Seite 2: Genauigkeit der Mobilfunkgeräte

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Die Genauigkeit der Positionsbestimmung eines Mobilgeräts ist von mehreren Faktoren abhängig. Es kommt nicht nur auf das Gerät, also dessen Ausstattung und Zustand, sondern auch auf die genutzten Methoden zur Positionsbestimmung an. Dazu kommen Umgebungsfaktoren, die mit der Zeit auch variieren können. Um die Position eines Mobiltelefons zu ermitteln, kann man Methoden im Bereich der Mobilfunk-, Satelliten- und WLAN-Technik nutzen.

Eine netzbasierte Positionsbestimmung eines Mobiltelefons über die genutzte Funkzelle im Mobilfunk ist ungenau. Je nach Netzausbau gibt es in einem Gebiet mehr oder weniger Funkzellen, in Großstädten mehr als in ländlichen Gebieten. Die Funkzellgröße wird durch die Reichweite des Funksignals begrenzt. Diese Reichweite variiert und ist von Umgebungsvariablen abhängig. Eine Funkzelle ist weder rund noch wabenförmig.

So sieht sie nur in der Theorie der Netzstruktur des digitalen Mobilfunknetzes GSM (Global System for Mobile Communications) aus. In der Praxis sind diese Zellen ziemlich individuell. Gründe dafür können die Umgebung (Stadt, Land, Bebauung, Vegetation), die Ausgestaltung der genutzten Antennen (Typ, Aufbauhöhe, genutzter Mobilfunkstandard, Sendeleistung) und das Wetter sein. Die Größe einer Funkzelle kann sich, abhängig von dem verwendeten Mobilfunkstandard, mit der Auslastung auch ändern (sogenannten Zellatmung). Funkzellen überlappen sich stellenweise oft auch. Ist eine Funkzelle überlastet, springt das Endgerät in eine Nachbarzelle, um unter anderem ein laufendes Gespräch und die Kommunikation nicht abbrechen zu lassen.

Funkzellengrößen variieren bis zu mehreren Kilometern

Funkzellgrößen variieren zwischen wenigen Metern im Durchmesser bis zu vielen Kilometern. Die größte Funkzelle aller Mobilfunknetze kann einen Zellradius von 150 km haben und gehört zum European Aviation Network (EAN). In Deutschland können Funkzellen einen typischen Radius von wenigen 10 Metern (Picozelle) bis zu 35 km (Makrozellen) haben. Ist Ihr Mobilgerät eingeschaltet und mit einer Basisstation verbunden, ist die genutzte Funkzelle dem Mobilfunknetzbetreiber bekannt.

Weiterhin kann der Abstrahlwinkel bekannt sein, denn Basisstationen haben in der Regel drei gegeneinander versetzte Antennen, die drei Sektoren in einem Winkel von 120 Grad einschließen. Dies ist jedoch nach wie vor eine relativ große Fläche innerhalb der Funkzelle und kann von 500 Metern bis zu 40 Kilometern reichen – je nach Größe der Funkzelle.

Eine nähere Positionsbestimmung kann durch eine Triangulation (Winkelmessung) erfolgen: aus der Signallaufzeit zwischen Mobilgerät und Basisstation kann die relative Position innerhalb der Funkzelle bestimmt werden. Mithilfe der Laufzeitunterschiede der Funksignale von drei Basisstationen zum Mobilgerät lässt sich der Standort eines Mobilgeräts dann genauer bestimmen (Trilateration: Streckenmessung durch Berechnung von Abständen). Es gibt verschiedene Verfahren für funkbasierte Positionsbestimmungen, die Signalwinkel, Signalstärke und Signallaufzeit messen. Diese Messungen lassen sich auch miteinander kombinieren. Je nach genutzten Verfahren und Umständen vor Ort ist so eine Genauigkeit auf 30 bis 50 Meter möglich – systembedingte Toleranzen nicht ausgeschlossen.

Schwierig für verschiedene Ortungstechniken sind Standorte an unterirdischen Orten, wie Keller, in Tunneln, aber auch in Hochhäusern, in Stadtzentren mit hohen Gebäuden, (in Häuser-)Schluchten und in Innenräumen. Die Signale aus dem Netz globaler Navigationssatelliten (GNSS) kommen dort wegen der Gebäudekonstruktion (Wanddicke) oder Abschattungen nicht an oder ihre exakte Laufzeit wird insbesondere in Häuserschluchten aufgrund von Reflexionen verzerrt. Eine genaue Berechnung der Position ist dann nicht möglich. Eine genaue Positionsbestimmung nur mit Funkzelle und Navigationssatelliten ist insbesondere in geschlossenen Räumen oft nicht ohne Weiteres möglich.

Wenn Signale vom/an das Mobilgerät nicht richtig ankommen, kann man auch nicht richtig messen. Und eine einzige Technik zur Positionsbestimmung hilft nicht an allen Orten, oder ist einfach zu ungenau. AML kann die Genauigkeit der Standortangabe laut Bericht der EU-Komission im Vergleich zur netzbasierten Positionsbestimmung über Funkzellen um das bis zu 4000-fache verbessern. Dabei reichert AML die Daten der genutzten Funkzelle mit weiteren Daten aus den Bereichen der Satelliten- und/oder WLAN-Technik an.

Das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI) legt die technische Spezifikation mit den Anforderungen für AML unter ETSI TS 103 625 fest. Die aktuelle Version 1.2.1 ist vom April 2022.

Genutzte Ortungsverfahren bei AML sind:

• GNSS (Globales Navigationssatellitensystem) oder AGNSS (unterstütztes Globales Positionierungssystem) (Abkürzung: G)
• Wi-Fi Signale (Abkürzung: W)
• Die Funkzelle/Location Area Cell (Abkürzung: C)

Kombinierte, das heißt hybride Ergebnisse aus mehreren Ortungsverfahren werden nach der vorherrschenden Standortmethode für die Übertragung klassifiziert.