Was ist eine Handy WLAN Ortung?

wlan-ortungGerade im städtischen Raum ist die GPS-Ortung ungenau, da die Satellitensignale durch den Mehrwegeffekt (Multipath) an hohen Gebäuden oder anderen Erhebungen reflektiert werden. Aufgrund des Effekts benötigt das reflektierte Signal länger zum Empfänger als das direkte empfangene, woraus Fehler von einigen Metern entstehen können. Für kurze Strecken kann diesem Effekt mit einer Koppelnavigation entgegen gewirkt werden aber bei längeren Aufenthalten ohne präzises GPS-Signal besteht diese Möglichkeit nicht mehr.

Handyortung per WLAN

Aus diesem Grund hat man das WiFi Positioning System (WPS) eingeführt, das gerade in Ballungsgebieten durch die Vielzahl von WLAN-Hot-Spots, in diesem Fall auch Basisstationen, eine hohe Genauigkeit bei der gerätebasierten Positionsbestimmung liefert.

Das Prinzip besteht darin, dass man anhand der empfangenen Signalstärke von mehreren Hot-Spots seine Position mittels Triangulation bestimmen kann. Doch dazu muss zuerst die Lage der Basisstationen bekannt sein und zudem die Feldstärke des Signals ermittelt werden, was von verschiedenen Unternehmen und deren Software realisiert wird. Um dieses System nutzen zu können, benötigt aber das Endgerät ein WLAN-Empfangsmodul, das heute zum Standard eines Smartphones gehört. Das Mobiltelefon kann dann ermitteln, welche Hot-Spots momentan empfangbar sind und berechnet mit Hilfe der Datenbanken über die Positionen der Access Points den eigenen Standort. Je mehr Basisstationen zur Positionsbestimmung herangezogen werden können, desto genauer wird das Ergebnis. Dabei kann eine Genauigkeit außerhalb von Gebäuden zwischen 10 und 20 Metern auftreten, innerhalb von Gebäuden kann es sogar auf 3 Meter genau sein. Der Nachteil des Systems besteht darin, dass man nur dort gute Ergebnisse erzielt, wo viele Access Points vorhanden sind. Damit beschränkt die Genauigkeit des WPS hauptsächlich auf Städte und innerhalb von Gebäuden. Ein weiteres Problem ist auch hier die Reflexion der Signale, sowie die Durchdringlichkeit der unterschiedlichen Materialien, wodurch die Signalstärke stark beeinflusst werden kann.

Aufbau der WLAN-Netze nutzen

Die Infrastruktur eines WLAN-Netzes ähnelt dem Aufbau eines Handy GSM-Netzes. Das WLAN-Netzwerk besteht aus einem Client, einem Access Point (Basisstation), Access Point Controller (APC) und einem Gateway für externe Verbindungen. Dabei verbindet sich ein mobiles Gerät mit einem Access Point, wobei ein AP mehrere Clients haben kann. In Abhängigkeit von der Teilnehmerzahl variiert der Abdeckungsbereich des APs, was als Zellatmung bezeichnet wird, denn desto mehr Teilnehmer die Zelle nutzen, umso kleiner wird sie und mit wenigen Nutzern wächst die Zelle wieder. Des Weiteren ist jeder AP mit einem Access Point Controller über eine LAN-Verkabelung verbunden, der die Aufgaben des APs organisiert. Dieser APC ist wiederum am Gateway angeschlossen, der die Verbindung ins LAN-Netz und ins Internet realisiert.

Bei beiden Netzarchitekturen verbindet sich also ein Client mit einer Basisstation, die von einem Controller gesteuert wird und über ein Gateway kann eine Verbindung in andere Netze hergestellt werden. Aus diesem Grund kann man sagen, dass sich die Ortungsverfahren des GSM-Netzes auch auf WLAN anwenden lassen.

Für die WLAN-Ortung kommen die zeitbasierten Methoden jedoch nicht in Frage. Sie sind zwar durchführbar, da aber eine genaue Synchronisation der Uhren nötig ist, kann es bei kleinen Abweichungen zu großen Ungenauigkeiten führen, die beim GSM-Netz noch akzeptabel sind. Im Nahfunkbereich, zu dem das WLAN gehört, sind erst Werte unter 20 Metern verwertbar, wodurch diese Methoden ausscheiden.
Für die Positionsbestimmung per WLAN eignen sich am besten das Cell-of-Origin Verfahren, sowie das Received Signal Strength Verfahren.

Lokalisierung der WLAN-Ortung ist genauer

Wie beim Handy GSM-Netz wird die Position beim CoC-Verfahren bestimmt, indem überprüft wird, mit welchem Access Point das mobile Gerät in Verbindung steht. Da beim WLAN die Größen der Funkzellen eines APs nur 100 Meter aufweisen, ist Lokalisierung exakter als beim GSM-Netz, dessen Funkzellen bis zu 35 Kilometer groß sein können. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann eine Genauigkeit zwischen 20 und 25 Meter erzielt werden, was noch immer zu ungenau ist, weshalb das Received Signal Strength Verfahren eher zum Einsatz kommt.

Ebenso funktioniert auch beim WLAN das Received Signal Strength Verfahren, welches bereits erklärt wurde. Damit der Standort des Geräts bestimmt werden kann, müssen sich mehrere Access Points in dessen Nähe befinden, zu dem Signal aufgebaut werden kann. Auch hier ist die WLAN-Ortung wieder genauer als im GSM-Netz, was auf die Funkzellengröße zurückzuführen ist. Der Vorteil dieser Technik liegt darin, dass keine weitere Hardware für diese Messung benötigt wird und dass sie zudem auf 4 Meter genau sein kann.