunkte in Reichweite voraus und ist somit für den ländlichen Bereich nur eingeschränkt nutzbar. Vor der Entscheidung für eine Ortungstechnologie (oder einer Mischung aus mehreren) müssen die Anforderungen der Applikation genau spezifiziert werden. Nur so kann die optimale Mischung aus Genauigkeit und Stromverbrauch gewählt und die Anforderungen erfüllt werden. Microtronics hilft Ihnen gerne bei der Auswahl und Umsetzung Ihres Location Based Services.

Sabrina