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“2009, Año de la Reforma Liberal” SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA ...
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Dedicatoria                                                        A Dios: Por hacerme un hombre afortunado, ya que nada m...
AgradecimientosDifícilmente podré, en tan limitado espacio, agradecer adecuadamente todo y atodos los que algo debo en rel...
ResumenLas tecnologías de información (TI) contextuales o dependientes de la localizacióndel usuario, están proyectándose ...
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Capítulo 1 Introducción                           Figura 1.1 Tecnologías inalámbricas1.2 Antecedentes del proyectoEn el CE...
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Capítulo 1 Introducción       momento preciso (conciencia del contexto), teniendo en cuenta la ubicación       del usuario...
Capítulo 1 Introducciónprecisión en este tipo de sistemas incluyen un error medio menor a 2 metros; porotro lado, el facto...
Capítulo 1 Introducción  ii.   Capítulo 3: Marco Teórico. Se presentan los fundamentos teóricos de las        diferentes t...
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Capítulo 2 Estado del ArteA continuación se describen y se evalúan algunos artículos, relacionados con eltema de tesis, ex...
Capítulo 2 Estado del Arteestá en la línea de vista directa (LOS, Line Of Sight), la antena multi-arreglo puededeterminar ...
Capítulo 2 Estado del ArteEn E-OTD el terminal móvil mide la diferencia de tiempo de llegada de las ráfagasde pares cercan...
Capítulo 2 Estado del Arte                    Figura 2.2Plano utilizado sistema RADAR [RADAR 2000]   Se realiza un recorri...
Capítulo 2 Estado del Arte2.3 The Horus WL AN location determination system [HORUS    2004]Investigadores de la Universida...
Capítulo 2 Estado del ArteDesventajas      Al utilizar técnicas probabilísticas para la obtención del mapa de radio es    ...
Capítulo 2 Estado del Arte     El sistema de monitoreo del hogar. Su intención es extender el monitoreo     en el ambiente...
Capítulo 2 Estado del Arte      No maneja consciencia del contexto ni auto-identificación.2.5 Location Awareness in Commun...
Capítulo 2 Estado del ArteArquitectura del sistemaLa arquitectura del sistema se presenta en la figura 2.5. Como puede obs...
Capítulo 2 Estado del ArteEl funcionamiento se describe como sigue:1. Primeramente el dispositivo móvil detecta en que AP ...
Capítulo 2 Estado del Arte      Aplicaciones cliente. Ejemplo de ello es un visitante con una PDA con      Bluetooth habil...
Capítulo 2 Estado del Arte El siguiente paso es que el servidor central registra en la bitácora la petición y  envía la i...
Capítulo 2 Estado del Arte2.7 A Location-aware System using RFID and Mobile Devices for    Art Museums [TESOREIRO 2008]Est...
Capítulo 2 Estado del Arte                      Figura 2.9 Modelo conceptual [TESOREIRO 2008]Lo interesante de este modelo...
Capítulo 2 Estado del Arte        del mismo. Asimismo, el proyecto manejará un proceso de guiado utilizando la        info...
Capítulo 2 Estado del ArteCuenta con tres opciones del servicio: para localizar otros dispositivos móviles,para que locali...
Capítulo 2 Estado del Arte                      Tabla 2 Comparativa de los servicios de localización                      ...
3 Capítulo 3 Marco teórico                        Capítulo 3 Marco teóricoEn este capítulo se presenta la teoría relaciona...
Capítulo 3 Marco Teórico3.1 Plataformas de dispositivos móviles3.1.1 Windows MobileEs un sistema operativo compacto, con u...
Servicios de localización conscientes del contexto aplicando perfiles de movilidad y tecnologías de localización heterogéneas
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Las tecnologías de información (TI) contextuales o dependientes de la localización
del usuario, están proyectándose como el nuevo paradigma de interacción entre el
usuario y su entorno. Sistemas en donde el usuario recibirá retroalimentación de
información contextual dependiendo del lugar donde se localice.
Estos servicios permitirán, entre otras cosas, realizar las actividades que tiene
programadas en su agenda, las cuales, están relacionadas con una ubicación
especifica, es decir, se define una relación espacio-tiempo, a diferencia de las
agendas tradicionales que únicamente administran actividades atemporales.
En este proyecto se presenta un sistema novedoso que utiliza tecnologías de
auto-identificación como RFID y QRCodes, y teléfonos celulares con sistema
operativo Android para la localización de usuarios dentro de edificios multinivel y
en áreas tipo campus, es decir con varios edificios. Además ofrece la asociación
de objetos del mundo real al sistema de información mediante la autoidentificación,
utilizando RFID y QRCodes.

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  1. 1. cenidet Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico Departamento de Ciencias Computacionales TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS EN CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN Servicios de localización conscientes del contexto aplicandoperfiles de movilidad y tecnologías de localización heterogéneas presentada por Israel Arjona Vizcaíno Ing. en Sistemas Computacionales por el I. T. de Tepic 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. Javier Ortiz Hernández Jurado: Dra. Azucena Montes Rendón – Presidente Dr. José Antonio Zarate Marceleño – Secretario M.C. Hugo Estrada Esquivel – Vocal Dr. Juan Gabriel González Serna – Vocal SuplenteCuernavaca, Morelos, México. 14 de Septiembre de 2009
  2. 2. “2009, Año de la Reforma Liberal” SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICOANEXO No.11 M10 ACEPTACIÓN DEL DOCUMENTO DE TESIS Cuernavaca, Morelos, 07/septiembre/2009Dr. Hugo Estrada EsquivelJefe del departamentode Ciencias ComputacionalesPresente. At´n: Dr. Raúl Pinto Elías. Presidente del Consejo del Posgrado de Ciencias ComputacionalesNos es grato comunicarle, que conforme a los lineamientos para la obtención del grado de Maestro enCiencias de este Centro, y después de haber sometido a revisión académica la tesis titulada “Servicios delocalización conscientes del contexto aplicando perfiles de movilidad y tecnologías de localizaciónheterogéneas” realizada por el alumno Israel Arjona Vizcaíno y dirigida por el Dr. Juan Gabriel GonzálezSerna y Codirigida por el Dr. Javier Ortiz Hernández, habiendo realizado las correcciones que le fueronindicadas, acordamos ACEPTAR el documento final de tesis, así mismo le solicitamos tenga a bien extenderel correspondiente oficio de autorización de impresión.c.c.p. Dr. Gerardo Reyes Salgado.- Subdirección Académica. L.I. Guadalupe Garrido Rivera.- Jefe Departamento de Servicios Escolares. Dr. Juan Gabriel González Serna.- Directores de tesis InteresadoInterior Internado Palmira s/n Col. Palmira C. P. 62490 Cuernavaca, Morelos, México.Tel. 777 362 77 70 con 10 líneas Fax : 362 77 95 (directo)www.cenidet.edu.mx
  3. 3. “2009, Año de la Reforma Liberal” SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICOANEXO No. 12 M11 AUTORIZACIÓN DE IMPRESIÓN DE TESIS Cuernavaca, Morelos, 07/septiembre/2009C. Israel Arjona VizcaínoCandidato al grado de Maestra en Cienciasen Ciencias de la ComputaciónPresente.Después de haber atendido las indicaciones sugeridas por la Comisión Revisora de la Academia de Cienciasde la Computación en relación a su trabajo de tesis cuyo título es: “Servicios de localización conscientesdel contexto aplicando perfiles de movilidad y tecnologías de localización heterogéneas”, me es gratocomunicarle que conforme a los lineamientos establecidos para la obtención del grado de Maestro en Cienciasen este centro se le concede la autorización para que proceda con la impresión de su tesis.c.c.p. Dr. Gerardo Reyes Salgado.- Subdirección Académica Dr. Raúl Pinto Elías.- Presidente de la Academia de Ciencias Computacionales L.I. Guadalupe Garrido Rivera.- Jefe del Departamento de Servicios Escolares Expediente
  4. 4. Dedicatoria A Dios: Por hacerme un hombre afortunado, ya que nada me ha sido fácil. A mis padres: Ramón Arjona Flores y Ernestina Vizcaíno, sé que es poco, comparado con todo lo que me han dado. A mis hermanas:Myriam y Denisse, el triunfo también es suyo, contribuyeron con su apoyo incondicional. A mi novia: Gabriela Marisol, por soportar, mantener y respetar el amor a la distancia.
  5. 5. AgradecimientosDifícilmente podré, en tan limitado espacio, agradecer adecuadamente todo y atodos los que algo debo en relación al trabajo que aquí presento. Si algo tiene demeritorio, sin duda es fruto de muchos más de los que menciono en estas líneas.Primero, y a gran distancia del resto, mis padres. Sin su sacrificio, la ayuda de losque siguen habría sido estéril.A mis hermanas Denisse y Myriam gracias por apoyarme en todo momento y entodas mis decisiones, que aunque no siempre son las más acertadas las respetan.A mis primos Celia Emma y José Luis, y sus hijos Alejandro y Andrea porbrindarme un techo y hacerme sentir como en mi hogar. Su contribución esespecial.A toda mi familia: abuelos, tíos, sobrinos, primos, son tantos que se necesitaría deotra tesis para describir el apoyo que he recibido de cada uno de ustedes. Graciasmuchas gracias.Gracias, por supuesto, al Dr. Juan Gabriel, mi director de tesis. Sus consejos,correcciones y confianza me señalaron el camino cuando lo necesité.A los revisores de esta tesis: Dra. Azucena Montes Rendón, Dr. Hugo EstradaEsquivel y al Dr. José Antonio Zarate Marceleño cuya incansable labor dejardinería ha hecho posible que este trabajo pueda ser mostrado y no sólo leído.A mis compañeros de sistemas distribuidos Rubí, Yanet, Omar, Christian y JoséLuis por tenderme la mano y por su grata compañía.A todos mis compañeros de generación, de ingeniería de software y deinteligencia artificial por la ayuda recibida a lo largo de este tiempo, globalmentemuy positivo.A todos mis amigos ¡gracias por los buenos momentos! Especialmente a los deSanta María del Oro y Tepic, Nayarit.Al Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico por habermepermitido pertenecer a su comunidad estudiantil y realizar así mis estudios demaestría.Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por la beca para manutenciónotorgada.Termino por mi novia Gabriela, precisamente porque, al menos en mi mente y enmi corazón, ella fue siempre la primera, la razón de mis esfuerzos. ¡Gracias, Gaby!
  6. 6. ResumenLas tecnologías de información (TI) contextuales o dependientes de la localizacióndel usuario, están proyectándose como el nuevo paradigma de interacción entre elusuario y su entorno. Sistemas en donde el usuario recibirá retroalimentación deinformación contextual dependiendo del lugar donde se localice.Estos servicios permitirán, entre otras cosas, realizar las actividades que tieneprogramadas en su agenda, las cuales, están relacionadas con una ubicaciónespecifica, es decir, se define una relación espacio-tiempo, a diferencia de lasagendas tradicionales que únicamente administran actividades atemporales.En este proyecto se presenta un sistema novedoso que utiliza tecnologías deauto-identificación como RFID y QRCodes, y teléfonos celulares con sistemaoperativo Android para la localización de usuarios dentro de edificios multinivel yen áreas tipo campus, es decir con varios edificios. Además ofrece la asociaciónde objetos del mundo real al sistema de información mediante la auto-identificación, utilizando RFID y QRCodes.
  7. 7. AbstractContextual or dependent information technologies are projected as the newparadigm of interaction between the user and his or her environment. Systemswhere the user will receive feedback from contextual information depending onwhere it is located.These services will, among other things, do the activities scheduled on his or heragenda, which are related to a specific location, i.e. define a relationship betweenspace and time, unlike traditional agendas which only administer timelessactivities.This project presents a novel system that uses self-identification technologies suchas RFID and QRCodes, and mobile phones with the Android operating system forlocating users inside multi-level buildings and in campus-type areas, i.e. withseveral buildings. The association also offers real-world objects to the informationsystem by means of self-identification using RFID and QRCodes.
  8. 8. Tabla de contenidoTabla de contenido __________________________________________________________ iListado de figuras __________________________________________________________ ivListado de tablas ___________________________________________________________ viGlosario de términos y siglas _________________________________________________ vii1 Capítulo 1 Introducción___________________________________________________ 1 1.1 Introducción ____________________________________________________________ 3 1.2 Antecedentes del proyecto ________________________________________________ 4 1.2.1 API SMS para el Procesamiento de Consultas Georeferenciadas / No Georeferenciadas [GUERRA 2007] ____________________________________________________________________ 4 1.2.2 Gateway SMS Pull para servicios basados en localización con una arquitectura de servicios Web [QUIÑONEZ 2007] ______________________________________________________________ 4 1.3 Descripción del problema _________________________________________________ 5 1.4 Objetivos del proyecto ____________________________________________________ 6 1.5 Justificación y beneficios del proyecto _______________________________________ 7 1.6 Alcances y limitaciones del proyecto ________________________________________ 8 1.7 Organización del documento _______________________________________________ 82 Capítulo 2 Estado del arte _______________________________________________ 11 2.1 Simple Location-based Application Development for Mobile Phones [TITICA 2007] _ 13 2.2 RADAR: An In-Building RF-based User Location and Tracking System [RADAR 2000] 15 2.3 The Horus WLAN location determination system [HORUS 2004] _________________ 17 2.4 CAALIX Complete Ambient Assisted Living Experiment [CAALIX 2007] ____________ 18 2.5 Location Awareness in Community Wireless LANs [FERSCHA 2001] ______________ 20 2.6 UbiqMuseum: A Bluetooth and Java Based Context-Aware System for Ubiquitous Computing [CANO 2006] ________________________________________________________ 22 2.7 A Location-aware System using RFID and Mobile Devices for Art Museums [TESOREIRO 2008] _____________________________________________________________ 25 2.8 Comparativa del estado del arte con el proyecto _____________________________ 26 2.9 Servicio UBICACEL de iusacell [UBICACEL 2008]_______________________________ 27 2.10 Servicio Localízame de Movistar [LOCALIZAME 2008]__________________________ 27 2.11 AVL Reach U / Localización y Administración Vehicular Telcel [AVL REACH 2008] ___ 28 2.12 Tramigo [TRAMIGO 2008] ________________________________________________ 28 2.13 Skyhook WPS [SKYHOOK 2008] ____________________________________________ 283 Capítulo 3 Marco teórico ________________________________________________ 31 i
  9. 9. 3.1 Plataformas de dispositivos móviles ________________________________________ 33 3.1.1 Windows Mobile ___________________________________________________________ 33 3.1.2 Symbian __________________________________________________________________ 33 3.1.3 J2ME ____________________________________________________________________ 33 3.1.4 iPhone OS ________________________________________________________________ 33 3.1.5 Android __________________________________________________________________ 33 3.2 REST (Representational StateTransfer) ______________________________________ 34 3.3 JSON__________________________________________________________________ 34 3.4 OSGi __________________________________________________________________ 35 3.5 Servicios basados en localización (LBS) ______________________________________ 35 3.6 Técnicas de posicionamiento______________________________________________ 37 3.6.1 Basadas en redes WAN ______________________________________________________ 37 3.6.1.1 GPS _________________________________________________________________ 37 3.6.1.2 Localización usando GSM ________________________________________________ 38 3.6.2 Basadas en redes LAN _______________________________________________________ 39 3.6.2.1 WiFi ________________________________________________________________ 39 3.6.2.2 RFID ________________________________________________________________ 39 3.6.2.3 Localización por Infrarrojos ______________________________________________ 40 3.6.2.4 Bluetooth ____________________________________________________________ 40 3.6.2.5 Wi-Max ______________________________________________________________ 414 Capítulo 4 Análisis y diseño ______________________________________________ 43 4.1 Análisis _______________________________________________________________ 45 4.2 Diseño ________________________________________________________________ 62 4.2.1 Cliente ___________________________________________________________________ 62 4.2.1.1 Paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.activities _______________________ 63 4.2.1.2 Paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.interfaz ________________________ 65 4.2.1.3 Paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.codigobarras ____________________ 67 4.2.1.4 Paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.conexionhttp ____________________ 68 4.2.1.5 Paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.objetos _________________________ 69 4.2.1.6 Paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.rfid ____________________________ 71 4.2.1.7 Paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.utilerias ________________________ 72 4.2.2 Servidor de tareas __________________________________________________________ 73 4.2.2.1 Paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.basedatos ________________________ 73 4.2.2.2 Paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.osgi _____________________________ 74 4.2.2.3 Paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.objetos __________________________ 74 4.2.2.4 Paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.utilerias __________________________ 76 4.2.2.5 Paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.recursosrestlet ____________________ 76 4.2.3 Interacción cliente-servidor___________________________________________________ 77 4.2.3.1 Autentificación del usuario ______________________________________________ 77 4.2.3.2 Consulta de tareas pendientes____________________________________________ 79 4.2.3.3 Consultar el detalle de una tarea pendiente _________________________________ 81 4.2.3.4 Completar/Cancelar una tarea pendiente ___________________________________ 83 4.2.3.5 Dar de alta una nueva tarea (establecer tarea como pendiente) _________________ 85 4.2.3.6 Tarea de guiado _______________________________________________________ 91 4.2.4 Diseño de las URL __________________________________________________________ 96 4.2.5 Diseño del modelo de la base de datos __________________________________________ 99 4.2.6 Diseño de la aplicación Web para la gestión de las tareas __________________________ 101 4.2.6.1 Paquete mx.edu.cenidet.basedatos_______________________________________ 102 ii
  10. 10. 4.2.6.2 Paquete mx.edu.cenidet.xmlread ________________________________________ 1035 Capítulo 5 Implementación _____________________________________________ 105 5.1 Detalles tecnológicos ___________________________________________________ 107 5.1.1 Cliente __________________________________________________________________ 107 5.1.2 Servidor _________________________________________________________________ 108 5.1.3 Aplicación Web de gestión de tareas __________________________________________ 108 5.2 Interacción del sistema cliente-servidor ____________________________________ 108 5.2.1 Autenticación del usuario ___________________________________________________ 108 5.2.2 Consulta de tareas pendientes _______________________________________________ 110 5.2.3 Completar/Cancelar una tarea _______________________________________________ 111 5.2.4 Nueva tarea (establecer una tarea como pendiente) ______________________________ 113 5.2.5 Tarea de guiado por RFID ___________________________________________________ 115 5.2.6 Tarea de guiado por QRCodes ________________________________________________ 117 5.3 Interacción de la aplicación Web__________________________________________ 119 5.3.1 Administración de usuarios __________________________________________________ 120 5.3.2 Administración de recursos __________________________________________________ 121 5.3.3 Administración de ubicaciones _______________________________________________ 122 5.3.4 Administración de tareas ____________________________________________________ 124 5.3.5 Administración de tareas de los usuarios _______________________________________ 1256 Capítulo 6 Pruebas ____________________________________________________ 127 6.1 Pruebas de configuración y conexiones ____________________________________ 129 6.2 Pruebas de auto-identificación ___________________________________________ 132 6.3 Pruebas de localización y guiado del dispositivo móvil ________________________ 134 6.4 Pruebas de administración de tareas ______________________________________ 138 6.5 Pruebas de administración de la información de la base de datos ______________ 1427 Capítulo 7 Conclusiones ________________________________________________ 157 7.1 Conclusiones __________________________________________________________ 159 7.2 Aportaciones __________________________________________________________ 159 7.3 Trabajos futuros _______________________________________________________ 160 7.4 Publicaciones _________________________________________________________ 161Anexos___________________________________________________________________ 163 Anexo A Definición de la interfaz de usuario _______________________________________ 165 Anexo B Plan de pruebas T-Guide _______________________________________________ 171Referencias _______________________________________________________________ 189 iii
  11. 11. List ado de figurasFigura 1.1 Tecnologías inalámbricas _________________________________________________________ 4Figura 2.1 Sistema de localización por ángulo de llegada ________________________________________ 14Figura 2.2Plano utilizado sistema RADAR [RADAR 2000] ________________________________________ 16Figura 2.3 Arquitectura proyecto CAALIX [CAALIX 2007]_________________________________________ 19Figura 2.4 Proceso de localización CampusSpace ______________________________________________ 20Figura 2.5 Arquitectura del sistema CampusSpace [FERSCHA 2001] _______________________________ 21Figura 2.6 Descripción RDF de un miembro del staff [FERSCHA 2001] ______________________________ 21Figura 2.7 Arquitectura del sistema UbiqMuseum [CANO 2006] __________________________________ 23Figura 2.8 Información recibida en un cliente en UbiqMuseum [CANO 2006] ________________________ 24Figura 2.9 Modelo conceptual [TESOREIRO 2008]______________________________________________ 26Figura 3.1 LBS como intersección de tecnologías ______________________________________________ 36Figura 3.2 Clasificación de las técnicas globales de posicionamiento _______________________________ 37Figura 3.3 Esquema de la localización por GPS ________________________________________________ 38Figura 4.1 Diagrama de bloques del proceso de comunicación entre el cliente y el servidor _____________ 45Figura 4.2 Diagrama general de casos de uso _________________________________________________ 46Figura 4.3 Diagrama del caso de uso CU-1 Consultar tareas pendientes ____________________________ 46Figura 4.4 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1 Consultar tareas pendientes __________________ 47Figura 4.5 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.2 Listado de tareas pendientes ________________ 48Figura 4.6 Diagrama del caso de uso CU-1.1 Verificar contexto ___________________________________ 49Figura 4.7 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.1 Verificar contexto _________________________ 50Figura 4.8 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.1.1 Consultar por RFID ______________________ 51Figura 4.9 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.1.2 Consultar por barras _____________________ 52Figura 4.10 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1.1.3 Obtener ubicación ______________________ 54Figura 4.11 Diagrama del caso de uso CU-2 Alta de tarea _______________________________________ 55Figura 4.12 Diagrama de actividad del caso de uso CU-2 Alta de tarea _____________________________ 57Figura 4.13 Diagrama del caso de uso CU-2.1 Seleccionar tarea de guiado __________________________ 57Figura 4.14 Diagrama de actividad del caso de uso CU-2.1 Seleccionar tarea de guiado ________________ 59Figura 4.15 Diagrama del caso de uso CU-3 Completar tarea_____________________________________ 59Figura 4.16 Diagrama de actividad del caso de uso CU-3 Completar tarea __________________________ 60Figura 4.17 Diagrama del caso de uso CU-4 Cancelar tarea ______________________________________ 61Figura 4.18 Diagrama de actividad del caso de uso CU-4 Cancelar tarea ____________________________ 62Figura 4.19 Diagrama de paquetes del cliente ________________________________________________ 63Figura 4.20 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.activities ____________ 63Figura 4.21 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.interfaz _____________ 65Figura 4.22 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.codigobarras ________ 67Figura 4.23 Diagrama de secuencias para la decodificación del código de barras _____________________ 68Figura 4.24 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.conexionhttp _________ 69Figura 4.25 Diagrama de secuencias comunicación cliente/servidor por HTTP _______________________ 69Figura 4.26 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.objetos _____________ 70Figura 4.27 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.rfid ________________ 71Figura 4.28 Diagrama de secuencias para el proceso de lectura de tarjeta RFID ______________________ 71Figura 4.29 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.utilerias _____________ 72Figura 4.30 Diagrama de paquetes del servidor _______________________________________________ 73Figura 4.31 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.basedatos ___________ 74Figura 4.32 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.clientetareasandroid.osgi ________________ 74Figura 4.33 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.objetos _______________ 75Figura 4.34 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.utilerias ______________ 76Figura 4.35 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.servidortareasosgi.recursosrestlet _________ 76Figura 4.36 Diagrama de secuencias para la autenticación del usuario _____________________________ 78Figura 4.37 Diagrama de secuencias para la consulta de tareas pendientes _________________________ 80 iv
  12. 12. Figura 4.38 Diagrama de secuencias para la consulta del detalle de una tarea _______________________ 82Figura 4.39 Diagrama de secuencias para la operación de completar o cancelar una tarea _____________ 84Figura 4.40 Diagrama de secuencias para la obtención de un listado de actividades disponibles para elusuario _______________________________________________________________________________ 86Figura 4.41 Diagrama de secuencias para la obtención de un listado de tareas disponibles para el usuario_ 88Figura 4.42 Diagrama de secuencias para la operación establecer una tarea como pendiente (nueva tarea) 90Figura 4.43 Diagrama de secuencias para la operación obtener la ubicación actual del dispositivo _______ 92Figura 4.44 Diagrama de secuencias para la operación de obtener un listado de ubicaciones ___________ 94Figura 4.45 Diagrama de secuencias de la tarea de guiado por RFID _______________________________ 95Figura 4.46 Diagrama de secuencias de la tarea de guiado con QRCodes ___________________________ 96Figura 4.47 Modelo físico de la base de datos________________________________________________ 100Figura 4.48 Casos de uso de la aplicación Web _______________________________________________ 102Figura 4.49 Diagrama de paquetes de la aplicación Web _______________________________________ 102Figura 4.50 Diagrama de clases paquete mx.edu.cenidet.basedatos ______________________________ 103Figura 4.51 Diagrama de clases paquete mx.edu.cenidet.xmlread ________________________________ 103Figura 5.1 Detalles tecnológicos del proyecto ________________________________________________ 107Figura 5.2 Pantalla inicial del sistema ______________________________________________________ 109Figura 5.3 Pantalla de datos erróneos ______________________________________________________ 109Figura 5.4 Diagrama de flujo del proceso de autenticación _____________________________________ 110Figura 5.5 Pantalla de Tareas Pendientes ___________________________________________________ 110Figura 5.6 Pantalla de detalles de tarea ____________________________________________________ 111Figura 5.7 Diagrama de flujo del proceso de consulta de tareas pendientes ________________________ 111Figura 5.8 Pantalla de detalles de tarea ____________________________________________________ 112Figura 5.9 Pantalla de listado de tareas con mensaje de tarea completada_________________________ 112Figura 5.10 Error en la operación _________________________________________________________ 112Figura 5.11 Diagrama de flujo del proceso de completar/cancelar una tarea _______________________ 113Figura 5.12 Pantallas involucradas en el proceso de alta de tarea ________________________________ 114Figura 5.13 Diagrama de flujo de alta de nueva tarea _________________________________________ 115Figura 5.14 Diagrama de flujo del proceso de guiado por RFID __________________________________ 116Figura 5.15 Pantallas involucradas en el proceso de guiado por RFID _____________________________ 117Figura 5.16 Diagrama de flujo del proceso de guiado por QRCodes _______________________________ 118Figura 5.17 Pantallas involucradas en el proceso de guiado por QRCodes __________________________ 119Figura 5.18 Pantalla principal de la aplicación Web ___________________________________________ 120Figura 5.19 Pantallas del módulo de administración de usuarios _________________________________ 121Figura 5.20 Pantallas del módulo de administración de recursos _________________________________ 122Figura 5.21 Pantalla de alta de campus ____________________________________________________ 123Figura 5.22 Pantalla de captura de ubicaciones ______________________________________________ 124Figura 5.23 Pantalla de alta de tareas _____________________________________________________ 125Figura 5.24 Pantalla de activación de tarea de usuarios ________________________________________ 125 v
  13. 13. List ado de tablasTabla 1 Comparativa de los trabajos relacionados con el proyecto de tesis __________________________ 27Tabla 2 Comparativa de los servicios de localización ___________________________________________ 29Tabla 3 Descripción del caso de uso CU-1 Consultar tareas pendientes _____________________________ 46Tabla 4 Descripción del caso de uso CU-1.2 Listado de tareas pendientes ___________________________ 47Tabla 5 Descripción del caso de uso CU-1.1 Verificar contexto ____________________________________ 49Tabla 6 Descripción del caso de uso CU-1.1.1 Consultar por RFID __________________________________ 50Tabla 7 Descripción del caso de uso CU-1.1.2 Consultar por Barras ________________________________ 51Tabla 8 Descripción del caso de uso CU-1.1.3 Obtener ubicación __________________________________ 52Tabla 9 Descripción del caso de uso CU-2 Alta de tarea _________________________________________ 55Tabla 10 Descripción del caso de uso CU-2.1 Seleccionar tarea de guiado ___________________________ 58Tabla 11 Descripción del caso de uso CU-3 Completar tarea _____________________________________ 59Tabla 12 Descripción del caso de uso CU-4 Cancelar tarea _______________________________________ 61Tabla 13 Caso de prueba T-Guide-001-001 __________________________________________________ 129Tabla 14 Caso de prueba T-Guide-001-002 __________________________________________________ 130Tabla 15 Caso de prueba T-Guide-001-003 __________________________________________________ 131Tabla 16 Caso de prueba T-Guide-002-001 __________________________________________________ 132Tabla 17 Caso de prueba T-Guide-002-002 __________________________________________________ 133Tabla 18 Caso de prueba T-Guide-003-001 __________________________________________________ 134Tabla 19 Caso de prueba T-Guide-003-002 __________________________________________________ 135Tabla 20 Caso de prueba T-Guide-003-003 __________________________________________________ 136Tabla 21 Caso de prueba T-Guide-004-001 __________________________________________________ 138Tabla 22 Caso de prueba T-Guide-004-002 __________________________________________________ 139Tabla 23 Caso de prueba T-Guide-004-003 __________________________________________________ 140Tabla 24 Caso de prueba T-Guide-005-001 __________________________________________________ 142Tabla 25 Caso de prueba T-Guide-005-002 __________________________________________________ 144Tabla 26 Caso de prueba T-Guide-005-003 __________________________________________________ 147Tabla 27 Caso de prueba T-Guide-005-004 __________________________________________________ 152Tabla 28 Caso de prueba T-Guide-005-005 __________________________________________________ 154Tabla 29 Resumen de los casos de prueba de la plataforma propuesta ____________________________ 156Tabla 30 Tareas a desarrollar para las pruebas ______________________________________________ 172Tabla 31 Tecnología física utilizada ________________________________________________________ 173Tabla 32 Tecnología de programación utilizada ______________________________________________ 173Tabla 33 Características a probar de la aplicación ____________________________________________ 174 vi
  14. 14. Glosario de términos y siglasGPRS 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.HTTP HyperText Transfer Protocol. Protocolo de transferencia de hipertexto. Protocolo desarrollado por la W3C para la transferencia de información a través de la Web. Es un protocolo sin estado –no guarda información sobre conexiones anteriores- y está basado en el modelo de cliente- servidor.IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnicoprofesional 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.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.OSGI Open Services Gateway Initiative. Fue creado en Marzo de 1999. Su objetivo es definir las especificaciones abiertas de software que permita diseñar plataformas compatibles que puedan proporcionar múltiples servicios. Fue pensado principalmente para su aplicación en redes domésticas y por ende en la llamada Domótica o informatización del hogar.PostgreSQL Servidor de base de datos libre desarrollado en su primera versión con el nombre de Ingres, proyecto desarrollado en la universidad de Berkeley. Considerado como el referente a los sistemas manejadores de base de datos libres.QRCODES QRCodes. Es un sistema para almacenar información en una matriz de vii
  15. 15. puntos o un código de barras bidimensional creado por la compañía japonesa Denso-Wave en 1994; se caracterizan por los tres cuadrados que se encuentran en las esquinas y que permiten detectar la posición del código al lector. La sigla "QR" se derivó de la frase inglesa "Quick Response" pues el creador aspiraba a que el código permitiera que su contenido se leyera a alta velocidad. Los códigos QR son muy comunes en Japón y de hecho son el código bidimensional más popular en ese país.RFID Radio Frequency Identification. Es un sistema de almacenamiento y recuperación de datos remoto que usa dispositivos denominados etiquetas, transpondedores o tags RFID. El propósito fundamental de la tecnología RFID es transmitir la identidad de un objeto (similar a un número de serie único) mediante ondas de radio. Las tecnologías RFID se agrupan dentro de las denominadas Auto ID (automatic identification, o identificación automática).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.WIFI Wi-Fi es un sistema de envío de datos sobre redes computacionales que utiliza ondas de radio en lugar de cables, además es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11.WLAN Wireless Local Area Network. Es un sistema de comunicación de datos inalámbrico flexible, muy utilizado como alternativa a las redes LAN cableadas o como extensión de éstas. Utiliza tecnología de radiofrecuencia que permite mayor movilidad a los usuarios al minimizar las conexiones cableadas. Las WLAN van adquiriendo importancia en muchos campos, como almacenes o para manufactura, en los que se transmite la información en tiempo real a una terminal central. También son muy populares en los hogares para compartir el acceso a Internet entre varias computadoras. viii
  16. 16. 1 Capítulo 1 Introducción Capítulo 1 IntroducciónEn este capítulo se muestran los antecedentes que existen sobre el trabajo detesis desarrollado, el problema a abordar junto con la motivación y justificación deldesarrollo de esta tesis. Por último se muestra la manera en que se encuentraestructurado el documento.
  17. 17. Capítulo 1 Introducción1.1 IntroducciónLa localización de usuarios en el interior de edificios multinivel es un área deoportunidad en donde se puede potenciar la utilización de teléfonos celulares odispositivos móviles. Estos servicios de localización en interiores permitendesarrollar innumerables aplicaciones gracias a la posibilidad de ubicar en tiemporeal a objetos o personas. Algunos de los principales servicios están relacionadoscon el control de acceso a instalaciones, la seguridad en red basada en lalocalización física de los usuarios, la gestión de las instalaciones que permite elahorro energético, el servicio de emergencia y estadísticas.Sin embargo, las aplicaciones de mayor interés comercial provienen delposicionamiento contextual (context-aware), las cuales requieren aplicaciones quereaccionan ante los cambios de contexto de los usuarios, identificando su posicióny los recursos cercanos a él. Esto significa que el dispositivo del usuario estaráconsiente de la proximidad de objetos, personas y obviamente de su ubicación enel interior de un edificio que puede ser multinivel; esta capacidad de concienciacontextual, abre la puerta para una gran cantidad de nuevos y novedososservicios. La información y servicios que necesita el usuario se le pueden ofreceren el momento y lugar que los requiere. De este modo el espacio de trabajo de losusuarios puede ser adaptado, se permite el acceso a publicidad relevante y seofrece un guiado para que el usuario complete sus tareas del día a día, entre otrasmuchas posibles aplicaciones.Diversas circunstancias han impulsado el desarrollo de los sistemas deposicionamiento. Ejemplo de ello, en la mayor economía del mundo (EEUU) estastecnologías cobraron especial interés a raíz de un mandato legislativo promulgadopor la Comisión Federal de Comunicaciones (Federal CommunicationsCommission, FCC). La FCC decidió hace seis años que en diciembre de 2005 lasoperadoras de telefonía tendrían que ser capaces de localizar automáticamente acualquier persona que efectuara una llamada de emergencia con una precisión de50 a 100 metros.Con estas condiciones de contorno, se hace evidente ver escenarios en los quelos usuarios deambulan por las distintas redes, de forma que inician conexionesen una tecnología concreta y, a lo largo de las mismas, se producen traspasos aotras, en virtud de atributos relativos a la calidad de servicio, costo u otrasconsideraciones que pueden emanar tanto desde la perspectiva de los usuarioscomo del propio operador.La figura 1.1 muestra un pequeño bosquejo de lo siguiente: los dispositivoscelulares actuales cuentan con un gran número de tecnologías de conectividad, alas cuales pueden aplicarse técnicas para localizarlos y aprovechar todos estosdispositivos que traen inmersos los celulares hoy en día. 3
  18. 18. Capítulo 1 Introducción Figura 1.1 Tecnologías inalámbricas1.2 Antecedentes del proyectoEn el CENIDET, específicamente en el área de sistemas distribuidos, se hanrealizado trabajos relacionados con el cómputo móvil. Los trabajos centran suatención en diversas problemáticas que existen en esta área -problemas devisualización en dispositivos móviles, interoperabilidad entre plataformas,problemas de conexión- y principalmente en el desarrollo tecnológico que aportanestas investigaciones. Los antecedentes inmediatos de este trabajo son lossiguientes.1.2.1 API SMS para el Procesamiento de Consultas Georeferenciadas / No Georeferenciadas [GUERRA 2007]En esta tesis se desarrolló una API que permite el desarrollo de aplicaciones LBSpara dispositivos móviles utilizando el sistema GPS como técnica deposicionamiento y el Servicio Mensajería Corta (SMS por sus siglas en inglés)como medio de transporte.En esta tesis se desarrollaron un conjunto de funciones que permiten implementaraplicaciones en dispositivos móviles para procesar consultas georeferenciadas yno georeferenciadas utilizando mensajería SMS.1.2.2 Gateway SMS Pull para servicios basados en localización con una arquitectura de servicios Web [QUIÑONEZ 2007]En esta tesis se implementó la arquitectura de una plataforma para proporcionarservicios basados en localización a través de mensajería SMS, utilizando laubicación del dispositivo, expresada en coordenadas geográficas para ubicar lospuntos de interés que se encuentran cerca, por medio de una base de datosespacial y tecnologías de los servicios Web para resolver información externabasada en localización.Para ello se desarrolló un gateway –pasarela- que permite el procesamiento de losmensajes SMS, los procesa y retorna información – contenida localmente en una 4
  19. 19. Capítulo 1 Introducciónbase de datos espacial o externa por tecnologías de servicios Web- acorde con laubicación del dispositivo móvil. Se proporcionan servicios basados en localizaciónsin la restricción de la red celular sobre la que opera el dispositivo y con lasventajas que proporcionan las tecnologías de los servicios Web a través delreferente de la telefonía celular, la mensajería de SMS.La particularidad de estas tesis es que únicamente enfocaban sus esfuerzos alposicionamiento GPS.1.3 Descripción del problemaEl avance y la creciente difusión de las comunicaciones inalámbricas, la evoluciónde las tecnologías de sensores y localización, y de las tecnologías de lacomputación, permiten pensar en una nueva forma de interactuar con el medioque nos rodea, que se ha venido a definir como la conformación de un espacio―inteligente‖. En Europa existe el concepto de Inteligencia Ambiental (AmI),promovido especialmente por la Comisión Europea. Según [CASAR 2007] planteaun escenario a medio o largo plazo en el que los ciudadanos compran, trabajan odescansan rodeados de interfaces inteligentes soportadas por tecnologías decomputación y de comunicación ubicuas y transparentes.Los dispositivos modernos cuentan con una gran cantidad de interfacesinalámbricas (IEEE 802.11 a/b/g, IEEE 802.15, GPS, GSM, WiMax, RFID) quepermiten aplicar técnicas de localización. La tendencia en tecnologías móviles esla convergencia hacia varias tecnologías. Existen gran diversidad de técnicas delocalización que funcionan bien para ciertos escenarios, algunas son buenas parainteriores (indoor), como las utilizadas con redes IEEE 802.11b/g (WiFi), IEEE802.15.1 (Bluetooth) y IEEE 802.15.4 (RFID), y otras en exteriores (outdoor), comoGPS y técnicas en GSM.GPS es una tecnología de posicionamiento muy buena en exteriores, sin embargopierde su precisión debido a obstáculos como paredes y techos, y el error quepuede presentar es inadmisible. Es por ello que se necesita contar con técnicas delocalización heterogéneas que sean conscientes de su contexto y de este modoaprovechen todas las opciones de conectividad inalámbrica presentes en eldispositivo que se quiere localizar, para poder ubicar a un dispositivo de unamanera exacta en cualquier lugar y en cualquier momento (siempre y cuando hayaconectividad GSM).La problemática de la localización en interiores ha sido objeto de un intensoestudio e investigación durante los últimos años. Se han propuesto diversastécnicas de localización en WiFi, Bluetooth, RFID e infrarrojos. Hasta ahora,ninguna de las soluciones propuestas ha conseguido el éxito que han alcanzadolos sistemas de localización y navegación análogos empleados en exteriores,sobre todo el GPS. Las razones de este fracaso han sido técnicas y sobre todoeconómicas: técnicas porque la localización en interiores plantea retos 5
  20. 20. Capítulo 1 Introduccióntecnológicos muy superiores a los de la localización en espacios abiertos yeconómicas porque la mayor parte de los sistemas propuestos utilizan grancantidad de infraestructuras fijas (sensores, puntos de control, estaciones base,etc.), lo que hace aumentar mucho el costo. Además el error en interiores tieneque ser muy bajo ya que un error grande significaría un error inadmisible en laubicación del usuario. Cabe destacar que si no se utilizan técnicas deoptimización, la precisión es inversamente proporcional al alcance de latecnología, es decir, a mayor alcance menor precisión y viceversa.Actualmente una de las tecnologías que está siendo muy utilizada (poco en elámbito de la localización) es RFID, sobre todo en la unión europea y puedeaplicarse en la automatización de las actividades del día a día, mediante laasociación de objetos del mundo real a los sistemas de información. Con laaplicación de estas tecnologías en el ámbito de los teléfonos móviles, los serviciosbasados en localización (por sus siglas en inglés LBS-Location Based Services)pueden verse enriquecidos con mayor información de contexto y con una mayorprecisión de localización.La mayoría de los dispositivos actuales cuentan con una cámara fotográficaintegrada, la cual puede aprovecharse para decodificar QRCodes que esténasociados a una ubicación y de este modo obtener la posición del usuario cuandolo desee.1.4 Objetivos del proyectoEl objetivo general del proyecto de tesis es el siguiente:―Desarrollar servicios conscientes del contexto que permitan la localización dedispositivos celulares a través tecnologías de posicionamiento heterogéneas(GPS, identificación de células, WiFi, Bluetooth, RFID y QRCodes) mediante laconstante verificación del contexto del usuario‖.Para el cumplimiento del objetivo general, se han desarrollado los objetivosespecíficos que se describen a continuación: i. Realizar una prueba de concepto, implementación y modelo mediante un sistema de localización consciente del contexto. ii. Identificación y análisis de limitaciones tecnológicas y de servicio para estas familias de aplicaciones con tecnologías emergentes de localización, gestión de comunicaciones y de intercambio de contenidos, que permitirán subsanar progresivamente las deficiencias de servicio detectadas. iii. Contribuir al desarrollo de los servicios móviles y ubicuos, estudiando y analizando las tecnologías de comunicaciones, su interoperabilidad, aplicaciones y limitaciones. iv. Ampliar el uso de la inteligencia en el acceso a la información, mediante el desarrollo de un software que seleccione la información relevante en el 6
  21. 21. Capítulo 1 Introducción momento preciso (conciencia del contexto), teniendo en cuenta la ubicación del usuario. v. Hacer uso de la metodología orientada a componentes con el fin de hacer reutilizable la aplicación.1.5 Justificación y beneficios del proyectoEn los últimos años los servicios de localización en redes inalámbricas se estánconvirtiendo en un servicio clave para todo operador. La razón del crecienteinterés en este tipo de servicios reside en el hecho de que la información delocalización constituye un servicio en sí mismo (p. ej. un usuario desea conocer suposición en un determinado instante), al tiempo que dicha información puedeemplearse para la construcción de servicios de valor añadido en los que el usuariono solicite la posición de forma explícita, pero el servicio solicitado sí requiera deella para llevarse a cabo (p. ej. guiado, farmacia de guardia más cercana, etc.)[DRANE 1998]. Además, las exigencias establecidas por parte de diversosreguladores (p. ej. FCC, UE, etc.) hacen que los servicios de localización esténcada vez más presentes en las redes celulares públicas actuales [ESCALONA2007].La disponibilidad de este tipo de servicios puede ser aprovechada por losoperadores de red más allá de la percepción económica que se espera de ellos.De esta forma, la información de localización de los usuarios de la red puedeemplearse para optimizar el funcionamiento de la misma [LEE 2001], empleandopor ejemplo sistemas inteligentes de buscapersonas, modelos de traspasobasados en la localización del usuario y la previsión de sus movimientos, lareserva de recursos en función del patrón de movimiento de los distintos usuariosde la celda, etc.La problemática de la localización en interiores ha sido objeto de un intensoestudio e investigación durante los últimos años. En varios proyectos se describecomo han ido evolucionando los sistemas basados en localización y pasaron deser reactivos, en donde el usuario solicitaba referencias según su ubicación a serproactivos en donde se verifica el contexto para ofrecer servicios al usuario.Hasta ahora, ninguna de las soluciones propuestas ha conseguido el éxito quehan alcanzado los sistemas de localización y navegación análogos empleados conmucho éxito en entornos urbanos, como lo es el sistema de posicionamientoglobal (GPS por sus siglas en inglés) o los sistemas híbridos empleados por lascompañías de telefonía celular (AGPS), los cuales no son adecuados paraidentificar la ubicación de un usuario que se encuentra dentro de un edificio.En resumen, se pueden identificar dos factores que han determinado el fracaso deestas técnicas de localización al interior de edificios, uno es técnico y otroeconómico, es decir, el factor técnico se enfrenta a retos tecnológicos muysuperiores a los de la localización en espacios abiertos, las exigencias de 7
  22. 22. Capítulo 1 Introducciónprecisión en este tipo de sistemas incluyen un error medio menor a 2 metros; porotro lado, el factor económico porque la mayor parte de los sistemas propuestosen los trabajos relacionados utilizan gran cantidad de infraestructura fija (sensores,puntos de control, estaciones base, etc.), lo que hace aumentar mucho el costo deestos sistemas de localización.Desarrollar una técnica que sea viable y factible tanto económica comotécnicamente, y además ofrezca una gran precisión de ubicación significa poderofrecer una gran cantidad de servicios a los usuarios dependiendo de su contextoy de su ubicación.1.6 Alcances y limitaciones del proyectoEl proyecto puede volverse muy amplio debido a la gran diversidad de tecnologíasy, para cada una de ellas una variedad de técnicas de localización, si a esto leagregamos la convergencia de estas técnicas, resulta un problema sumamentecomplejo, es por ello que hemos definido las siguientes consideraciones para elproyecto: Para el desarrollo del proyecto partiremos del hecho de que el entorno en el que se quiere localizar al dispositivo tiene al menos cobertura GSM. Se trabajará en técnicas de posicionamiento utilizando RFID y QRCodes. Trabajará con tecnología GSM en los rangos de frecuencia 850/1900 y 900/1800. El medio de transmisión será HTTP. Los dispositivos celulares que se utilizarán son dispositivos que soporten el sistema operativo Android y que tengan conectividad WiFi.El proyecto no contemplará lo siguiente: Redes WiFi para el estándar 802.11abg, Redes Bluetooth 802.15. Se limitará a algunos dispositivos celulares, no para todas las marcas y modelos. No se trabajará con redes 802.16 (Wi-Max) debido a que no se tiene la infraestructura para hacerlo.1.7 Organización del documentoEl documento se encuentra organizado en 6 capítulos, los cuales presentan lasiguiente información: i. Capítulo 2: Estado del arte. Se presentan trabajos relacionados con el proyecto de tesis, desarrollados recientemente. 8
  23. 23. Capítulo 1 Introducción ii. Capítulo 3: Marco Teórico. Se presentan los fundamentos teóricos de las diferentes tecnologías usadas y su forma de operación. Asimismo, se describen los conceptos utilizados en el desarrollo del documento. iii. Capítulo 4: Análisis y Diseño. Se muestran los casos de uso, escenarios, diagramas de actividad, clases y secuencia que representan el análisis y diseño de las aplicaciones que resultan del proyecto. iv. Capítulo 5: Implementación. Se presenta la implementación de la arquitectura y la forma en que colaboran los diferentes módulos que la conforman. Se describen las interfaces de usuario desarrolladas para su manejo y se menciona la relación entre cada uno de los módulos de las aplicaciones. v. Capítulo 6: Pruebas. Se presentan los resultados de las pruebas. vi. Capítulo 7: Conclusiones. Se presentan las aportaciones de la tesis, los trabajos futuros y las publicaciones realizadas durante el desarrollo de la tesis.vii. Anexo A: Definición de las interfaces de usuario. Se muestran las interfaces de usuario desarrolladas para el dispositivo celular con el sistema operativo Android.viii. Anexo B: Plan de pruebas. Describe el plan de pruebas basado en el IEEE std 829. 9
  24. 24. 2 Capítulo 2 Estado del arte Capítulo 2 Estado del arteEn este capítulo se describen los trabajos relacionados y estado del arte queinfluyen para el desarrollo del presente trabajo.
  25. 25. Capítulo 2 Estado del ArteA continuación se describen y se evalúan algunos artículos, relacionados con eltema de tesis, extraídos en su mayoría de memorias de congresos recientes(2006-2008) de la IEEE.2.1 Simple Location-based Application Development for Mobile Phones [TITICA 2007]Se da una descripción general acerca de algunas de los componentes másimportantes y servicios necesarios para construir aplicaciones basadas enlocalización. Se enfatiza que una de las tareas más importantes para realizar unsistema basado en localización, es la determinación de la posición de lasterminales móviles, es por esto que se centra en la descripción de técnicas deposicionamiento GSM. Describe las siguientes: Tiempo de llegada (Time of Arrival, TOA)Esta técnica se basa en la medición del tiempo de llegada de una señaltransmitida por un terminal móvil a diferentes estaciones base. Para efectuar elcálculo, una posibilidad es medir el tiempo de ida y vuelta de la señal. De estamanera la distancia recorrida por la señal se calcula como producto del tiempoempleado en llegar a la BTS (estación base) y la velocidad de la luz.Mediante TOA es necesario efectuar medidas al menos respecto a tres estacionesbase para obtener una precisión aceptable en el cálculo de la posición de unterminal. Las medidas permiten trazar circunferencias con centro en cada una delas BTS, dando su intersección como resultado el punto donde se encuentra elterminal que se desea localizar. Posteriormente se transmiten al servidor delocalización, que realiza los cálculos y corrige los errores utilizando métodosmatemáticos. Estos errores pueden deberse al tiempo de procesado en elterminal, el cual depende del fabricante y también de la situación de carga deldispositivo en un momento determinado. Otra desventaja que presenta estatécnica es que la ausencia de visión directa entre el terminal y la estación basepuede causar un error que desemboque en una falsa estimación. Cell IDEsta técnica de localización (Cell Global Identity-CGI) está disponible sin realizarninguna inversión ni modificación en red o terminal, pues la posición se obtienemediante la identidad de la celda en la que se encuentra el terminal móvil. Laprecisión de este método puede ir de algunos cientos de metros en áreas urbanashasta 32 kilómetros en áreas rurales. Ángulo de llegada (Angle of Arrival, AOA o Direction of Arrival, DOA)Este método utiliza antenas multi-arreglo situadas en la estación base paradeterminar el ángulo de la señal incidente. Si un terminal que transmite una señal 13
  26. 26. Capítulo 2 Estado del Arteestá en la línea de vista directa (LOS, Line Of Sight), la antena multi-arreglo puededeterminar de qué dirección viene la señal. Para conocer la posición del terminales necesaria al menos una segunda estimación procedente de otra estación basecon la misma tecnología que la primera. La segunda estación base localizará alterminal y comparará sus datos con los de la primera estación para despuéscalcular la posición del usuario mediante trigonometría. En principio sólo sonnecesarias dos estaciones base para estimar la posición del terminal móvil, poreste motivo AOA resulta efectiva en entornos rurales, donde es complicadodisponer de visión de tres estaciones base al mismo tiempo. Pero en condicionesadversas (entornos urbanos) suele ser imprescindible emplear más estaciones conel fin de obtener mayor precisión. Figura 2.1 Sistema de localización por ángulo de llegadaLos sistemas AOA deben diseñarse para tener en cuenta señales multitrayecto,aquéllas que son consecuencia de una reflexión y que por tanto llegan a la antenacon un ángulo erróneo. Por otra parte, la instalación y alineación de las antenasmulti-arreglo en las estaciones base es un proceso complicado y caro. Además, silas antenas sufren una leve modificación en su orientación debido al viento o lastormentas se pueden producir errores considerables en la estimación, ya que éstase realiza en base a ángulos absolutos respecto de la antena. Diferencia de tiempo de observado mejorado (Enhanced Observed Time Difference, E-OTD)La técnica E-OTD opera sobre redes GSM y GPRS e incluye nueva tecnologíatanto en el terminal móvil como en la red. Siendo la solución de red similar a l autilizada en TDOA, el sistema necesita que se instalen unidades de medida deposición (Location Measurement Units - LMU) a modo de balizas de referencia enpuntos dispersos geográficamente. La densidad de LMUs determinará la precisióndel sistema, y por ello normalmente es necesario instalar en toda la red una LMUpor cada una o dos estaciones base. Estos receptores y los terminales móvileshabilitados con software E-OTD realizan medidas de las señales procedentes detres o más estaciones base periódicamente. Las diferencias temporales de llegadade la señal a los dos puntos (LMU y terminal) se combinan para producir líneashiperbólicas que se intersecan en el lugar donde está el terminal móvil, ofreciendode esta manera localización en dos dimensiones. 14
  27. 27. Capítulo 2 Estado del ArteEn E-OTD el terminal móvil mide la diferencia de tiempo de llegada de las ráfagasde pares cercanos de estaciones base. Si estas estaciones no están sincronizadas(como es el caso de las redes GSM), la red debe evaluar el desfase entre ellaspara poder estimar las diferencias de tiempo relativas (Relative Time Difference -RTD). Con el fin de obtener un resultado preciso, se necesitan medidas de ladiferencia de tiempo observado (Observed Time Difference) y RTD de tres paresde estaciones base separadas en el espacio. Una vez obtenidas las medidas, elcálculo de la posición puede estar asistido por red, si el terminal móvil mide laseñal de OTD y la red le proporciona la información de las coordenadas de lasBTS y valores RTD, o asistido por el terminal, en cuyo caso es el terminal el quemide la OTD y envía la medida a la red que calcula la ubicación. En conclusión, laposición del terminal 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.Desventajas Únicamente se enfoca a la localización utilizando técnicas en GSM, por lo que el error de posicionamiento es inadmisible para interiores (más de 50 metros). No se maneja la consciencia de contexto. No define otro tipo de tareas.2.2 RADAR: An In-Building RF-based User Location and Tracking System [RADAR 2000]RADAR es un sistema de localización en WLAN, desarrollado por investigadoresde Microsoft, el cual opera mediante la grabación y procesamiento de informaciónde la potencia de señal recibida de múltiples AP (Utiliza potencia de señalrecibida). Este sistema combina mediciones empíricas con el modelado depropagación de la señal para determinar la localización de un dispositivo.Las fases de la metodología son las siguientes:Fase de recolección de datosSe registra información acerca de la señal de radio en función de la posición delusuario, esto se realizó de la siguiente manera: Se utiliza un software llamado WaveLAN para monitorear los paquetes beacom enviados por los AP. Se diseña un mapa del piso de un edificio (ver figura 2.2). 15
  28. 28. Capítulo 2 Estado del Arte Figura 2.2Plano utilizado sistema RADAR [RADAR 2000] Se realiza un recorrido utilizando un dispositivo inalámbrico y el software antes mencionado, en los puntos negros de la figura 3 se tomaron varias medidas de la potencia de la señal de los diversos AP provistas por el software WaveLAN, cabe destacar que se toman medidas colocando al usuario con el dispositivo inalámbrico volteando hacia los 4 puntos cardinales (debido a que el cuerpo puede obstruir la señal de un AP, lo que ocasionaría recibir un dato de potencia de señal más bajo). Posteriormente un usuario manualmente define su posición dando clic sobre un mapa. Después los datos recolectados se almacenan en una base de datos como tuplas formadas de la siguiente manera: Posición x Posición y Dirección (norte, sur..)i Potencia señaliFase de localización El dispositivo captura la potencia de la señal recibida en su posición proveniente de los AP que tiene a la vista y utilizando la fórmula de la distancia euclidiana: D = , donde si es la potencia de señal detectada y s i’ es la potencia de señal obtenida por el usuario, dados estos valores y por medio de la fórmula se obtiene la posición x y y que minimice a D según las potencias recibidas.Desventajas No contempla otro tipo de posicionamiento. No maneja consciencia de contexto ni auto-identificación. El grado de precisión de la ubicación está en función de la cantidad de AP que se tengan a la vista, a mayor número de AP mayor será la precisión, por lo que se pueden tener errores inadmisibles cuando sólo se está en la cobertura de un AP. 16
  29. 29. Capítulo 2 Estado del Arte2.3 The Horus WL AN location determination system [HORUS 2004]Investigadores de la Universidad de Maryland presentan Horus, el cual es unsistema de determinación de la localización basado en RF (radio frecuencia). Elsistema utiliza la longitud de la señal observada por la transmisión de paquetestransmitidos por los AP para inferir la localización del usuario. Utiliza una técnicade mapeo de radio basado en la probabilidad, además utiliza clúster para reducirlos requerimientos computacionales y de procesamiento.Las fases de la metodología son las siguientes:Fase de entrenamiento fuera de línea1. Se construye el mapa de radio, clúster de localizaciones del mapa de radio, el cual almacena la distribución de la longitud de la señal recibida de cada AP para cada ejemplo de localización.2. Almacena los datos obtenidos del mapeo en forma de tuplas compuestas como sigue: x y ss P(x) Donde: x y y representan las coordenadas dentro del plano del piso del edificio. ss es la potencia de señal recibida y P(x) es la probabilidad de que un dispositivo esté en las coordenadas (x, y) con potencia recibida ss. Para obtener P(x) sacaron alrededor de 300 muestras en cada uno de los puntos de ejemplo.3. Posteriormente se crean clúster o agrupaciones según los puntos de localización en el mapa del piso, con la finalidad de minimizar la carga computacional al momento de la fase de determinación de la localización del dispositivo.Fase de determinación de localización en línea1. Se obtiene un vector compuesto de las potencias de señal y las direcciones MAC de los AP de los cuales se recibe señal.2. Para el AP con mayor señal recibida se busca encontrar la localización (x, y) que maximice la probabilidad P(x).3. Si la diferencia entre la P(x) mayor y la segunda mayor es considerablemente alta se toma ese punto como la localización del dispositivo, en caso contrario se repite el paso 2 tomando en cuenta la potencia de señal del siguiente AP. 17
  30. 30. Capítulo 2 Estado del ArteDesventajas Al utilizar técnicas probabilísticas para la obtención del mapa de radio es más preciso que los que utilizan técnicas determinísticas en WLAN. No contempla otro tipo de posicionamiento. No maneja la consciencia del contexto ni auto-identificación. El grado de precisión de la ubicación está en función de la cantidad de AP que se tengan a la vista, a mayor número de AP mayor será la precisión, por lo que se pueden tener errores inadmisibles cuando sólo se está en la cobertura de un AP.2.4 CAALIX Complete Ambient Assisted Living Experiment [CAALIX 2007]Es un proyecto concluido en diciembre de 2008 en el cual se desarrolla undispositivo ligero capaz de medir los signos vitales específicos de los ancianos,detectando fallas y comunicando automáticamente en tiempo real a suscuidadores en caso de emergencia, esto lo hace en interiores o en exteriores.Los objetivos primordiales de este proyecto son los siguientes:1. Identificar los signos vitales y patrones más importantes en la determinación de probables estados críticos de la salud de un anciano.2. Desarrollar un dispositivo electrónico habilitado para medir los signos vitales y detectar recaídas en las personas ancianas en un ambiente domestico y en exteriores. El aparato tiene un sistema de geolocalización, de modo que el sistema de monitoreo esté habilitado para conocer la posición del anciano en caso de emergencia.3. Permitir el monitoreo seguro de los individuos organizados en grupos dirigidos por un cuidador, quien decidirá si comunicar los eventos identificados mediante el sistema a un servicio de emergencia.4. Crear un servicio de tele-asistencia social que pueda ser operado fácilmente por los usuarios.Cuenta con tres áreas principales de desarrollo: El sistema de monitoreo de roaming. Su intención es monitorear discretamente a la persona mayor mientras lleva a cabo sus actividades diarias en forma independiente, tanto en su casa como en el exterior. Se medirán varios signos vitales o recaídas y automáticamente se enviarán junto con su posición geográfica al servicio central de cuidado en caso de emergencia, de este modo una unidad de rescate puede ser despachada a tiempo. 18
  31. 31. Capítulo 2 Estado del Arte El sistema de monitoreo del hogar. Su intención es extender el monitoreo en el ambiente del hogar, integra otros dispositivos y sensores; el soporte de video comunicación y VoIP. El sistema central de monitoreo servicio de cuidado. Recibe las alertas de las personas mayores suscritas. El cuidador evalúa la situación de una persona de acuerdo a los resultados recibidos y en caso necesario se comunica al servicio de emergencia. Figura 2.3 Arquitectura proyecto CAALIX [CAALIX 2007]Desventajas Únicamente utiliza el GPS como técnica de localización, esto significa que no se puede localizar a la persona en interiores que no sean su hogar, por ejemplo un centro comercial o un campus donde hay muchos edificios y no hay conectividad GPS. En el interior de su hogar se tiene que desplegar un gran sistema de monitoreo vía circuito cerrado para identificar la posición de la persona, esto lo hace muy costoso. La posición la envía únicamente con transmisión de datos GPRS, esta cobertura es menor a la cobertura utilizada por el GSM, si no hay GPRS no puede enviar su localización, aunque tenga cobertura GPS. 19
  32. 32. Capítulo 2 Estado del Arte No maneja consciencia del contexto ni auto-identificación.2.5 Location Awareness in Community Wireless LANs [FERSCHA 2001]En este proyecto, llamado CampusSpace, se propone utilizar las capacidades deposicionamiento de las técnicas en redes 802.11 (WiFi) mediante la integración delas tecnologías RFID. Para lo anterior desarrollaron un Framework, el cual permitede forma transparente recolectar e interpretar información de la posición demóviles en coberturas de señales 802.11 y del mismo modo recolecta informaciónmapeada cartográficamente en etiquetas RFID.Proceso de determinación de posiciónEl proceso que siguen consta de dos fases hasta antes de llegar a ladeterminación de la posición, ver figura 2.4. Recolección de Recolección de Determinación de la información proximidad espacial posición geográfica Figura 2.4 Proceso de localización CampusSpaceRecolección de la información geográficaEn este punto se recolecta la potencia de señal recibida en la cobertura de losdispositivos cliente registrados en los AP. Para la realización de las pruebas setrabaja con el estándar 802.11b, además se considera la aparición de no más detres AP para evitar la colisión de paquetes.Como técnica de posicionamiento WLAN se utiliza la potencia de la señal recibidaRSS, la cual se ve afectada por paredes de concreto, objetos de metal y personas,entre otros.Recolección de proximidad espacialPara realizar este proceso se hace uso de la tecnología RFID, para ello se utilizantarjetas RFID pasivas. Los lectores RFID se integraron dentro de los dispositivoscomo un hardware PCMCIA mismo que permite, por un lado la conexión medianteWiFi y por otro está magnéticamente acoplado a un lector RFID. 20
  33. 33. Capítulo 2 Estado del ArteArquitectura del sistemaLa arquitectura del sistema se presenta en la figura 2.5. Como puede observarseestá compuesta por un servidor central, el cual colecta información de localizaciónde las estaciones móviles y de los AP, así como sus propiedades, localización,etc. Este servidor es llamado servidor de localización y actúa como un agenteentre diferentes clientes. Figura 2.5 Arquitectura del sistema CampusSpace [FERSCHA 2001]Los clientes almacenan información local, mientras el servidor de localización sóloadministra URIs y URLs enlazadas a la información. Para manejar estainformación de forma estructurada se utiliza RDF como un formato general dedescripción, el cual es un Framework para metadatos en la World Wide Web(WWW), desarrollado por el World Wide Web Consortium (W3C). Un ejemplo deeste tipo de formato se muestra en la figura 2.6. Figura 2.6 Descripción RDF de un miembro del staff [FERSCHA 2001] 21
  34. 34. Capítulo 2 Estado del ArteEl funcionamiento se describe como sigue:1. Primeramente el dispositivo móvil detecta en que AP está conectado.2. El dispositivo verifica la información de su posición en el servidor de localización, obteniendo de ello una URL la cual contiene una página que contiene una imagen o texto, la cual le indica el lugar en donde se encuentra.3. Como el error que conlleva utilizar únicamente la potencia recibida del AP puede ser grande, en el momento que el dispositivo tiene en su cercanía una etiqueta RFID este la lee, cada etiqueta tiene su propio identificador de modo que el servidor de localización tendrá almacenada alguna URL de posición de dicha etiqueta.4. Nuevamente el dispositivo vuelve a verificar su posición, ya más exacta debido a la corta distancia que manejan estas etiquetas (las que utilizaron tienen un máximo de 1 metro de cobertura), y actualiza la información en el servidor de posición y obtiene la URL correspondiente a su posición, de este modo el usuario puede verificar su posición entrando a la URL correspondiente.Desventajas Se deben tener tantas páginas como tarjetas se tengan o como puntos de localización se quieran mostrar, debido a que cada punto de localización tiene su propia URL que describe su posición mediante una imagen o texto. No maneja consciencia del contexto ni auto-identificación. Únicamente se centra en el posicionamiento y no extiende su funcionalidad a algún servicio para el usuario, como lo es el manejo de tareas de acuerdo al contexto.2.6 UbiqMuseum: A Bluetooth and Java Based Context-Aware System for Ubiquitous Computing [CANO 2006]Este proyecto se desarrolla por investigadores de la Universidad Politécnica deValencia. El principal objetivo de este proyecto es evaluar el uso de Bluetooth ytecnologías basadas en java en ambientes de computación ubicua.UbiqMuseum es una aplicación experimental consciente del contexto que proveeinformación a visitantes de museos. El sistema da a los visitantes informaciónprecisa acerca de lo que están viendo, de acuerdo a su nivel de conocimiento y ensu lenguaje natural. Del mismo modo provee de una interfaz grafica de usuarioque se adapta al tipo de dispositivo (háblese de teléfonos móviles, PDAs olaptops).Arquitectura del sistemaEl sistema considera 3 tipos de entidades de software: 22
  35. 35. Capítulo 2 Estado del Arte Aplicaciones cliente. Ejemplo de ello es un visitante con una PDA con Bluetooth habilitado. Puntos de información del museo (MIPs). Se asocian a una o más piezas de arte u objetos dentro del museo. Servidor central. El cual contiene información de los distintos objetos y piezas de arte en el museo además de guardar una bitácora de las piezas que son visitadas e información del usuario que la visita.La figura 2.7 muestra una representación de la arquitectura de UbiqMuseum. Figura 2.7 Arquitectura del sistema UbiqMuseum [CANO 2006]Funcionamiento del sistemaPara la implementación se utilizan APIs de Java para la tecnología Bluetooth(JABWT) contenida en el JSR-82.La funcionalidad de cada uno de los elementos de la arquitectura es la siguiente: Los usuarios (visitantes del museo), que llevan consigo los clientes, configuran sus preferencias mediante un conjunto de parámetros de entrada que son: 1) el tipo de dispositivo (laptop, PDA o teléfono móvil), 2) el lenguaje de su preferencia y c) el nivel de detalle de la información recibida (intermedio, básico, experto). Una vez hecho esto, el cliente busca por algún MIP mediante Bluetooth. Cuando encuentra un dispositivo y si el usuario decide elegirlo el dispositivo cliente envía el perfil del usuario previamente capturado al MIP elegido. Posteriormente el MIP combina el perfil del usuario con el identificador de la pieza del museo que representa y envía esta información al servidor central. 23
  36. 36. Capítulo 2 Estado del Arte El siguiente paso es que el servidor central registra en la bitácora la petición y envía la información correspondiente a la pieza de arte que el MIP representa combinando está con las preferencias del usuario. El MIP recibe esta información y la retransmite al cliente.La figura 2.8 muestra la información que un usuario recibe, cabe resaltar que elusuario lleva consigo una PDA y ha elegido el nivel de detalle intermedio. Figura 2.8 Información recibida en un cliente en UbiqMuseum [CANO 2006]Desventajas Únicamente maneja conectividad Bluetooth. No maneja perfiles de movilidad. La puesta en marcha puedo costar mucho debido a que se deben tener tantos MIPs (dispositivos Bluetooth), en este caso se utilizan tantas laptops, como piezas se tengan en el museo. Es un sistema de corto alcance debido a que la comunicación entre los MIPs y el servidor central se hace a través de sockets. Limitado a pocos clientes por MIP (máximo 7) debido a las características de las piconet formadas por los dispositivos Bluetooth. No maneja otras tareas. 24
  37. 37. Capítulo 2 Estado del Arte2.7 A Location-aware System using RFID and Mobile Devices for Art Museums [TESOREIRO 2008]Este proyecto dirigido por investigadores de la Universidad de Castilla-La Mancha,España, presenta un sistema de localización consciente basado en RFIDs activosy pasivos combinado con la tecnología IR (infrarrojos) los cuales soportan elposicionamiento automático de dispositivos móviles. Este proyecto se aplica amuseos de arte.Funcionamiento Para saber la ubicación del usuario se utilizan tarjetas RFID de tipo activas, las cuales están transmitiendo ondas indicando su presencia y cuando el usuario llega, dotado de un lector RFID y un equipo móvil (PDA o laptop), envían su identificador. Cuando el equipo móvil lee el identificador lo envía a un servidor el cual tiene una tabla de mapeo indicando su posición y la información relativa al objeto que el usuario tiene en cercanía. Posteriormente el servidor envía la información perteneciente al identificador, ya sea en forma de texto, audio, imagen o video mediante el protocolo HTTP. Por último el usuario recibe en su dispositivo la información que requiere. Cabe resaltar que aunado al uso de tarjetas RFID activas, incluye el uso de tarjetas RFID pasivas y de lectores de códigos de barras, para leer un objeto en particular.El modeloSu mayor aportación es que presentan un modelo conceptual para soportar unsistema de posicionamiento automático basado en la tecnología RFID. La figura2.9 muestra el modelo que se presenta en este proyecto. 25
  38. 38. Capítulo 2 Estado del Arte Figura 2.9 Modelo conceptual [TESOREIRO 2008]Lo interesante de este modelo es la parte resaltada en gris claro, la cual hacereferencia a la forma en que se obtiene el identificador de cada objeto presente enel museo, es independiente de tecnología y puede obtenerse mediante RFIDactivos, RFID pasivos y códigos de barras. El modelo y el prototipo son flexibles acambios y fácilmente pueden añadirse otras tecnologías como (WiFi y Bluetooth)para establecer la ubicación del usuario y mostrarle la información pertinente.Desventajas No define tareas, actividades y servicios, únicamente se centra en enviar la información de los objetos que el usuario tiene en cercanía. No es compatible con dispositivos celulares.2.8 Comparativa del estado del arte con el proyectoEn la tabla 1 se comparan diversas características de los trabajos relacionadoscon el proyecto de tesis. Puede observarse claramente las ventajas que ofrecerespecto de otros proyectos similares. Las ventajas más notables son el hecho deque maneja perfiles de movilidad, ofrece un posicionamiento mediante RFID yQRCodes, y no sólo eso sino que también será flexible a la introducción de otrastécnicas y tecnologías de posicionamiento. Aunado a esto el proyecto tiene laventaja de ofrecer múltiples tareas para la realización de las actividades de unusuario dentro de un campus universitario y no sólo se limita al posicionamiento 26
  39. 39. Capítulo 2 Estado del Arte del mismo. Asimismo, el proyecto manejará un proceso de guiado utilizando la información de la ubicación del usuario, para posicionarlo dentro del campus. Tabla 1 Comparativa de los trabajos relacionados con el proyecto de tesis Utilizado Manejo Método Envío de Consciencia Múltiples Error Proyecto Guiado en de Posición datos de contexto tareas (m) celulares mapas[Radar 2000] WiFi HTTP   <15 WiFi, RFID HTTP,[Fers 2001] activo GPRS  <1.5[Horus 2004] WiFi HTTP   <9.5[Cano 2006] Bluetooth Bluetooth  <5[Titi 2007] GSM GPRS  <500 No[Caalix 2007] GPS GPRS    aplica RFID activo[Teso 2008] y pasivo HTTP  <1 RFID yTesis QRCodes HTTP      <1 La segunda parte que conforma el estado del arte la cubren desarrollos tecnológicos que se encuentran operando en el sector privado, los principales desarrollos son servicios que proporcionan las compañías telefónicas para sus usuarios. 2.9 Servicio UBICACEL de iusacell [UBICACEL 2008] Servicio de localización que permite conocer la ubicación geográfica de dispositivos Iusacell. Sirve para localizar dispositivos con capacidad de GPS y GPSOne cuando se encuentren dentro del alcance de la red celular y satelital. Su funcionamiento es el siguiente: mediante una aplicación instalada en el teléfono celular a través de técnicas de triangulación se obtiene la localización del dispositivo y se puede generar la respuesta sobre la ubicación del teléfono. 2.10 Servicio Localízame de Movistar [LOCALIZAME 2008] Servicio proporcionado por la compañía telefónica Movistar para localizar dispositivos móviles por medio de mensajes SMS. Cuenta con la opción de localización por medio de su página de Internet, la localización se hace por medio de la infraestructura de red de la telefónica. Su precisión varía dependiendo de la zona en que se encuentra el dispositivo móvil. 27
  40. 40. Capítulo 2 Estado del ArteCuenta con tres opciones del servicio: para localizar otros dispositivos móviles,para que localicen mi dispositivo y para saber mi propia ubicación. Necesitaautorización para conocer la ubicación de otro dispositivo.2.11 AVL Reach U / Localización y Administración Vehicular Telcel [AVL REACH 2008]Servicio que permite a empresas, desde sus propias instalaciones, localizar,rastrear y monitorear vehículos particulares o utilitarios bajo un concepto avanzadode interacción con el equipo instalado en el vehículo. Además permite laobtención de reportes estadísticos y un nivel sofisticado de funcionalidades desdela plataforma y/o a través del envío de mensajes escritos desde un celular Telcelpreviamente definido.2.12 Tramigo [TRAMIGO 2008]Tramigo es una compañía establecida en Finlandia, sus productos permitenrastrear la ubicación y controlar su automóvil a través de su teléfono celular o desu computadora y ser notificado en caso de eventos inesperados tales comoaccidentes, robos o secuestros.Todos los productos Tramigo cuentan con las siguientes características: rastreo ygestión vehicular, localización vía GPS, soporte SMS en cualquier red telefónicaGSM, datos geográficos, posibilidad de personalizar ubicaciones o puntos deinterés.2.13 Skyhook WPS [SKYHOOK 2008]El sistema de posicionamiento WiFi inalámbrico Skyhook, es una simple soluciónde localización software que permite a cualquier dispositivo móvil con WiFihabilitado determinar su posición con una precisión de 20 metros. A diferencia delos receptores GPS, los cuales utilizan satélites para determinar su localización,WPS utiliza puntos de acceso WiFi terrestres.El cliente WPS localiza las señales WiFi existentes a su alrededor y calcula suposición actual usando algoritmos de localización desarrollados por SkyhookWireless. WPS requiere el conocimiento de la localización geográfica de cadapunto de acceso. Esta información es obtenida mediante el despliegue de cientosde especialistas de datos, quieres buscan y localizan puntos de acceso, los cualesse almacenan en una base de datos, por medio de los puntos de acceso es comoel dispositivo móvil puede identificar su localización.En la tabla 2 se muestra la comparativa de los servicios anteriores con la tesispropuesta. 28
  41. 41. Capítulo 2 Estado del Arte Tabla 2 Comparativa de los servicios de localización Envío Indep. Consciencia Múltiples Nombre Posicionamiento de de red de contexto tareas datosServicio UBICACEL Técnicas híbridas SMSde Iusacell GSM y GPSServicio localízame Basada en red SMSde MovistarAVL Reach U /Localización y Técnicas hibridas SMS,administración GSM y GPS GPRSvehicularTramigo GPS SMS, GPRS Skyhook WPS Wi Fi GPRS Tesis RFID, QRCodes HTTP   La mayoría de los desarrollos presentados en la tabla anterior, utilizan técnicashíbridas para obtener la localización de los dispositivos. La presentación de losdatos puede ser en una página Web o en formato de un SMS. La desventaja quetiene cada uno de estos desarrollos es su dependencia con la red celular paraobtener la ubicación y proporcionar los servicios que se demandan. Con laplataforma, producto de esta tesis, no se tiene ninguna limitante para obtener lalocalización, la respuesta se envía con los servicios disponibles en la posiciónactual, además el dispositivo tendrá consciencia del contexto y se administraránlas tareas de los usuarios. Además ninguno de los proyectos anteriores maneja laconsciencia del contexto del dispositivo ni técnicas de auto-identificación. 29
  42. 42. 3 Capítulo 3 Marco teórico Capítulo 3 Marco teóricoEn este capítulo se presenta la teoría relacionada con este trabajo de tesis. Seinicia describiendo las plataformas más populares de dispositivos móviles y lastecnologías empleadas en el proyecto de tesis, posteriormente se describen losLBS y técnicas de localización en diversas tecnologías.
  43. 43. Capítulo 3 Marco Teórico3.1 Plataformas de dispositivos móviles3.1.1 Windows MobileEs un sistema operativo compacto, con una suite de aplicaciones básicas paradispositivos móviles basados en la API Win32 de Microsoft. Los dispositivos quellevan Windows Mobile son Pocket PC, Smartphones y Media Center portátil. Hasido diseñado para ser similar a las versiones de escritorio de Windows.3.1.2 SymbianEs un sistema operativo que fue producto de la alianza de varias empresas detelefonía móvil, entre las que se encuentran Nokia, Sony Ericsson, PSION,Samsung, Siemens, Arima, Benq, Fujitsu, Lenovo, LG, Motorola, MitsubishiElectric, Panasonic, Sharp, etc. Sus orígenes provienen de su antepasadoEPOC32, utilizado en PDAs y Handhelds de PSION.3.1.3 J2MELa plataforma Java Micro Edition, o anteriormente Java 2 Micro Edition(J2ME), esuna especificación de un subconjunto de la plataforma Java orientada a proveeruna colección certificada de APIs de desarrollo de software para dispositivos conrecursos restringidos. Está orientado a productos de consumo como PDAs,teléfonos móviles o electrodomésticos.3.1.4 iPhone OSEl iPhone OS es el sistema operativo que utiliza el iPod touch y el iPhone,diseñado por 175 ingenieros de Apple. Está basado en una variante del Machkernel que se encuentra en Mac OS X.3.1.5 AndroidAndroid es un sistema operativo para dispositivos móviles basado en el núcleoLinux. Inicialmente fue desarrollado por Google y luego por la Open HandsetAlliance (liderada por la propia Google). La presentación de la plataforma Androidse realizó el 5 de noviembre de 2007 junto con la fundación Open HandsetAlliance, un consorcio de 48 compañías de hardware, software ytelecomunicaciones comprometidas a la promoción de estándares abiertos paradispositivos móviles.Esta plataforma permite el desarrollo de aplicaciones por terceros (personasajenas a Google). Los desarrolladores deben escribir código gestionado en ellenguaje de programación Java a través de la SDK que proporciona Google. Lamayoría del código fuente de Android ha sido publicado bajo la licencia desoftware Apache, una licencia de software libre y código fuente abierto. 33

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