Rosnąca gwałtownie w ostatnich latach liczba użytkowników sieci telefonii komórkowych powoduje, że z praktycznego punktu widzenia można spodziewać się, iż w prawie każdym pojeździe poruszającym się po drogach znajduje się jeden lub kilka aktywnych aparatów telefonicznych. Jednocześnie rośnie też liczba urządzeń montowanych na stałe w pojazdach wyposażonych w moduły GSM, których zadaniem jest przekazywanie do centralnych systemów zarządzania parametrów związanych z bieżącą eksploatacją pojazdu.
W sieci telefonii komórkowej istnieją mechanizmy pozwalające na określanie z pewną (ograniczoną) dokładnością lokalizacji użytkowników, dlatego może ona stać się źródłem danych lokalizacyjnych dotyczących pojazdów poruszających się po drogach (ang. Floating Cellular Telephone Data). Ponieważ sieci komórkowe obejmują zasięgiem większość dróg, dane te mogą być potencjalnie dostępne również dla tych dróg, dla których stosowanie tradycyjnych czujników pomiaru natężenia ruchu (pętle indukcyjne, kamery wideo itp.) byłoby nieopłacalne.
Zainteresowanie konsumentów informacją o sytuacji na drogach i rosnąca popularność przenośnych systemów nawigacji sprawiają, że operator sieci komórkowej może myśleć o „przekuciu” posiadanych danych w źródło dodatkowych przychodów. Może zrobić to sam, inwestując w uruchomienie systemu ITS, działającego na podstawie danych z sieci komórkowej, bądź współpracując z firmami bezpośrednio zajmującymi się analizą i sprzedażą danych o sytuacji na drogach. W obu przypadkach należy rozważyć istotne problemy, które mogą się pojawić.
Metody lokalizacji w sieciach komórkowych
Jednym z głównych założeń działania sieci telefonii komórkowej jest mobilność jej użytkowników i związana z nią konieczność umożliwienia pełnego dostępu do usług dla osób będących „w ruchu”. W celu spełnienia tego wymagania w rejestrach lokalizacji przechowywana jest informacja o ostatnim znanym położeniu użytkownika. Przechowywane dane nie zawierają jednak współrzędnych geograficznych, a jedynie identyfikator komórki (ang. cell), na obszarze której znajdował się użytkownik.
Podstawowa i najbardziej powszechnie stosowana metoda lokalizacji, to przypisanie każdej komórce pewnych współrzędnych geograficznych wskazujących miejsce przyjmowane jako położenie użytkownika obsługiwanego przez tę komórkę. Metoda ta nazwana jest lokalizacją na podstawie identyfikatora komórki (ang. Cell-Id location). Zaletą tej metody jest to, że wymaga ona stosunkowo niewielkich inwestycji w dodatkową dedykowaną infrastrukturę i wymaga jedynie, by użytkownik był w zasięgu sieci. Jej wadą jest natomiast stosunkowo niska dokładność lokalizacji – od kilkudziesięciu metrów do kilkudziesięciu kilometrów w zależność od typu terenu i drogi.
Inne metody, takie jak Time Of Arrival (TOA) czy Enhanced – Observed Time Difference (E-OTD), opierają się na parametrach czasowych komunikacji lub poziomu sygnału. Pozwalają one na uzyskanie większej dokładności, ale wymagają znaczących inwestycji kapitałowych i działają wyłącznie wtedy, gdy użytkownik jest w zasięgu trzech lub więcej komórek.
Główne problemy
Najważniejszym problemem związanym z wykorzystaniem danych z sieci komórkowej jest relatywnie niska (np. w porównaniu z systemem GPS) dokładność lokalizacji pojazdów. Przeprowadzone pomiary pokazują, że dla metody lokalizacji Cell-Id, w centrach miast średni błąd lokalizacji wynosi 0,44 km a na autostradach 2,92 km. Poza tym rozkład błędu charakteryzuje się dużym rozproszeniem (odchylenie standardowe w centrach miast wynosi 0,41 km, a na autostradach 2,02 km). Zmierzone wartości maksymalne błędów to dla miast i autostrad odpowiednio: 2,40 km i 20,37 km. Błąd lokalizacji przekłada się bezpośrednio na błąd określenia prędkości pojazdu.
Kolejna kwestia, którą należy rozważyć to wpływ nakładania się zasięgów poszczególnych komórek. Jak pokazują testy, pojazdy poruszające się po drogach mogą znajdować się w zasięgu od jednej do kilkunastu komórek, wskutek czego dla jednej lokalizacji pojazdu metoda Cell-Id może zidentyfikować jedną z kilku różnych pozycji. Konsekwencją takiej sytuacji jest to, że nieporuszające się monitorowane pojazdy mogą być „widziane” jako te, które zmieniają swoją pozycję, a więc będące w ruchu.
Należy też pamiętać, że nie wszyscy użytkownicy sieci komórkowej poruszają się pojazdami. Spośród całego zbioru użytkowników należy wybrać do analizy te, co do których jesteśmy pewni (np. na podstawie zawieranych umów wiemy, że są to subskrypcje wykorzystywane w systemach zarządzania flotą) bądź przypuszczamy (na podstawie schematu przemieszczania się), że są na stałe bądź czasowo związane z pojazdami.
Niezwykle istotne jest również zachowanie poufności danych lokalizacyjnych użytkowników. Na żadnym etapie działania systemu ITS osoby niepowołane nie mogą mieć dostępu do informacji, gdzie znajdował się użytkownik. Wydaje się, że minimalnym zabezpieczeniem jest anonimizacja danych lokalizacyjnych, podczas której numer telefonu użytkownika zastępowany jest unikalnym identyfikatorem generowanym z wykorzystaniem funkcji skrótu.
Podsumowanie
Przedstawione w artykule problemy związane z wykorzystaniem danych z sieci komórkowej do analizy sytuacji na drodze powinny być każdorazowo rozpatrywane przy realizacji (a być może przed ich rozpoczęciem) projektów korzystających z tego rodzaju informacji. Wydaje się jednak, że ze względu na powszechność korzystania z telefonów komórkowych i ogromny zasięg sieci, warto przeprowadzać tego rodzaju analizy. Operator sieci komórkowej jest w posiadaniu wyjątkowego zestawu danych, które przy ścisłym stosowaniu się do reguł zachowania prywatności jest w stanie wykorzystać (sam bądź z partnerami specjalizującymi się w ITS) do stworzenia unikalnej propozycji usługi (np. dostarczania informacji o sytuacji na drodze podawanej w czasie rzeczywistym), która pozwoli mu wyróżnić się wśród konkurencji.