Geolocalización de teléfonos celulares

Hay dos formas comunes de determinación de la ubicación del equipo celular del usuario:

• Mediante el GPS(Global Positioning System): Para este caso, es necesario que el equipo esté equipado con un módulo GPS que se comunica con una red de satélites, y
• Mediante la Identificación de la celda: En este caso se utiliza la red de telefonía móvil que permite obtener una buena aproximación de la posición mediante la búsqueda de la celda de red más cercana al equipo, y comparando la posición detectada en una base de datos.

La ventaja de la determinación usando el GPS(incorporados en smartphones por ejemplo) es que permite obtener la posición más precisa, pero al parecer es lento y poco fiable en zonas urbanas. En cambio mediante la Identificación de celdas se tiene un funcionamiento más rápido, pero como se ha mencionado, se requiere el acceso a una Base de Datos muy bien implementada llamada HLR (Home Location Register) que contiene el registro de los abonados locales y que se actualiza constantemente.

También hay soluciones híbridas que trabajan con combinaciones de triangulación de red, número de identificación de teléfonos celulares y GPS, denominándose a esta metodología, el GPS asistido (A-GPS).

ACERCA DEL USO DE LA TECNOLOGÍA GPS

Los satélites GPS orbitan alrededor de la tierra con radios de 24000km aproximadamente y son los que envían datos hacia la tierra en frecuencias de radio conocidas y que son recibidas en equipos tan pequeños como los teléfonos celulares que a su vez cuentan con procesadores y antenas adecuadas permitiendo su ubicación inmediata. Para determinar la ubicación del equipo existen diferentes métodos como la triangulación con las señales provenientes de tres satélites quienes transmiten señales de sincronización y datos de posición. Un receptor GPS, tal como el que existe en un teléfono celular, decodifica las señales de tiempo de varios satélites, e interpreta los tiempos de llegada en términos de latitud, longitud y altitud con una incertidumbre que puede ser tan pequeña como 5 a 10 metros.

Figura 1: Satélites GPS orbitando en 6 planos alrededor de la Tierra [1]

ACERCA DEL USO DE LA IDENTIFICACIÓN DE CELDAS

Las celdas pueden ser  de varios tipos dependiendo de su potencia y del área a atender. Por otro lado, los abonados a la red celular son móviles y tienen asignada una “identificación” (SIM, Suscriber Identify Module) que permita identificar de forma segura a cada cliente de la red. Además la red debe contar con un centro de autenticación de clientes (AUC, AUthentication Centre) para controlar la identidad de cada abonado una vez que enciende su terminal móvil, y de una base de datos llamada HLR. De esta forma, cuando un cliente enciende su móvil, el propio terminal comunica su presencia a la red, lo que implica una actualización del HLR.

CONCEPTOS BÁSICOS PARA LA GEOLOCALIZACIÓN

Para lograr la geolocalización de un teléfono celular, es necesario conocer ciertos parámetros referidos a la interacción de la señal que llega o sale del  celular. Estos son:

1. TA (Timing Advance): Esta referido al tiempo que emplean las señales radioeléctricas en la comunicación entre la Estación Base y el teléfono celular. Conociendo este tiempo y sabiendo que la señal viaja a la velocidad de la luz es posible determinar la distancia entre estación base y equipo celular. A partir de esta distancia se traza una circunferencia de radio igual a la distancia medida siendo esta circunferencia el lugar geométrico donde se encontraría el equipo celular.
2. TDOA (Time Difference Of Arrival): Se refiere a la diferencia entre los tiempos de llegada de una misma señal radioeléctrica a un conjunto de antenas receptoras. A diferencia del TA aquí basta conocer la diferencia de los tiempos. Una de las técnicas utilizadas para calcular las diferencias de tiempo antes mencionadas consiste en medir las diferencias de fase de la señal en cada una de las antenas receptoras.
3. TOA (Time Of Arrival): Esta magnitud representa el tiempo que tarda en llegar una señal de radio de un origen a su destino.
4. AoA (Angle of Arrival): Es el ángulo de llegada de una señal a una antena receptora. Se basa en mediciones TDOA capturadas en diversas antenas.

Utilizando estos parámetros  podemos usar métodos estandarizados para la ubicación de equipos celulares:

1. TRIANGULACIÓN
2. TRILATERALIZACIÓN O MULTILATERALIZACIÓN
3. PROXIMIDAD
4. FINGERPRINTING

TRIANGULACIÓN: Este método consiste en captar la señal que emite el teléfono móvil que se desea localizar mediante una antena direccional para conocer la dirección en la que se encuentra más no la distancia. Para ello se emplea una segunda antena direccional ubicada a una distancia conocida de la primera antena. Dicha antena determina de nuevo la dirección relativa sobre la que se encuentra el punto a localizar. Conociendo las dos direcciones relativas a ambas  antenas se trazan dos segmentos de recta, antena-celular de tal forma que en la intersección de ellas se ubicará al equipo celular. El rango de precisión en la ubicación del equipo está entre 50m a 200m.

Figura 2: Método de la triangulación [2]

TRILATERALIZACIÓN: Consiste en medir primero la distancia del equipo celular a por lo menos 3 estaciones base de posiciones definidas y conocidas. A partir de estas distancias se trazan círculos de radio igual a las distancias antes mencionada. La intercepción nos da la ubicación del equipo.  El rango de precisión en este caso es 50m a 200m y el costo para su implementación es uno de los más bajos especialmente comparado con el anterior que es moderado. Debe notarse que en este caso solo se consideran distancias.

Figura 3: Ubicación del equipo celular mediante el método de la Trilateralización [2]

PROXIMIDAD: En este caso consiste en asignar coordenadas a una ubicación conocida que servirá de referencia y que está cerca del equipo celular. Estas referencias podrían ser: Una estación base que sirve a la celda donde se encuentra el celular o un Punto de acceso WiFi más cercano al equipo celular. Por tanto el conocimiento de las ubicaciones exactas de los puntos de acceso WiFi permitiría calcular la posición del celular usando los valores promedios ponderados de la intensidad de la señal recibida  desde  cada estación base para luego combinar esta información con la celda en donde se encuentra el celular.

Figura 4: Ubicación del equipo celular mediante el método de la Proximidad [2]

FINGERPRINTING: Utiliza la intensidad de señal recibida desde una posición conocida para fijar la posición del equipo conocida como huella. Compara los valores medidos en el móvil con los valores almacenados en una base de datos pre-calculado, producto de esta comparación se determina la que se asemeje en valor. Esta técnica funciona mejor en zonas o ambientes urbanos complejos debido a la gran variabilidad que presentan los canales de trayectos múltiples por ubicación discreta. Por otro lado, esta técnica se puede utilizar con una o más estaciones base dependiendo de las características del ambiente o zona donde se encuentra el teléfono celular por cuanto se considerará la propagación de la señal  RF.

GEOLOCALIZACIÓN EN LA REALIDAD PERUANA

En nuestro diario accionar nosotros estamos informando de nuestra ubicación geográfica muchas veces de manera automática, esto sucede por ejemplo, cuando empezamos a usar nuestro teléfono celular como parte del protocolo de entablar una comunicación ubicando a la estación base más cercana para iniciar la interacción con el mundo. Por tanto empezamos muchas veces a usar geolocalización (como GPS y WiFi) que permite recabar información bastante exacta sobre la ubicación del teléfono. Después, ésta información recolectada puede ser fácilmente combinada en diferentes plataformas (como GoogleMaps y OpenStreetMap) que permiten su visualización gráfica.  De esta manera, la ubicación física de una persona o un lugar deja de ser un grupo de coordenadas y pasa a ser un punto identificable en un mapa de fácil acceso y entendimiento. Esta integración de información geográfica, tecnologías, plataformas y aplicaciones que, adicionalmente, permiten al usuario interactuar y colaborar con la información es conocido como la Geoweb 2.0, un ejemplo, es que grupos o comunidades pueden interactuar y compartir en tiempo real su información geográfica y su relación con el espacio físico como Waze.

De lo antes mencionado se concluye que existen diferentes métodos para poder localizar un teléfono celular por tanto el problema no es de tipo técnico sino hay aspectos legales que deben analizarse para su implementación final.

La preocupación de un gran sector de la sociedad está relacionada con la privacidad de la información que no solamente incluye la que intercambian libremente las personas sino también está referida a la información geográfica que mediante la ubicación de los teléfonos celulares permiten conocer la ubicación de las personas.  Este punto es de gran relevancia, ya que lo que debe ser protegido o regulado por el derecho y/o la tecnología, dependerá de cómo se defina socialmente lo que debe ser entendido como privacidad de la información geográfica. En esta línea aparece otro punto de debate relacionado a la privacidad de la información geográfica versus el desarrollo tecnológico, de cara a la aparición de nuevas tecnologías con filosofías aún por madurar pero que tendrán alto impacto en nuestras vidas como por ejemplo el INTERNET DE LAS COSAS es conveniente ver las implicancias del desarrollo tecnológico sobre la privacidad antes mencionada.

Frente a la propuesta de los organismos pertinentes del estado peruano, de permitirse la geolocalización de teléfonos celulares con fines de combatir o disminuir la tasa de crimen y delincuencia organizada es conveniente generar normas y reglamentos muy claros al respecto,  considerando mecanismos de contratación donde los usuarios muestren su disposición a colaborar en casos de esclarecimiento que la ley y el poder judicial así lo requieran. De hecho, en éstos casos debería poder permitirse la geolocalización de teléfonos celulares lo cual no debería confundirse en ningún caso con la interferencia y captura de información que los usuarios intercambian, el riesgo existe pero considerando aspectos legales como contar con autorización judicial al respecto se podrá eliminar o limitar esta opción. Sin duda se requiere una coordinación estrecha entre la policía nacional, poder judicial y operadores de telecomunicaciones para eliminar el mal uso de la geolocalización traducido en interferencias de comunicaciones o espionaje de los usuarios.

FUENTES BIBLIOGRAFICAS:

1. Wireless Position Location Tutorial; Jim Costabile; Virginia Tech Wireless Symposium; 2010
2. Wireless Geolocation, Jeffrey F. Bull, IEEE Vehicular Technology Magazine, Dic. 2009
3. True Position Guide to Location Technologies, Feb 2009
4. Radiolocation in Cellular Networks, Gregory D. Durgin, Georgia Institute of Technology
5. http://www.Geoposicionamiento GSM independiente de la red móvil _ Kriptópolis.htm