Eine aktuelle Broschüre des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik - BSI - behandelt die Sicherheitsfragen im Zusammenhang mit der Mobilfunkkommunikation (1). Mit dem vom BSI gewohnten technischen Sachverstand birgt das Dokument beachtliche Erkenntnisse. Zwei Beispiele im Zusammenhang mit der Positionsbestimmung in Mobilfunknetzen (Location-Based Services) belegen das.

Die Mobilnetzbetreiber haben ihre Technik darauf eingestellt, standortbezogene Informationen zu Werbezwecken zu verwenden. Dazu ist es erforderlich, dem Endgerät und damit dem Kunden präzise Hinweise auf Restaurants oder andere Gelegenheiten zum Geld ausgeben zu geben, die er unmittelbar erreichen kann.

Die gröbste Information ist die, in welcher Funkzelle sich das Endgerät befindet. Ihre Größe schwankt zwischen Radien von 100 m in Metropolen bis 35 km in schwach besiedelten Landschaften (S. 102).

Funkzellen (Cell ID - CID) werden meistens in Idealform als Waben oder kreisförmige Umgebungen um die Funkmasten beschrieben. Das sind sie in aller Regel nicht. Nicht der Funkmast sendet und empfängt, sondern die an ihm angebrachten Antennen. Ihre Abstrahlbreite (Kegelbreite), das BSI spricht insoweit von Sektoren, und ihre vertikale Ausrichtung werden eingestellt, so dass die Funkzelle eigentlich immer eine unregelmäßige Form hat. Die Gestalt der Funkzelle wird zudem von landschaftlichen Eigenschaften und Gebäuden beeinflusst.

11.03.2009: Ein tiefsinniger Aufsatz bei beschreibt die messtechnischen Methoden (2). Sie sind noch sehr ungenau.
 

 
Der Sektor lässt mit einer größeren Streubreite die Himmelsrichtung erkennen, in dem sich das Endgerät befindet (CID mit Sektor)

Überraschend ist, dass auch die Signallaufzeit (Timing Advance - TA) ziemlich genau gemessen und die Entfernung des Endgeräts zur Antenne ermittelt werden kann. Aus der Kombination der Daten vom Sektor und der Signallaufzeit lässt sich der Standort des Endgerätes schon sehr genau bestimmen (CID mit Sektor und Timing Advance).

In GSM-Netzen (Global System for Mobile Communications) lässt sich sogar der Winkel innerhalb des Sektors bestimmen, in dem sich das Endgerät befindet (S. 105 f.). Innerhalb einer gewissen Fehlerbreite ist dadurch eine fast punktgenaue Ortung möglich (zusätzlich mit Winkelmessung). Noch präziser wird die Standortbestimmung, wenn die Daten aus verschiedenen Funkzellen kombiniert werden.

Fazit

Durch die genaue Messung der Signallaufzeit ist eine sehr präzise Entfernungsbestimmung zur Sektorantenne möglich. Das schafft im Zusammenwirken mit der Winkelbestimmung in GSM-Netzen oder der Kombination der Daten von benachbarten Sektorantennen eine Standortbestimmung, die an das GPS heran reicht.

Faszinierend.
 

(1) Öffentliche Mobilfunknetze und ihre Sicherheitsaspekte;
BSI, Öffentliche Mobilfunknetze und ihre Sicherheitsaspekte, BSI 08.09.2008

(2) Axel Sikora, Standortbestimmung in Funknetzen, tecchannel 11.03.2009
 

 
16.01.2009: In ländlichen Gebieten werden zu lastschwachen Zeiten Funkzellen gelegentlich abgeschaltet. Dabei übernehmen die benachbarten Funkzellen auch die Versorgung der abgeschalteten. Diese wirtschaftliche Form des Roamings ist bei der Positionsbestimmung zu berücksichtigen.