Gateway SMS Pull para Servicios Basados en Localización con una Arquitectura de Servicios Web

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Con la evolución de las tecnologías, servicios que se tenían sobre plataformas
fijas o de escritorio han migrado y se ofrecen a través de las tecnologías móviles.
Ahora es posible proporcionar servicios a los usuarios donde la información se
vuelve dinámica y depende de la posición donde se encuentra el dispositivo.
Aunque se proporcionan servicios basados en localización a través de mensajería
de SMS y sobre WAP, éstos son dependientes de la red celular y no proporcionan
el acceso a la información por medio de servicios Web.
El presente trabajo propone la arquitectura de una plataforma para proporcionar
servicios basados en localización a través de la mensajería de SMS, utilizando la
ubicación del dispositivo expresada en coordenadas geográficas para ubicar los
puntos de interés que se encuentran cerca por medio de una base de datos
espacial y tecnologías de los servicios Web para resolver información externa
basada en la localización.
El objetivo de esta tesis es desarrollar un Gateway –pasarela- que permita el
procesamiento de los mensajes SMS, los procese y retorne información –
contenida localmente en la base de datos espacial o externa por tecnologías de
servicios Web- acorde con la ubicación del dispositivo móvil. Con el desarrollo de
esta plataforma se cuenta con un software capaz de proporcionar servicios
basados en localización sin la restricción de la red celular sobre la que opera el
dispositivo y con las ventajas que proporcionan las tecnologías de los servicios
Web a través del referente de la telefonía celular, la mensajería de SMS.

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Gateway SMS Pull para Servicios Basados en Localización con una Arquitectura de Servicios Web

  1. 1. cenidet Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico Departamento de Ciencias Computacionales TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIASGateway SMS Pull para Servicios Basados en Localización con una Arquitectura de Servicios Web presentada por Pedro Quiñónez Bernardino Ing. en Sistemas Computacionales por el I. T. de Ciudad Guzmán como requisito para la obtención del grado de: Maestría en Ciencias en Ciencias de la Computación Director de tesis: Dr. Juan Gabriel González Serna Codirector de tesis: Dr. Víctor Jesús Sosa SosaCuernavaca, Morelos, México. 10 Enero de 2008
  2. 2. DEDICATORIA A Dios: Por ser el Padre Creador de todo lo que existe y ser quien me mantiene con fortaleza en los momentos difíciles, por darme más de lo que merezco. A mi Padre Pedro Quiñonez Constantino:Por ser mi guía, mi amigo, pero sobre todo mí ejemplo a seguir por inculcarme la manera de proceder y actuar. Te quiero y te respeto mucho. A mi Madre Emilia Bernardino de la Cruz:Por motivarme a dar siempre lo mejor de mí. Por tener ese carácter tan fuerte ytan suave a la vez. Gracias por apoyarme y escucharme en todo momento. Te quiero mucho. A mis hermanos: Joaquín, Leonardo, Pepe por ser la alegría de la familia y por sacarme esas sonrisas cuando las cosas no van tan bien. A mi Tía Benita Bernardino de la Cruz: Por siempre brindar una broma y tener una sonrisa en la cara, por ser parte denuestra familia y ayudar a mis Padres en la educación de mi hermano. Eres parte de nuestra familia y te quiero mucho. A mi novia Elvia Araiza Lizarde:Por apoyarme en todo momento, compartir todo lo que vivimos y ser parte de mi vida, por ser la alegría y mi motivación estos dos años. Te amo. ii
  3. 3. AGRADECIMIENTOSAl Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por brindar el apoyoeconómico para realizar mis estudios de postgrado.Al Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (cenidet) por darmela oportunidad de continuar con mi preparación profesional.A la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST) por brindar elapoyo económico para la finalización de mis estudios de postgrado.A DIOS por darme la oportunidad de vivir y tener esta experiencia, por cruzar enmi camino a las personas que han dejado huella en mi vida y por mantenerme aflote en momentos difíciles, por ser quien me da las fuerzas para salir adelante.A mis Padres que junto con mis hermanos son lo más valioso que tengo. Graciasa ellos, que me han apoyado en todas mis decisiones y aunque no siempre sonlas más acertadas las respetan. Gracias por todo el amor y paciencia que metienen.A mi director de tesis el Dr. Juan Gabriel González Serna por guiarme en eldesarrollo de esta tesis y transmitirme sus conocimientos, pero sobretodo porbrindarme su amistad y por esas charlas que tuvimos fuera de todo contextoescolar. Gracias por sus consejos y opiniones.A los revisores de esta tesis: Dr. Máximo López Sánchez, Dr. José Antonio ZarateMarceleño y al M.C. Mario Guillen Rodríguez por las sugerencias en torno a estetrabajo y sus observaciones que ayudan a mejorar la calidad de esta tesis.A todos los profesores y personal académico de esta institución. Especialmente alDr. José Antonio Zarate Marceleño quien no olvida el lado humano y siempreextiende la mano para ofrecer su ayuda incondicionalmente, gracias.Un especial agradecimiento a todos mis compañeros de la generación 2005-2007con quienes en su momento compartimos vivencias y experiencias que noolvidare. De Ing. Software: Elvia, Erick, Edna, Lalo y Cindy; Inteligencia Artificial:Arturo, Gerardo y Ricardo. Especialmente a Erick por aguantarnos mutuamenteestos dos años de convivencia en la misma casa y por esas charlas que seprolongaban hasta las 3 de la mañana compartiendo vivencias y opiniones, mimás sincera amistad.A mis hermanos SD´s: Lirio, Adriana, Daniel y Jesús. Con quienes pasamos de lasmejores etapas en el inicio de esta aventura, cuentan con mi amistad y apoyoincondicional.A los compañeros de Sistemas Distribuidos de la generación 2006-2008: Lalo,Matilde, Katty, Omar, Claudia y Janet. iii
  4. 4. RESUMENCon la evolución de las tecnologías, servicios que se tenían sobre plataformasfijas o de escritorio han migrado y se ofrecen a través de las tecnologías móviles.Ahora es posible proporcionar servicios a los usuarios donde la información sevuelve dinámica y depende de la posición donde se encuentra el dispositivo.Aunque se proporcionan servicios basados en localización a través de mensajeríade SMS y sobre WAP, éstos son dependientes de la red celular y no proporcionanel acceso a la información por medio de servicios Web.El presente trabajo propone la arquitectura de una plataforma para proporcionarservicios basados en localización a través de la mensajería de 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 la localización.El objetivo de esta tesis es desarrollar un Gateway –pasarela- que permita elprocesamiento de los mensajes SMS, los procese y retorne información –contenida localmente en la base de datos espacial o externa por tecnologías deservicios Web- acorde con la ubicación del dispositivo móvil. Con el desarrollo deesta plataforma se cuenta con un software capaz de proporcionar serviciosbasados en localización sin la restricción de la red celular sobre la que opera eldispositivo y con las ventajas que proporcionan las tecnologías de los serviciosWeb a través del referente de la telefonía celular, la mensajería de SMS. iv
  5. 5. ABSTRACTWith the evolution of technology, services that were on fixed platforms or desktophave migrated and offered through mobile technologies. Now it is possible toprovide services to users where information becomes dynamic and depends ofdevice’s location. Although provides location-based services through SMSmessaging and WAP technology, they are dependent on the cellular network anddo not provide access to information via Web services.This work proposes the architecture of a platform to providing location-basedservices via SMS messaging, using the device location expressed in geographiccoordinates to locate the points of interest that are close by a spatial database andthe Web Services technology to solve external information based on location.The objective of this thesis is to develop a Gateway, which enables the processingof SMS messages, and returns to process information contained in the spatialdatabase or external by Web Services technology, consistent with the mobiledevice location. With the development of this platform, we have a software capableof providing location-based services without the restriction of the cellular networkupon which the device operates and with the benefits that provide the WebServices technology services through the telephony cellular references, themessaging SMS. v
  6. 6. TABLA DE CONTENIDOCAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN .............................................................................. 11.1. Introducción............................................................................................................................................... 21.2. Antecedentes. ............................................................................................................................................. 21.3. Descripción del Problema. ........................................................................................................................ 31.4. Objetivo. ..................................................................................................................................................... 41.5. Justificación y Beneficios. ......................................................................................................................... 4 1.5.1. Justificación. ........................................................................................................................................ 4 1.5.2. Beneficios. ........................................................................................................................................... 61.6. Alcances...................................................................................................................................................... 61.7. Limitaciones. .............................................................................................................................................. 71.8. Estado del Arte. ......................................................................................................................................... 71.9. Organización de la Tesis. ........................................................................................................................ 13CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO ......................................................................... 152.1. Servicios Basados en Localización. ........................................................................................................ 16 2.1.1. Componentes de los LBS................................................................................................................... 16 2.1.2. Servicios PUSH y PULL. .................................................................................................................. 172.2. Sistemas de Información Geográfica. .................................................................................................... 18 2.2.1. Vectoriales. ........................................................................................................................................ 18 2.2.1.1. Shapefiles. .............................................................................................................................. 19 2.2.2. Raster. ................................................................................................................................................ 192.3. Red Inalámbrica GSM. ........................................................................................................................... 20 2.3.1. SMS. .................................................................................................................................................. 212.4. Servicios Web........................................................................................................................................... 22 2.4.1. Arquitectura. ...................................................................................................................................... 23 2.4.1.1. Red........................................................................................................................................... 24 2.4.1.2. Protocolo SOAP..................................................................................................................... 24 2.4.1.3. WSDL. ..................................................................................................................................... 242.5. Patrón MVC............................................................................................................................................. 24CAPÍTULO 3 PROPUESTA DE SOLUCIÓN ........................................................ 263.1. Solución Propuesta. ................................................................................................................................. 273.2. Arquitectura Propuesta. ......................................................................................................................... 273.3. Criterios de Búsqueda............................................................................................................................. 29 vi
  7. 7. CAPÍTULO 4 IMPLEMENTACIÓN ....................................................................... 324.1. Base de Datos Espacial............................................................................................................................ 334.2. GW-SMS. ................................................................................................................................................. 364.3. Negocio2SMS. .......................................................................................................................................... 48CAPÍTULO 5 PRUEBAS Y RESULTADOS ......................................................... 575.1. Plan de Pruebas. ...................................................................................................................................... 585.2. Características a Probar. ........................................................................................................................ 58 5.2.1. Pruebas de conexión y configuración. ............................................................................................... 58 5.2.2. Pruebas de invocación de información dinámica externa. ................................................................. 59 5.2.3. Almacenamiento y actualización de la información. ......................................................................... 59 5.2.4. Envío y recepción de información. .................................................................................................... 59 5.2.5. Registro y visualización de información georeferenciada. ................................................................ 595.3. Procedimiento para las Pruebas............................................................................................................. 60 5.3.1. SBLAGWSMS-001 Pruebas de conexión y configuración. .............................................................. 60 5.3.2. SBLAGWSMS-002 Pruebas de invocación de información dinámica externa. ................................ 62 5.3.3. SBLAGWSMS-003 Pruebas de almacenamiento de la información................................................. 64 5.3.4. SBLAGWSMS-004 Envío y recepción de información. ................................................................... 66 5.3.5. SBLAGWSMS-001 Pruebas de registro y visualización de la información..................................... 705.4. Resultados de Pruebas. ........................................................................................................................... 72CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES ........................................................................... 916.1. Conclusiones............................................................................................................................................. 926.2. Aportaciones. ........................................................................................................................................... 926.3. Problemas Encontrados. ......................................................................................................................... 936.4. Trabajos Futuros. .................................................................................................................................... 94ANEXOS ............................................................................................................... 95REFERENCIAS................................................................................................... 118 vii
  8. 8. LISTADO DE FIGURASFigura 1 Incremento de telefonía móvil en México [COF07]............................................................... 5Figura 2 Estadísticas de envío de mensajes SMS por día [NET07]. .................................................. 5Figura 3 Implementación basada en HTTP/XML [KRI02]................................................................... 8Figura 4 Implementación en Java de propuesta SMS [KRI02]. .......................................................... 8Figura 5 Modelo de LBS para el control del crimen [ROO03]............................................................. 9Figura 6 Arquitectura general del sistema de boletos basados en localización [BÖH05]. ............... 10Figura 7 Componentes de los LBS. .................................................................................................. 16Figura 8 Representación de GIS vectorial. ....................................................................................... 18Figura 9 Estructura de archivos shapefile......................................................................................... 19Figura 10 Representación de GIS raster. ......................................................................................... 20Figura 11 Arquitectura de red GSM. ................................................................................................. 21Figura 12 Pasos para el envío de mensajes SMS. ........................................................................... 22Figura 13 Componentes de los servicios Web.................................................................................. 23Figura 14 Pila conceptual de los servicios Web................................................................................ 23Figura 15 Arquitectura del patrón MVC............................................................................................. 25Figura 16 Modelo de la plataforma propuesta. ................................................................................ 28Figura 17 Diagrama a bloques de la arquitectura propuesta............................................................ 28Figura 18 Jerarquía de clases geométricas. ..................................................................................... 33Figura 19 Operaciones sobre geometrías......................................................................................... 34Figura 20 Diagrama relacional de base de datos. ............................................................................ 35Figura 21 Arquitectura a bloques de módulo GW-SMS. ................................................................... 37Figura 22 Casos de uso para módulo GW-SMS............................................................................... 38Figura 23 Diagrama de clases de GW-SMS. .................................................................................... 39Figura 24 Diagrama de clases de cliente servicio Web. ................................................................... 40Figura 25 Diagrama de secuencia para inicio de módulo GW-SMS................................................. 42Figura 26 Diagrama de secuencia para consulta local georeferenciada. ......................................... 42Figura 27 Diagrama de secuencia de consulta local no georeferenciada. ....................................... 43Figura 28 Diagrama de secuencia consulta externa georeferenciada.............................................. 44Figura 29 Diagrama de secuencia consulta externa no georeferenciada. ....................................... 45Figura 30 Implementación gráfica del módulo GW-SMS. ................................................................. 46Figura 31 Algoritmo de Dijkstra. ........................................................................................................ 46Figura 32 Ruta mínima entre dos puntos dados. .............................................................................. 47Figura 33 Diagrama a bloques de sistema Negocio2SMS. .............................................................. 48Figura 34 Casos de uso para Negocio2SMS.................................................................................... 49Figura 35 Clases de paquete entidades. .......................................................................................... 50Figura 36 Clases de paquete base de datos. ................................................................................... 51Figura 37 Clases de paquete negocio. ............................................................................................. 51Figura 38 Clases de paquete acciones............................................................................................. 52Figura 39 Diagrama de clases de módulo Negocio2SMS. ............................................................... 53Figura 40 Diagrama de secuencia de inicio de aplicación................................................................ 54Figura 41 Diagrama de secuencia de registro de proveedor............................................................ 54Figura 42 Registro de proveedor de servicios. ................................................................................. 55Figura 43 Clave generada para el sistema Negocio2SMS. .............................................................. 55Figura 44 Visualización de registro almacenado en la base de datos.............................................. 56Figura 45 Trama mensaje. .............................................................................................................. 115Figura 46 Detalle de cabecera. ....................................................................................................... 115Figura 47 Datos extras. ................................................................................................................... 115Figura 48 Detalle de dato. ............................................................................................................... 116Figura 49 Trama PoiGeo................................................................................................................. 116Figura 50 Campo dato de trama Q_GEO_UBICACION. ................................................................ 116 viii
  9. 9. Figura 51 Campo dato de trama Q_CAMINO_GEO_GEO............................................................. 116Figura 52 PoiNoGeo........................................................................................................................ 117Figura 53 Campo dato de trama Q_CAMINO_GEO_NOGEO. ...................................................... 117Figura 54 Campo dato de trama Q_GEO_CLIMA. ......................................................................... 117 ix
  10. 10. LISTADO DE TABLASTabla 1 Comparativa de trabajos de la literatura con plataforma propuesta. ................................... 11Tabla 2 Comparativa de servicios comerciales con la plataforma propuesta................................... 13Tabla 3 Clasificación de los LBS basada en acciones. .................................................................... 17Tabla 4 Acrónimos de componentes de la arquitectura de la red GSM. .......................................... 21Tabla 5 Categorías para los criterios de búsqueda. ......................................................................... 30Tabla 6 Mensajes de ejemplo para consultas a la plataforma propuesta......................................... 30Tabla 7 Módulos de GW-SMS........................................................................................................... 36Tabla 8 Clases pertenecientes a módulos de GW-SMS................................................................... 41Tabla 9 Módulos de Negocio2SMS................................................................................................... 48Tabla 10 Características a probar de la plataforma. ......................................................................... 58Tabla 11 Caso de prueba SBLAGWSMS-001-001. .......................................................................... 72Tabla 12 Caso de prueba SBLAGWSMS-001-002. .......................................................................... 73Tabla 13 Caso de prueba SBLAGWSMS-001-003. .......................................................................... 74Tabla 14 Caso de prueba SBLAGWSMS-001-004. .......................................................................... 75Tabla 15 Caso de prueba SBLAGWSMS-002-001. .......................................................................... 76Tabla 16 Caso de prueba SBLAGWSMS-002-002. .......................................................................... 77Tabla 17 Caso de prueba SBLAGWSMS-003-001. .......................................................................... 78Tabla 18 Caso de prueba SBLAGWSMS-003-002. .......................................................................... 79Tabla 19 Caso de prueba SBLAGWSMS-003-003. .......................................................................... 80Tabla 20 Caso de prueba SBLAGWSMS-004-001. .......................................................................... 81Tabla 21 Caso de prueba SBLAGWSMS-004-002. .......................................................................... 82Tabla 22 Caso de prueba SBLSAGWSMS-004-003......................................................................... 83Tabla 23 Caso de prueba SBLAGWSMS-004-004. .......................................................................... 84Tabla 24 Caso de prueba SBLAGWSMS-004-006. .......................................................................... 85Tabla 25 Caso de prueba SBLAGWSMS-004-007. .......................................................................... 86Tabla 26 Caso de prueba SBLAN2SMS-001-001............................................................................. 87Tabla 27 Caso de prueba SBLAN2SMS-001-002_1......................................................................... 88Tabla 28 Caso de prueba SBLAN2SMS-001-002_2......................................................................... 89Tabla 29 Resumen de los casos de prueba de la plataforma propuesta.......................................... 90Tabla 30 Tareas descritas para las pruebas................................................................................... 109Tabla 31 Requisitos ambientales de hardware. .............................................................................. 111Tabla 32 Requisitos ambientales de software. ............................................................................... 111Tabla 33 Características de plan de pruebas. ................................................................................ 112Tabla 34 Valores del campo Tipo de la cabecera de la trama........................................................ 115Tabla 35 Valores del campo Palabra. ............................................................................................. 116Tabla 36 Valores del campo Distancia............................................................................................ 116Tabla 37 Valores del campo tipo Evento. ....................................................................................... 117 x
  11. 11. GLOSARIOAPI Application Programming Interface. Interfaz de programación de aplicación. Es el conjunto de funciones y procedimientos que ofrece cierta librería para ser utilizado por otro software como una capa de abstracción. Representa una interfaz de comunicación entre componentes de software.Bluetooth Es el estándar 802.15 para redes WPAN propuesto por el IEEE. Creado originalmente por un conjunto de empresas del sector informático para solucionar el problema de la interconexión de periféricos de manera inalámbrica. Son redes inalámbricas de corta distancia, no alcanzan distancias mayores a los 10 metros.EDGE Enhanced Data rates for GSM of Evolution. Tasas de datos mejoradas para la evolución de GSM. Es una tecnología de la telefonía móvil celular, que actúa como puente entre las redes 2G y 3G. EDGE se considera una evolución del GPRS. Esta tecnología funciona con redes TDMA y GSM. Puede alcanzar una velocidad de transmisión de 384 Kbps en modo de paquetes.Gateway Hardware o software que realiza la conversión de protocolos entre diferentes tipos de redes.GIS Geographical Information System. Sistema de información geográfica. Es una integración de hardware, software, datos geográficos y personal diseñado para capturar, almacenar, analizar y desplegar la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas de planificación y gestión. También puede definirse como un modelo de una parte de la realidad referido a un sistema de coordenadas terrestres y construido para satisfacer necesidades concretas de información.GPRS General Packet Radio Service. Servicio general de radio paquetes. Es un servicio que permite enviar paquetes de datos a través de las redes GSM. Por "envío por paquetes" se entiende aquellos datos que se pueden dividir en partes que se van enviando uno detrás del otro. De esta forma se pueden enviar varios paquetes por distintos canales o aprovechar los "huecos" que se producen en la comunicación y conseguir de esta forma un aprovechamiento más efectivo de los canales de transmisión.GPS Global Position System. Sistema de posicionamiento global. El sistema GPS es un sistema de posicionamiento que permite, a través de 24 satélites en órbitas alrededor de la tierra, localizar mediante unas coordenadas únicas cualquier equipo radio receptor terrestre.GSM Global System for Mobile communication. Sistema global para las comunicaciones móviles. GSM es un sistema digital de telefonía móvil que provee un estándar común para los usuarios, permitiendo el roaming internacional y la capacidad de ofrecer a alta velocidad servicios avanzados de transmisión de voz, datos, video y otros servicios de valor agregado.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. xi
  12. 12. LBS Location Based Services. Servicios basados en localización. Son servicios que se proporcionan a un dispositivo en un instante determinado.MMS Multimedia Messaging Service. Servicio de mensajería multimedia. Es un estándar de para los sistemas de mensajería de las telefonías celulares que permite el envío de mensajes que incluyen objetos de multimedia tales como: imágenes, audio, video y texto enriquecido.MVC Model Vist Controller. Modelo Vista Controlador. Es un patrón de arquitectura de software que separa los datos de una aplicación, la interfaz de usuario, y la lógica de control en tres componentes distintos. El patrón MVC se ve frecuentemente en aplicaciones Web, donde la vista es la página HTML el modelo es el sistema de gestión de base de datos y el controlador representa la lógica de negocio.PostGIS Módulo que añade soporte de objetos geográficos a la base de datos objeto- relacional PostgreSQL para su utilización en Sistema de Información Geográfica. Se publica bajo la GNU -General Public License-.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.Roaming Concepto utilizado en comunicaciones inalámbricas que está relacionado con la capacidad de un dispositivo para moverse de una zona de cobertura a otra.Servicio Conjunto de aplicaciones o de tecnologías con capacidad para interoperar en la Web,Web intercambian datos entre sí con el objetivo de ofrecer servicios.Shapefile Formato de archivo de tipo vectorial con extensión .shp desarrollado por la empresa Esri para la representación de la información a través de geometrías y un sistema de referencia espacial.SMPP Short Message peer to peer Protocol. Protocolo punto a punto de mensajes cortos. Protocolo estándar de telecomunicaciones pensado para el intercambio de mensajes SMS entre equipos que gestionan los mensajes como pueden ser los SMSC ó un sistema de solicitud de SMS como puede ser un servidor WAP o cualquier gateway de mensajería.SMS Short Message Service. Servicio de mensajería corta. Es una tecnología para la transmisión de mensajes de texto desde y hacia un teléfono móvil, fax, y/o dirección de IP. El cuerpo del mensaje es de 140 bytes que equivalen a 160 caracteres.SOAP Simple Object Access Protocol. Protocolo de acceso de objeto simple. Protocolo basado en mensajes XML utilizado para el intercambio de datos entre aplicaciones de red encapsulados sobre HTTP.Struts Marco de trabajo desarrollado por la fundación Apache para desarrollar aplicaciones empresariales bajo el patrón MVC –Model Vist Controller-.TDMA Time Division Multiple Access. Acceso múltiple por división de tiempo. Es una tecnología inalámbrica que divide un único canal de frecuencia de radio en varios canales de tiempo. A cada canal se le asigna un espacio de tiempo especifico para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen el mismo canal simultáneamente sin interferir entre si.UDDI Universal Description Discovery and Integration protocol. Protocolo de xii
  13. 13. descripción universal, exploración e integración. Define una interfaz SOAP con un registro de servicios Web. Es una iniciativa industrial abierta, en donde los negocios se listan a sí mismos en Internet, como si se tratase de las páginas amarillas en una guía telefónica. Es patrocinado por OASIS y permite a las empresas publicar listas de servicios y descubrirse entre sí.WAP Wireless Application Protocol. Protocolo de aplicaciones inalámbricas. Es un estándar abierto internacional para aplicaciones que utilizan las comunicaciones inalámbricas con el objetivo de tener acceso a Internet desde los dispositivos móviles. Desarrollado por el WAP Forum conformado por cuatro empresas del sector de telecomunicaciones: Sony-Ericsson, Nokia, Motorota y chafatel.WSDL Web Service Description Language. Lenguaje de descripción del servicio Web. Es un archivo XML en el que se identifica el servicio y se indica el esquema para poder utilizarlo, qué operaciones se pueden realizar con él, así como el protocolo o protocolos que son posibles utilizar.XML eXtensible Markup Language. Lenguaje de marcado extensible. Es un meta-lenguaje que permite definir lenguajes de marcado adecuados a usos determinados. En la práctica corresponde a un estándar que permite a diferentes aplicaciones interactuar entre sí a través de una red. xiii
  14. 14. Capítulo 1 Introducción Capítulo 1 IntroducciónEn este capítulo se muestran los antecedentes que existen en el Cenidet sobre el trabajode tesis desarrollado, el problema a abordar junto con la motivación y justificación deldesarrollo de esta tesis. Se describen los trabajos relacionados y estado del arte queinfluyen para el desarrollo del presente trabajo y por último se muestra la manera en quese encuentra estructurado el documento.
  15. 15. Capítulo 1 Introducción1.1. Introducción.Un hito importante para conectar clientes potenciales, proveedores de servicios y productos fuemarcado por la sección amarilla. Este fue uno de los instrumentos que impactó como mecanismode enlace entre usuarios, proveedores de servicios y productos potenciales. Con la evolución delas tecnologías de comunicación, la sección amarilla tomó un nuevo enfoque, pasando de ser unlibro de papel a un documento electrónico en la Web. El acceso a esta información por medioselectrónicos vino a potencializar aún más el contacto entre los usuarios y los proveedores deservicios. La Web como sistema informático ya no sólo ofrecía servicios tales como: encontrar unafarmacia, hospital o productos consumibles, también se habilitaron servicios de clima, resultadosde eventos deportivos, asesorías financieras, carteleras de cine, etc. La Web marcó otro hito entre la interacción de clientes con los proveedores de servicios,sin embargo, la historia no para ahí, ya que la evolución en las tecnologías de comunicaciones haavanzado a tal grado que ahora es posible que cualquier persona pueda acceder a sistemasinformáticos desde la comodidad de un teléfono celular. Este hecho incrementó, de manerapotencial la cantidad de clientes y usuarios hacia los servicios y productos ofrecidos por losdistintos proveedores. El uso de la computadora y la Web, ha incrementado el número de usuariosy clientes potenciales de compañías que ofrecen productos y servicios a través de estos medios. Con los evolución de los sistemas y tecnologías surgen los servicios basados enlocalización qué, en combinación con los sistemas de información geográfica –SIG- han permitidoel desarrollo de un nuevo conjunto de servicios que se ofrecen en un tiempo y lugar determinado.Aplicaciones que en principio se utilizaron a través de Internet sobre plataformas de escritorio –páginas amarillas, búsqueda de hoteles, restaurantes, puntos de interés, cálculo de rutas etc.-; hanmigrado y ahora son servicios que se ofrecen por medio de dispositivos móviles en diversosformatos y categorías donde la ubicación es un punto crucial. Por otro lado el incremento en el uso de la telefonía celular y la mensajería SMS hadesatado el desarrollo de múltiples aplicaciones para los usuarios de esta tecnología. Segúnestadísticas de COFETEL [COF07] existen en el país alrededor de sesenta millones de teléfonoscelulares, lo que representa que por cada diez personas seis de ellas cuentan con un dispositivo deeste tipo. Con el fin de disminuir costos de migración y desarrollo de plataformas específicas paraofrecer servicios basados en localización y servicios de proveedores disponibles en la Web hacialos celulares, se propone una arquitectura para el desarrollo de aplicaciones basadas enlocalización orientada a dispositivos móviles que permita a proveedores de servicios entrar demanera más rápida, fácil y menos costosa al mercado de usuarios de celulares a través de lamensajería SMS.1.2. Antecedentes.En el Cenidet, específicamente en el área de sistemas distribuidos, se han realizado trabajosrelacionados con el cómputo móvil. Los trabajos centran su atención en diversas problemáticas queexisten en esta área -problemas de visualización en dispositivos móviles, interoperabilidad entreplataformas, problemas de conexión- y principalmente en el desarrollo tecnológico que aportanestas investigaciones.Dentro de los proyectos relacionados a este trabajo están: - - 2
  16. 16. Capítulo 1 Introducción i. Sistema de archivos sobre una plataforma de servicios de Web. Se realizó el diseño e implementación de un sistema de archivos que ofrece un conjunto de funciones básicas para la gestión de archivos y directorios sobre un ambiente multiplataforma, utilizando la tecnología de los servicios Web[CAC05]. ii. Desarrollo de un prototipo de comercio electrónico orientado a dispositivos móviles incorporando el Sistema de Posicionamiento Global. En este trabajo se desarrolló el prototipo de un módulo de búsquedas orientadas a servicios comerciales dependientes de la ubicación del usuario utilizando el protocolo de acceso inalámbrico –WAP- y el sistema de posicionamiento global –GPS- [SOL06]. iii. Gestor de acaparamiento de sitios Web transcodificados para plataforma Pocket PC. En este trabajo se realizó el diseño e implementación de un prototipo de agente intermediario para plataforma Pocket PC 2000, que gestiona el acaparamiento de páginas Web transcodificadas cuando se presentan eventos de desconexión [OLI06]. A través de estos trabajos se reconoce la importancia de las tecnologías inalámbricas y elpotencial que se tiene en su desarrollo, especialmente enfocados en la creciente industria celular ysobre todo en los servicios basados en localización que se pueden ofrecer mediante la tecnologíade los SMS.1.3. Descripción del Problema.La industria de los servicios basados en localización ha tenido una evolución impresionante en losúltimos años, debido a esto, aplicaciones que se ofrecían por medio de plataformas de escritorio através de la Web, ahora son accedidas por dispositivos celulares por medio de enlaces GPRS 1 oEDGE 2 que permiten el acceso a la red de redes –Internet-. Sin embargo estas tecnologías notiene la aceptación que se esperó en su momento, ya que salen a relucir diversos problemas entrelos que destacan: la configuración de dichos dispositivos y en otras ocasiones que dichos serviciosno están accesibles en cualquier sitio donde se tenga cobertura por parte del proveedor detelefonía. Con estas limitantes, aunque los servicios proporcionados son realmente buenospresentan restricciones que en contraparte con la mensajería de SMS no se tienen. En este punto la transferencia por medio de mensajería de SMS resulta una buenaalternativa para proporcionar servicios basados en localización aprovechando la facilidad deutilización y dándole el enfoque de servicios de LBS. Actualmente, las pasarelas existentes para el envío y recepción de mensajería deSMS, no realizan el procesamiento de la información de manera que se proporcionenservicios basados en localización; y utilicen las tecnologías de los servicios Web paraproporcionar la información demandada basada en la ubicación geográfica. Por otra parte,los servicios que se proporcionan a través de las compañías de telefonía celular utilizantécnicas de posicionamiento basadas en su red celular, lo que limita el acceso a losservicios sólo a los usuarios de la misma compañía celular. Por esta razón se propone el desarrollo de la arquitectura de un Gateway que permita laintegración de diversos servicios que puedan ser accedidos por mensajería de SMS y que seofrezcan como servicios basados en localización, proporcionando información relevante en unpunto y tiempo determinado. Adicionalmente, se integran las tecnologías de los servicios Web1 GPRS: General Packet Radio Service. Servicio general de radio paquetes. Servicio que permite enviar paquetes de datosa través de las redes GSM.2 EDGE: Enhanced Data rates for GSM of Evolution. Tasas de datos mejoradas para la evolución de GSM. Alcanzavelocidades de transmisión de 384 Kbps en modo de paquetes. - - 3
  17. 17. Capítulo 1 Introducciónpara aprovechar sus ventajas, enfocados a los servicios basados en localización. El desarrollo deaplicaciones sobre esta tecnología representa un potencial de explotación a gran escala.1.4. Objetivo.El objetivo general de esta tesis es desarrollar una pasarela -Gateway- para el procesamiento demensajes SMS que identifique el tipo de consulta proveniente del cliente móvil y la procese demanera local a través de un sistema de información geográfica o de manera externa portecnologías de servicios Web.De forma particular se plantean los siguientes objetivos específicos: i. Implementar una arquitectura de cómputo que permita ofrecer a usuarios de telefonía celular los servicios disponibles en Internet –con tecnologías de servicios Web y basados en su localización- a través de la mensajería de SMS. ii. Procesar los mensajes SMS provenientes de cualquier proveedor de telefonía celular sin importar la tecnología GSM ó GPRS que utilice y separarlo en diferentes parámetros. iii. Realizar la invocación remota de servicios Web a través de peticiones SOAP/HTTP. iv. Permitir el registro de servicios que cuenten con tecnología de servicios Web que se ofrezcan en Internet. v. Diseñar e implementar una base de datos espacial que satisfaga las necesidades de la arquitectura propuesta.1.5. Justificación y Beneficios.1.5.1. Justificación.La motivación principal del desarrollo de esta tesis fue: • Eliminar la dependencia que tiene tienen los usuarios con la red celular del proveedor de servicios para acceder a la información basada en la localización que se proporcionan a través de diversos formatos. • Habilitar una pasarela que proporcione servicios basados en localización a través de la mensajería de SMS. • Integrar las tecnologías de los sistemas de información geográfica, el sistema de posicionamiento global, la mensajería de SMS y los servicios Web para proporcionar los servicios basados en localización. • Contar con una arquitectura que sea escalable y permita la representación en diversos formatos. - - 4
  18. 18. Capítulo 1 IntroducciónLas estadísticas de la evolución de la telefonía celular se observan en la Figura 1 Telefonía móvil (miles de usuarios 1990 - 2007) 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Figura 1 Incremento de telefonía móvil en México [COF07]. En la Figura 1, se observa que, en la última barra correspondiente al año 2007, el total dedispositivos rebasa los sesenta millones de unidades lo que representa que seis de cada diezpersonas cuentan con un celular habilitado para la transmisión de SMS. Estas cifras según[COF07] representan un incremento del veintidós por ciento con respecto al mismo período del2006. No sólo la telefonía celular ha ido en aumento en el transcurso de los años, la mensajeríade SMS también ha tenido una evolución y mayor uso. En [NET07] se observan las cifrasproporcionadas por Sybase. Millones de S por día MS 60 50 40 30 20 10 0 L M M J V S D Figura 2 Estadísticas de envío de mensajes SMS por día [NET07]. Como se observa en la Figura 2 en el país se envían un promedio de treinta y ochomillones de SMS cada día y hasta cincuenta y cinco millones los días del fin de semana, lo querepresenta un promedio de cuarenta y dos punto ochenta y cinco millones de mensajes de SMS aldía y, da un panorama de la utilización de este servicio. El acceso a la información y servicios a través de mensajería SMS representa un granmercado de desarrollo y aunque los usuarios cuentan con una opción como lo es WAP 3 paraacceder a sistemas de información, ésta no ha sido utilizada ampliamente porque implica una3 WAP: Wireless Application Protocol. Protocolo de aplicaciones inalámbricas. Estándar para aplicaciones que utilizan lascomunicaciones inalámbricas con el objetivo de tener acceso a Internet desde los dispositivos móviles. - - 5
  19. 19. Capítulo 1 Introducciónconexión permanente, lo que se traduce en un alto costo de conexión, desmotivando así su uso yaplicación. Otra razón por la que la opción de WAP no ha sido explotada es por los problemas quepresenta en la configuración y activación del servicio.1.5.2. Beneficios. i. Contar con un desarrollo tecnológico que permita deslindar a los usuarios de la dependencia de la red celular, para obtener los servicios basados en localización. Las aplicaciones existentes en el sector privado, ofrecen los servicios de envió/recepción de mensajería SMS sobre su propia red celular, delimitando esos servicios solamente para usuarios de la misma compañía. ii. Desarrollar un sistema de registro de proveedores que permita almacenar la ubicación del proveedor de forma georeferenciada, para utilizar esta información dentro de la plataforma propuesta. iii. Permitir a las industrias olvidarse del desarrollo de aplicaciones para diferentes tecnologías, por las cuales puedan ofrecer sus servicios, con lo cual se eliminan los costos de nuevas infraestructuras tecnológicas y se pueden ofrecer los mismos servicios a mayor cantidad de usuarios. iv. Ofrecer servicios basados en localización a los usuarios de telefonía celular a través de la mensajería SMS como una alternativa a los sistemas que operan sobre WAP.1.6. Alcances.Como producto resultado se pretende diseñar e implementar una arquitectura que permita laconsulta de servicios y proveedores de servicios por medio de mensajería de SMS. La arquitecturaserá estructurada con módulos que formen el núcleo de la plataforma, los cuales proporcionen lafuncionalidad básica y cuente con la opción de incorporar nuevos módulos para presentar lainformación en diversos formatos sin tener que modificar toda la estructura de la plataforma. La plataforma cuenta con un sistema de información geográfica que permite responder alas peticiones de los servicios basados en localización a través de la mensajería de SMS.Los alcances específicos de este proyecto se mencionan a continuación: i. Se permite el envío/recepción de cualquier dispositivo que tenga la capacidad de transferir un mensaje SMS. ii. En la plataforma se cuenta con estrategias para el tratamiento y clasificación de los mensajes. iii. La plataforma responde a peticiones georeferenciadas o no georeferenciadas, la petición se puede realizar con coordenadas de tipo latitud-longitud en caso de ser georeferenciadas o por medio del nombre de calles, colonias o código postal cuando no son georeferenciadas. iv. Desarrollar un sistema Web que permite el registro de proveedores de servicios para el despliegue de su información en formato de mensajes de SMS. v. Se permite la invocación de servicios Web que pueden ser o no servicios georeferenciados para mostrar su información en dispositivos celulares a través de SMS. - - 6
  20. 20. Capítulo 1 Introducción vi. Se desarrolló una base de datos espacial que satisface las necesidades de la arquitectura propuesta.1.7. Limitaciones. i. El desarrollo sólo contempla la transferencia por medio de mensajes SMS – información en texto-. ii. Las pruebas de verificación se realizaron en el espacio donde se encuentra el Cenidet para las consultas georeferenciadas o no georeferenciadas. iii. El módulo de los servicios Web se validó con un servicio de clima. iv. El envío de la información está limitado por los 160 caracteres que se tienen para el envío de los mensajes SMS. La reducida cantidad de caracteres que se tienen para el envío de la información, limita el que alguna operación se realice de manera real por lo cual, la opción de mostrar el camino más corto solamente se simulará.1.8. Estado del Arte.La investigación del estado del arte cubre dos aspectos: el primero son los trabajos encontrados enla literatura y el segundo son aquellos desarrollos existentes, en su mayoría del sector privado yque se proporcionan a los usuarios por parte del proveedor de telefonía o un tercero. Para cubrir el primer punto se mencionan los trabajos más importantes encontrados juntocon sus características.Location Services in the GSM and UMTS Networks [TAY05].En este artículo se muestran las tecnologías de posicionamiento relacionadas con los serviciosbasados en localización, la mayoría de ellas basadas en la red celular. Se menciona la importanciade los LBS y se compara el: desempeño, costo disponibilidad y actualización de las trayectoriaspara las futuras redes que se puedan beneficiar de los LBS. Se evalúan los requerimientosnecesarios para implementar dichos servicios en redes GSM y UMTS; y comparan las tecnologíasde localización disponibles para los operadores de dichas redes.En resumen en este artículo se discuten los siguientes puntos: a). La arquitectura general de red para servicios basados en localización. b). Una discusión sobre las tecnologías de localización basadas en estándares para redes 4 5 GSM y UMTS . c). Un procedimiento de posicionamiento de red general. d). Un resumen comparativo de las tecnologías de localización comparando aspectos como: limite de precisión, implementación y costo.Using SMS to Deliver Location Based Services [KRI02].En este artículo se introduce el concepto de los servicios basados en localización y la importanciaque tienen para los operadores de la telefonía. Se discute como estos servicios a través de la4 GSM: Global System for Mobile communication. Sistema global para las comunicaciones móviles.5 UMTS: Universal Mobile Telecommunication System. Sistema de telecomunicación móvil universal. Es una tecnologíautilizada por los móviles de tercera generación, es el sucesor de la red GSM. - - 7
  21. 21. Capítulo 1 Introducciónmensajería SMS, pueden retribuir la inversión de las redes existentes. Otro aspecto importante esla discusión de las ventajas y desventajas que conlleva el enfoque de los servicios basados enlocalización a través de mensajes SMS. La Figura 3 muestra el enfoque tradicional para la petición-respuesta de servicios a travésde dispositivos móviles. Figura 3 Implementación basada en HTTP/XML [KRI02]. Una implementación que se propone en este artículo diferente a la forma tradicional que serealiza a través de WAP es la que se muestra en la Figura 4. Figura 4 Implementación en Java de propuesta SMS [KRI02]. - - 8
  22. 22. Capítulo 1 IntroducciónLa propuesta de este enfoque tiene algunas limitaciones que se mencionan a continuación: i. Los mensajes SMS tienen una limitante de 160 caracteres. Si la longitud de caracteres del resultado excede este límite, la respuesta debe ser enviada en múltiples mensajes. ii. Aplicaciones tales como direcciones de manejo que necesitan mapas no pueden ser utilizadas. Solamente se tiene información textual como direcciones.A Model of Location Based Services for Crime Control [ROO03].El objetivo de este trabajo es, presentar los resultados del diseño de un modelo de serviciosbasados en localización para el control del crimen que refleje las demandas de los ciudadanos y lapolicía. Se analizan aspectos de seguridad. El sistema se desarrolló mediante la integración delMinnesota MapServer –sistema para el desarrollo de aplicaciones GIS basadas en Web-, unservidor Web y una base de datos de crimen dentro de un ambiente cliente-servidor basado enWeb. El sistema es accedido mediante dispositivos móviles o cualquier PC, después que losusuarios se identifican en el sistema, éste convierte a coordenadas en forma de latitud-longitud lainformación y se envía a la base de datos la cual esta compuesta por datos de crimen y los datosespaciales. El modelo planteado en este trabajo se muestra en la Figura 5, donde se observan los módulosque lo componen. Figura 5 Modelo de LBS para el control del crimen [ROO03].Location-based ticketing in public transport [BÖH05].El objetivo del trabajo presentado en [BÖH05] es: aplicar la tecnología de los LBS en el campo delos boletos de transporte público basados en localización. Para utilizar el servicio es necesario elregistro con el proveedor del servicio.Las metas principales de este proyecto son: i. Verificar la precisión que se necesita en la localización para calcular el precio del boleto. - - 9
  23. 23. Capítulo 1 Introducción ii. Probar métodos de mejora para la localización de los teléfonos con diferentes redes celulares. iii. Contar con la aceptación por parte de los usuarios para el trazo de su localización en el transporte público. iv. Determinar la información que necesita el usuario en un punto determinado y verificar que información puede proporcionar el sistema. La localización está basada en la red celular por medio de algoritmos desarrollados en estainvestigación. El proyecto desarrolla una investigación técnica y se enfoca a los procesos denegocio detrás de la venta de boletos de transporte público basados en localización. La metaprincipal de las pruebas realizadas es: la demostración del proceso del servicio que inicia con elregistro del usuario y finaliza con la facturación y cobro del servicio. El trabajo esta basado en tecnología GPRS y programas desarrollados en Java para realizar elproceso dentro del sistema. La Figura 6 muestra la arquitectura general del sistema. Figura 6 Arquitectura general del sistema de boletos basados en localización [BÖH05].Developing GIS-Supported Location-Based Services [VIR01].En este trabajo se realiza un análisis de la combinación de los sistemas de información geográficay los LBS. Se desarrolló un sistema piloto que se denominó MLS –Multimeetmobile LocationServices system-. Este sistema es utilizado para dispositivos móviles y ofrece mapas y servicios denavegación acompañados con la información basada en la localización del usuario. El sistema trata de anticiparse a la disponibilidad de los servicios disponibles. Las principalescaracterísticas de este sistema son las siguientes: i. Está basado en datos geográficos vectoriales. - - 10
  24. 24. Capítulo 1 Introducción ii. Utiliza XML. iii. Los cálculos son delegados a la aplicación cliente. iv. La aplicación cliente del sistema MLS se encuentra implementada en Java. v. Utiliza un algoritmo inteligente para la selección de datos. vi. Soporta la administración de transacciones.General Plataform of Location based Services in Ubiquitous Enviroment [XIA07].Analiza las características de aplicaciones ubicuas y la relación que se tiene con los serviciosbasados en localización. En esta investigación se propone una plataforma general para losservicios basados en localización en ambientes sobre dispositivos móviles.Los trabajos anteriores, cubren el primer punto referente a los trabajos más importantes yrelacionados con el desarrollo de esta tesis, en [KRI02] se observa una propuesta muy parecida alproyecto planteado. En la Tabla 1, se muestra una comparativa de los trabajos anteriores con la plataforma quese propone en esta tesis. Tabla 1 Comparativa de trabajos de la literatura con plataforma propuesta. Presentación Servicios Nombre LBS GIS Posicionamiento Datos Web Location Services in the GSM and Si No Basado en red GPRS, UMTS No UMTS Networks.Using SMS to Deliver Location Based Si No Basado en red SMS No Services. A Model of Location Based Services Si Si Técnicas híbridas GPRS, WAP No for Crime Control. Location-based ticketing in public Si No Basado en red WAP No transport.Developing GIS-Supported Location- Si Si Basado en red WAP No Based Services.General Plataform of Location based Si Si Técnicas híbridas WAP NoServices in Ubiquitous Enviroment. Tesis Si Si GPS SMS Si La mayoría de estos trabajos realizan el posicionamiento a través de la red celular ótecnologías híbridas, esta característica hace que los servicios que se proporcionan seandependientes de la red donde operan, por otra parte el soporte de un GIS es a través de un tercerolo cual limita su funcionalidad al desarrollo con el que cuenta el proveedor de la informaciónespacial. La presentación de los datos en la mayoría de los trabajos es a través de tecnología WAPque no ha tenido la aceptación por parte de los usuarios por diversos problemas. El trabajo más relacionado es el presentado en [KRI02], la limitante de este trabajo es sudependencia de la red celular donde opera y la información espacial la obtiene de un tercero. Porúltimo, ningún trabajo presentado en la tabla anterior utiliza las tecnologías de servicios Web paraproporcionar servicios basados en localización con información dinámica. - - 11
  25. 25. Capítulo 1 Introducción La plataforma propuesta presenta ventajas considerables a los trabajos presentadospuesto que incluye soporte para LBS, un SIG integrado, no depende de la red celular paraproporcionar la ubicación e implementa las tecnologías de servicios Web para obtener informaciónde servidores externos basada en la posición actual. La segunda parte que conforma el estado del arte la cubren desarrollos tecnológicos quese encuentran operando en el sector privado, los principales desarrollos son servicios queproporcionan las compañías telefónicas para sus usuarios.Servicio de localización de UNEFON [UNE07].Es una serie de servicios que permiten tener información de: localización, calles, lugares y puntosde interés cercanos, basado en la ubicación del teléfono dentro de la red celular Unefon. El servicio cuenta con dos aplicaciones disponibles: Ubícame: permite conocer la ubicación del usuario del servicio así como consultar puntosde interés alrededor de la ubicación. Ubícalos: permite realizar la localización de otros usuarios dentro de la red Unefon yconsultar puntos de interés que estén alrededor del usuario que se localizó.Servicio UBICACEL de iusacell [IUS07].Servicio de localización que permite conocer la ubicación geográfica de dispositivos Iusacell. Sirvepara localizar dispositivos con capacidad de GPS y GPSOne cuando se encuentren dentro delalcance de la red celular y satelital. Su funcionamiento es el siguiente: mediante una aplicación instalada en el teléfono celulara través de técnicas de triangulación se obtiene la localización del dispositivo y se puede generar larespuesta sobre la ubicación del teléfono.Servicio Localízame de Movistar [MOV07].Servicio proporcionado por la compañía telefónica Movistar para localizar dispositivos móviles pormedio 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 varíadependiendo de la zona en que se encuentra el dispositivo móvil. Cuenta con tres opciones del servicio: para localizar otros dispositivos móviles, para quelocalicen mi dispositivo y para saber mi propia ubicación. Necesita autorización para conocer laubicación de otro dispositivo.Servicio de sección amarilla por SMS [AMA07].Es un servicio que proporciona la sección amarilla mediante mensajería SMS, se puede obtenerinformación sobre servicios de los cuales se requiere información. Se pueden considerar serviciosbasados en localización aunque no contienen todos sus componentes.Permite realizar búsquedas por: i. Servicio, Estado, Colonia. ii. Nombre Comercial, Estado, Colonia. iii. Servicio, Estado. - - 12
  26. 26. Capítulo 1 Introducción iv. Servicio, Estado, Delegación/Municipio, Colonia. v. Servicio, C.P. En la Tabla 2 se muestra una comparativa de los trabajos relacionados, se muestran losparámetros de comparación y las ventajas que se obtienen con la investigación desarrollada. Tabla 2 Comparativa de servicios comerciales con la plataforma propuesta. Presentación Servicios Nombre LBS GIS Posicionamiento Datos Web Servicio de localización Unefon Si Si * Técnicas híbridas WAP,SMS No Servicio UBICACEL de Iusacell Si Si * Técnicas híbridas WAP,SMS No Servicio Localízame de Movistar Si Si * Basada en red WAP, SMS No Servicios de sección amarilla por Si No - SMS No SMS Tesis Si Si GPS SMS Si La mayoría de los desarrollos presentados en la tabla anterior, utilizan técnicas híbridaspara obtener la localización de los dispositivos. La presentación de los datos puede ser en unapágina Web o en formato de un SMS. La desventaja que tiene cada uno de estos desarrollos es sudependencia con la red celular para obtener la ubicación y proporcionar los servicios que sedemandan. Con la plataforma que se propone no se tiene ninguna limitante para obtener lalocalización y la respuesta se envía con los servicios basados en la posición actual. Otra ventaja de la plataforma propuesta sobre los desarrollos mencionados es que se tieneun módulo para la invocación de servicios Web, éste permite que la información a proporcionar seadinámica y no solo estática, lo cual proporciona información actualizada -por ejemplo de climas,eventos, noticias- basada en la localización actual. Por último, el registro de los proveedores de servicios se realiza por medio del sistemaWeb desarrollado, por lo que, el nivel de información de los servicios que se pueden ofrecer esmuy variado y va acorde a los servicios que se tengan registrados en la base de datos espacial.1.9. Organización de la Tesis.El documento se encuentra organizado en 6 capítulos, los cuales presentan la siguienteinformación: Capítulo 2, “Marco Teórico”, se presentan los fundamentos teóricos de las diferentestecnologías usadas y su forma de operación. Se describen los conceptos utilizados en el desarrollodel documento y la forma en que se utiliza dicha tecnología para los objetivos propuestos.* Se supone que utilizan un sistema de información geográfica, ya que no se puede asegurar debido a que nose cuenta con acceso a la información de la forma en que operan los servicios. - - 13
  27. 27. Capítulo 1 Introducción Capítulo 3 “Propuesta de solución”, se presenta el análisis de requerimientos para laimplementación de la plataforma, y la manera en que se aborda el problema a resolver a través delos distintos escenarios que se presentan para la disposición de la información. Capítulo 4 “Implementación”, se muestra la implementación de la arquitectura y la forma enque colaboran los diferentes módulos que la conforman. Se describen las interfaces de usuariodesarrolladas para su manejo y se menciona la relación entre cada uno de los módulos que laconforman. Capítulo 5 “Pruebas y Resultados”, esta sección muestra las pruebas realizadas a laplataforma, sus características, lo que puede realizar y los principales resultados obtenidos de laarquitectura propuesta. Comprueba el cumplimiento de los objetivos propuestos y mediante loscasos de prueba se comprueba el funcionamiento de la arquitectura. Capítulo 6 “Conclusiones”, se presentan las conclusiones derivadas de este trabajo, lasprincipales aportaciones que se generaron con la implementación de la plataforma y los posiblestrabajos futuros que se pueden realizar derivados de esta investigación. Finalmente se cuenta con una sección de anexos donde se encuentra informaciónreferente a la instalación de las herramientas utilizadas, una descripción de la manera en quetrabajan, las funciones definidas en la especificación de características simples [SFS99] y ejemplosde funciones espaciales sobre la información almacenada en la base de datos espacial. - - 14
  28. 28. Capítulo 2 Marco Teórico Capítulo 2 Marco TeóricoEn este capítulo se presentan los conceptos necesarios para comprender la forma en quetrabajan las tecnologías utilizadas para el desarrollo. Se presentan los componentes decada una de las tecnologías y su forma operación dentro de ellas.
  29. 29. Capitulo 2 Marco Teórico2.1. Servicios Basados en Localización.Los LBS –Location Based Services, Servicios Basados en Localización- son servicios que seproporcionan en un lugar y tiempo determinado. La información que proporcionan es dinámica ycambiante según el instante en el que se solicita.A continuación se muestran 2 definiciones que se dan para este tipo de servicios: i. En [STE06] se define a los LBS como servicios de información accesible con dispositivos móviles a través de una red móvil y utilizando la capacidad de hacer uso de la localización del dispositivo móvil. ii. En [OGC05] se define como un servicio inalámbrico a través de IP que usa información geográfica para servir a los usuarios móviles. Cualquier servicio ó aplicación que tome ventaja de la posición de un dispositivo móvil. En las dos definiciones se hace referencia a la intersección entre 3 tecnologías. Según estasdefiniciones, los LBS están formados por: Sistemas de comunicaciones y dispositivos móviles,Internet y un sistema de información geográfica con bases de datos espaciales. La intersección deestas tecnologías se observa en la Figura 7 y se puede ubicar el lugar que tienen los LBS dentrode ellas. Figura 7 Componentes de los LBS.2.1.1. Componentes de los LBS.En la arquitectura de los LBS intervienen diferentes elementos que colaboran entre sí paraproporcionar la información que es requerida por el usuario en un instante determinado. Loscomponentes se describen a continuación [STE06]: i. Dispositivos móviles: El medio por el cual los usuarios piden la información que requieren. ii. Red de comunicación: El medio por el cual se transfiere la información entre el proveedor del servicio y el usuario. iii. Componente de posicionamiento: Utiliza alguna técnica de posicionamiento para obtener datos acerca de la localización del usuario. El método puede variar y puede ser mediante técnicas basadas en la red celular o a través del sistema de posicionamiento global. - - 16
  30. 30. Capitulo 2 Marco Teórico iv. Proveedor de contenido: Los servicios que se pueden proporcionar para las diferentes peticiones provenientes del usuario. Las aplicaciones de los LBS que se pueden desarrollar son variadas y amplias, debido a estose clasifican en base a las operaciones que se realizan o a la información que es demandada. En[STE06] se muestra una clasificación basada en las acciones que realiza el usuario, dichasclasificación se pueden observar en la Tabla 3. Tabla 3 Clasificación de los LBS basada en acciones. Acción Interrogante Operación ¿Dónde estoy? Posicionamiento Orientación y clasificación ¿Dónde está? Geocodificación Posicionamiento Navegación ¿Cómo voy a…? Geocodificación Ruteo Posicionamiento Búsqueda ¿Dónde está x, y? Geocodificación Calculo de distancia ¿Qué es? Búsquedas temáticas ó Identificación ¿Quién está ahí? espacial , selección, Verificación de eventos ¿Qué sucede en…? *2.1.2. Servicios PUSH y PULL.Existen dos tipos de servicios de localización y se basan en la consideración de si la información esentregada por la interacción del usuario o no. A continuación se describen dichos servicios: i. Servicios Pull: Estos servicios entregan información solicitada directamente por el usuario. La información se envía bajo demanda y es el usuario o cliente quien inicia el proceso para recibir la información. Un ejemplo de este tipo de servicio son las peticiones que se realizan por medio de un navegador Web hacia Internet; el usuario es quien inicia la petición introduciendo la URL 6 en el navegador, cuando el servidor obtiene una petición, este responde con la información pertinente. Mientras el servidor no recibe ninguna petición, aunque cuenta con la información, éste no la envía hasta que se solicite por algún usuario. ii. Servicios Push: Este tipo de servicio entrega la información que es indirectamente pedida por el usuario. Son activados por un evento, el cual podría ser disparado si una área específica es registrada o disparada por un cronometro. Un ejemplo de los servicios push son los registros en sitios Web donde posteriormente a cada tiempo determinado se envía publicidad o noticias relevantes sobre algún tema de interés.6 URL: Uniform Resource Locutor. Localizador de recurso uniforme. Secuencia de caracteres de acuerdo a un formatoestándar, que se usa para nombrar recursos en Internet por su localización. - - 17
  31. 31. Capitulo 2 Marco Teórico2.2. Sistemas de Información Geográfica.Los sistemas de información geográfica por sus siglas en inglés Geographic Information System -GIS-, son una tecnología para el manejo de información geográfica. Es un conjunto deherramientas que permiten manejar eficientemente datos espaciales junto con sus característicasalfanuméricas asociadas [VEG02]. Otra definición es la que se dá en [VIA03] y dice: un softwareGIS se asemeja a un programa de base de datos, ya que analiza y relaciona informaciónalmacenada bajo la forma de registros, con una diferencia crucial: cada registro en una base dedatos GIS contiene información usada para dibujar formas -normalmente un punto, una línea, o unpolígono- también denominada información espacial. Un GIS almacena y despliega información que puede ser relacionada con lugares, es decir,información que tiene una ubicación geográfica -geocodificación-. El objetivo primordial de un GIS es abstraer la complejidad del mundo real a unarepresentación simplificada entendible para el lenguaje de las computadoras actuales. Esteproceso tiene diversos niveles y comienza con la concepción de la estructura de una base de datosorganizada generalmente en capas. En los GIS existen relaciones espaciales entre los objetos geográficos que el sistema nopuede obviar; es lo que se denomina topología que es usada para definir las relaciones espacialesentre los objetos geográficos. Los sistemas de información geográfica se clasifican en doscategorías –vectoriales y raster- que cuentan con características diferentes para su procesamientoy utilización.2.2.1. Vectoriales.Los GIS vectoriales son aquellos que utilizan vectores definidos por pares de coordenadas relativasa algún sistema cartográfico para la descripción de los objetos geográficos. Con un par de coordenadas y su altitud se gestiona un punto, con dos puntos se generauna línea y con una agrupación de líneas se forman polígonos. En la Figura 8 se muestra como seestructura la información geográfica dentro de tablas en algún manejador de base de datos quepermita el tratamiento de esta información [ORT01]. Figura 8 Representación de GIS vectorial. - - 18
  32. 32. Capitulo 2 Marco Teórico Este modelo es adecuado cuando se trabaja con objetos geográficos con límites bienestablecidos, como pueden ser fincas, carreteras, puntos de interés etc.2.2.1.1. Shapefiles.Un archivo shapefile con extensión .shp almacena información sobre las geometrías y atributosespaciales dadas en un grupo de datos. Los shapefiles soportan características de un área, línea o puntos. Las características deárea son representadas como un ciclo cerrado de líneas, las líneas como una secuencia de puntosy los puntos la más simple de esta representación. Los atributos alfanuméricos de cada objetogeométrico son guardados en un archivo de formato database file -.dbf- [ESR98].Los archivos shapefile pueden ser creados por: i. Exportación: Puede ser creado mediante la exportación de cualquier recurso de datos utilizando un software especial para dicho proceso. ii. Digitalización: Pueden ser creados por la digitalización de capas utilizando herramientas de creación de características GIS. Por ejemplo con el software de ArcView de ESRI. iii. Programado: Por medio de software específico se pueden crear los archivos shapefiles.Los componentes de un archivo shapefile son: i. Un archivo principal, “.shp”, contiene una cabecera de longitud fija seguida de los registros de longitud variable. Cada registro consta de una cabecera y su contenido. ii. Un archivo de índice, “.shx”, que contiene el desplazamiento del registro del archivo principal correspondiente al inicio del mismo. iii. Un archivo de tabla, “.dbf”, contiene atributos alfanuméricos relacionados por cada objeto geométrico en un registro. La relación uno a uno entre geometría y atributos está basado en el número de registros. Una característica importante de estos tipos de archivos es que los tres deben llamarse de lamisma manera, en la Figura 9 se muestra un ejemplo de la estructura de un archivo shapefile. Figura 9 Estructura de archivos shapefile.2.2.2. Raster.Los sistemas de información raster basan su funcionalidad en una relación de vecindad entre losobjetos geográficos. Su funcionamiento se basa en dividir la zona en una retícula o malla depequeñas celdas -pixel- y atribuir un valor numérico a cada celda como representación de su valor - - 19
  33. 33. Capitulo 2 Marco Teóricotemático. Debido a que la malla es regular -el tamaño del pixel es constante- y se conoce laposición en coordenadas del centro de cada una de las celdas, se puede decir que todos lospixeles están georeferenciados [ORT01]. El inconveniente de estos sistemas es que a mayor número de filas y columnas en la malla-más resolución-, existe mayor esfuerzo en el proceso de captura de la información y mayor costocomputacional a la hora de procesar la misma. La Figura 10 muestra la representación de éste tipode GIS. Figura 10 Representación de GIS raster. El modelo de datos raster es útil en la descripción de objetos geográficos con límitesdifusos, por ejemplo: la dispersión de una nube de contaminantes, o los niveles de contaminaciónde un acuífero subterráneo, donde los contornos no son absolutamente nítidos; en esos casos, elmodelo raster es más apropiado que el vectorial.2.3. Red Inalámbrica GSM.GSM -Global System Mobile, Sistema global para las comunicaciones móviles- es un sistemabasado en el uso de células digitales, se desarrolló para crear un sistema de comunicación paradispositivos móviles que sirviese de estándar para Europa y que fuese compatible con los serviciosexistentes y futuros [LAB04]. En el año 1982 el CEPT -Conference of European Posts and Telecommunications,Conferencia europea de administraciones de correos y telecomunicaciones- creó el denominadoGSM para desarrollar un sistema basado en células de radio servicio para todos los paíseseuropeos. En el año 1989 todas las responsabilidades que había tenido el CEPT se traspasaron alETSI -European Telecommunications Standards Institute, Instituto de estándares detelecomunicación europeos-, este organismo es el encargado de regular todos los aspectos de lascomunicaciones a través de GSM, los primeros sistemas comerciales basados en esta redaparecen en el año 1991. - - 20
  34. 34. Capitulo 2 Marco Teórico La arquitectura de la red GSM se muestra en la Figura 11. Figura 11 Arquitectura de red GSM.La Tabla 4 muestra el significado de los acrónimos observados en la Figura 11. Tabla 4 Acrónimos de componentes de la arquitectura de la red GSM. Acrónimo Significado BTS Base Tranceiver Station, Transmisor de estación base BSC Base Station Controller, Controlador de estación base Mobile services Switching Center / Visitor Location Register, Centro de conmutación de servicios MSC / VLR móviles/ Registro de localización de abonados HLR Home Location Register, Registro de localización principal SMSC Short Message Service Center, Centro de servicio de mensajería corta ISDN Integrated Services Digital Network, Red digital de servicios integrados VMS Virtual Memory System, Sistema de memoria virtual PSTN Public Switched Telephone Network, Red telefónica de conmutación publica2.3.1. SMS.SMS -Short Message Service, Servicio de mensajería corta -, es una tecnología para la transmisiónde mensajes de texto desde y hacia un teléfono móvil, fax, y/o dirección de IP. El cuerpo delmensaje es de 140 bytes que equivalen a 160 caracteres. Permite transferir un mensaje de texto entre una estación móvil y un SME -Short MessageEntity, Entidad de Mensajería Corta- que puede ser otra estación móvil o un nodo dentro de unared a través de un SMSC.Según [GPP06] la mensajería SMS puede ser de dos tipos: i. SM MT -Short Message Mobile Terminated Point-to-Point-. Servicio de entrega de un mensaje desde el SC hasta una MS, obteniéndose un informe sobre lo ocurrido. ii. SM MO -Short Message Mobile Originated Point-to-Point-. Servicio de envío de un mensaje desde una MS hasta un SC, obteniéndose un informe sobre lo ocurrido. - - 21
  35. 35. Capitulo 2 Marco TeóricoLa forma de operación de este servicio se muestra en la Figura 12. Figura 12 Pasos para el envío de mensajes SMS.2.4. Servicios Web.Según la literatura existen diversas definiciones para la tecnología de servicios Web. Las que másse apegan al concepto de esta tecnología se mencionan en los siguientes puntos: i. Un servicio Web es una interfaz que describe una colección de operaciones que son accesibles en una red por medio de mensajes XML estandarizados, es descrito usando un estándar, una noción formal de XML al cual se le llama descripción del servicio. Este cubre todos los detalles necesarios para interactuar con servicios tales como: El formato de mensaje, protocolo de transporte y localización [KRE01]. ii. Un servicio Web en [KNU02] es definido como un componente con las siguientes características: a. Un servicio que implementa los métodos de una interfaz que es descrita por WSDL. b. Una interfaz publicada en uno o más registros durante su despliegue. c. Una instancia llamada puerto que es manejada por el contenedor. iii. El W3C 7 los define como un conjunto de aplicaciones o tecnologías con capacidad para interoperar en la Web. Estas aplicaciones o tecnologías intercambian datos entre sí con el objetivo de ofrecer servicios [W3C05]. Los servicios Web permiten integrar aplicaciones de manera más rápida, fácil y menoscostosa. Su integración se da en el nivel superior de la pila de protocolos y está más orientado a lasemántica del servicio que a los protocolos de red. Los servicios Web permiten reutilizar las aplicaciones desarrolladas sin importar la plataformaen la que funcionan o el lenguaje en el que están escritos. La idea de los servicios Web es; ofrecer7 W3C: World Wide Web Consortium. Consorcio internacional que se encarga del desarrollo de los estándares para la WorldWide Web. - - 22
  36. 36. Capitulo 2 Marco Teóricouna serie de servicios que se encuentran en distintas computadoras a través de la red y queademás, son accedidos de modo independiente de la plataforma utilizando protocolos estándares[ROD02].2.4.1. Arquitectura.La arquitectura de los servicios Web está basada en la interacción de tres componentes: Elproveedor del servicio, el registro del servicio y quien solicita el servicio. La interacción involucra lasoperaciones de publicación, búsqueda y enlace con el servicio. La Figura 13 muestra loscomponentes y operaciones en la arquitectura de los servicios Web. Figura 13 Componentes de los servicios Web. Para desempeñar las operaciones definidas en la Figura 13 de manera interoperable debeexistir una pila de servicios Web que adopte estándares en cada nivel, en los cuales las capassuperiores se construyen sobre las capacidades proporcionadas por las capas inferiores, la Figura14 muestra una pila conceptual de los servicios Web. Figura 14 Pila conceptual de los servicios Web. - - 23
  37. 37. Capitulo 2 Marco Teórico Debido a que los servicios Web son accesibles en una red por medio de mensajes SOAP yrepresentados por una descripción del servicio, las primeras 3 capas de ésta pila son requeridaspara proporcionar o usar cualquier servicio Web. La pila más simple consiste del protocolo HTTPpara la capa de red, el protocolo SOAP para la capa de mensajes basados en XML y de WSDLpara la capa de descripción del servicio.2.4.1.1. Red.Esta es la capa fundamental sobre la que trabajan los servicios Web, representa cualquierprotocolo de red. Los servicios Web son publicados y disponibles sobre Internet utilizandocomúnmente protocolos como HTTP que es el protocolo de facto para que los servicios Web esténdisponibles en Internet, aunque pueden ser soportados otros protocolos tales como: SMTP, FTP,RMI.2.4.1.2. Protocolo SOAP.SOAP -Simple Object Access Protocol, Protocolo de acceso de objeto simple-. Protocolo basadoen mensajes XML utilizado para el intercambio de datos entre aplicaciones de red por lassiguientes razones: i. Es un mecanismo para la comunicación centrado en el documento y para invocaciones de procesos remotos usando XML. ii. Es simple: básicamente una petición POST de HTTP envuelto en XML. iii. Es preferido sobre una petición HTTP POST de XML porque define un mecanismo estándar para incorporar extensiones al mensaje utilizando cabeceras SOAP y codificación estándar de las operaciones y funciones. iv. Soporta las operaciones de publicación, búsqueda y enlace en la arquitectura de servicios Web.2.4.1.3. WSDL.WSDL -Web Service Description Language, Lenguaje de descripción del servicio Web-. Es unarchivo XML en el que se identifica el servicio, se indica el esquema para poder utilizarlo, quéoperaciones se pueden realizar con él y los protocolos que se pueden utilizar sobre el servicio.2.5. Patrón MVC.La arquitectura MVC -Model/View/Controller, Modelo Vista Controlador- fue introducida como partede la versión Smalltalk-80 del lenguaje de programación Smalltalk, diseñada para reducir elesfuerzo de programación necesario en la implementación de sistemas múltiples y sincronizados.El desarrollo de las aplicaciones se puede realizar por separado en tres componentes y al final deldesarrollo se conjuntan para construir el sistema o aplicación. Su característica principal es que suscomponentes se tratan como entidades separadas; esto hace que cualquier cambio producido enun componente se refleje automáticamente en otro. El propósito principal de organizar las aplicaciones de esta forma es: Dividir uncomponente o subsistema en tres partes lógicas –el modelo, las vistas y el controlador- haciendoque la modificación o personalización de cada una de las partes sea lo más sencilla posible[STE02]. - - 24

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