API SMS para el Procesamiento de Consultas Georeferenciadas / No Georeferenciadas

cenidet
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Departamento de Ciencias Computacionales

TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS

API SMS para el Procesamiento de Consultas
Georeferenciadas / No Georeferenciadas

presentada por

Lirio Ruiz Guerra
Ing. en Sistemas Computacionales por el I. T. del Istmo

como requisito para la obtención del grado de:
Maestría en Ciencias en Ciencias de la Computación

Director de tesis:
Dr. Juan Gabriel González Serna

Co-Director de tesis:
Dr. Víctor Jesús Sosa Sosa

Jurado:
Dr. René Santaolaya Salgado– Presidente
Dr. Juan Gabriel González Serna – Secretario
MC. José Antonio Zárate Marceleño – Vocal
MC. Humberto Hernández García – Vocal Suplente

Cuernavaca, Morelos, México. 14 de Diciembre 2007

DEDICATORIA

A Dios, para Él todo honor y toda Gloria.

A mis padres:
Profesor Vicente Ruiz Martínez y Sra. Ana María Asunción
Guerra Jiménez, como mínima retribución de todo lo
que me han dado.

A mis hermanos:
Vicente, Mario, Dionisio e Isaac, este triunfo también es
de ustedes.

AGRADECIMIENTOS
A Dios fuente y fin de la vida.

A mis padres y hermanos por apoyarme siempre, por preocuparse por mí, por sus
oraciones, por toda la energía invertida en mi persona. Sin ustedes no lo hubiera
logrado.

Al Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico por haberme permitido
pertenecer a su comunidad estudiantil y realizar así mis estudios de maestría.

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por la beca para manutención otorgada.

A mi director de tesis Dr. Juan Gabriel González Serna, por haberme elegido como su
tesista, por la asesoría brindada, por la paciencia que me tuvo, por el buen trato, por
gestionar el equipamiento del laboratorio, y sobre todo por brindarme su amistad.

A mis revisores de tesis: Dr. René Santaolaya Salgado, MC. Humberto Hernández
García, MC. José Antonio Zárate Marceleño, por el tiempo que dedicaron a este
proyecto, por sus recomendaciones y aportaciones.

A Gero, Isakcin, Kenya, Magdy, Edgar, Toño y a el Vencedor por las llamadas
telefónicas por las porras a distancia, por el amor que me tienen.

A mi gran familia juchiteca, abuelos, tíos, primos, amigos, a todas esas personas que
me dejaron partir, sabiendo que nunca olvidaría mis orígenes. Gracias por los ánimos,
por sus oraciones y por la confianza depositada en mí.

A mis compañeros de generación: Ricardo, Edna, Erick, Arturo, Erwin, Elvia, Cindy,
Lalo, Perla, Zuci, Héctor, Chan, Rubén, Gerardo, Luz, Jaz, Silvana y a los de las otras
generaciones: Janet, Katy, Lalo, Mati, Omar, Claudia por la grata convivencia.

A mis hermanitos SDs: a mi más que amigo Pedro, al herrrmano Daniel, a mi Chuy, a
la Adrisix, por los ratos agradables, por los sabores y sinsabores que compartimos,
por brindarme su amistad, siempre tendrán un lugar especial en mi corazón.

A los SDs mayores Juan Carlos y Rafa por su apoyo y recomendaciones.

No podría mencionar en este pequeño espacio a todas las personas que hicieron
posible este proyecto, así que no me queda más que decir:

¡¡ Xquixe’pe latu !!
¡¡ Gracias a todos !!

RESUMEN
Los servicios basados en localización (LBS por sus siglas en inglés), son un
conjunto de tecnologías que tienen como objetivo obtener la ubicación de un
dispositivo móvil y a partir de esta, ofrecer servicios. Los elementos que lo hacen
posible son el uso de tecnologías de posicionamiento, un sistema de información
geográfica, un medio de comunicación, un centro de control y una forma de
representar los datos.

Entre las aplicaciones basadas en localización que existen en la actualidad están
las aplicaciones para búsqueda de servicio, búsqueda de personas, publicidad
móvil, información turística, seguimiento de vehículos, información de tráfico, y
servicios de emergencia. La mayoría de estas utilizan Internet como medio de
transporte.

Aún cuando los sistemas de localización de dispositivos móviles han existido
desde hace tiempo, éstos no habían sido muy utilizados debido a los altos costos
de su implementación, así como lo limitado de explotar la información obtenida de
ellos. El uso de tecnologías de localización satelital como es el Sistema de
Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en inglés), facilita la obtención de la
ubicación del dispositivo móvil, por otro lado el avance en los sistemas de
información geográfica permite ofrecer información ilimitada a partir de la
ubicación del dispositivo móvil.

El presente trabajo tiene como objetivo proporcionar una herramienta que permita
el desarrollo de aplicaciones LBS para dispositivos móviles utilizando GPS como
técnica de posicionamiento y el Servicio Mensajería Corta (SMS por sus siglas en
inglés) como medio de transporte.

TABLA DE CONTENIDO
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................ii
LISTA DE TABLAS.............................................................................................................................. v
GLOSARIO..........................................................................................................................................vi

CAPÍTULO 1 INTRODUCCION .......................................................................................................... 1
1.1 Introducción............................................................................................................................... 3
1.2 Descripción del Problema ......................................................................................................... 3
1.3 Objetivos ................................................................................................................................... 4
1.4 Justificación............................................................................................................................... 4
1.5 Beneficios.................................................................................................................................. 6
1.6 Antecedentes ............................................................................................................................ 6
1.7 Trabajos relacionados............................................................................................................... 7
1.7.1 Unefon .............................................................................................................................. 7
1.7.2 Iusacell .............................................................................................................................. 7
1.7.3 Movistar ............................................................................................................................ 8
1.7.4 Sección amarilla ............................................................................................................... 8
1.7.5 Nextel ................................................................................................................................ 8
1.7.6 Location Adquisition API ................................................................................................... 9
1.7.7 JSR 179 Location API ....................................................................................................... 9
1.8 Alcance del proyecto de tesis ................................................................................................. 10
1.9 Organización del documento .................................................................................................. 11

CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO...................................................................................................... 12
2.1 Elementos de Programación................................................................................................... 15
2.1.1 API ................................................................................................................................... 15
2.1.2 J2ME................................................................................................................................ 15
2.2 Comunicaciones móviles ........................................................................................................ 17
2.2.1 Tecnología GSM.............................................................................................................. 17
2.2.2 SMS ................................................................................................................................. 19
2.3. LBS. Servicios basados en localización ................................................................................ 23
2.3.1 Definición ......................................................................................................................... 23
2.3.2 Componentes .................................................................................................................. 24
2.3.3 Funcionamiento ............................................................................................................... 25
2.3.4 Clasificación..................................................................................................................... 26
2.4. Técnicas de posicionamiento................................................................................................. 27
2.4.1 Técnicas basadas en red ................................................................................................ 28
2.4.2 Técnicas basadas en la modificación del dispositivo móvil ............................................ 30
2.4.3 Comparativa de tecnologías............................................................................................ 32
2.5 Protocolo NMEA...................................................................................................................... 32
2.5.1 Sentencias NMEA............................................................................................................ 33

CAPÍTULO 3 ANÁLISIS Y DISEÑO .................................................................................................. 35
3.1 Análisis.................................................................................................................................... 37
3.2 Diseño ..................................................................................................................................... 54
3.3 Diseño de tramas .................................................................................................................... 66

CAPÍTULO 4 IMPLEMENTACIÓN .................................................................................................... 72
4.1 Conexión con el GPS.............................................................................................................. 75
4.2 Envío de consulta georeferenciada. ....................................................................................... 78
4.3 Recepción de respuesta no georeferenciada. ........................................................................ 80
4.4 Recepción de solicitud de ubicación....................................................................................... 81

i

CAPÍTULO 5 PRUEBAS ................................................................................................................... 84

CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES...................................................................................................... 105
6.1 Conclusiones......................................................................................................................... 107
6.2 Aportaciones ......................................................................................................................... 108
6.3 Trabajos futuros .................................................................................................................... 108
6.4 Publicaciones ........................................................................................................................ 109

ANEXOS.......................................................................................................................................... 110
ANEXO A DOCUMENTACION DE LA API ................................................................................ 113
ANEXO B CODIGO DE APLICACIONES DE PRUEBA............................................................. 136
ANEXO C DISPOSITIVOS MOVILES CON MIDP 2.0 ............................................................... 149
ANEXO D PLAN DE PRUEBAS APISMSLBS............................................................................ 151

REFERENCIAS ............................................................................................................................... 160

LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Usuarios de telefonía móvil en México ............................................................................. 4
Figura 1.2 Usuarios de telefonía celular de prepago y pospago en México....................................... 5
Figura 1.3 Ubicación de la tesis respecto a sus antecedentes........................................................... 6
Figura 1.4 Arquitectura LBS .............................................................................................................. 10
Figura 2.1 Plataforma Java 2 ............................................................................................................ 16
Figura 2.2 Arquitectura GSM ............................................................................................................ 17
Figura 2.3 Estructura básica de la red para la transferencia de SMS .............................................. 20
Figura 2.4 Niveles y servicios para el envío de mensajes cortos. .................................................... 20
Figura 2.5 PDUs utilizados en la capa SM-TL .................................................................................. 21
Figura 2.6 Trama SMS-SUBMIT ....................................................................................................... 21
Figura 2.7 Detalle del campo SCA.................................................................................................... 21
Figura 2.8 Trama SMS-DELIVER .................................................................................................... 23
Figura 2.9 LBS como intersección de tecnologías............................................................................ 23
Figura 2.10 Componentes básicos LBS............................................................................................ 24
Figura 2.11 Funcionamiento LBS...................................................................................................... 25
Figura 2.12 Clasificación de los LBS ................................................................................................ 26
Figura 2.13 Clasificación de las técnicas globales de posicionamiento ........................................... 27
Figura 2.14 Técnica de localización Cell of Origin - Cell ID.............................................................. 28
Figura 2.15 Técnica de localización Angle of Arrival ........................................................................ 28
Figura 2.16 Técnica de Localización Time of Arrival ........................................................................ 29
Figura 2.17 Técnica de localización Time Difference Of Arrival ....................................................... 29
Figura 2.18 Técnica de localización Multipath Fingerprint................................................................ 30
Figura 2.19 Cálculo de la ubicación a partir de tres satélites GPS................................................... 31
Figura 2.20 Técnica de localización A-GPS...................................................................................... 32
Figura 2.21 Sentencia GGA .............................................................................................................. 34
Figura 3.1 Diagrama de bloques del proceso de envío / recepción de consultas georeferenciadas /
no georeferenciadas.......................................................................................................................... 37
Figura 3.2 Diagrama general de casos de uso. ................................................................................ 38
Figura 3.3 Diagrama del caso de uso Obtener información del GPS ............................................... 39
Figura 3.4 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1 Obtener información del GPS ................. 40
Figura 3.5 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.1 Obtener dispositivos cercanos ............ 41
Figura 3.6 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.2 Obtener URL del dispositivo
seleccionado...................................................................................................................................... 43

ii

Figura 3.7 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.3 Conectar GPS ...................................... 45
Figura 3.8 Diagrama del caso de uso Elaborar trama ...................................................................... 45
Figura 3.9 Diagrama de actividad del caso de uso C-2 Elaborar trama ........................................... 47
Figura 3.10 Diagrama del caso de uso Enviar trama........................................................................ 48
Figura 3.11 Diagrama de actividad del caso de uso CU-3 Enviar trama .......................................... 49
Figura 3.12 Diagrama del caso de uso Recibir respuesta ................................................................ 49
Figura 3.13 Diagrama de actividad del caso de uso CU-4 Recibir respuesta .................................. 51
Figura 3.14 Diagrama de actividad del caso de uso CU-4.1.1 Registrar aplicación......................... 52
Figura 3.15 Diagrama de caso de uso Interpretar trama .................................................................. 52
Figura 3.16 Diagrama de actividad del caso de uso CU-5 Interpretar trama ................................... 53
Figura 3.17 Diagrama general de clases de la API........................................................................... 55
Figura 3.18 Diagrama de clases del paquete mx.cenidet.apisms.conexiongps ............................... 56
Figura 3.19 Diagrama general de clases de la aplicación Consulta Geo Ubicacion ........................ 57
Figura 3.20 Diagrama de secuencias para detectar dispositivos Bluetooth cercanos ..................... 58
Figura 3.21 Diagrama de secuencias para conectar y obtener datos de un dispositivo GPS.......... 59
Figura 3.22 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.apisms.conexionsms ....................... 60
Figura 3.23 Diagrama de secuencia para enviar un mensaje .......................................................... 61
Figura 3.24 Diagrama de secuencia para recibir un mensaje .......................................................... 62
Figura 3.25 Diagrama de clases del paquete mx.cenidet.edu.apisms.dato ..................................... 63
Figura 3.26 Diagrama de clases del paquete mx.cenidet.edu.apisms.trama ................................... 64
Figura 3.27 Diagrama de secuencia para la elaboración de un mensaje de tipo Evento................. 65
Figura 3.28 Trama Mensaje .............................................................................................................. 66
Figura 3.29 Detalle de cabecera ....................................................................................................... 66
Figura 3.30 Dato extras..................................................................................................................... 66
Figura 3.31 Detalle de dato ............................................................................................................... 68
Figura 3.32 Trama PoiGeo................................................................................................................ 68
Figura 3.33 Campo dato de trama Q_GEO_UBICACION ................................................................ 68
Figura 3.34 Campo dato de trama Q_CAMINO_GEO_GEO............................................................ 69
Figura 3.35 PoiNoGeo....................................................................................................................... 69
Figura 3.36 Campo dato de trama Q_CAMINO_GEO_NOGEO ...................................................... 69
Figura 3.37 Campo dato de trama Q_GEO_EVENTO ..................................................................... 69
Figura 3.38 Campo dato de trama Q_GEO_CLIMA ......................................................................... 70
Figura 3.39 Campo dato de trama Q_NOGEO_UBIACION ............................................................. 70
Figura 3.40 Campo dato de trama Q_CAMINO_NOGEO_GEO ...................................................... 70
Figura 3.41 Campo dato de trama Q_CAMINO_NOGEO_NOGEO ................................................. 70
Figura 3.42 Campo dato de trama Q_NOGEO_CLIMA.................................................................... 70
Figura 3.43 Campo dato de trama R_GEO_UBICACION ................................................................ 71
Figura 3.44 Campo dato de trama R_GEO_CAMINO ...................................................................... 71
Figura 3.45 Campo dato de trama R_GEO_EVENTO...................................................................... 71
Figura 3.46 Campo dato de trama R_CLIMA.................................................................................... 71
Figura 3.47 Campo dato de trama R_NOGEO_UBICACION ........................................................... 71
Figura 3.48 Campo dato de trama R_NOGEO_EVENTO ................................................................ 71
Figura 4.1 Búsqueda de Dispositivos Bluetooth ............................................................................... 76
Figura 4.2 Conexión con GPS........................................................................................................... 77
Figura 4.3 Impresión de datos........................................................................................................... 78
Figura 4.4 Creación del objeto PoiGeoreferenciado ......................................................................... 78
Figura 4.5 Envío de consulta de ubicación georeferenciada ............................................................ 80
Figura 4.6 Recepción de respuesta no georeferenciada .................................................................. 81
Figura 4.7 Recepción de petición de ubicación ................................................................................ 83
Figura 4.8 Obtención de ubicación y envío de respuesta................................................................. 83
Figura 5.1 Lista de Dispositivos encontrados ................................................................................... 88
Figura 5.2 Datos de ubicación obtenidos.......................................................................................... 89
Figura 5.3 Verificación de las coordenadas en google Earth ........................................................... 89
Figura 5.4 Solicitud de las escuelas cercanas. ................................................................................. 90
Figura 5.5 Ventana de información con la trama de consulta.......................................................... 90
Figura 5.6 Ventana de Información con la primera trama de respuesta........................................... 90

iii

Figura 5.7 Datos del primer mensaje de respuesta. ......................................................................... 90
Figura 5.8 Ventana de Información con la segunda trama de respuesta ......................................... 90
Figura 5.9 Datos del segundo mensaje de respuesta ...................................................................... 90
Figura 5.10 Solicitud de las farmacias cercanas indicando dirección............................................... 91
Figura 5.11 Trama enviada ............................................................................................................... 91
Figura 5.12 Trama Recibida.............................................................................................................. 91
Figura 5.13 Interpretación de trama.................................................................................................. 91
Figura 5.14 Consulta georeferenciada de evento cultural ................................................................ 92
Figura 5.16 Trama recibida ............................................................................................................... 92
Figura 5.17 Interpretación de la trama .............................................................................................. 92
Figura 5.18 Consulta no georeferenciada de evento cultural. .......................................................... 93
Figura 5.22 Consulta de un camino con inicio y fin georeferenciados.............................................. 94
Figura 5.24 Trama recibida .............................................................................................................. 94
Figura 5.26 Solicitud de camino con punto inicial georeferenciado y final no georeferenciado. ...... 95
Figura 5.27 Trama Enviada............................................................................................................... 95
Figura 5.30 Consulta de un camino con inicio no georeferenciado y fin georeferenciado ............... 96
Figura 5.33 Interpretación de la trama. ............................................................................................. 96
Figura 5.34 Solicitud de camino con inicio y fin no georeferenciados .............................................. 97
Figura 5.37Interpretación de trama ................................................................................................... 97
Figura 5.38 Solicitud georeferenciada de Clima ............................................................................... 98
Figura 5.41 Trama Interpretada ........................................................................................................ 98
Figura 5.42 Solicitud de clima de Cuernavaca.................................................................................. 99
Figura 5.46 Respuesta Georeferenciada de ubicación................................................................... 100
Figura 5.47 Trama Enviada............................................................................................................. 100
Figura 5.48 Trama Recibida............................................................................................................ 100
Figura 5.49 Interpretación de la trama ............................................................................................ 100
Figura 5.50 respuesta de camino.................................................................................................... 101
Figura 5.53 Trama Interpretada ...................................................................................................... 101
Figura 5.54 Respuesta Georeferenciada de Evento....................................................................... 102
Figura 5.57 Interpretación de la trama ............................................................................................ 102
Figura 5.58 Respuesta de Clima..................................................................................................... 103
Figura 5.62 Respuesta no georeferenciada de evento................................................................... 104

iv


LISTA DE TABLAS
Tabla 1.1 Comparativa de los servicios de localización con la tesis. ................................................. 9
Tabla 1.2 Comparativa de APIs de localización con la tesis .............................................................. 9
Tabla 2.1 Descripción de valores de MTI.......................................................................................... 22
Tabla 2.2 Necesidades de los usuarios móviles. .............................................................................. 26
Tabla 2.3 Resumen comparativo de las tecnologías de localización ............................................... 32
Tabla 2.4 Sentencias NMEA ............................................................................................................. 33
Tabla 3.1 Descripción del caso de uso Obtener información del GPS ............................................. 39
Tabla 3.2 Descripción del caso de uso CU-1.1 Obtener dispositivos cercanos ............................... 40
Tabla 3.3 Descripción del caso de uso CU-1.2 Obtener URL del dispositivo seleccionado ............ 42
Tabla 3.4 Descripción del caso de uso CU-1.3 Conectar GPS ........................................................ 44
Tabla 3.5 Descripción del caso de uso C-2 Elaborar trama ............................................................. 46
Tabla 3.6 Descripción del caso de uso CU-3 Enviar trama .............................................................. 48
Tabla 3.7 Descripción del caso de CU-4 Recibir respuesta ............................................................. 50
Tabla 3.8 Descripción del caso de uso CU-4.1.1 Registrar aplicación ............................................. 51
Tabla 3.9 Descripción del caso de uso CU-5 Interpretar trama........................................................ 52
Tabla 3.10 Valores del campo Tipo de la cabecera de la trama....................................................... 67
Tabla 3.11 Valores del Campo Palabra ............................................................................................ 68
Tabla 3.12 Valores del campo Distancia........................................................................................... 68
Tabla 3.13 Valores del campo Tipo de Evento ................................................................................. 69

v

GLOSARIO DE TÉRMINOS YSIGLAS
CDMA Code Division Multiple Access. La multiplexación por división
de código es un término genérico que define una interfaz de
aire inalámbrica basada en la tecnología de espectro
extendido.

CLDC Connected Limited Device Configuration. Configuración para
dispositivos de conexión limitada.

Geocodificación Es el proceso de asignar coordenadas geográficas (latitud-
longitud) a puntos del mapa (direcciones, puntos de interés,
etc.).

GIS Geographic Information System. Los sistemas de información
geográfica son una integración organizada de hardware,
software, datos geográficos y personal, diseñado para
capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas
sus formas la información geográficamente referenciada con el
fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión.

GPRS General Packet Radio Service. Servicio General de Paquetes
por Radio. Es una tecnología digital de telefonía móvil. Es
considerada la generación 2.5, entre la segunda generación
(GSM) y la tercera (UMTS). Proporciona altas velocidades de
transferencia de datos (especialmente útil para conectar a
Internet) y se utiliza en las redes GSM.

GPS Global Positioning System. Sistema de Posicionamiento
Global. Sistema Global de Navegación por Satélite que permite
determinar en todo el mundo la posición de un objeto.

GSM Global System for Mobile communications. Sistema Global
para las Comunicaciones Móviles. Formalmente conocida
como “Group Special Mobile” (GSM, Grupo Especial Móvil) es
un estándar mundial para teléfonos móviles digitales.

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnico-
profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras
cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro
formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como
ingenieros de telecomunicaciones, ingenieros electrónicos,
Ingenieros en informática e Ingenieros en computación.

vi

LBS Location Based Services. Los Servicios Basados en
Localización buscan ofrecer un servicio personalizado a los
usuarios basado en información de ubicación geográfica de
estos.

MIDP Mobile Information Device Profiles. Perfil para dispositivos
móviles de información.

POI Point Of Interest. Es la ubicación de un lugar que puede ser
considerado de interés. Puede representarse en términos de
latitud, longitud (POI georeferenciado) o en términos de calle,
colonia, código postal (POI no georeferenciado).

SMS Short Message Service. Servicio de mensajería corto. Es un
servicio disponible en los teléfonos móviles que permite el
envío de mensajes cortos entre teléfonos móviles, teléfonos
fijos y otros dispositivos de mano.

TDMA Time Division Multiple Access. Tecnología que distribuye las
unidades de información en alternantes slots de tiempo
proveyendo acceso múltiple a un reducido número de
frecuencias. TDMA es una tecnología inalámbrica de segunda
generación que brinda servicios de alta calidad de voz y datos.
Divide un único canal de frecuencia de radio en seis ranuras
de tiempo. A cada persona que hace una llamada se le asigna
una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que
hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal
simultáneamente sin interferir entre sí.

UMTS Universal Mobile Telecommunications System. Sistema de
telecomunicaciones móviles de tercera generación, que reúne
todos los servicios mediante las funciones de la red inteligente.

WAP Wireless Application Protocol. Protocolo de aplicaciones
inalámbricas. Es un estándar abierto internacional para
aplicaciones que utilizan las comunicaciones inalámbricas. Se
trata de la especificación de un entorno de aplicación y de
conjunto de protocolos de comunicaciones para normalizar el
modo en que los dispositivos inalámbricos, se pueden utilizar
para acceder a correo electrónico, grupo de noticias y otros.

Todas las definiciones excepto la de POI se tomaron de [wiki07].

vii

CAPÍTULO 1 INTRODUCCION

En este capítulo se presenta la descripción del problema que dio origen al
presente trabajo de tesis, su objetivo, justificación y beneficios. También la
ubicación que tiene con respecto a sus antecedentes en cenidet. Así mismo
los trabajos relacionados. Y por último la organización del documento.

Introducción

1.1 Introducción
La comunicación sin cables brinda la oportunidad de estar comunicados en
cualquier lugar, en cualquier momento y de una forma totalmente personal.
Existen distintos tipos de comunicación móvil entre las que sin duda destaca la
telefonía móvil.

El servicio de mensajería ofrecido en la telefonía móvil ha obtenido mucha
popularidad entre los usuarios, además es un servicio no orientado a conexión, es
decir, no requiere de una conexión persistente, lo que facilita la comunicación.

Con la evolución de la telefonía móvil, surge también la necesidad de nuevos
dispositivos móviles que soporten la tecnología, de la misma forma surge también
la necesidad de desarrollo de aplicaciones que puedan aprovechar al máximo
dicha tecnología.

Es entonces, que aparece el interés en la programación enfocada a dispositivos
móviles. Esta programación permite crear aplicaciones que ofrecen servicios de
mensajería, procesamiento de imágenes, videos y más recientemente servicios
basados en localización.

Los LBS por sus siglas en inglés responden a preguntas como: ¿Qué hay cerca
de…? ¿Cómo llego a…? ¿Qué eventos hay cerca de…?. La ubicación del
dispositivo móvil o de los puntos de interés (POI por sus siglas en inglés) puede
darse de dos formas: georeferenciada cuando se expresa en términos de latitud,
longitud y no georeferenciada cuando se expresa como dirección postal (calle,
colonia, ciudad, etc.)

1.2 Descripción del Problema
Ofrecer información partiendo de la ubicación de un cliente móvil es un área que
está siendo actualmente explotada. Las soluciones existentes para ofrecer este
tipo de información tienen las siguientes características:

1. Consultas no georeferenciadas, es decir es el cliente quien tiene que
proporcionar su dirección, calle, colonia, etc.
2. Consultas georeferenciadas usando tecnología basada en red, es decir el
servicio sólo lo pueden utilizar los usuarios de la red del proveedor de
servicio.
3. Conexiones a Internet utilizando WAP.

Según un artículo publicado en la revista IEEE Computer [Dailey06], se estima que
un usuario de telefonía celular accede sólo 30 minutos al mes a la Web utilizando
su dispositivo, y en promedio envía 80 mensajes de texto. Lo anterior indica que el

3

Introducción

acceso a Internet por medio de dispositivos móviles no tiene tanto impacto como
el envío de mensajes SMS.

Por otro lado, al usar la red del proveedor de servicio para obtener la ubicación del
cliente móvil, se crea una dependencia con el mismo. Utilizando una técnica de
posicionamiento distinta se puede prescindir de esa dependencia.

El problema que dio origen a esta tesis es que no existen aplicaciones para
dispositivos móviles que realicen consultas georeferenciadas a través de
mensajería SMS utilizando el sistema de posicionamiento global.

1.3 Objetivo
Desarrollar un conjunto de funciones que permita implementar aplicaciones en
dispositivos móviles para procesar consultas georeferenciadas utilizando
mensajería SMS y el sistema de posicionamiento global GPS.

1.4 Justificación
Existen datos estadísticos que sustentan el desarrollo de aplicaciones basadas en
localización para dispositivos móviles utilizando como medio de transporte los
mensajes SMS.

En primer lugar el número de usuarios de telefonía móvil en México rebasa los 60
millones. Ver Figura 1.1. Lo que indica que existe un mercado potencial para la
utilización de SMS para el envío de consultas basadas en localización.
61.4
70.00 57.0
Usuarios de telefonía celular en México
60.00 47.1
Millones de usuarios

50.00 38.5

40.00 30.1
25.9
21.8
30.00
14.1
20.00 7.7
0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.7 1.0 1.7 3.3
10.00
C1
0.00
7
90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

01

02

03

04

05

06
00

-0
20
19

19

19

19

19

19

19

19

19

19

20

20

20

20

20

20

ay
M

FUENTE; Dirección de información Estadística de Mercados, COFETEL
Figura 1.1 Usuarios de telefonía móvil en México [cofetel07]

4

Introducción

Actualmente la mayoría de los servicios de localización ofrecidos, requieren una
conexión a Internet por medio del dispositivo móvil. Para que un usuario pueda
realizar este tipo de conexiones en la mayoría de los casos requiere ser cliente de
pospago. En la Figura 1.2 se muestra que sólo el 7.6 % del total de los usuarios de
telefonía móvil son clientes de pospago, esta es una justificante más para el uso
de SMS.

Usuarios de Prepago y Pospago en México
60
92.4%
Pospago
50 Prepago
Millones de usuarios

40

30

20

10
7.6 %

0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Jun-07

FUENTE: Dirección de Información Estadística de Mercados, COFETEL.

Figura 1.2 Usuarios de telefonía celular de prepago y pospago en México [cofetel07]

Según el sitio de Internet de Latinia [latinia07] en México se envían más de 60
millones de mensajes SMS al día por lo que se estima que en el 2009 el valor del
mercado de la mensajería móvil se expandirá hasta alcanzar el billón de dólares.

La telefonía móvil es uno de los segmentos más dinámicos de las
telecomunicaciones, sector que el año pasado superó en dos y media veces el
crecimiento de la economía nacional en conjunto y que, incluso, ha sido uno de los
factores que han influido en la desaceleración de los servicios fijos.[latinia07]

En el 2011, los servicios basados en localización alcanzarán un total de 315
millones de usuarios en el mundo, según estudios recientes de ABI Research
[abiR06].

5

Introducción

1.5 Beneficios
El principal beneficio que se obtuvo de esta tesis es una herramienta para
desarrollar aplicaciones móviles basadas en localización utilizando GPS como
tecnología de posicionamiento y mensajes SMS como medio de transporte.

Las aplicaciones que pueden realizarse con esta herramienta son:
Consulta de servicios o sitios de interés cercanos. Aplicaciones que a
partir de la ubicación del cliente (georeferenciada o no georeferenciada)
solicitan información a un servidor acerca de los sitios de interés o servicios
cercanos, por ejemplo: hospitales, restaurantes, cines, taxis, etc.
Consulta de eventos cercanos. Aplicaciones que a partir de la ubicación
del cliente (georeferenciada o no georeferenciada) solicitan información a
un servidor a cerca de los eventos cercanos, por ejemplo: eventos sociales,
culturales, políticos, religiosos.
Consulta de rutas. Aplicaciones que solicitan información a un servidor
acerca de la ruta a seguir para llegar de un lugar a otro.
Consulta de las condiciones del clima. Aplicaciones que solicitan
información climatológica.
Registro de información de ubicación. Aplicaciones para registrar puntos
de interés o eventos con datos georeferenciados o no georeferenciados.

1.6 Antecedentes
Se han considerado como antecedentes las tesis realizados en el cenidet en las
que se desarrollaron aplicaciones para dispositivos móviles. En la Figura 1.3, se
puede observar la ubicación de esta tesis con respecto a los antecedentes. Se
resalta con doble línea el presente trabajo de tesis.

Desarrollo Móvil

Orientado a conexión No orientado a
conexión

Conexiones Conexiones no API SMS
persistentes persistentes

Prototipo de comercio Moviweb [Rojas06]
electrónico con
WAP[Lira06]

Prototipo de comercio
electrónico con GPS
[Ruiz05]
Figura 1.3 Ubicación de la tesis respecto a sus antecedentes

6

Introducción

1.7 Trabajos relacionados.
En primer lugar se describen los servicios basados en localización ofrecidos por
las operadoras de telefonía móvil en México, los costos están expresados en
pesos y actualizados al mes de Septiembre de 2007. Posteriormente se abordan
las APIs relacionadas con esta tesis.

1.7.1 Unefon [unefon06]
Servicios ofrecidos: Ubícame y Ubícalos, con los que se pueden localizar
usuarios de la red unefon y sitios de interés cercanos.
Acceso al servicio:
• SMS: El usuario se da de alta enviando un mensaje con el código
SLSB al 7527, para localizar usuarios móviles se envía un SMS con
la letra L + Num de 10 dígitos al número 56225, para localizar sitios
de interés se envía: palabra _ clave al número 56225.
Costos $6.90 por mensaje.
• Aplicación loc_aid people que debe ser descargada al celular.
Disponible sólo para los equipos Kyocera slider, Kyocera soho y
Kyocera remix.
Costos: 5 localizaciones $46, 10 localizaciones $86, 20
localizaciones $149. El costo por descarga de la aplicación es
de $0.06/Kbyte.
• Web Localiza usuarios que tengan instalada la aplicación loc-aid
people desde la página Web de unefon.
Costos: 50 localizaciones $172, 100 por $230, 500 por $920,
1000 por $1380, localizaciones ilimitadas $2875.

1.7.2 Iusacell [Iusacel06]
Servicios ofrecidos: localízame, localízalos, lugares, direcciones, con los
que se pueden localizar usuarios de la red iusacell y sitios de interés.
Acceso al servicio:
• Por medio de una aplicación llamada ubicacel que debe ser
descargada al celular. Disponible sólo para los equipos LG mx500,
LG mx200, LG mx8700, LG 240, LG mx210, Motorola E815,
Motorota V710, Motorota V3 Razr, Amoi V810, Kyocera koi, Kyocera
thunder.
• Web Localiza usuarios que tengan instalada la aplicación anterior
desde la página Web de iusacell.

7

Introducción

• Costos:
Pospago: Suscripción: $57.50. Compra por 30 días $69, por 180 días
$345.
Prepago: Compra por 365 días $632.

1.7.3 Movistar [movi07]
Servicio ofrecido: Localízame, con el que se pueden localizar usuarios de la
red movistar.
Acceso al servicio:
• SMS: El usuario se da de alta enviando un mensaje de texto con el
código ALTA al número 5622, para localizar usuarios se da de alta
un alias para cada usuario a localizar enviando un SMS con el
código agregar+número de 10 dígitos+alias_deseado, y el código
para localizar es localizar+alias al número 5622.
• Web: Localiza usuarios desde la página Web de movistar.
Costos: $3.45 por localización.

1.7.4 Sección amarilla [amari07]
Servicio ofrecido: El usuario busca servicios proporcionando datos de su
ubicación.
Acceso al servicio:
• SMS: Se envía un SMS con alguna de las cinco modalidades para
hacer la búsqueda de servicios: servicio_a_buscar + estado +
colonia; nombre_comercial + estado + colonia; servicio_a_buscar +
estado; servicio_a_buscar + estado + delegación/municipio + colonia;
servicio_a_buscar+CP el mensaje se envía al 25800 y está
disponible sólo para usuarios telcel.
Costos: $5 por mensaje.

1.7.5 Nextel [nextel06]
Servicios ofrecidos: iLocator, iFollow, con los que se pueden localizar
usuarios de la red nextel y realizar reportes de localización por día.
Acceso al servicio:
• No se especifica.
• Costos: iLocator $189.75 al mes, iFollow $264 al mes.

En la Tabla 1.1 se muestra la comparativa de los servicios anteriores con la tesis.

8

Introducción

Tabla 1.1 Comparativa de los servicios de localización con la tesis.

Consulta de sitios

Consulta de clima
georeferenciadas

georeferenciadas
Consultas no

Consulta de

Consulta de
localización
Técnica de

Consultas
Cobertura

de interés

caminos
Eventos
Nombre

Red
Unefon AGPS
Unefon
Red
Iusacell AGPS
Iusacell
Basada Cobertura
Movistar
en Red Movistar
Sección No
Red Telcel
amarilla utiliza
Basada
Nextel Red Nextel
en Red
Proyecto
GPS Todas
Tesis

Además de los servicios ofrecidos por los operadores telefónicos se encontraron
dos APIs que se relacionan con la tesis.

1.7.6 Location Adquisition API [jsr179]
Es una API en C++ diseñada para dispositivos Nokia series 60. Permite utilizar
distinto hardware y tecnologías de posicionamiento para adquirir la ubicación del
dispositivo móvil.

1.7.7 JSR 179 Location API [jsr179]
Es una API en java para dispositivos móviles. Permite obtener la ubicación del
cliente móvil a partir de distintas tecnologías de posicionamiento.

En la Tabla 1.2 se muestra una comparativa entre las APIs y este trabajo de tesis.
Tabla 1.2 Comparativa de APIs de localización con la tesis
Envío de Recepción de
Adquisición de
información información Uso de
API ubicación
georeferenciada / georeferenciada / SMS
mediante GPS
no georeferenciada no georeferenciada
Location
Acquisition
JSR 179
Location
Tesis

9

Introducción

La principal diferencia con las APIs existentes es que éstas sólo obtienen la
ubicación del dispositivo móvil, en cambio la tesis proporciona funciones para
realizar e interpretar tramas de consulta y respuesta, además de funciones de
envío y recepción de la información a través de mensajes SMS.

1.8 Alcance del proyecto de tesis
El presente trabajo de tesis es parte de una arquitectura cliente-servidor que
ofrece servicios basados en localización. En la Figura 1.4 se muestra dicha
arquitectura. El presente trabajo se centra en el área del cliente. La parte del
Servidor corresponde a la tesis Gateway sms pull para servicios basados en
localizacion con una arquitectura de servicios web [Qbp07]

Figura 1.4 Arquitectura LBS

El trabajo de tesis tiene los siguientes alcances:

1. Se realizó una API para dispositivos móviles con conexión Bluetooth y que
soporten J2ME con configuración CDLDC 1.0 y perfil MIDP 2.0. En el Anexo
C se listan los dispositivos que cumplen estos requisitos.

10

Introducción

2. La API contiene funciones para la conexión del dispositivo móvil con un
receptor GPS por medio de bluetooth
3. La API contiene funciones para realizar e interpretar tramas de consulta y
respuesta.
4. Contiene funciones para enviar y recibir información utilizando mensajería
SMS.
5. La Visualización de la respuesta es en modo texto.

1.9 Organización del documento
En el capítulo 2 Marco Teórico, se presentan los conceptos sobre las tecnologías
involucradas en el desarrollo de la tesis. En el capítulo 3 Análisis y diseño, se
muestran los casos de uso, escenarios, diagramas de actividad, clases y
secuencia que representan el análisis y diseño de la API realizada. En el capítulo
4 Implementación, se explica el uso de la API. En el capítulo 5 Pruebas, se
presentan los resultados de las pruebas. En el capítulo 6 Conclusiones, se
presentan las aportaciones de la tesis, los trabajos futuros y las publicaciones
realizadas durante el desarrollo de la tesis. En el anexo A se encuentra la
documentación de la API, en el B el código utilizado para el desarrollo de las
aplicaciones de prueba, en el C los dispositivos que cumplen con el perfil MIDP
2.0 y el anexo D describe el plan de pruebas basado en el IEEE std 829.

11

En este capítulo se presenta la teoría relacionada con este trabajo de tesis.
Se inicia describiendo los conceptos relacionados con la programación, se
continúa con comunicación móvil y SMS, posteriormente se describen los LBS
y para terminar se menciona el protocolo utilizado para la comunicación con
dispositivos GPS.

Marco Teórico

2.1 Elementos de Programación
2.1.1 API
API (Application Programming Interface) Interfaz de Programación de
Aplicaciones, es un conjunto de especificaciones de comunicación entre
componentes de software. Representa un método para conseguir abstracción en
la programación, generalmente (aunque no necesariamente) entre los niveles o
capas inferiores y los superiores del software. Uno de los principales propósitos de
una API consiste en proporcionar un conjunto de funciones de uso general, por
ejemplo, para dibujar ventanas o iconos en la pantalla. De esta forma, los
programadores se benefician de las ventajas de la API haciendo uso de su
funcionalidad, evitándose el trabajo de programar todo desde el principio. Las APIs
asimismo son abstractas: el software que proporciona una cierta API
generalmente es llamado la implementación de esa API. [apiwiki06]

Otra definición dice que una API es el método específico prescrito por un sistema
operativo o por cualquier otra aplicación mediante el cual un programador que
escribe una aplicación puede hacer solicitudes al sistema operativo o a otra
aplicación. [gamar06]

2.1.2 J2ME
J2ME. Java 2 Micro Edition es la versión java orientada al desarrollo de
aplicaciones para dispositivos con capacidades restringidas tanto en pantalla
gráfica, como en procesamiento y memoria (teléfonos celulares, PDAs, etc). Tiene
componentes básicos que la diferencian de las otras versiones, como el uso de
una máquina virtual denominada KVM (Kilo Virtual Machine, debido a que requiere
sólo unos pocos Kilobytes de memoria para funcionar) en lugar de la JVM clásica,
inclusión de un pequeño y rápido recolector de basura.[jst07]

La Figura 2.1 representa toda la tecnología Java. Sobre la máquina virtual vienen
las APIs. J2ME está construido en una arquitectura de dos niveles:
configuraciones y perfiles.

Las configuraciones definen la plataforma mínima para un grupo de dispositivos
con requerimientos similares de memoria y poder de procesamiento. Las
configuraciones proveen las librerías mínimas que todo desarrollador está
esperando encontrar disponible en todos los dispositivos de esta categoría. Los
perfiles descansan encima de las configuraciones y su propósito es proveer mayor
funcionalidad, APIs especializadas para una familia de dispositivos en
particular.[Caic04]

15

Marco Teórico

Figura 2.1 Plataforma Java 2

Existen dos configuraciones, CDC (Connected Device Configuration,
Configuración para dispositivos conectados) y CLDC (Connected Limited Device
Configuration, Configuración para dispositivos de conexión limitada). Sobre los
cuales descansan los siguientes perfiles:

Foundation Profile: Este perfil define una serie de APIs sobre la CDC orientadas
a dispositivos que carecen de interfaz gráfica como, por ejemplo, decodificadores
de televisión digital.[Galvez03]

Personal Profile. Diseñado para extender la funcionalidad definida por la
especificación CDC. Personal Profile incluye APIs para soporte de dispositivos con
interfaces gráficas de usuarios basadas en AWT (Abstract Window Toolkit). El
objetivo es el de dotar a la configuración CDC de una interfaz gráfica completa,
con capacidades Web y soporte de applets Java. Este perfil requiere una
implementación del Foundation Profile.[Galvez03]

MIDP. Mobile Information Device Profiles. Diseñado para extender la funcionalidad
definida por la especificación CLDC. MIDP define APIs que incluyen: soporte para
interfaz de usuarios, soporte para trabajo en red, soporte para almacenamiento
persistente.[Caic04] Un MIDlet es una aplicación java realizada con el perfil MIDP
sobre la configuración CLDC.

El AMS (Application Management System, Sistema gestor de aplicaciones) es el
software encargado de gestionar los MIDlets. Este software reside en el dispositivo
y es el que permite ejecutar, pausar o destruir las aplicaciones J2ME.[Galvez03]

16

Marco Teórico

2.2 Comunicaciones móviles
2.2.1 Tecnología GSM
GSM (Global System for Mobile Communications) Sistema Global para las
Comunicaciones Móviles, formalmente conocida como "Group Special Mobile"
(Grupo Especial Móvil) es un estándar mundial para teléfonos móviles digitales. El
estándar fue creado por la CEPT (Conferencia Europea de Administraciones de
Correos y Telecomunicaciones) y posteriormente desarrollado por ETSI (Instituto
de Estándares de Telecomunicación) como un estándar para los teléfonos móviles
europeos, con la intención de desarrollar una normativa que fuera adoptada
mundialmente. [wikiGSM]

La Figura 2.2 muestra la arquitectura de la red GSM

Figura 2.2 Arquitectura GSM [Roldan05]
A continuación se describen cada uno de los elementos [Roldan05], [arqGSM06]

1.- MS (Mobile Station) Estación Móvil: Consta a su vez de dos elementos básicos,
por un lado el equipo móvil y por otro lado el SIM (Subscriber Identity Module). El
SIM es una pequeña tarjeta inteligente que sirve para identificar las características
del equipo móvil. Esta tarjeta se inserta en el interior del móvil y permite al usuario
acceder a todos los servicios que haya disponibles por su operador, sin la tarjeta
SIM el dispositivo móvil no sirve de nada por que no puede hacer uso de la red.

2.- BSS (Base Station Subsystem) Sistema de Estación Base: Sirve para conectar
a las estaciones móviles con los NSS (Network and Switching Subsystem),
además de ser los encargados de la transmisión y recepción. Consta de dos
elementos diferenciados:

BTS (Base Transceiver Station) Transceptores de Estación Base: dan
cobertura de radio a una o varias células e incorporan los equipos
transmisores y receptores que interactúan con los equipos móviles.

17

Marco Teórico

BSC (Base Station Controller) Controladores de Estación Base. Constituyen
la interfaz de las estaciones base con el sistema de conmutación, a través
del cual se conecta la red móvil con las otras redes.

3. NSS (Network and Switching Subsystem) Subsistema de Conmutación y Red:
Este sistema se encarga de administrar las comunicaciones que se realizan entre
los diferentes usuarios de la red; para poder hacer este trabajo la NSS se divide
en sistemas diferentes, cada uno con una misión dentro de la red:

MSC (Mobile Services Switching Center) Central de conmutación de
móviles: Es el componente central del NSS y se encarga de realizar las
labores de conmutación dentro de la red, así como de proporcionar
conexión con otras redes.
GMSC (Gateway Mobile Services Switching Center) Gateway central de
conmutación de móviles: Un gateway es un dispositivo traductor (puede ser
software o hardware) que se encarga de interconectar dos redes haciendo
que los protocolos de comunicaciones que existen entre ambas redes se
entiendan. La misión del GMSC es esta misma, servir de mediador entre las
redes de telefonía fijas y la red GSM.
HLR (Home Location Registrer) Registro de abonados locales: El HLR es
una base de datos que contiene información sobre los usuarios conectados
a un determinado MSC. Entre la información que almacena el HLR tenemos
fundamentalmente la localización del usuario y los servicios a los que tiene
acceso. El HRL funciona en unión con el VLR (Visitor Location Register).
VLR (Visitor Location Register) Registro de abonados visitantes: contiene
toda la información sobre un usuario, necesaria para que dicho usuario
acceda a los servicios de red. Forma parte del HLR con quien comparte
funcionalidad.

4. OSS (Operation and Support Subsystem) Subsistemas de soporte y Operación:
Se conectan a diferentes NSS y BSC para controlar y monitorizar toda la red GSM.
Esta formada por:

AuC (Authentication Center) Centro de autentificación: Proporciona los
parámetros necesarios para la autentificación de usuarios dentro de la red;
también se encarga de soportar funciones de encriptación.
EIR (Equipment Identy Registrer) Registro de Identidad del equipo:
También se utiliza para proporcionar seguridad en las redes GSM pero a
nivel de equipos válidos. La EIR contiene una base de datos con todos los
terminales que son válidos para ser usados en la red. Esta base de datos
contiene los IMEI (International Mobile Equipment Identy) de cada terminal,
de manera que si un determinado móvil trata de hacer uso de la red y su
IMEI no se encuentra localizado en la base de datos del EIR no puede
hacer uso de la red.
OMC (Operation and Maintenance Center) Centro de operación y
mantenimiento: proporciona los medios necesarios para poder llevar a cabo

18

Marco Teórico

una gestión eficiente de la red, tanto de la parte de conmutación como la de
radio.

2.2.2 SMS
SMS (Short Message Service) Servicio de Mensajes cortos, es la transmisión de
mensajes de texto desde y hacia un teléfono móvil, fax, y/o dirección de IP. El
cuerpo del mensaje es de 140 bytes que equivalen a 160 caracteres.

Permite transferir un mensaje de texto entre una estación móvil y un SME (Short
Message Entity) que puede ser otra estación móvil o un nodo dentro de una red a
través de un SMSC (Short Message Service Center) Centro de servicio de
mensajería corta.

Una vez que el mensaje se envía, este es recibido por un SMSC que debe dirigirlo
al dispositivo móvil apropiado. Para hacer esto, el SMSC envía una petición de
SMS al HLR para encontrar al cliente. Una vez que el HLR recibe la petición,
responderá al SMSC con el estado del subscriptor: 1) inactivo o activo 2). Si la
respuesta es 'inactivo', entonces el SMSC guardará el mensaje por un período de
tiempo. Cuando el subscriptor accede a su dispositivo, el HLR envía una
Notificación SMS al SMSC, y el SMSC intentará la entrega. El SMSC recibe
comprobación que el mensaje se recibió por el usuario final, entonces marca el
mensaje como 'enviado' y no intentará enviarlo de nuevo. [actExp06]

El servio SMS se divide en dos servicios básicos: [gpp06]
1. SM MT (Short Message Mobile Terminated Point-to-Point). Servicio de entrega
de un mensaje desde el SMSC hasta una MS, obteniéndose un informe sobre lo
ocurrido.
2. SM MO (Short Message Mobile Originated Point-to-Point). Servicio de envío de
un mensaje desde una MS hasta un SMSC, obteniéndose un informe sobre lo
ocurrido.

La arquitectura básica para el servicio SMS se muestra en la Figura 2.3

Las entidades involucradas son las siguientes:

MS: Estación móvil. Dispositivo móvil.
MSC: Centro de conmutación.
SMS-GMSC: Gateway MSC para el servicio de mensajes cortos (Servicio SM MT).
SMS-IWMSC: MSC de interconexión entre PLMN y el SC (Servicio SM MO).

19

Marco Teórico

SMS-GMSC
SMS-IWMSC MSC MS

HLR VLR

Figura 2.3 Estructura básica de la red para la transferencia de SMS

Para la descripción detallada de la arquitectura, se utiliza un modelo de capas, en
el que cada capa o nivel proporciona un servicio a la capa superior, y este servicio
se implementa mediante el protocolo correspondiente. La arquitectura se divide en
4 capas. Ver Figura 2.4

1. SM-AL (Short Message Application Layer): Nivel de aplicación.
2. SM-TL (Short Message Transfer Layer): Nivel de transferencia. Servicio de
transferencia de un mensaje corto entre una MS y un SC (en ambos
sentidos) y obtención de los correspondientes informes sobre el resultado
de la transmisión. Este servicio hace abstracción de los detalles internos de
la red, permitiendo que el nivel de aplicación pueda intercambiar mensajes.
3. SM-RL (Short Message Relay Layer): Nivel de repetición. Proporciona un
servicio al nivel de transferencia que le permite enviar TPDU (Transfer
Protocol Data Units) a su entidad gemela.
4. SM-LL (Short Message Lower Layers): Niveles inferiores.

SME
SMS-GMSC MSC MS
SMS-IWMSC

SM-AL
SM-TL
SM-RL
SM-LL

Figura 2.4 Niveles y servicios para el envío de mensajes cortos.

20

Marco Teórico

El nivel de interés de esta tesis es el SM-TL, que es el que se usa para enviar y
recibir SMS.

Nivel SM-TL
Se utilizan 6 PDUs (Protocol Data Units, Protocolo de unidad de datos). Ver
Figura 2.5.
SMS-DELIVER: Transmitir un mensaje desde el SC al MS
SMS-DELIVER-REPORT: Error en la entrega (si lo ha habido)
SMS-SUBMIT: Trasmitir un mensaje corto desde el MS al SC
SMS-SUBMIT-REPORT: Error en la transmisión (Si lo ha habido)
SMS-STATUS-REPORT: Transmitir un informe de estado desde el SC al MS
SMS-COMMAND: Transmitir un comando desde el MS al SC
SMS-SUBMIT MS SMS-DELIVER MS

SMS-SUBMIT-REPORT SMS-DELIVER-REPORT

SMS-COMMAND MS

SMS-STATUSR-REPORT

Figura 2.5 PDUs utilizados en la capa SM-TL

SMS-SUBMIT
La estructura de la PDU SMS-SUBMIT se muestra en la Figura 2.6

Figura 2.6 Trama SMS-SUBMIT

Figura 2.7 Detalle del campo SCA

21

Marco Teórico

. Los campos que la componen son los siguientes:
SCA: Número de teléfono del Centro de Servicio (SC). La estructura detallada
se muestra en la Figura 2.7. Consta de los siguientes campos:
• Longitud: Número de dígitos del teléfono del SC.
• Tipo de número: Indica si se trata de un número nacional o internacional:
o 81h: Nacional
o 91h: Internacional
• Dígitos BCD: Número de teléfono del SC, en dígitos BCD

PDU-TYPE: Contiene información sobre el tipo de PDU
• RP: Existe camino de respuesta. RP=0 en tramas de tipo SMS-SUBMIT
• UDHI: Indica si el campo UD contiene sólo el mensaje corto (UDHI=0) o si
existe una cabecera antes del mensaje corto (UDHI=1)
• SRR: Informe de estado no solicitado (SRR=0) o sí solicitado (SRR=1)
• VPF: Indica si el campo VP está o no presente
• RD: Rechazar o no duplicados
• MTI: Tipo de mensaje. Ver Tabla 2.1

Tabla 2.1 Descripción de valores de MTI
Bit 1 Bit 0 Descripción
0 0 SMS-DELIVER
0 0 SMS-DELIVER-REPORT
0 1 SMS-SUBMIT
0 1 SMS-SUBMIT-REPORT
1 0 SMS-STATUS_REPORT
1 0 SMS-COMMAND
1 1 Reservado

MR: Parámetro para identificar el mensaje
DA: Dirección del SME destino (número de teléfono)
PID: Identificación del protocolo de la capa superior
DCS: Identificación del tipo de codificación dentro de los datos de usuario
VP: Periodo de validez del mensaje
UDL: Longitud del campo UD
UD: Datos de usuario

SMS-DELIVER
Esta trama, transmitida desde el SC hasta el MS, tiene una estructura similar a
SMS-SUBMIT y se muestra en la Figura 2.8.

22

Marco Teórico

Figura 2.8 Trama SMS-DELIVER

Los nuevos campos que aparecen son los siguientes:
OA: Dirección del SME que envía el mensaje
SCTS: Marca de tiempo de cuando el centro de servicio recibió el mensaje.

2.3. LBS. Servicios basados en localización
2.3.1 Definición
Las NICTs (New Information and Communication Technologies, Tecnologías
Nuevas de Información y Telecomunicación), describe a los LBS como una
intersección entre: sistemas y dispositivos móviles de comunicación, Internet y GIS
(Geographic Information Systems, Sistemas de información geográfica) con base
de datos espaciales. [Neun06] Ver Figura 2.9

Figura 2.9 LBS como intersección de tecnologías

En la Figura 2.9 se observa que existen algunas características en común entre
los LBS y los GIS, tales como el manejo de datos con referencia posicional y
funciones de análisis espacial, las cuales responden preguntas como: ¿Dónde
estoy…? ¿Qué está cerca de…? ¿Cómo puedo llegar a…?

Sin embargo los LBS y los GIS tienen diferentes orígenes y grupos de usuarios.
Los GIS han sido desarrollados durante varias décadas en base a aplicaciones de
datos geográficos profesionales, mientras que los LBS surgieron recientemente
por la evolución de servicios móviles públicos. En lo que se refiere a grupos de

23

Marco Teórico

usuarios, los GIS pueden ser vistos como un sistema profesional y tradicional,
destinado a usuarios con amplia experiencia en sistemas geográficos, además de
que consumen extensos recursos de cómputo.

En contraste los LBS se desarrollan como servicios limitados para un gran número
de usuarios no profesionales. La aplicaciones LBS operan con las restricciones del
ambiente de cómputo móvil como baja potencia computacional, pantallas
pequeñas, o limitaciones debidas al alto consumo de batería.

2.3.2 Componentes
Los elementos necesarios para el funcionamiento de los LBS se muestran en la
Figura 2.10 [Magon06]

Figura 2.10 Componentes básicos LBS

Posicionamiento o localización. Se refiere a la forma de determinar la posición
del dispositivo móvil. Existen distintas tecnologías de posicionamiento entre las
que destacan las basadas en red y las basadas en dispositivos,

Datos geográficos. Se refiere al GIS que funciona como una base de datos con
información geográfica (datos alfanuméricos) que se encuentra asociada por un
identificador común a los objetos gráficos de un mapa digital. De esta forma,
señalando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente, preguntando por
un registro de la base de datos se puede saber su localización en la cartografía.

Red de comunicaciones. Se refiere al medio de transporte de datos. La
información de ubicación puede enviarse por medio de SMS o de datos utilizando
GPRS

Centro de control. Es el administrador de los datos, recibe la información de
ubicación, accede al GIS para poder satisfacer los requerimientos del usuario y
envía la respuesta.

24

Marco Teórico

2.3.3 Funcionamiento

Se describe el proceso en los siguientes pasos: (Ver Figura 2.11) [Neun06]

1. Obtener la posición del dispositivo móvil y enviar la solicitud, la cual
contiene el objetivo de la búsqueda para una posición a través de la red de
comunicaciones a un determinado gateway.

2. El gateway tiene la tarea de intercambiar mensajes entre la red de
comunicación e Internet. Encamina la solicitud a un servidor específico. El
gateway también guardará información acerca del dispositivo que ha
solicitado la información.

3. El servidor de aplicaciones lee la solicitud y activa el servicio apropiado.

4. El servicio analiza nuevamente el mensaje y decide que información
adicional necesita, además del criterio de búsqueda y posición de usuario.

5. El servicio encontrará la información necesaria que satisfaga la solicitud.

6. Teniendo toda la información necesaria, el servicio hará una consulta de
ruteo, para obtener la respuesta a la solicitud. Una vez obtenida la
respuesta, ésta se envía al usuario.

Los resultados se pueden presentar al usuario ya sea como una lista de texto, o
un dibujo en un mapa.

Posicionamiento Servidor
GPS
Internet

BD

Envío de SMS

Red de
comunicaciones
Dispositivos móviles
Figura 2.11 Funcionamiento LBS

25

Marco Teórico

2.3.4 Clasificación
Los LBS se pueden clasificar según las necesidades que satisfacen.
En la Tabla 2.2 se resumen las necesidades que satisfacen los LBS. [Neun06]
Tabla 2.2 Necesidades de los usuarios móviles.
Acción Preguntas Operaciones
¿Dónde estoy? Posicionamiento,
Orientación y localización.
¿Dónde está…? geocodificación.

Navegación a través de Posicionamiento,
¿Cómo puedo llegar a?
espacio, trazado de ruta. geocodificación, ruteo.

Posicionamiento,
Búsqueda de personas y ¿Qué hay cerca o de geocodificación, cálculo de
objetos. interesante…? distancia y área, búsqueda
de relaciones.
Identificación y Directorio, selección,
reconocimiento de personas ¿Qué es? búsqueda temática o
u objetos. espacial.
Verificación de eventos, Posicionamiento, cálculo de
¿Qué ocurre aquí, allá,
determinación del estado de área, geocodificación,
etc.?
objetos. búsqueda de relaciones.

En la Figura 2.12 se muestra la clasificación de los LBS según las necesidades
que satisfacen.

Figura 2.12 Clasificación de los LBS

26

Marco Teórico

2.4. Técnicas de posicionamiento
Existen diferentes tecnologías para obtener la ubicación del dispositivo móvil. Las
cuales se clasifican como se muestra en la Figura 2.13.
[Neun06],[Barbolla03],[Venturin03],[Gens06],[esri07]

Técnicas de
posicionamiento

Basada en redes Basada en redes
móviles y satélites inalámbricas

Basadas en red Bluetooth

Basadas en el Wi Fi
dispositivo móvil

Infrarrojos

Banda Ultra-ancha

Figura 2.13 Clasificación de las técnicas globales de posicionamiento

Se mencionarán las técnicas de la rama resaltada; es decir las técnicas basadas
en redes móviles y satelitales, se tienen entonces las tecnologías basadas en red
y las tecnologías basadas en dispositivos móviles y las combinaciones que
resultan de éstas.

Los principios básicos para el cálculo de la posición del dispositivo móvil son:

Las BS (Base Station) estaciones base que tienen una posición conocida.
La información de una señal que es transformada en distancia.
El cálculo de posición, usando las distancias obtenidas de las BS.

27

Marco Teórico

2.4.1 Técnicas basadas en red
• COO- Cell ID Cell of Origin
Célula de origen. Es la forma básica de localización, consiste en encontrar la
célula en la que el dispositivo está siendo usado. Por su escasa precisión se
puede utilizar como respaldo para otras implementaciones. Ver Figura 2.14.

La técnica se puede perfeccionar teniendo en cuenta el parámetro de avance
temporal, convirtiéndose en una de las técnicas CGI perfeccionadas E-Cell-ID
(Enhaced Cell- Identity) Identificador de Célula Mejorado.

Figura 2.14 Técnica de localización Cell of Origin - Cell ID

• AOA Angle of Arrival
Ángulo de llegada. Este método utiliza antenas multiarray situadas en la estación
base para determinar el ángulo de la señal incidente. Si un dispositivo que
transmite una señal está en la Línea de Vista Directa (LOS, Line Of Sight), la
antena multiarray puede determinar de qué dirección viene la señal. Para conocer
la posición del dispositivo es necesaria al menos una segunda estimación
procedente de otra estación base con la misma tecnología que la primera. La
segunda estación base localizará al dispositivo y comparará sus datos con los de
la primera estación para después calcular la posición del usuario mediante
trigonometría. Ver Figura 2.15

Figura 2.15 Técnica de localización Angle of Arrival

28

Marco Teórico

• TOA Time Of Arrival
Tiempo de llegada. Esta técnica se basa en la medición del tiempo de llegada de
una señal transmitida por un dispositivo móvil a diferentes estaciones base. Para
efectuar el cálculo una posibilidad es medir el tiempo de ida y vuelta de la señal.
De esta manera la distancia recorrida por la señal se calcula como producto del
tiempo empleado en llegar a la BTS (Base Transceiver Station, Estación base de
transmisión-receptores) y la velocidad de la luz. Ver Figura 2.16

Figura 2.16 Técnica de Localización Time of Arrival

• TDOA Time Difference Of Arrival
Diferencia en el tiempo de llegada. TDOA emplea la diferencia entre los tiempos
de llegada de la señal procedente del dispositivo móvil a distintos pares de
estaciones base para calcular la posición. Puesto que la curva cuyos puntos
satisfacen la condición de que su distancia a dos referencias (en este caso un par
de estaciones base) sea una constante es una hipérbola, si se calcula esta
correlación para varios pares de estaciones base, la intersección de las hipérbolas
resultantes muestra el punto donde se encuentra el dispositivo móvil. Figura 2.17

Figura 2.17 Técnica de localización Time Difference Of Arrival

• Multipath Fingerprint
Huella multiruta. Esta técnica aprovecha una de las perturbaciones más molestas
a la hora de localizar un dispositivo móvil: las señales multitrayecto. Una señal, ya
sea ascendente o descendente, puede sufrir reflexiones en el transcurso de su
recorrido, causando lo que se denomina interferencia multitrayecto. La señal
destino se recibe varias veces debido a los retardos dependientes de la diferencia
de caminos.

29

Marco Teórico

La huella multitrayecto es una técnica que caracteriza las señales que llegan
desde diferentes localizaciones. Para ello, el operador debe enviar unidades de
prueba a distintos lugares con el fin de que las estaciones base graben las huellas
multitrayecto y creen una base de datos para efectuar comparaciones. Por
ejemplo, si se levanta un nuevo edificio la huella multitrayecto variará y tendrá que
ser regrabada. Ver Figura 2.18

Figura 2.18 Técnica de localización Multipath Fingerprint

2.4.2 Técnicas basadas en la modificación del dispositivo móvil
• Time of Arrival modificado
El concepto que sostiene esta técnica es el mismo que el del método TOA, con la
salvedad de que en este caso el dispositivo es capaz de marcar el instante exacto
de la señal saliente mediante marcas temporales (time stamps). De esta manera,
repitiendo las medidas para un mínimo de tres estaciones base es posible localizar
el móvil. La desventaja de este método y lo que lo hace realmente complejo y
caro, es que requiere que las estaciones base y el dispositivo móvil tengan relojes
precisos y sincronizados.

• Enhanced Observed Time Difference, E-OTD
Diferencia de tiempo de llegada perfeccionada. La posición del dispositivo móvil se
obtiene mediante triangulación a partir de:
• Las coordenadas de las BTSs,
• El tiempo de llegada de las ráfagas de cada BTS,
• Las diferencias de tiempo entre las BTSs.

• Advanced Forward Link Trilateration A-FLT
Trilateración avanzada de enlace hacia delante. La técnica A-FTL es exclusiva
para redes CDMA, pues éstas son síncronas en operación. El método es muy
similar al TDOA: consiste en efectuar la medida del retardo de fase entre señales
enviadas a un par de estaciones base, y compararla con la medida de otro par.
Los datos procedentes de tres estaciones base permiten localizar un dispositivo

30

Marco Teórico

móvil. También existe otra técnica mejorada con los mismos fundamentos que
AFLT, que es EFLT (Enhanced Forward Link Trilateration)

• Global Positioning System GPS
El Sistema de Posicionamiento Global es un sistema de radionavegación mundial
que emplea al menos tres de los satélites que rodean la Tierra en órbitas
conocidas para fijar la posición de una unidad móvil. El fundamento de la
localización con GPS es la triangulación, cálculo de la distancia de un punto
terrestre a tres o más satélites con posición perfectamente conocida. Ver Figura
2.19.

Figura 2.19 Cálculo de la ubicación a partir de tres satélites GPS

• Differential GPS
GPS diferencial, este sistema utiliza para el cálculo de posición la señal de los
satélites y la información proveniente de una o más estaciones de coordenadas
conocidas. Las estaciones de referencia transmiten las correcciones que calculan
constantemente comparando su posición obtenida mediante los satélites con sus
coordenadas reales.

• A-GPS Assisted GPS
GPS asistido, es una implementación de DGPS donde el receptor de señal GPS
está integrado en el dispositivo y la red de telecomunicación es usada para enviar
los datos de corrección al dispositivo. Ver Figura 2.20.

De esta manera, GPS asistido es actualmente la combinación de diferentes
técnicas:
• Una red de telefonía móvil como GSM
• Dispositivo móvil con GPS integrado.
• Una red DGPS para corrección de DGPS.
• Servidor de localización.

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