Служба на основе местоположения ( LBS ) — это общий термин, обозначающий программные службы , которые используют географические данные и информацию для предоставления услуг или информации пользователям. [1] LBS может использоваться в различных контекстах, таких как здравоохранение, поиск объектов в помещении , [2] развлечения, [3] работа, личная жизнь и т. д. [4] Обычно используемые примеры служб на основе местоположения включают навигационное программное обеспечение, службы социальных сетей , рекламу на основе местоположения и системы отслеживания . [5] LBS также может включать мобильную коммерцию , когда принимает форму купонов или рекламы, направленной на клиентов на основе их текущего местоположения. LBS также включает персонализированные службы погоды и даже игры на основе местоположения.
LBS имеет решающее значение для многих предприятий, а также государственных организаций, чтобы получить реальное представление из данных, привязанных к определенному месту, где происходят действия. Пространственные закономерности, которые могут предоставить данные и услуги, связанные с местоположением, являются одним из самых мощных и полезных аспектов, где местоположение является общим знаменателем во всех этих действиях и может быть использовано для лучшего понимания закономерностей и взаимосвязей. Банковское дело, наблюдение, онлайн-торговля и многие системы вооружения зависят от LBS.
Политики доступа контролируются данными о местоположении или ограничениями времени суток или их комбинацией. Таким образом, LBS является информационной службой и имеет ряд применений в социальных сетях сегодня в качестве информации, развлечений или безопасности, которая доступна с мобильных устройств через мобильную сеть и которая использует информацию о географическом положении мобильного устройства. [6] [7] [8] [9]
Эта концепция систем на основе определения местоположения не соответствует стандартизированной концепции систем определения местоположения в реальном времени (RTLS) и связанных с ними локальных служб, как отмечено в ISO/IEC 19762-5 [10] и ISO/IEC 24730-1. [11] Хотя сетевые вычислительные устройства, как правило, очень хорошо информируют потребителей о данных, полученных несколько дней назад, сами вычислительные устройства также могут отслеживаться, даже в реальном времени. В этом контексте возникают проблемы конфиденциальности LBS, которые описаны ниже.
Услуги на основе местоположения (LBS) широко используются во многих компьютерных системах и приложениях. Современные услуги на основе местоположения стали возможны благодаря технологическим разработкам, таким как Всемирная паутина , спутниковые навигационные системы и широкое использование мобильных телефонов . [12]
Услуги на основе определения местоположения были разработаны путем интеграции данных из спутниковых навигационных систем , сотовых сетей и мобильных вычислений для предоставления услуг на основе географического местоположения пользователей. [13] За свою историю программное обеспечение на основе определения местоположения прошло путь от простых моделей услуг на основе синхронизации до аутентифицированных и сложных инструментов для реализации практически любой модели или объекта услуг на основе определения местоположения.
В настоящее время не существует согласованных критериев для определения размера рынка услуг, основанных на местоположении, но Европейское агентство GNSS подсчитало, что по состоянию на 2013 год 40% всех компьютерных приложений использовали программное обеспечение, основанное на местоположении, и 30% всех поисковых запросов в Интернете были связаны с местоположением. [14]
LBS — это возможность открывать и закрывать определенные объекты данных на основе использования местоположения или времени (или и того, и другого) в качестве элементов управления и триггеров или как части сложных криптографических ключей или систем хеширования и данных, к которым они предоставляют доступ. Услуги на основе местоположения могут быть одной из наиболее часто используемых инфраструктур принятия решений на уровне приложений в вычислениях.
Система глобального позиционирования была впервые разработана Министерством обороны США в 1970-х годах и стала доступна для использования во всем мире и гражданскими лицами в 1980-х годах. [15] Исследовательские предшественники современных услуг, основанных на местоположении, включают инфракрасную систему Active Badge [16] (1989–1993), испытание Ericsson -Europolitan GSM LBS Йоргена Йоханссона (1995) и магистерскую диссертацию, написанную сотрудником Nokia Тимо Ранталайненом в 1995 году. [17]
В 1990 году компания International Teletrac Systems (позже PacTel Teletrac), основанная в Лос-Анджелесе, Калифорния, представила первые в мире динамические услуги по поиску угнанных транспортных средств в режиме реального времени . В дополнение к этому они начали разрабатывать услуги на основе определения местоположения, которые могли передавать информацию о товарах и услугах на основе определения местоположения на специально запрограммированные буквенно-цифровые пейджеры Motorola . В 1996 году Федеральная комиссия по связи США (FCC) выпустила правила, требующие от всех операторов мобильной связи США определять местоположение вызывающих экстренные службы . Это правило стало компромиссом, возникшим в результате того, что операторы мобильной связи США искали поддержки сообщества экстренных служб, чтобы получить ту же защиту от судебных исков, связанных с экстренными вызовами, которую уже имели операторы фиксированной связи.
В 1997 году Кристофер Кингдон из Ericsson передал описание этапа 1 служб определения местоположения (LCS) объединенной группе GSM Европейского института стандартов в области телекоммуникаций (ETSI) и Американского национального института стандартов (ANSI). В результате была создана подгруппа LCS в рамках ANSI T1P1.5. Эта группа продолжила выбирать методы позиционирования и стандартизировать службы определения местоположения (LCS), позже известные как службы на основе определения местоположения (LBS). Определенные узлы включают в себя центр определения местоположения мобильной связи (GMLC), обслуживающий центр определения местоположения мобильной связи (SMLC) и такие концепции, как исходный запрос местоположения мобильной связи (MO-LR), запрос местоположения, вызванный сетью (NI-LR) и конечный запрос местоположения мобильной связи (MT-LR).
В результате этих усилий в 1999 году в США был подан первый патент на цифровую услугу определения местоположения, который в конечном итоге был выдан после девяти служебных действий в марте 2002 года. Патент [18] содержит элементы управления, которые при применении к современным сетевым моделям обеспечивают ключевую ценность во всех системах.
В 2000 году, после одобрения двенадцати крупнейших мировых операторов связи, Ericsson, Motorola и Nokia совместно сформировали и запустили Location Interoperability Forum Ltd (LIF). Этот форум сначала определил Mobile Location Protocol (MLP), интерфейс между телекоммуникационной сетью и приложением LBS, работающим на сервере в домене Интернета. Затем, во многом под влиянием группы Vodafone , LIF перешел к определению Location Enabling Server (LES), « промежуточного программного обеспечения », которое упрощает интеграцию нескольких LBS с инфраструктурой оператора. В 2004 году LIF был объединен с Open Mobile Association (OMA). В рамках OMA была сформирована рабочая группа LBS.
В 2002 году компания Marex.com в Майами, Флорида, разработала первое в мире устройство телеметрии морских активов для коммерческой продажи. Устройство, разработанное Marex и спроектированное ее партнерскими фирмами в области телекоммуникаций и оборудования, было способно передавать данные о местоположении и получать данные о сервисах на основе местоположения как по сотовым, так и по спутниковым каналам связи. Используя спутниковую сеть Orbcomm, устройство имело многоуровневые функции SOS как для MAYDAY, так и для морской помощи, мониторинга состояния и производительности судовых систем с дистанционным уведомлением и специального аппаратного устройства, похожего на устройства GPS. В зависимости от местоположения устройства оно могло предоставлять оператору судна подробную информацию о пеленге, расстоянии и связи в режиме реального времени в дополнение к функциям морской помощи и MAYDAY. Концепция и функциональность были придуманы как Location Based Services главным архитектором и менеджером по продукту Marex Джейсоном Мановицем, старшим вице-президентом по продуктам и стратегии. Устройство было названо Integrated Marine Asset Management System ( IMAMS ), а бета-версия устройства для проверки концепции была продемонстрирована различным правительственным агентствам США для идентификации судов, отслеживания и операций по обеспечению соблюдения правил в дополнение к коммерческой линейке продуктов. [19] Устройство было способно отслеживать активы, включая корабли, самолеты, грузовые контейнеры или любые другие мобильные активы с надлежащим источником питания и размещением антенны. Финансовые проблемы Marex не смогли поддержать внедрение продукта, и бета-версия устройства исчезла.
Первым мобильным веб-устройством с поддержкой LBS для потребителей был Palm VII , выпущенный в 1999 году. [20] Два встроенных приложения использовали информацию о местоположении на уровне почтового индекса и имели такое же название, как и первое потребительское LBS-приложение: приложение Weather.com от The Weather Channel и [21] приложение TrafficTouch от Sony- Etak /Metro Traffic. [22] [23]
Первые услуги LBS были запущены в 2001 году компанией TeliaSonera в Швеции (FriendFinder, желтые страницы, положение дома, местоположение экстренного вызова и т. д.) и компанией EMT в Эстонии (местоположение экстренного вызова, поиск друзей, телевизионная игра). TeliaSonera и EMT основывали свои услуги на системе мобильного позиционирования Ericsson (MPS).
Другие ранние LBS включают friendzone, запущенный swisscom в Швейцарии в мае 2001 года, с использованием технологии valis ltd. Услуга включала поиск друзей, знакомства LBS и игры LBS. Та же услуга была запущена позже Vodafone Germany, Orange Portugal и Pelephone в Израиле . [21] Система определения местоположения в помещении на основе Wi-Fi от Microsoft RADAR (2000), проект Cricket от MIT с использованием ультразвукового определения местоположения (2000) и Place Lab от Intel с определением местоположения в широких пределах (2003). [24]
В мае 2002 года go2 и AT&T Mobility запустили первое (в США) мобильное приложение локального поиска LBS, которое использовало технологии автоматического определения местоположения (ALI), предписанные FCC. Пользователи go2 могли использовать ALI от AT&T для определения своего местоположения и поиска вблизи этого местоположения, чтобы получить список запрошенных местоположений (магазинов, ресторанов и т. д.), ранжированных по близости к ALI, предоставленному беспроводной сетью AT&T. Местоположение, определенное ALI, также использовалось в качестве отправной точки для пошаговых инструкций.
Главное преимущество заключается в том, что мобильным пользователям не нужно вручную указывать почтовые индексы или другие идентификаторы местоположения для использования LBS, когда они перемещаются в другое место.
Существуют различные компании, которые продают доступ к истории местоположений человека, и, по оценкам, это индустрия стоимостью 12 миллиардов долларов, состоящая из сборщиков, агрегаторов и торговых площадок. По состоянию на 2021 год компания Near заявила, что у нее есть данные 1,6 миллиарда человек в 44 разных странах, Mobilewalla заявляет о данных о 1,9 миллиарда устройств, а X-Mode утверждает, что у нее есть база данных 25 процентов взрослого населения США. Анализ, проведенный некоммерческой редакцией новостей The Markup , выявил шесть из 47 компаний, которые заявили о наличии более миллиарда устройств в своей базе данных. По состоянию на 2021 год не существует никаких правил или законов, регулирующих, кто может покупать данные человека. [25]
Существует ряд способов определения местоположения объекта, например мобильного телефона или устройства. Другим новым методом подтверждения местоположения является проверка относительного местоположения объекта на основе IoT и блокчейна. [26]
С помощью определения местоположения плоскости управления , иногда называемого позиционированием, поставщик услуг мобильной связи получает местоположение на основе задержки радиосигнала ближайших вышек сотовой связи (для телефонов без функций спутниковой навигации), что может быть довольно медленным, поскольку он использует канал «голосового управления». [9] В Великобритании сети не используют трилатерацию; поскольку службы LBS используют одну базовую станцию с «радиусом» неточности для определения местоположения телефона. Этот метод был основой мандата E-911 и до сих пор используется для определения местоположения сотовых телефонов в качестве меры безопасности. Более новые телефоны и КПК обычно имеют встроенный чип A-GPS .
Кроме того, появляются новые технологии, такие как кинематика в реальном времени и WiFi RTT (тактирование в обоих направлениях) как часть служб точного управления временем в WiFi и связанных протоколах.
Для обеспечения успешной технологии LBS необходимо соблюдение следующих факторов:
Для поиска местоположения абонента можно использовать несколько категорий методов. [7] [27] Простым и стандартным решением является LBS, основанный на спутниковой навигационной системе, такой как Galileo или GPS . «NearMe» от Sony Ericsson является одним из таких примеров; он используется для сохранения знаний о точном местоположении. Спутниковая навигация основана на концепции трилатерации , базовом геометрическом принципе, который позволяет находить одно местоположение, если известно его расстояние от других, уже известных местоположений.
Недорогая альтернатива использованию технологии определения местоположения для отслеживания игрока — вообще не отслеживать. Это называется «самостоятельным определением местоположения». Оно использовалось в игре смешанной реальности Uncle Roy All Around You в 2003 году и рассматривалось для использования в играх дополненной реальности в 2006 году. [28] Вместо технологий отслеживания игрокам предоставлялась карта, которую они могли перемещать и затем отмечать на ней свое местоположение. [29] [30] С ростом сетей на основе определения местоположения это стало более известно как « регистрация » пользователя .
Near LBS (NLBS) включает в себя технологии локального диапазона, такие как Bluetooth Low Energy , беспроводная локальная сеть , инфракрасные или технологии ближней связи , которые используются для сопоставления устройств с близлежащими службами. Это приложение позволяет человеку получать доступ к информации на основе его окружения; особенно подходит для использования внутри закрытых помещений, ограниченных или региональных зон. Другой альтернативой является независимая от оператора и спутника служба определения местоположения, основанная на доступе к телекоммуникационной сети глубокого уровня ( SS7 ). Это решение позволяет точно и быстро определять географические координаты мобильных телефонов, предоставляя независимые от оператора данные о местоположении и работает также для телефонов, которые не имеют возможности спутниковой навигации.
Доступно множество других локальных систем позиционирования и внутренних систем позиционирования , особенно для использования в помещении. GPS и GSM не очень хорошо работают в помещении, поэтому используются другие методы, включая маяк второго пилота для сетей CDMA, Bluetooth, UWB, RFID и Wi-Fi. [31]
Услуги, основанные на местоположении, могут использоваться в ряде приложений, включая: [7]
Для оператора услуги, основанные на местоположении, обеспечивают дополнительную ценность, предоставляя такие услуги, как:
В США FCC требует, чтобы все операторы соответствовали определенным критериям для поддержки услуг на основе определения местоположения (FCC 94–102). Мандат требует, чтобы 95% телефонов разрешали сигнал в пределах 300 метров для сетевого отслеживания (например, триангуляции) и 150 метров для отслеживания на основе телефона (например, GPS). Это может быть особенно полезно при наборе номера телефона экстренной помощи — например, расширенного 9-1-1 в Северной Америке или 112 в Европе — чтобы оператор мог направить экстренные службы, такие как экстренная медицинская помощь , полиция или пожарные, в нужное место. Операторы CDMA и iDEN решили использовать технологию определения местоположения GPS для определения местоположения вызывающих экстренные службы. Это привело к быстрому росту проникновения GPS в телефоны iDEN и CDMA в Северной Америке и других частях мира, где широко распространен CDMA. Несмотря на то, что такие правила пока не действуют в Японии или Европе, количество моделей телефонов GSM/WCDMA с поддержкой GPS быстро растет. По данным независимой аналитической компании Berg Insight, скорость подключения GPS к телефонам GSM/WCDMA стремительно растет: с менее 8% в 2008 году до 15% в 2009 году. [34]
Что касается экономического воздействия, то, по оценкам, только для экономики США услуги, основанные на местоположении, окажут влияние на сумму 1,6 триллиона долларов. [35]
Европейские операторы в основном используют Cell ID для определения местонахождения абонентов. Этот метод также используется в Европе компаниями, которые используют LBS на основе сотовой связи как часть систем для возврата украденных активов. В США такие компании, как Rave Wireless в Нью-Йорке, используют GPS и триангуляцию, чтобы студенты колледжей могли уведомлять полицию кампуса, когда у них возникают проблемы.
В настоящее время существует около трех различных моделей приложений на основе местоположения на мобильных устройствах. Все они позволяют отслеживать местоположение одного человека другим. Каждая из них функционирует одинаково на высоком уровне, но с различными функциями и возможностями. Ниже приведено сравнение примера приложения каждой из трех моделей.
Мобильные сообщения играют важную роль в LBS. Сообщения, особенно SMS, использовались в сочетании с различными приложениями LBS, такими как мобильная реклама на основе местоположения. SMS по-прежнему является основной технологией, переносящей мобильную рекламу / маркетинговые кампании на мобильные телефоны. Классическим примером приложений LBS, использующих SMS, является доставка мобильных купонов или скидок мобильным абонентам, которые находятся рядом с рекламируемыми ресторанами, кафе, кинотеатрами. Сингапурский оператор мобильной связи MobileOne реализовал такую инициативу в 2007 году, в которой участвовало много местных маркетологов, что, как сообщалось, имело огромный успех с точки зрения принятия абонентами.
Закон о защите конфиденциальности местоположения 2012 года (S.1223) [37] был представлен сенатором Элом Франкеном (демократ от Миннесоты) с целью регулирования передачи и обмена данными о местоположении пользователей в Соединенных Штатах. Он основан на единовременном согласии человека на участие в этих услугах (Opt In). В законопроекте указаны субъекты сбора данных, собираемые данные и их использование. Однако в законопроекте не указан период времени, в течение которого субъект сбора данных может хранить данные пользователя (ограничение в 24 часа кажется целесообразным, поскольку большинство служб используют данные для немедленного поиска, связи и т. д.), и законопроект не включает данные о местоположении, хранящиеся локально на устройстве (пользователь должен иметь возможность периодически удалять содержимое документа с данными о местоположении так же, как он удаляет документ журнала). Законопроект, одобренный Судебным комитетом Сената , также потребует от мобильных служб раскрывать названия рекламных сетей или других третьих лиц, с которыми они делятся данными о местоположении потребителей. [38]
С принятием Закона CAN-SPAM в 2003 году в Соединенных Штатах стало незаконным отправлять любые сообщения конечному пользователю без его явного согласия. Это создало дополнительную проблему для приложений LBS в том, что касается услуг, ориентированных на оператора. В результате основное внимание было уделено ориентированным на пользователя услугам и приложениям на основе определения местоположения, которые предоставляют пользователю контроль над опытом, как правило, путем предварительного согласия через веб-сайт или мобильный интерфейс (например, SMS , мобильный веб и приложения Java / BREW ).
Европейский союз также обеспечивает правовую основу для защиты данных, которая может применяться к услугам на основе местоположения, и, в частности, несколько европейских директив, таких как: (1) Персональные данные: Директива 95/46/EC; (2) Персональные данные в электронных коммуникациях: Директива 2002/58/EC; (3) Хранение данных: Директива 2006/24/EC . Однако применимость правовых положений к различным формам LBS и обработки данных о местоположении неясна. [39]
Одним из следствий этой технологии является то, что данные о местоположении абонента и его исторических перемещениях принадлежат операторам сетей, включая операторов мобильной связи и поставщиков мобильного контента, и контролируются ими. [40] Поставщики мобильного контента и разработчики приложений вызывают беспокойство. Действительно, исследование Массачусетского технологического института 2013 года [41] [42], проведенное де Монтжуа и др., показало, что 4 пространственно-временных точек, приблизительных мест и времени, достаточно для уникальной идентификации 95% из 1,5 млн человек в базе данных мобильности. Исследование далее показывает, что эти ограничения сохраняются даже при низком разрешении набора данных. Поэтому даже грубые или размытые наборы данных обеспечивают небольшую анонимность. В критической статье Добсона и Фишера [43] обсуждаются возможности неправомерного использования информации о местоположении.
Помимо правовой базы существует несколько технических подходов к защите конфиденциальности с использованием технологий повышения конфиденциальности (PET). Такие PET варьируются от простых переключателей включения/выключения [44] до сложных PET, использующих методы анонимизации (например, обеспечение k-анонимности) [45] или криптографические протоколы. [46] Только несколько LBS предлагают такие PET, например, Google Latitude предложил переключатель включения/выключения и позволяет привязать свое местоположение к свободно определяемому местоположению. Кроме того, остается открытым вопрос о том, как пользователи воспринимают и доверяют различным PET. Единственное исследование, которое рассматривает восприятие пользователями современных PET, это. [47] Другой набор методов, включенных в PET, — это методы сокрытия местоположения , которые слегка изменяют местоположение пользователей, чтобы скрыть их реальное местоположение, при этом сохраняя возможность представлять свое местоположение и получать услуги от своего поставщика LBS.
Недавние исследования показали, что краудсорсинг также является эффективным подходом к поиску потерянных объектов, при этом сохраняя конфиденциальность пользователей. Это достигается путем обеспечения ограниченного уровня взаимодействия между пользователями. [48]