Post on 01-May-2015
Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
Facoltà di Ingegneria
- Dipartimento di Informatica e Sistemistica -
Integrazione dei sistemi di riconoscimento vocale con la tecnologia di localizzazione basata su Cell-ID:Voice Location Services, uno studio sperimentale
Emiliano Trevisani – Andrea Vitaletti
Scenario
La tecnologia di localizzazione basata su Cell-ID
VXML & Voice Location Services
VXML + Cell-ID
Esperienze di misura
Analisi prestazionale
Outline
Disporre della posizione di un terminale mobile consente la fornitura di servizi specifici a valore aggiunto:
gestione di flotte - tracking dei veicoli - servizi di emergenza - navigazione assistita - utilities location based – advertising.
US: E911 [Enhanced 911]
requisiti iniziali stringenti: 50-100 metri nel 67%;
TOA;
A-GPS.
UE: E112 [Enhanced 112]
requisiti laschi: … il meglio che l’operatore può offrire…
Cell ID Positioning almeno nella fase iniziale eventualmente integrata con altre soluzioni
Scenario
BSCArea
BSCArea
BSCAREA
Location Area Location AreaLocation
Area
MSC Area
VLR Area
PLMN Area
VLRArea
VLRArea
VLRArea
BTS Area
La rete conosce la posizione di un mobile in idle mode solo a livello di location area;
CELL ID è noto sempre al mobile [BCCH]; è noto alla rete solo durante una comunicazione.
Location Updating periodico: ~30 min;
BTS2 BTS1
Portanti BCCH diverse
Location Area
Location area 2
Location Updating
No Location Updating
VLR
Location area 1
HLR
GSM Mobility Management
BTSCELL ID C1
CELL ID C2
CELL ID C3
Svantaggi:
accuratezza ~ dimensione cella;
il mobile è delocalizzato nella cella;
il mobile non seleziona necessariamente la BTS più vicina;
Indipendentemente dalla posizione reale del mobile nella cella, la sua posizione viene approssimata con il punto S
S
CELL-ID Positioning
Vantaggi:
nessun upgrade ai terminali ed alle infrastrutture di rete;
disponibile in idle mode;
disponibile in ambienti indoor.
se la densità di BTS è elevata la ricopertura media aumenta migliora la risoluzione.
Assunzione: posizione reale utente GPS, posizione stimata coordinate BTS servente;
Analisi dell’errore di stima sul posizionamento.
average distance: valor medio dei campioni di distanza MS – BTS servente al variare della posizione del mobile;
Proximity measures: con che frequenza il mobile seleziona la BTS effettivamente più vicina?
Cell ID Positioning: parametri prestazionali
GPS V GSM V GPS & GSM V% % %
URBAN 2.075 24.316,93 99,18% 97,20% 96,40% 27,22 2.685,22 472,73 362,04
SUBURBAN 2.114 41.550,65 97,49% 96,74% 94,30% 48,32 11.336,69 748,02 823,50
HIGHWAY 636 19.835,49 100,00% 96,54% 96,54% 189,26 3.674,56 1.015,42 637,00
Totale 4.825 85.703,07 98,55% 96,91% 95,52% 27,22 11.336,69 642,68 660,73
Max D avD dvStContesto TS P [m] Min D
Average distance experiments- URBAN Area -
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
samples
dis
tan
ce
[m
]
Distance from selected BTS Average distance
Average Distance Measures
Proximity Measures 1/2
Il mobile seleziona sempre la BTS più vicina per ricevere il servizio?
Multipath
Different BTS TX Power
Cell Selection Algorithm:
portante radio f C=A-max[0,B];
A=PR – SBTS ; B= PRACH,max- PMS,max;
Seleziona solo celle con C>0
CELL_RESELECT_HYSTERESISCELL_RESELECT_HYSTERESIS
Ostacolo
Ostacolo
Ostacolo
Ostacolo
Multipath
Livello segnale [dB]
distanza [km]
Attenuazione da percorso
Fading alla RayleighFading lento lognormale[shadowing]
Proximity Measures 2/2
Proximity Measures- URBAN Area -
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
samples
dis
tan
ce
[m
]
Distance from selected BTS Distance from nearest BTS
Proximity Measures- URBAN Area -
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
samples
dis
tan
ce
[m
]
Distance from selected BTS Distance from nearest BTS
% FD [%] CS [%] Min Max Avg devSt
URBAN 2.075 43% 97% 3% 0 1.680,27 90,57 189,49
SUBURBAN 2.114 32% 97% 3% 0 9.529,63 198,92 668,25
HIGHWAY 636 39% 100% 0% 0 2.099,44 196,08 391,3
Totale 4.825 38% 97% 3% 0 9.529,63 149,26 489,61
Context TS BTS NEAREST d [m]
Ambiente di sviluppo standard, potente e flessibile per sistemi IVR [Interactive Voice Response]; standard W3C : marzo 2000 v 1.0; marzo 2004 v 2.0
Gestione semplice e combinata di sistemi TTS [Text To Speech] e ASR [Automatic Speech Recognition]
Il Voice Server utilizza la specifica di una grammatica per interpretare l’input vocale dell’utente ed integra il browser vocale
Il browser vocale richiede le pagine VXML all’Application Server
La gestione del dialogo è affidata all’interprete VXML
Integrazione con le tecnologie internet esistenti[Application Server]
L’utente può utilizzare un normale telefono[fisso o mobile]
Input vocale, toni DTMF o combinato
VXML: Overview
VXML & Voice Location Services
Schede telefoniche TTS ASR DTMF
<?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?><vxml version="1.0"> <form> <field name="ADDRESS"> <prompt>Pronunciare l'indirizzo corrispondente alla sua posizione senza il numero civico.</prompt> <grammar> Via Giuseppe Verdi | Viale Mazzini | Piazza Venezia | ........ </grammar><grammar> Via Giuseppe Verdi | Viale Mazzini | Piazza Venezia | ........ </grammar> <nomatch> ............ </nomatch> <noinput> ............ </noinput> <filled> .................... <submit next="........./enterNumber.jsp" namelist="ADDRESS"/> </filled> </field> </form> </vxml>
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
VXML Server
ApplicationServer
VXML & Voice Location Services
Schede telefoniche TTS ASR DTMF
<?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?><vxml version="1.0"> <form> <field name="ADDRESS"> <prompt>Pronunciare l'indirizzo corrispondente alla sua posizione senza il numero civico.</prompt> <grammar> Via Giuseppe Verdi | Viale Mazzini | Piazza Venezia | ........ </grammar><grammar> Via Giuseppe Verdi | Viale Mazzini | Piazza Venezia | ........ </grammar> <nomatch> ............ </nomatch> <noinput> ............ </noinput> <filled> .................... <submit next="........./enterNumber.jsp" namelist="ADDRESS"/> </filled> </field> </form> </vxml>
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
VXML Server
ApplicationServer
input corretti e completi
La correttezza e l’efficienza del riconoscimento [ASR] sono strettamente legate alla dimensione della grammatica;
per un grande città la dimensione della grammatica può arrivare a diverse migliaia di elementi; le dimensioni della grammatica esplodono se si rilascia il vincolo di input completi e corretti
rendendo il sistema flessibile nei confronti di input parziali e/o non completamente corretti [Via Mazzini, Mazzini, Viale Mazzini, Viale Giuseppe Mazzini,Viale Gi Mazzini, Viale G. Mazzini,….]
Esperienze di misura effettuate nella città di Roma: IBM Server RS6000 + IBM WebSphere Voice and Response
VXML
ADDRESSES TUPLOAD TRECOGNITION HITRATIO Input mode
3.405 7 sec 2 sec 100 % Correct and complete
45.619 * * * Partial and/or not completely correct
10.000 40 sec 7 sec 20 % * System failure
Per utenti mobili, Cell ID può essere efficacemente utilizzato per ridurre la dimensione della grammatica;
Un’applicazione ad hoc [Symbian OS, SIM Toolkit,…] instaura in modo automatico una chiamata voce verso il Voice Server dopo aver inviato all’Application Server l’informazione su Cell ID:
via SMS [segnalazione asincrona fuori banda] via DTMF [segnalazione sincrona in banda]
VXML + Cell ID 1/2
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
VXML Server
ApplicationServer
CELL-ID via DTMF or SMS [Symbian/STK Application]
Per utenti mobili, Cell ID può essere efficacemente utilizzato per ridurre la dimensione della grammatica;
Un’applicazione ad hoc [Symbian OS, SIM Toolkit,…] instaura in modo automatico una chiamata voce verso il Voice Server dopo aver inviato all’Application Server l’informazione su Cell ID:
via SMS [segnalazione asincrona fuori banda] via DTMF [segnalazione sincrona in banda]
VXML + Cell ID 1/2
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
Address_? Via SalariaNumber_? 113Service_? Restaurant
VXML Server
ApplicationServer
CELL-ID via DTMF or SMS [Symbian/STK Application]
CELL-ID
Esperienze di misura effettuate nella città di Roma: IBM Server RS6000 + IBM WebSphere Voice and Response; 720 celle della rete mobile WIND [average radius ~ 1 Km ];
VXML + Cell ID 2/2
ADDRESSES TUPLOAD TRECOGNITION HITRATIO Input mode
21 [ / 3.405] 0.6 sec 0.2 sec 100 % Correct and complete
314 [ / 45.619] 1.2 sec 0.6 sec 100 % Partial and/or not completely correct
Esperienze di misura effettuate nella città di Roma: IBM Server RS6000 + IBM WebSphere Voice and Response; 720 celle della rete mobile WIND [average radius ~ 1 Km ];
VXML + Cell ID 2/2
ADDRESSES TUPLOAD TRECOGNITION HITRATIO Input mode
21 [ / 3.405] 0.6 sec 0.2 sec 100 % Correct and complete
314 [ / 45.619] 1.2 sec 0.6 sec 100 % Partial and/or not completely correct
le prestazioni migliorano di un fattore >10 servizio flessibile ed efficiente