Анализ проблем и сбор требований на разработку программного модуля для определения местоположения абонента мобильной сети

Услуги точного определения координат на местности достаточно востребованная услуга в области оказания услуг мобильной связи абонентам сети. Проектирование и реализация программных продуктов для решения задачи по определению местоположения абонента на карте текущей местности и построения маршрута от текущего местоположения абонента к заданной точке является актуальным, такой продукт будет востребован на рынке мобильных услуг.

Постановка задачи

Целью работы является проектирование и разработка программного модуля для определения местоположения абонента в сетях мобильной связи. Целью создания модуля являются:

• -    снижение трудоемкости процесса ориентирования на местности;

• -    повышение эффективности поиска оптимального маршрута из текущей точки, где находится пользователь, к заданной.

Программный модуль сможет применяться для определения местоположения абонента на карте текущей местности и для построения маршрута от текущего местоположения абонента к заданной точке.

Исследование и анализ объекта информатизации

GPS (Global Positioning System - система глобального позиционирования), позволяет точно определять трехмерные координаты объекта, оснащенного GPS приемником: широту, долготу, высоту над уровнем моря, а также его скорость, направление движения и текущее время.

Принцип определения координат объекта в системе GPS основан на вычислении расстояния от него до нескольких спутников, точные координаты которых известны. Информация о расстоянии минимум до 3 спутников позволяет определять координаты объекта как точку пересечения сфер, центр которых спутники, а радиус измеренное расстояние.

Типичная точность определения координат GPS приемниками в горизонтальной плоскости составляет примерно 1-2 метра (при условии хорошей видимости небосвода). Точность определения высоты над уровнем моря обычно в 2-5 раз ниже, чем точность определения координат в тех же условиях (т.е. в идеальных условиях 2-10 метра).

Уровень приёма сигнала от спутников и, соответственно, точность определения координат ухудшается из-за различных помех: под плотной листвой деревьев или из-за очень большой облачности. Помехи от многих наземных радиоисточников также могут повредить качественному приёму сигналов GPS. Однако, главным фактором, влияющим на снижение точности GPS, является неполная видимость небосвода, например, в условиях плотной городской застройки, где значительная часть небосвода скрыта рядом расположенными строениями, навесами и прочими препятствиями. Точность определения координат при этом может значительно ухудшаться (до 20-30 метров). Препятствия не пропускают сигналы от части потенциально доступных в данной точке Земли спутников, что приводит выполнению расчетов по меньшему числу сигналов от спутников, находящихся преимущественно в одном секторе небосвода. Смещение при этом возникает обычно в перпендикулярной плоскости относительно препятствия.

При использовании обычного GPS можно выделить ряд проблем:

• 1.    Время первого определения координат зависит от актуальности хранящегося в приемнике альманаха, который передается сигналом GPS, и от орбитальных данных (эфемерид). Чем дольше устройство не было активно, тем больше приёмнику нужно получить информации, прежде чем определение позиции будет возможным (устройство было неактивно более 2 часов — потребуется около 30 секунд). В зависимости от того, устарели ли альманах и эфемериды, различают «холодный», «тёплый» и «горячий» старт GPS-приёмника.

• 2.    В условиях города видимость GPS-спутников часто сильно ограничена, а в закрытых помещениях и туннелях даже невозможна.

• 3.    Высокая потребляемая мощность GPS-приёмника.

Рассмотрим бизнес-процесс определения местоположения абонента в сетях мобильной связи. Именно данный бизнес-процесс и будет автоматизироваться.

Осуществление данного бизнес процесса осуществляется с помощью GPS-передатчика, в который абонент должен ввести данные о своем мобильном устройстве и после этого послать запрос на спутник с GPS-передатчика, дождаться ответа. Данный процесс является архаичным, поскольку в каждом современном устройстве мобильной связи имеется GPS-передатчик, способный посылать аналогичные запросы. Поэтому отпадает необходимость GPS-передатчика в виде отдельного прибора.

Для наглядного представления рассматриваемого бизнес-процесса воспользуемся диаграммами методологии IDEF0. В качестве среды визуализации диаграмм IDEF0 выберем Microsoft Visio 2016.

Схема бизнес-процесса (A0) «определения местоположения абонента в сетях мобильной связи» представлена на рисунке 1.1.

Стандарты Минсвязи РФ

Данные о местоположении абонента

Абонент

VHR            1АГ0/КЖЖ:                                     Опвг_де»е«же wnonj/WfHw *во»<«л>»сете» мо4нгы«ой ce»w                                        ИОМСР

Рисунок 1.1 – Бизнес-процесс «определения местоположения абонента в сетях мобильной связи»

Основным действующим лицом в данном бизнес процессе является сам абонент, ведь только он (или спец. службы) может запрашивать самостоятельно данные о своем местоположении.

Действия абонента по запросу своего местоположения ограничены стандартами и нормативными документами МинСвязи РФ.

Входными данными для определения местоположения абонента служат его личные сотовые данные (номер мобильного телефона и ID устройства).

Выходными данные являются GPS координаты абонента.

Для построения диаграммы декомпозиции основного бизнес-процесса А0 определим 4 основные работы и представим их в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Основные виды работы

Вид работы	Описание работы
Ввод данных об абоненте в GPS-передатчик (А1)	В   специальный   GPS-передатчик вводятся данные об абоненте
Отправка запроса для определения местоположения на GPS-спутник (А2)	С помощью GPS-передатчик отправляется запрос на GPS-спутник с указанием возвратить координаты
Получение      запроса      о местоположении с GPS-спутника (А3)	С GPS-спутника на GPS-передатчик приходит запрос с координатами абонента (широта, долгота, высота над уровнем моря)
Вывод       данных       о местоположении (А4)	Данные о местоположении абонента выводятся на экран GPS-передатчика

Схема декомпозиции бизнес-процесса «Определения местоположения абонента в сетях мобильной связи» представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Декомпозиция бизнес-процесс «Определение местоположения абонента в сетях мобильной связи»

Для описания потоков данных воспользуемся диаграммой DFD, которая представляет собой иерархию функциональных процессов, связанных потоками данных. Цель такого представления — продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

DFD-диаграмма бизнес-процесса «определения местоположения абонента в сетях мобильной связи» представлена на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 - DFD-диаграмма бизнес-процесса «определения местоположения абонента в сетях мобильной связи»

Как видно из рисунка 1.3 информация передается между тремя основными блоками данных:

• -    абонент;

• -    GPS-передатчик;

• -    GPS-спутник.

Абонент вводит в GPS-передатчик свои данные (номер телефона и ID устройства). GPS-передатчик в свою очередь отправляет на GPS-спутник вышеприведенные данные абонента в зашифрованном виде и принимает от спутника GPS-координаты абонента, а затем возвращает их абоненту на GPS-передатчик.

Все данные между GPS-передатчиком и GPS-спутником передаются в зашифрованном виде. Шифровка и дешифровка данных происходит за счет встроенных в эти устройства алгоритмов.

Для определения местоположения абонента в сетях мобильной связи необходим номер абонента и его ID. Представление входных данных в виде шаблона представлено на рисунке 1.4.

Одна из форм представления данных с местоположениям абонента представлена на рисунке 1.5.

Number J7P3D7P3DTD0

ICCID Address D0:23:DB:A6:D6:37

ICCID 8901 4103 2549 0038 1579

IMEI           01 293800 293800 0

Рисунок 1.4 – Шаблон входных данных для определения местоположения абонента в сетях мобильной связи

Согласно шаблону входных данных, для того чтобы на мобильное устройство получить его координаты необходимо отправить запрос со следующими данными:

• -    number – уникальный идентификатор устройства;

• -    ICCID Adress – адрес основного хоста оператора связи;

• -    ICCID – идентификатор оператора связи;

• -    IMEI – imei устройства.

Рисунок 1.5 – Шаблон выходных данных с GPS-координатами абонента

На данном шаблоне представлены выходные данные в виде таблицы со следующими столбцами:

• -    laion – идентификатор абонента;

• -    latilude – географическая долгота положения абонента;

• -    longitude – географическая широта положения абонента;

• -    elevation – высота абонента над уровнем моря;

• -    time – время получения местоположения абонента;

• -    state – результат запроса.

Требования к продукту

Анализ продуктов-аналогов показал, что все рассмотренные программы имеют довольно широкий и развитый функционал, однако разработка своего программного продукта является предпочтительнее, поскольку собственная разработка занимает минимальное место на диске

(поскольку имеет только две функции - определить местоположение и проложить маршрут), за счет чего будет обладать высокой скоростью работы.

Система должна выполнять следующие функции (рисунок 1.6):

• -    показывать на карте текущее местоположение пользователя;

• -    прокладывать маршрут от текущего местоположения пользователя к заданной точке;

• -    прокладывать маршрут от текущего местоположения пользователя к

заданному объекту карты;

- позволять пользователю загружать новые карты местности.

Рисунок 1.6 - Диаграмма вариантов использования системы

Вариант использования «Определение текущего местоположения» позволяет пользователю определить текущее местоположение на карте.

Вариант использования «Прокладка маршрута» позволяет пользователю проложить маршрут от места своего текущего местоположения к заданной точке.

Вариант использования «Загрузить карту» позволяет пользователю загрузить в систему карту любой местности.

Вариант использования «Проложить маршрут к точке на карте» позволяет пользователю выбрать любую точку на карте и проложить к ней маршрут.

Вариант использования «Проложить маршрут к объекту » позволяет пользователю выбрать объект по адресу и проложить к нему маршрут.

Приведем общую диаграмму активности системы – рисунок 1.7.

Рисунок 1.7 – Общая диаграмма активности системы

Поскольку разработанная система является мобильными приложением, то выберем для нее стратегию тестирования Monkey Testing.

Monkey Testing - случайное нажатие на всевозможные кнопки приложения для того, чтобы его сломать. Действия эти не требуют каких-либо особых навыков и помогают успешно находить даже сложные баги. Для автоматизации Monkey Testing существует много приложений на различных платформах.

В Android есть встроенное приложение UI Automation Exersizer Monkey, которое генерирует нужное количество случайных событий для телефона. Эти события могут быть самыми разными: одинарное нажатие, перетягивание, зум двумя пальцами, переключение системных кнопок, и даже переключение между различными пакетами приложения. Можно тонко настроить частоту определённых событий и задержку между ними. Инструмент это очень простой и не требует глубоких знаний для использования и при правильном подходе он позволяет значительно упростить задачи стресс-тестирования приложения.

В результате выполнения работы спроектирован и разработан модуль для определения местоположения абонента в сетях мобильной связи, использующий в своей работе технологию GPS.

Выводы

В процессе предпроектного анализа разработки модуля для определения местоположения абонента на карте текущей местности и построения маршрута от текущего местоположения абонента к заданной точке произведен анализ рынка продуктов-аналогов, полное исследование объекта информатизации. По результатам анализа проблем, были сформулированы требования к проектируемому программному продукту, а так же разработана общая диаграмма деятельности для программной системы, определяющей местоположение абонента мобильной связи.