LA GÉOLOCALISATION. Ministère de l E quipement des Transports du Logement du Tourisme et de la Mer

Ministère de l E quipement des Transports du Logement du Tourisme et de la Mer centre d études techniques maritimes et fluviales Cetmef Département Télécommunications Division Recherche Développement Expérimentations LA GÉOLOCALISATION Siège 2, Bd. Gambetta B.P. 60039 60321 COMPIEGNE Cedex téléphone : 03.44.92.60.00 télécopie : 03.44.20.06.75 Site de Bonneuil 151 Quai du Rancy B.P. 12 94381- Bonneuil sur Marne cedex Téléphone : 01.45.13.53.00 Télécopie : 01.45.13.53.49 mél : cetmef@equipement.gouv.fr CETMEF 2003 1/22 21/08/03

Résumé : Une véritable révolution pourrait venir très bientôt du "mobile". En 2003, il y aura 1 milliard de téléphones portables dans le monde et dès 2004, près de 65 % des téléphones portables dans l'union européenne disposeront d'une capacité de transfert de données. À cela, il convient d'ajouter le succès toujours croissant des autres terminaux mobiles (PDA, smartphone, GPS, etc.) et des connexions WLAN de type Wi-Fi. La mobilité sera donc au cœur des nouveaux services proposés aux entreprises et aux particuliers. Maître d ouvrage : CETMEF Maître d œuvre : CETMEF Version : juin 2003 Auteur(s) : Montfort S., Burel D. Auteur Vérification Approbation Burel D. CETMEF 2003 2/22 21/08/03

1. INTRODUCTION... 5 2. LES SERVICES D'INFORMATION... 5 2.1 DANS UNE RELATION DE TYPE «BUSINESS TO CONSUMER» (ENTREPRISE À PARTICULIER)... 5 2.2 DANS UNE RELATION DE TYPE «CONSUMER TO BUSINESS» (PARTICULIER À ENTREPRISE)... 5 2.3 LES SERVICES D'ASSISTANCE... 5 2.4 LES SERVICES DE SUIVI DE FLOTTES DE MATÉRIELS OU D'INDIVIDUS... 6 3. LES ATOUTS DE LA MOBILITÉ...6 3.1 LES APPLICATIONS MOBILES... 6 3.2 VERS UN SUPER RÉSEAU... 6 3.3 LES CONDITIONS DE RÉUSSITE...7 3.4 L'IMPORTANCE DU B2E...7 3.5 VERS UNE GÉNÉRATION CONSTAMMENT EN LIGNE... 8 4. LES EFFETS DE LA MOBILITÉ SUR LES PROCESSUS ÉCONOMIQUES...8 4.1 L IMPACT DES OUTILS DE MOBILITÉ...8 4.2 LES SOLUTIONS AUX DÉVELOPPEMENTS DES SERVICES EMBARQUÉS... 8 4.3 LES RISQUES JURIDIQUES DE LA GÉOLOCALISATION...9 4.3.1 La position de la CNIL... 9 4.4 L EUROPE DISTINGUE 3 TYPES DE SERVICES... 9 4.5 A CHAQUE APPLICATION, SA TECHNIQUE... 10 5. LES SOLUTIONS TECHNIQUES...11 5.1 L ARCHITECTURE D UN SYSTÈME DE POSITIONNEMENT...11 5.2 LES TECHNIQUES DE GÉOLOCALISATION DISPONIBLES...12 5.2.1 La technologie basée sur la cellule des stations...12 5.2.1.1 Cell ID: cell of origin...12 5.2.1.2 Cell-ID (cell of origin et neighbour cell)...13 5.2.1.3 Cell-ID et TA ou OTA...13 5.2.1.4 Cell-ID++...13 5.2.2 La technologie basée sur l identification du différentiel de temps (OTD)... 14 5.2.2.1 Enhanced Observed Time Difference (E-OTD)... 14 5.2.2.2 OTDOA (Observed Time Difference Of Arrival) ou UL-TOA (UpLink Time Of Arrival)... 15 5.2.3 La technologie basée sur une constellation de satellites...15 5.2.3.1 Le GPS...15 5.2.3.2 A-GPS (Assisted Global Positioning System)...16 5.3 LE PROCESSUS DE REQUÊTE...17 5.3.1 Les techniques retenues... 18 6. LES COÛTS... 18 6.1 LE COÛT DU POSITIONNEMENT... 19 6.1.1 Technologie Cell-ID... 19 6.1.2 Technologie GPS... 19 6.2 LES COÛTS DE COMMUNICATIONS...19 6.3 LES COÛTS DU LOGICIEL DE SUIVI DE FLOTTE... 20 6.4 LES COÛTS TOTAUX... 21 6.5 LA TECHNOLOGIE AIS...22 7. CONCLUSION... 23 CETMEF 2003 3/22 21/08/03

1. Introduction Une véritable révolution pourrait venir très bientôt du "mobile". En 2003, il y aura 1 milliard de téléphones portables dans le monde et dès 2004, près de 65 % des téléphones portables dans l'union européenne disposeront d'une capacité de transfert de données. À cela, il convient d'ajouter le succès toujours croissant des autres terminaux mobiles (PDA, smartphone, GPS, etc.) et des connexions WLAN de type Wi-Fi. La mobilité sera donc au cœur des nouveaux services proposés aux entreprises et aux particuliers. 2. Les services d'information Trouver le service lambda le plus proche, disposer d'une information de trafic routier, bénéficier d'une aide de guidage dans une ville inconnue, obtenir le plan des rues avoisinantes, tels sont des exemples de services géodépendants, une nouvelle source de revenus pour l'opérateur. Ce marché des services d'information est estimé comme l'un des plus prometteurs en termes de revenus globaux (opérateurs, développeurs, fournisseurs) ; à l'horizon 2005, il devrait représenter en Europe un montant de l'ordre de 13,5 milliards de dollars (source : Strategis Group). L'information recherchée dépend de la cible visée et des styles de vie des utilisateurs: 2.1 Dans une relation de type «Business to Consumer» (entreprise à particulier) Ce nouveau média d'information est exploité par les entreprises. Grâce à la localisation des abonnés, cellesci peuvent cibler les abonnés ayant choisi de souscrire à cette option de service dans leurs campagnes de publicité ou de promotion de produits de proximité. Selon une étude de Strategis Group sur les consommateurs, la grande majorité des abonnés aux services localisés sont disposés à recevoir de la publicité si, en contrepartie, ils bénéficient de conditions préférentielles de tarification mensuelle pour lesdits services. Ces derniers s'adressent principalement aux ``jeunes'' abonnés et aux grands consommateurs pour lesquels la facture mensuelle est un poste de dépense à réduire. Il est vrai que ces services doivent être respectueux du droit privé de l'abonné, en dépit de quoi le marché ne décollera pas. En effet, l'abonné doit conserver le libre choix des périodes durant lesquelles il accepte d'être localisé pour recevoir des messages de promotion. D'ores et déjà, les différentes autorités de réglementation concernées ont formulé leurs recommandations. 2.2 Dans une relation de type «Consumer to Business» (particulier à entreprise) L abonné fait luimême une demande de localisation afin de recevoir une information précise en fonction de son environnement. Il peut s'agir d'une demande d'informations sur un service de proximité (restaurant, station d'essence, pharmacie...) mais aussi de demandes d'informations de trafic routier. Ce sont les deux catégories de services les plus demandés. Deux types d'abonnés utiliseront ces services : le touriste aisé et la personne dual (affaireprivé) qui gère en temps réel les exigences de la vie quotidienne et pour qui la facture mensuelle tient une place secondaire, le principal étant de satisfaire son besoin d'information vite et simplement. Ces deux profils d'abonnés diffèrent par la nature de l'information recherchée, pour l'essentiel l'un a des besoins liés aux loisirs et aux affaires tandis que l'autre a des besoins liés aux affaires et à la famille. 2.3 Les services d'assistance Il s'agit des services d'assistance publics ou privés en usage piéton ou automobile. Les services publics d'urgence, faisant appel à l'intervention des forces de sécurité publiques (pompiers, SAMU) sont en cours de réglementation en Europe. Ils ne nécessitent aucun abonnement et sont accessibles à tout abonné mobile en vertu de la règle de secours et d'assistance à tout individu. Ils ne créent aucun profit pour les opérateurs. En revanche, parmi les services d'assistance, le service d'assistance routière lié à un usage automobile apparaît comme l'un des plus prometteurs en termes de revenus pour les CETMEF 2003 4/22 21/08/03

opérateurs (selon l'étude de Strategis Group). Ces services exigent une localisation précise du véhicule pour que l'assistance soit rapide et efficace. Gourmand en précision de localisation, le mécanisme de localisation se trouve néanmoins largement simplifié dans un véhicule. 2.4 Les services de suivi de flottes de matériels ou d'individus Ce sont pour l'essentiel des services de type ``Business to Business'' (interentreprises) qui mettent en oeuvre des applications de gestion de flottes et qui consistent à localiser une ressource externe pour en optimiser l'exploitation, la gestion ou en assurer la sécurité. Par ressource externe, on entend un individu motorisé ou non (camionneur, livreur, technicien de maintenance, agent de sécurité...) ou un objet (voiture, camion, remorque, conteneur ou tout autre équipement). On voit l'avantage que peut représenter ce type de services pour des sociétés de location d'équipements. 3. Les atouts de la mobilité 3.1 Les applications mobiles La convergence des technologies mobiles et de l'internet permet de réelles opportunités en termes de nouvelles applications et de services. Le succès de ces services est étroitement lié à certaines réalités propres à l'outil mobile comme faire exploser les contraintes d'espace et de temps, les services mobiles offrant des libertés nouvelles qu'il convient d'optimiser. Toute stratégie passe donc par une exploitation des : libertés inter-personnelles : intensifier la relation avec l utilisateur par une personnalisation des services répondant à la fois à des demandes récurrentes et ponctuelles en situation de mobilité : par exemple la sécurité avec la géolocalisation. l'information ciblée en temps opportun (pull/push). le transactionnel (micropaiements), le service personnalisé (simplicité, facilité, ergonomie, fiabilité, etc.). libertés inter-organisationnelles : rendre mobiles les activités des exploitants (B2E) et de la logistique. Le développement des applications mobiles dépend toutefois de 4 facteurs essentiels devant impérativement interagir : la technologie : l'émergence de nouvelles technologies (Bluetooth, Wi-fi, localisation géographique, terminaux java, réseaux et terminaux 2,5 G et 3 G, etc.). les coûts : la diminution des coûts des technologies mobiles (communications, abonnements et réseaux). l'évolution sociale : les terminaux mobiles expriment un véritable style de vie. les besoins économiques : les organisations ont besoin des applications mobiles pour réduire les coûts et offrir une interaction électronique, n'importe où, n'importe quand, à leurs clients. 3.2 Vers un super réseau À l'horizon des 10 prochaines années, on devrait assister à deux phénomènes majeurs : l'intégration du monde physique (voitures, avions, électroménager, etc.) et du monde électronique (indicateurs, téléphones, télévisions, etc.). l'amélioration de l'interface entre l'utilisateur et le terminal. La combinaison de ces deux phénomènes conduira à l'établissement d'un super réseau (ce que le Gartner Group appelle un "supranet"). Ce super réseau permettra : de fournir du contenu riche, utile et interactif aux utilisateurs CETMEF 2003 5/22 21/08/03

d'intégrer des applications d'entreprises venant de différents types de terminaux et de sources différentes. Par exemple : les distributeurs de boissons d'une entreprise seront équipés d'un module PDA qui transmet des SMS au fournisseur chargé de l'approvisionnement. Ce dernier reçoit ces messages sur son PDA. Une application spécifique lui permet alors d'organiser sa tournée et d'optimiser les stocks de boissons à emporter. 3.3 Les conditions de réussite L'attractivité des services proposés (réelle ou subjective) est essentielle. Cette attractivité se mesurera notamment selon les critères suivants : ubiquité (où je veux, quand je veux, comme je veux). immédiateté (connexion directe sur les services et applications) continuité (service continu sur plusieurs sessions de travail, sur différents terminaux). personnalisation des services (en fonction du lieu, de l'activité privée ou professionnelle, du terminal, etc.). facilité d'utilisation utilité réelle des services proposés sécurité des applications coût des services Pour que les services mobiles rencontrent le succès, ils doivent impérativement satisfaire les besoins du citoyen. L'énorme succès du SMS et le relatif échec du WAP en sont la parfaite illustration. Les besoins et motivations des citoyens peuvent être classés de manière hiérarchique, depuis les besoins physiologiques de base (contacts, nourriture, confort, argent, etc.), jusqu'à des besoins abstraits (estime, reconnaissance sociale, etc.), en passant par des besoins intermédiaires (sécurité, appartenance sociale, sexe, etc.). Ce sont d'abord les besoins de base qui doivent être satisfaits. 3.4 L'importance du B2E Le Business to Employees (B2E) est particulièrement concerné par les technologies mobiles. De plus en plus d'employés disposent d'un accès mobile aux applications de leur entreprise. Les applications de messagerie, d'e-mails mobiles ou d'alertes seront parmi les plus stratégiques. Les services doivent donc mettre en œuvre une véritable stratégie mobile interne, à la fois sur le plan technologique (choix des terminaux mobiles, technologies déployées, etc.) et sur le plan des applications proposées aux employés. Plusieurs grands comptes proposent déjà aujourd'hui à leurs employés de véritables applications de "bureaux mobiles". Elles devront toutefois s'intégrer dans une politique de "sécurité" globale. La géolocalisation ne s arrête pas au marché du mobile : la voiture intelligente devrait demain aider les automobilistes à mieux gérer leur sûreté. De façon plus générale, la géolocalisation permet aux opérateurs de téléphonie mobile de fournir à un utilisateur des informations liées à son positionnement et de lui proposer en temps réel des services de plus en plus ciblés. L enjeu est stratégique car il concerne tant les professionnels que le grand public. En pratique, l opérateur localise l abonné via son portable pour sélectionner les informations envoyées sur son écran. Le service géolocalisé suppose la possibilité de tracer l utilisateur d un téléphone mobile afin de lui proposer des services personnalisés et de proximité en liaison avec sa position géographique. Présentée parfois comme une des killer applications des futurs réseaux de télécommunications mobile, la géolocalisation devrait, selon le Cabinet Analysys, représenter un marché de 18 milliards de dollars en 2006 (77 % de ce marché concernerait le grand public). CETMEF 2003 6/22 21/08/03

3.5 Vers une génération constamment en ligne Actuellement, 50 % de la population de l'union européenne dispose d'un accès potentiel à l'internet (domicile, lieu de travail, écoles, etc.). Toutefois, très peu de personnes disposent d'un accès permanent, immédiatement disponible, durant leur temps libre. L'arrivée des nouveaux types de terminaux mobiles et des technologies d'accès plus performantes entraînera la naissance d'une génération constamment en ligne. La majorité de la population européenne disposera ainsi, durant son temps libre, de l'opportunité de se connecter à des services en ligne, partout et à tout moment. 4. Les effets de la mobilité sur les processus économiques 4.1 L impact des outils de mobilité Dans les prochaines années, la plupart des applications mobiles seront des évolutions des applications économiques actuelles. La mobilité va influencer les applications économiques essentiellement à trois niveaux: la localisation : les technologies permettront de supprimer les restrictions quant à la localisation des clients. Les terminaux mobiles pourront exécuter des applications partout où l'utilisateur se trouve. De plus, les informations relatives à la localisation de l'utilisateur permettront d'améliorer la convivialité, l'efficacité et l'intérêt des applications proposées. le temps : les applications pourront être exécutées quand l'utilisateur le souhaite. Elles pourront être continues, longues ou brèves, fréquentes ou non. Elles permettent également de faire gagner du temps à l'utilisateur en se substituant à certaines activités (par exemple, la gestion à distance du planning d'un commercial, etc.). le flux d'information : les terminaux mobiles (classiques ou nouveaux, comme les voitures par exemple) permettront de recevoir et de fournir ou de traiter de l'information et d'interagir avec les applications des entreprises (par exemple, interroger les stocks d'un produit à partir d'un terminal mobile, etc.). La valeur ajoutée de ces systèmes est la suivante : diminution des coûts et amélioration de l'efficacité, valorisation du personnel, satisfaction du client. Les freins aux développements de ces applications sont : coût des applications, choix et gestion des types de terminaux mobiles pour les employés (technologies rapidement dépassées), sécurité et confidentialité des données, changement des habitudes de travail, coût de la formation. 4.2 Les solutions aux développements des services embarqués Pour que le marché des services embarqués induit par la géolocalisation, n échoue pas avant d avoir commencé, il reste à lever les quelques blocages suivants : les techniques ne sont pas standardisées, la précision reste faible pour un guide routier efficace, l abonné ne doit pas se sentir épié. Le principe reste celui de l anonymat de l information de géolocalisation sauf si le consentement de l abonné a été recueilli. Dans le cadre de la revente de l information de géolocalisation par les CETMEF 2003 7/22 21/08/03

opérateurs vers des services tiers, cela implique que le numéro de téléphone ne soit pas indiqué en même temps que la localisation du terminal. A cet égard, des opérateurs ont envisagé la mise en place d un système qui associerait les numéros de téléphone à un code temporaire qui serait le seul transmis aux éditeurs. Les opérateurs conservent ainsi le numéro de téléphone de leurs abonnés, ce qui implique également qu ils doivent mettre en place des moyens techniques et humains spécifiques. En tout état de cause, l information, qu elle que soit sa nature, ne peut être conservée que sur la durée maximale liée à la finalité pour laquelle elle a été collectée, ce qui devrait éviter aux abonnés d être en permanence localisés à leur insu. Leur vie personnelle résiduelle doit être protégée. Pour certains, la seule parade à toute traque géographique serait l acquisition, par les abonnés, de téléphones jetables. Ce dernier existe déjà, il est de la taille et de l épaisseur d une carte de crédit et fait l objet d un brevet dont le titulaire est la société américaine Deceland qui, grâce à des encres métalliques, compense les circuits électroniques. Ce système a pour avantage de développer une géolocalisation temporaire. 4.3 Les risques juridiques de la géolocalisation Si on peut être impressionné de ces performances, cette technologie est source d inquiétude. Il n est, en effet, pas très rassurant de savoir que les opérateurs peuvent suivre leurs abonnées à la trace. Le droit à l anonymat de la circulation constitue une liberté fondamentale dans les démocraties. C est pourquoi la traçabilité géographique des personnes doit être basée sur le principe du choix volontaire (opt-in) : c est à l utilisateur qu il appartient de s inscrire sur la liste dédiée à cet effet par l opérateur ou de donner son accord à chaque utilisation. Cela implique que, dans la commercialisation des données concernant l abonné, les opérateurs ne fassent pas figurer son numéro de téléphone en même temps que la localisation de son terminal. 4.3.1 La position de la CNIL Au plan national, le système de géolocalisation doit ainsi être mis en œuvre dans le strict respect de la loi Informatique et libertés. Les principes déjà posés par la Commission nationale Informatique et libertés (CNIL) sont par ailleurs proches de ceux adoptés par l Europe. Dès 1990, dans une délibération portant adoption d une recommandation concernant les traitements automatisés mis en œuvre par les sociétés de taxi, la CNIL a rappelé les principes visés par les articles 1,16, 26,27 et 29 de la loi du 6 janvier 1978. En ce qui concerne la géolocalisation stricto sensu, la CNIL, pose trois règles : il ne peut y avoir localisation que pour rendre le service demandé par l usager les données ne peuvent être conservées une fois le service rendu leur transfert à un tiers nécessite l accord de la personne localisée. 4.4 L Europe distingue 3 types de services Au plan communautaire, la Commission européenne a proposé, en juillet 2000, d encadrer cette pratique de géolocalisation même si le procédé est le plus souvent mis en place à des fins de bienfaisance. Lors de la 23ème Conférence Internationale des Commissaires à la protection des données de septembre 2001, Monsieur Thomas Vincente Riquelme, de la Direction générale de la police nationale, a ainsi indiqué que l Espagne utilise la géolocalisation pour lutter contre les vols de voiture, les agressions des taxis de Madrid ou la maltraitance des femmes. Madame Marian Grubben, de la Commission européenne, a rappelé qu il fallait distinguer le service de communication de base, les services à valeur ajoutée (circulation, restaurants, etc.) et les services de sécurité ou lutte contre la criminalité (police, pompier, etc.). En ce sens, la Commission a autorisé la conservation des données de localisation, au-delà des besoins de la facturation, pour rendre un service de valeur ajoutée à condition d avoir recueilli le consentement des usagers, pour la seule durée nécessaire à la fourniture du service. Avant d'obtenir l accord, elle a aussi obligé le fournisseur du service à informer les utilisateurs ou abonnés du type de données de localisation qui sera traité, des objectifs, de la durée du traitement et du transfert éventuel des données à un tiers pour fournir le service à valeur ajoutée. Elle CETMEF 2003 8/22 21/08/03

n a, en revanche, pas exigé de consentement pour les services d urgence qui doivent prévaloir : "sauver une vie est plus important que protéger une vie privée ". Le Parlement européen a repris ce dispositif, en votant l'amendement 32 dans le cadre de la révision de la directive sur " le traitement des données à caractère personnel et la protection de la vie privée dans le secteur des communications électroniques ". Il a en outre accordé aux usagers " le droit de retirer à tout moment leur consentement au traitement de données de localisation ". Le Parlement a adopté, le 13 novembre 2001, une résolution législative relative à la future directive sur le traitement des données à caractère personnel et la protection de la vie privée dans le secteur de la communication électronique. Cette résolution encadre également les services mobiles de géolocalisation des abonnés. Trois types de services sont distingués : le service de communication de base les services de sécurité ou de lutte contre la criminalité (police, pompier, etc.) et les services à valeur ajoutée (circulation, restaurants, etc.). Dans ce dernier cas, la conservation des données de localisation est autorisée, au-delà des besoins de la facturation, à condition de respecter les conditions suivantes : sur l'information de l'abonné : il doit être informé par le fournisseur du service du type de données de localisation qui sera traité, des objectifs, de la durée du traitement et du transfert éventuel des données à un tiers en vue de fournir le service à valeur ajoutée ; sur le consentement de l'abonné : il doit donner son consentement sauf s'il s'agit de mettre en place des services d urgence car il " est plus important de sauver une vie que protéger une vie privée " ; sur la conservation limitée de la donnée de localisation : la donnée ne peut être conservée que pour la durée nécessaire à la fourniture du service, pas au-delà ; sur le retrait du consentement : l'usager a le droit de retirer à tout moment son consentement "au traitement de données de localisation ". 4.5 A chaque application, sa technique Le choix d une technologie de géolocalisation dépend fortement des besoins et des applications recherchées. En effet, la précision varie suivant les technologies (cf. 5) et ne permettent donc pas d assurer les mêmes missions. Ainsi, des activités liées aux secours des personnes nécessitent une précision beaucoup plus importante que la diffusion d informations touristiques. Le schéma suivant présente les précisions requises suivant le type de mission recherchée : CETMEF 2003 9/22 21/08/03

Infos touristiques, trafic, temps 1km 500m 100m Conseils Navigation/Tracking Secours 30m 5. Les solutions techniques 5.1 L architecture d un système de positionnement Un système de suivi de flottes (voitures, bateaux ) requiert trois fonctions principales qui sont à la base d un système de positionnement : 1. La première application est chargée de déterminer la position du mobile lors d une requête. 2. La deuxième correspond à l envoi de ces coordonnées vers un centre de traitement. Généralement, cette fonction utilise les réseaux GSM/GPRS mais d autres voies de communication sont envisageables. 3. La dernière application consiste au traitement des informations via un logiciel de gestion de flotte associé à un SIG. La figure suivante présente l architecture la plus utilisée pour un système de positionnement. Dans cette configuration, le positionnement est issu d une constellation de satellite (GPS). Mais dans certains cas, l obtention de la position est obtenue de manière passive : le mobile n a pas besoin d envoyer sa position, le réseau de télécommunications détermine directement sa position par triangularisation, cf 5.2. CETMEF 2003 10/22 21/08/03

1 la position 2 la transmission des données 3 le traitement Figure 1, Architecture d'un système de positionnement 5.2 Les techniques de géolocalisation disponibles Les réseaux de radiocommunication sont dits ``cellulaires'' en raison de leur structure radio : la puissance des émetteurs (stations de base node B) ayant une capacité à servir un nombre fini d'abonnés, est adaptée afin de limiter la surface couverte à ce nombre d'utilisateurs. Cette surface forme une «cellule», dont la structure est répétée sur toute la zone à couvrir (voir figure 2). Un mobile en communication est rattaché soit à une soit à plusieurs cellules. Pour assurer le fonctionnement des réseaux cellulaires, il existe plusieurs mécanismes de synchronisation radio, tant au niveau des mobiles que du réseau. Ce sont les mesures et l'exploitation de ces synchronismes qui vont permettre la localisation. A l heure actuelle, il existe trois techniques de géolocalisation des mobiles : 5.2.1 La technologie basée sur la cellule des stations 5.2.1.1 Cell ID: cell of origin Technique la plus simple, elle identifie la cellule par laquelle est acheminée la communication passée par le terminal de l'utilisateur qui est en communication permanente avec les antennes relais. Cette technique est déjà utilisée par plusieurs opérateurs GSM en Europe. Ce système se base sur la reconnaissance de la BTS 1 (antenne relais par où passe la communication) à la quelle l'équipement mobile est relié, chaque BTS possède un code qui l'identifie de façon univoque dans tout le monde: le CGI. A partir de ce code et de la position de la BTS, on peut localiser l'équipement mobile qui est considéré comme étant au centre de la cellule. L'inconvénient majeur réside dans la faible précision de ce système qui dépend de la densité du réseau cellulaire (de plusieurs centaines de mètres en milieu urbain à une dizaine de kilomètres en milieu rural). Par contre, dans les villes où les opérateurs ont installé plusieurs BTS pour mieux servir les utilisateurs soit pour la couverture radio entre les constructions soit pour augmenter la capacité, les cellules peuvent avoir une couverture de seulement quelques centaines de mètres la précision du système sera donc accrue. Si, en 1 BTS : Base Transceiver Station, Antenne Relais. CETMEF 2003 11/22 21/08/03

plus, les cellules sont sectorisées, elles couvrent donc seulement une partie des 360 qui entoure l'émetteur. La localisation sera encore plus précise. Cette méthode de localisation, assez simple, se base sur le principe que les cellules couvrent une surface bien déterminée, dans la majorité des cas calculés par des outils de planification du réseau cellulaire, mais il est possible que la couverture réelle diffère de la couverture prévue, ce qui ajoute une imprécision supplémentaire à la localisation. Le temps de calcul de la position est très court, en effet c'est seulement le temps de recherche dans la base de données de la position à partir de l'identificateur de la cellule. La mise en œuvre peut être très simple, vu que l'information nécessaire est déjà à disposition soit de l'opérateur soit de l'équipement mobile. La technique reste, dans tous les cas, liée à l'opérateur vue que la position de la BTS reliée à son identificateur ne sont normalement pas divulgués. 5.2.1.2 Cell-ID (cell of origin et neighbour cell) Ce système de localisation est une extension du Cell-ID, mais le mobile est positionné avec davantage de précision grâce à des informations supplémentaires issues des cellules voisines. En effet, le mobile est normalement en communication avec une unique BTS mais il reçoit le signal aussi des cellules voisines appelées Neighbour Cells. Ces informations permettent de localiser l'utilisateur grâce à l identification univoque de la Serving Cell et de toutes les Neighbour Cells. A partir de ces informations et en connaissant la position des BTS, on peut déterminer l'intersection des zones de couverture ce qui correspond à la position de l'équipement mobile. Avec cette méthode de localisation, la précision est améliorée par rapport au Cell-ID simple. La mise en œuvre de ce système requiert peu d investissement à l'opérateur qui en contre partie aura un système de localisation plus précis : De 35 Km si les cellules sont importantes à une centaine de mètres en ville avec plusieurs BTS. Le temps de calcul de la position est supérieure, non seulement pour la recherche dans les bases de données de plusieurs cellules à la place d'une seule mais aussi à cause des calculs nécessaires pour déterminer la zone d'intersection des cellules. Toutes les constatations faites pour le cas du Cell-ID sont valables aussi pour cette méthode. 5.2.1.3 Cell-ID et TA ou OTA Dans ce cas, en plus de l'identificateur de la cellule, le système prend aussi la valeur du TA (Timing Advance) disponible uniquement lorsque le téléphone GSM est en communication contrairement aux réseaux GPRS qui disposent en permanence de la connexion. Avec les terminaux UMTS, la précision sera plus grande vu qu ils utilisent le CDMA qui est beaucoup plus sensible aux déphasages que le TDMA. La valeur du TA est directement proportionnelle à la distance entre l'équipement mobile et la BTS. Elle est comprise entre 0 et 63 et correspond à des couronnes (ou anneaux) de 550 mètres de large. La précision est renforcée si les cellules sont sectorisées et elle est dépendante de la distance de la BTS (plus la distance au centre est grande, plus la surface de la couronne est grande). Dans tous les cas on peut envisager une précision autour de la centaine de mètres. La valeur du TA permet donc de renforcer la précision des deux systèmes précédents sans augmenter significativement la difficulté de mis en œuvre. 5.2.1.4 Cell-ID++ Afin d améliorer la précision, on peut donc tenir compte non seulement du Cell-ID mais aussi de deux autres mesures radioélectriques du réseau. On parle alors de Cell-ID++ qui exploite les mesures de puissance reçue des cellules voisines (Network Measurement Results ou NMR) et le mécanisme de synchronisation sur la voie radio dans le sens mobile vers station de base (Timing advance ou TA) pour effectuer une triangulation. C est la technique utilisée par les services d urgence américains qui repèrent les personnes en détresse ayant composé le n 911. Cette technologie présente de nombreux avantages: simplicité de mise en œuvre au niveau de l'infrastructure réseau, coût raisonnable, CETMEF 2003 12/22 21/08/03

pas de modification sur les terminaux (à condition que ceux-ci acceptent Sim Toolkit). 5.2.2 La technologie basée sur l identification du différentiel de temps (OTD) Deux technologies (basées sur le même principe) peuvent contribuer à localiser un utilisateur mais il est nécessaire de différencier selon la génération de réseau cellulaire. Ces techniques se basent sur le temps de parcours du signal entre le téléphone et l antenne relais. En calculant le temps mis par le signal pour revenir vers le mobile, celui-ci peut être localisé par triangulation. Les deux techniques disponibles pour le GSM et la 3G (UMTS) sont respectivement : Cercle TA S tation de base S tation de bas e Hyperbole OTD S tation de Bas e Figure 2, Principe de l'otd 5.2.2.1 Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) Il s agit de la technique pour les réseaux GSM. Le mobile mesure la différence de temps entre les signaux de plusieurs BTS. Pour autant que l'on connaisse la position des BTS, il est possible de calculer la position de l'utilisateur. Si on mesure les signaux issus de deux BTS le résultat sera une hyperbole sur la quelle le déphasage des deux signaux est toujours le même. Si on mesure les signaux de 3 BTS on peut arriver à une bonne approximation de la position (100-500m) ou on peut prendre en compte la zone déterminée par le TA et les deux autres hyperboles. Pour le bon fonctionnement de ces systèmes de localisation, les signaux des BTS doivent être synchrones. A cause de cette contrainte, l'installation de ce système est coûteuse pour les opérateurs. L'équipement mobile nécessite toujours l ajout de composants supplémentaires afin de mesurer précisément la différence du temps d'arrivée des deux signaux sur deux fréquences différentes. L inconvénient de cette technique est que si le mobile est couvert par une seule cellule, comme cela peut s'avérer dans les lieux peu urbanisés, la précision devient équivalente aux niveaux des systèmes Cell-ID. Le temps de calcul est supérieur aux systèmes précédents, car elle nécessite la recherche des positions des BTS dans une base de donnée et le calcul des hyperboles. CETMEF 2003 13/22 21/08/03

5.2.2.2 OTDOA (Observed Time Difference Of Arrival) ou UL-TOA (UpLink Time Of Arrival) Le terminal mobile envoie un signal vers les antennes-relais les plus proches qui le renvoient vers le terminal de l'utilisateur. Le calcul de la différence entre les temps d'arrivée d'un signal est fait par les BTS 2 qui recoivent le signal du terminal mobile. C est la raison pour laquelle le réseau doit être synchrone. La précision devient meilleure par rapport à la technologie E-OTD; car celle-ci est limitée lors de la mesure du temps par la fréquence de l horloge du téléphone. Par contre avec la méthode OTDOA, la mesure de la différence de temps est plus précise grâce à la synchronisation des BTS entre elles. Cette méthode a l'avantage de ne pas demander des modifications à l'équipement mobile, et permet une grande précision, de l'ordre des dizaines de mètres pour les réseaux de troisième génération. Mais elle nécessite cependant une mise à jour importante du réseau GSM actuel et interviendra avec la mise en place de la 3G. Cette technologie sera donc très coûteuse pour l'opérateur qui doit mettre à jour les logiciels de toutes les BTS et rajouter la synchronisation. 5.2.3 La technologie basée sur une constellation de satellites 5.2.3.1 Le GPS La constellation des satellites GPS envoie continuellement un signal avec un code déterminé par satellite; Les satellites doivent êtres synchrones entre eux afin de déterminer leur position. Pour cette raison, ils contiennent une horloge atomique au césium. Le terminal GPS reçoit le signal de plusieurs satellites et calcule la position du terminal grâce à la connaissance de l identité du satellite émetteur et à la différence de temps entre les signaux des différents satellites reçus. La précision est de l ordre de 30m. Pour pouvoir se positionner, il faut recevoir le signal d'au moins trois satellites, ce qui normalement est le cas dans les lieux ouverts mais qui n'est pas toujours le cas dans les villes où apparaît le phénomène de canyons urbains. De plus, le GPS ne marche pas à l'intérieur des bâtiments. Dans ce cas le réseau GSM/GPRS sert uniquement à faire transiter l information et ne participe pas à la mesure de la position. 2 BTS : Base Transceiver Station CETMEF 2003 14/22 21/08/03

5.2.3.2 A-GPS (Assisted Global Positioning System) Cette technique fait appel aussi au GPS mais comprend l ajout d une correction différentielle. Chaque satellite émet un signal vers le sol et en fonction du temps mis par les différents signaux pour parvenir au terminal mobile, il est possible de localiser celui-ci. Le réseau mobile sert à acheminer l'information relative à la localisation mais permet de transmettre également des corrections pour améliorer la précision, le temps de positionnement ou la sensibilité. En effet le terme «Assisted» renvoie au fait que les canaux du GSM peuvent GSM Assistance Data Network renvoyer des données telles que les éphémérides, des corrections différentielles issues des antennes relais équipées de ce dispositif de correction. La précision offerte par cette méthode est la plus précise par rapport aux autres technologies soit de l'ordre de cinq mètres. L'inconvénient réside dans l'absence de couverture à l'intérieur des bâtiments ou dans des rues étroites en milieu urbain. De plus il est nécessaire d'intégrer une puce GPS dans les terminaux en plus de la carte SIM (coût supplémentaire de 40% par terminal mobile) ou d ajouter une antenne GPS externe. Méthode Réseau Précision Reference Receiver GNSS Ground Station Contrôle par l abonné Temps de localisation (en seconde) Coût des équipements au sein du réseau Coût supplémentaire au niveau du terminal Cell-ID GSM De 300m à 10km Non 3 Aucun Aucun Cell-ID++ GSM De 100m à 500m Non 4 Aucun Aucun E OTD GSM De 150 à 500m Oui 5 Intermédiaire Intermédiaire OTDOA 3G 30m Non 10 Elevé Aucun GPS GSM 30 m Oui jusqu à 60 Nul Elevé A-GPS GSM 5m Oui jusqu à 60 Faible A-GPS GPS OTDOA E-OTD Cell ID++ Cell ID 5 m 30 m 30 m 150-500 m 100-500 m +500 m Figure 3, Précision des différents systèmes CETMEF 2003 15/22 21/08/03

Cell ID E-OTD OTDOA A-GPS Avantages Faible coût Pas de mise à niveau du réseau Précision Haute précision Faible coût de mise à niveau pour le réseau Inconvénients Faible précision Coût de la mise à niveau Mise en place d un serveur Dégradation dans les canyons urbains et à l intérieur des bâtiments 5.3 Le processus de requête Mis à part l utilisation d un récepteur GPS totalement autonome pour la délivrance de la position, les autres techniques nécessitent une communication importante vers le prestataire du service. En effet, le calcul de la position n est généralement pas réalisé sur le terminal mobile, mais par le prestataire qui suite à une requête de son client, envoie après calcul la position de celui-ci. L information n est donc pas instantanée et il faut prendre en compte un temps de localisation qui dépend de la solution technique retenue. La montre les différentes étapes nécessaires à la localisation d un terminal pour une technologie de type Cell-ID ou E-OTD. Abonné Fournisseur de service de localisation Infrastructure du réseau mobile Requête de localisation Demande des coordonnées Demande des paramètres Envoi de la position Envoi des coordonnées Requête Envoi des données vers le réseau Figure 4, Processus lors d'une demande de localisation CETMEF 2003 16/22 21/08/03

5.3.1 Les techniques retenues Les opérateurs de téléphonie ont différentes possibilités sur la technologie à employer car, parmi les solutions disponibles, toutes ne présentent ni le même degré d investissement, ni la même fiabilité dans le résultat. Ainsi, Orange et SFR préconisent un service grand public et donc le maintien de la carte Sim (l identifiant du compte téléphonique) avec l utilisation de la technologie Cell-ID. L investissement reste alors faible pour les opérateurs, mais c est au détriment de la précision. Dès lors les applications de guidage et le positionnement d urgence sont difficiles. Bouygues Telecom, souhaitant favoriser la précision, a opté pour une technologie compatible Cell-ID, E-OTD et A-GPS. Toutefois cela implique un investissement plus important. En revanche, comme il n existe aucune normalisation des technologies de localisation, l utilisation de ces services risque d être limitée sur le plan international en fonction de la technologie retenue dans chaque pays. C est la raison pour laquelle le LIOF (Location Inter Operability Forum) a été créé dans le but de parvenir, si possible, à une standardisation des protocoles. De plus, pour l instant aucun opérateur ne dispose d infrastructures pour gérer une localisation de masse. A cela, il faut ajouter la question du partage des revenus avec les éditeurs de services tiers. Ceci suppose la mise en place d un système de facturation ad hoc. Enfin, il n est pas encore possible de tracer en permanence ou en temps réel un abonné puisque le réseau actuel n a pas été conçu pour cela. Sur le plan économique, certains opérateurs estiment que ces services doivent être gratuits (seul le temps de communication est décompté aux abonnés). Pour d autres, en revanche, ils doivent être surtaxés. Leurs revenus proviendront de l augmentation du trafic et de la vente des données de localisation. Dans les relations avec l éditeur de services tiers, un système - soit de vente à l acte, soit d abonnement, soit encore de forfait- pourrait être instauré. Certains éditeurs souhaitent la mise en place de services kiosques où l opérateur facture ces services pour leur compte. 6. Les coûts Ce paragraphe est un exemple concret des investissements à engager pour effectuer le suivi de mobile. L utilisation de ces mobiles à pour objectif le suivi des matières dangereuses embarquées sur des péniches lors de la traversée du bief parisien Les offres correspondent au suivi de 20 mobiles. Les sociétés présentent des architectures du type exposées dans le paragraphe 5.1 avec les phases suivantes : 1. Détermination de la position 2. Envoie les coordonnées vers un poste central 3. Traitement des informations par un logiciel de suivi de flotte L étude des coûts associés à la géolocalisation d un mobile se base sur les devis de trois sociétés qui proposent des solutions techniques différentes. Chaque phase du positionnement est associée à son coût respectif. Les sociétés sont les suivantes : Galigéo, qui propose un logiciel de suivi associé à un positionnement par Cell-ID proposé par Orange. Virtual Computer, qui propose également un logiciel de suivi associé à un positionnement Cell-ID ou GPS. CGX, qui propose une offre globale avec un logiciel de supervision et le positionnement par GPS. CETMEF 2003 17/22 21/08/03

6.1 Le coût du positionnement 6.1.1 Technologie Cell-ID Les coûts de la technologie de positionnement Cell-ID sont calculés sur la tarification de Orange qui est la suivante : nombre de requêtes Prix HT en mensuelles Abonnement mensuel 100 1 100,08 2000 260 30000 2500 50000 4100 500000 40100 1000000 80100 1500000 120100 Le graphique suivant représente le nombre de requêtes en fonction de la fréquence d interrogation voulue. Le calcul se base sur l utilisation de chaque mobile pendant 10 jours ouvrables sur le mois. Nom bre de requête s m ensuelles pour 20 m obiles 80000 70000 Nbre de requêtes 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Fréquence d'interrogation en mn La fréquence retenue pour le positionnement du mobile est toutes les minutes, ce qui correspond à 72000 requêtes de positionnement Cell-ID dans le mois soit un coût de 4045 HT mensuel. 6.1.2 Technologie GPS Les coûts pour l acquisition d un terminal GPS sont estimés quant à eux, à 200 HT et ne nécessitent pas de frais d exploitation supplémentaires contrairement à la technologie Cell-ID où chaque requête est payante. Soit pour 20 mobiles : 4000. 6.2 Les coûts de communications Pour toutes les offres, les coûts relatifs aux communications entre le mobile et le poste central ne sont pas pris en compte. Il s agit d un abonnement pour un téléphone mobile avec un forfait data. Il est conseillé d utiliser la technologie GPRS qui permet un débit plus important et une diminution des CETMEF 2003 18/22 21/08/03

coûts dus à la tarification au volume échangé. Les coûts pour un abonnement de ce type pour 20 mobiles sont les suivants : 20 téléphones+abonnement pour ces 20 mobiles mois Prix HT en 0 3000 1 3300 6 4800 12 6600 24 10200 36 13800 48 17400 6.3 Les coûts du logiciel de suivi de flotte La société Galigéo permet l acquisition ou la location du logiciel. Des développements peuvent être nécessaires pour intégrer de nouvelles fonctionnalités spécifiques au suivi de matières dangereuses telles que des alarmes lors de l arrêt prolongé du navire. Ces coûts supplémentaires de développement sont estimés par la société Galigéo à 15000. Sinon les coûts des logiciels (hors coûts de développement) sont les suivants : Coût HT du logiciel pour 20 mobiles en Galigeo CGX Virtual computer mois achat location 0 5700 2000 0 700 1 5700 2400 5200 1000 6 5700 4800 31200 2500 12 5700 9600 62400 4300 24 5700 19200 124800 7900 36 5700 33600 187200 11500 48 5700 52800 249600 15100 Le coût est nettement supérieur pour la société CGX car cela comprend aussi les frais de positionnement. Il s agit d une offre globale. CETMEF 2003 19/22 21/08/03

60000 Coût du logiciel de suivi Galigéo en achat Galigéo en location Virtual computer CGX 50000 40000 prix 30000 20000 10000 0 0 6 12 18 24 30 36 42 48 Mois 6.4 Les coûts totaux Il s agit de prendre en compte tous les frais pour l utilisation d une technologie de géolocalisation pour une flotte de 20 mobiles avec les hypothèses retenues précédemment. Coût total HT en Société Galigeo CGX Virtual Computer Technique Cell-Id GPS GPS GPS Cell-Id mois Acquisition Location Acquisition Location Acquisition 0 8700 5000 12700 9000 7000 7700 3700 1 13043 9743 13000 9700 12500 8300 8343 6 34760 33860 14500 13600 40000 11300 31560 12 60821 64721 16300 20200 73000 14900 59421 24 112942 126442 19900 33400 139000 22100 115142 36 165062 192962 23500 51400 205000 29300 170862 48 217183 264283 27100 74200 271000 36500 226583 CETMEF 2003 20/22 21/08/03

Galigeo acquisition+cell-id Galigeo acquisition+gps Galigeo location+cel-id Virtual Computer+Cell-ID Virtual Computer + GPS CGX 100000 90000 80000 70000 Coût total en 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 Mois Comme le montre la figure précédente, l'utilisation de la technique GPS est nettement plus avantageuse que la technique Cell-ID. En effet, le positionnement GPS ne nécessite aucun coût supplémentaire de fonctionnement mais uniquement un coût d'investissement relativement faible par rapport au gain réalisé lors de l'exploitation. Le prix d'une requête pénalise fortement la technique Cell-ID qui permet cependant d'assurer un suivi de flotte continue : le GPS fait notamment défaut lors des passages sous les ponts. Le choix de l acquisition ou de la location du logiciel dépend des contraintes et des possibilités du service. Malgré un léger surcoût, le choix de la location peut s avérer intéressant. Le service est alors maintenu 24/24 avec une équipe d intervention sur les serveurs ; les mises à niveau sont assurées et cela permet une grande flexibilité si des évolutions sont requises. 6.5 La technologie AIS L utilisation de la technologie AIS, développée pour le domaine maritime, aurait un coût d investissement pour effectuer le suivi de 20 mobiles qui est le suivant : Technologie AIS Qté Prix unitaire Total Base AIS 1 35000 35000 Transpondeur 20 17000 340000 mobile Logiciel 1 50000 50000 Total AIS 425000 Au regard du seul coût d investissement, cette technologie engendre des coûts nettement plus élevés avec une flexibilité moindre en terme d évolution. Contrairement à la technique GPS qui va bénéficier de Galiléo (apport de nouvelles fonctionnalités), la technique AIS nécessitera des coûts importants pour une évolution du matériel déjà acquis à un coût élevé. CETMEF 2003 21/22 21/08/03

7. Conclusion La mise en place d un dispositif de suivi de flotte deviendra rapidement obligatoire pour toutes les organisations qui interviennent régulièrement auprès des usagers ou qui travaillent en dehors de leurs propres infrastructures. En effet, ce dispositif améliore considérablement la qualité des interventions grâce à l amélioration du temps de déplacement, à l optimisation des tournées, et au suivi en temps réel depuis un poste central des moyens engagés sur le terrain. Différentes technologies sont disponibles actuellement pour assurer le suivi de flotte, mais au regard des coûts d exploitation, la technologie GPS semble être la plus avantageuse car son utilisation est gratuite. Or le coût d exploitation provient essentiellement du nombre de requête de positionnement demandée. De plus, le positionnement par satellite sera prochainement renforcé par la constellation européenne galileo qui proposera des services supplémentaires. Les coûts de communication, quant à eux, profitent de l apparition de la technologie GPRS et de la forte diminution des coûts pour le transfert de données. CETMEF 2003 22/22 21/08/03