학습 솔루션

GPS 수신기는 위성신호가 잡히지 않는 곳에서는 위치를 파악할 수 없다. 즉 터널, 빌딩 내부 혹은 금속으로 가로막힌 공간 등이 그 예다. 이는 유통업체 혹은 운송업체 등의 입장에서 받아들이기 힘든 상황이다.
이 경우 GSM 셀을 기반으로 한 위치정보 시스템을 통해 대략적인 위치정보를 파악할 수 있으며, 이는 자동차 혹은 컨테이너의 위치를 추적하는 데 있어서 매력적인 대안이 될 수 있다. 왜냐하면 귀중한 자산을 관리하는 데 있어 그 위치를 전혀 알 수 없는 것보다는 대략적으로라도 위치를 파악할 수 있는 게 크게 도움 되기 때문이다.
이 시스템은 창고, 철도역, 공항, 터널 등에서 모두 사용이 가능하다.
GPS 전파 방해장치는 저가의 가격에 손쉽게 손에 넣을 수 있다. 이러한 장치는 GPS 수신 장치를 무력화시키며, 차량 절도 등에 종종 사용되곤 한다. 이 경우 셀을 기반으로 한 위치추적 시스템을 예비 용도로 활용할 수 있다. GSM 신호는 위성신호가 전파 방해로 차단된다 하더라도 수신이 가능하기 때문이다. 또 유블럭스 GPS 수신기는 주변에 방해 전파가 탐지되는 경우, 시스템 상에 ‘도난 위험’ 경보를 발령해 상황에 대한 정보를 추가적으로 파악할 수 있도록 해준다.
대부분의 M2M(Machine-to-Machine) 애플리케이션은 특정 지역 범위 내의 위치추적 기능을 요구하는 경우가 많다. 예를 들어 특정 시군, 각종 교통수단 및 철도 교통, 그 외 전시회 장소나 공연장, 병원 등과 같은 장소를 대상으로 하기도 한다.
이 경우 모바일폰 전파를 이용해 GPS를 보강하고 위치추적을 더욱 정확히 할 수 있다. 유블럭스의 확장된 AssistNow Online GPS 어시스턴스 서비스에 기반해 CellLocate 기술은 셀 위치 데이터를 이전에 수신한 GPS 데이터와 대응시킨다.
이같은 ‘학습’ 솔루션은 특히 M2M 애플리케이션에 실질적인 도움을 제공준다.
예를 들어 특정 장소에서 반복적으로 오가는 대상물에 사용이 가능한데, 도심의 택시 등 운송회사, 컨테이너 및 화물 팔레트의 위치추적 등이 좋은 예다. 이 경우 사용 가능한 셀의 위치 데이터베이스가 빠른 시일 내에 구축되며, 이를 통해 사용자가 신뢰할 수 있는 위치추적 기능이 구현될 수 있다.
위와 같은 시나리오에서는 모바일폰과 GPS 위치 데이터를 함께 사용하게 되는데, 이를 “하이브리드 포지셔닝”이라고 한다. 이를 통해 GPS만을 단독으로 사용할 때보다 위치추적 성능이 향상되며, 건물 내부와 같이 GPS 신호가 완전히 차단된 지역까지 서비스 영역을 확장할 수 있다.
또 모바일폰 전파가 통하는 지역이면 어디에서건 대략적인 위치 파악이 가능해져 ‘위치 미상’ 상태에 빠질 일이 없게 되며, GPS 교란장치에 대응함으로써 도난방지 장치의 성능을 더욱 극대화할 수 있다.

CellLocate의 작동원리  

무선전화 통신이 가능한 지역(2G 및 3G)이라면 어디든 기지국이 근처에 있기 마련이다. CellLocate는 유블럭스 2G(LEON) 및 3G(LISA)에 탑재된 특허 기술을 바탕으로 특정 위치 내에서 감지되고 있는 기지국이 어디인지를 보고하게 되며, 이 정보를 통해 장치의 위치(예: 차량 도난 방지장치)를 유블럭스 온라인 CellLocate 서버로 전송하게 된다.
CellLocate 서버는 감지된 기지국 정보와, 동일 혹은 인근의 위치에서 파악된 GPS 위치 기록을 대조하고, 서버에서 수신장치로 대략적인 위치의 정보가 전송된 후 긴급 대응 센터와 같은 최종 애플리케이션에서 위치정보를 나타내 추가적인 대응을 가능하도록 해준다.
따라서 CellLocate는 다음과 같은 특정 애플리케이션을 수행하기 위해 네트워크 셀 정보와 이전에 생성된 GPS 위치정보로 만들어진 데이터베이스가 필요하다. 

- 교통 애플리케이션과 같이 장치가 실내에 위치할 수 있는 차고지 등에서 장치의 위치 감시를 위한 애플리케이션 용도로 사용
- 병원 내 환자 혹은 노인과 같이 다른 지역으로 길을 잃고 헤맬 수 있는 사람들을 특정 지역 내에서 보호하기 위한 용도로 활용
- 차량 전용 도로 상에서 도난 차량의 위치추적에 사용

이와 같은 데이터베이스는 사용자나 셀 정보를 취합해 그에 상응한 GPS 정보를 저장하는 장비를 이용한 간단한 조사로 짧은 시간 내에 구축될 수 있다. CellLocate 서버는 또한 네트워크 셀이 감지되는 지역을 바탕으로 추정을 통한 위치정보 보완이 가능하다. 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

초기 데이터베이스 구축(1단계)

네트워크 셀 A의 신호가 다음과 같이 감지되면서, 그 각각의 GPS 위치 역시 파악이 되어 있는 상태라고 하자. 이러한 데이터는 CellLocate 서버로 전송되어 저장된다. 이는 CellLocate가 운영되는 다른 지역은 물론, 통신사의 다른 B, C 등의 네트워크 셀을 대상으로도 반복적으로 이뤄지게 된다.
일부 시스템에서는 통상적인 시스템 사용 과정의 일환으로 이러한 절차가 자동적으로 수행되기도 한다.

기존 미확인 지점 내 신규 위치 감지 (2단계)

 장치가 A셀이 감지되는 지역 내에 위치하고 있는 중에 CellLocate를 통한 위치 확인이 요구될 시(실제 위치는 붉은 동그라미를 친 A자 위치라고 한다), 주변의 기지국 현황을 감지한 후(여기서는 A셀이 된다) 이를 다시 CellLocate 서버로 전송하게 된다.
이는 인근의 셀인 B 혹은 C(즉, 3개의 셀이 존재하는 경우)를 대상으로도 반복해 이뤄진다.

기존의 위치 감지 기록과 A셀 위치를 서로 대조해 대략적인 위치를 파악(3단계)

 CellLocate 서버는 유블럭스 고유의 알고리즘을 사용, 현재의 위치 감지 정보와 기존의 데이터베이스 정보를 대조해 대략적인 위치 P(편의를 위해 가운데에 표시)와 불확실 요소를 함께 만들어낸다. 이후 이 정보는 애플리케이션이 사용할 수 있도록 해당 장치로 다시 전송된다.

이같은 하이브리드 포지셔닝 기술은 GPS 감지가 불가능한 지역에서도 셀 A의 신호가 감지되는 한 작동할 수 있다. 또한 기준에 해당 기지국이 감지된 GPS 위치를 토대로 해 추정한 위치를 대략적인 현재 위치로서 확정지을 수 있게 된다.

정확도의 개선
위에서 살펴본 예시는 단일 네트워크인 A를 바탕으로 위치를 추정해 내는 과정을 간단히 소개한 것이다. 이는 기존에 해당 기지국이 감지된 지역의 중간 정도의 위치를 나타내게 된다. 여기서 정확도를 높이기 위해 각 위치 별로 복수의 셀의 감지 여부를 확인하게 된다.
이를 그림으로 나타내면 아래와 같다.

만일 이 장치에서 셀 A, B, C를 모두 감지해낸다면, 이러한 정보를 담아 서버 측에 요청을 보내게 되고, 서버는 유블럭스의 고유 알고리즘을 사용해 3개의 셀로부터 감지된 신호와 이같이 3개가 모두 감지 가능한 지역을 대조해 내게 된다. 이를 통해 더욱 정확한 위치정보 파악이 가능해진다. 위와 같은 방식은 한 번 구축이 이뤄지게 되면 GPS 수신기 없이도 작동이 가능하다. 그러나 통상적으로 CellLocate 시스템은 GPS 장치 내에 함께 탑재돼 GPS 위성 신호가 감지되지 않는 폐쇄된 공간 등에서 그 위치 탐지 기능을 보완할 목적으로 사용되고 있다.

CellLocate의 강점
CellLocate 위치 탐지 시스템의 정확도는 네트워크 셀 배치의 밀도, 그리고 데이터베이스 사용자 수에 따라 달라진다. 따라서 가장 최적의 성능을 낼 수 있는 환경은 도심 지역으로, 기지국이 수백 미터 간격으로 설치돼 있는 지역이다.
교외의 경우는 셀의 담당 영역이 커지게 되기 때문에 정확도도 낮아진다. 그러나 WiFi에서 제공하는 제한적인 위치 탐지 기술과는 달리 무선전화 신호는 교외 지역에서도 감지가 지속적으로 가능하며 대략적인 위치정보의 제공도 이뤄질 수 있다.
모바일 네트워크가 진화를 거듭함에 따라 네트워크상에도 여러 변화가 일어나고 있다. 예를 들어 네트워크의 유지보수 작업 등으로 인해 변화가 발생하거나 혹은 네트워크가 증설되기도 한다.
이같은 사실에도 불구하고 CellLocate 기술을 적용한 장치들은 이미 이용 중인 셀의 네트워크뿐 아니라 다른 통신사의 네트워크 위치도 함께 감지하기 때문에 이러한 변화가 생기는 와중에도 작동할 수 있게 된다. CellLocate의 특허 기술에 따른 매칭 알고리즘 역시 타 이동통신사의 셀과도 작동이 얼마든지 가능하며 네트워크가 변화함에 따라 오히려 위치추적 정확도는 감소하지 않는 대신, 셀 수가 증가함에 따라 더욱 개선된다.
 CellLocate의 장점은 다음과 같다.

- 실내위치 탐지: GPS는 이동 중 실내 지역에 진입하게 될 시 사용이 어렵다. CellLocate는 창고, 공항, 컨테이너 내부 등 위성을 통한 GPS 위치 탐지가 어려운 지역에서 이를 보강할 목적으로 사용될 수 있다.
- 100% 위치 탐지: 차량, 귀중품 도난 방지 혹은 납치 방지 장치와 같이 실패가 용납되지 않는 애플리케이션에서 CellLocate는 GPS와 연동해 GPS 위치추적 방해 장치가 있는 경우에서도 위치추적을 가능케 한다.
- 간편한 구축: 맞춤형 애플리케이션을 구축할 시에도 대상 지역 내 모바일 네트워크 망 위치정보는 손쉽게 데이터베이스화 할 수 있으며, 경우에 따라 이미 그러한 정보가 구축돼 있을 수도 있다.
- 시간이 흐를수록 더욱 강력해지는 성능: CellLocate는 스스로 학습하는 시스템으로 데이터베이스가 지속적으로 누적돼 GPS 위치-모바일폰 기지국 연계 데이터의 규모는 정상적인 작동 기간 중에도 계속 늘어나게 된다. 이는 이동통신사들이 기존의 기지국 위치를 옮길 수도 있을 뿐 아니라, 지속적으로 기지국을 증설하고 있다는 측면에서 더욱 중요한 의미를 지닌다.
 
CellLocate는 유블럭스에서 제공하는 2G 및 3G 모듈에 탑재돼 제공되며 이를 위한 별도의 라이선스 조건이 없는 무료 서비스다. 개인정보, 사용 내역 정보는 전혀 수집되지 않는다. CellLocate는 사용자의 사생활을 존중하는 안전한 시스템이다. 

AEM_Automotive Electronics Magazine