3G iPhone에 사용된 Assisted GPS (Assisted GPS used in 3G iPhone)

3G iPhone에 추가되었다는 A-GPS에 대해 사람들이 착각을 하는 경우가 많다.

Assisted라는 단어 때문에 그 동안 2G iPhone에서 wifi access point를 통하거나 현재 한국에서 위치찾기에 사용하는 식으로 휴대폰 기지국 신호를 가지고 대강의 현재 위치를 파악하는 pseudo GPS같은 방식이라고 생각하는 사람들이 많이 있다.

하지만 실제로 A-GPS는 정확한 위치를 파악하는데 정지궤도상에 떠 있는 GPS위성의 신호를 사용한다. Assisted라는 단어가 앞에 붙은 이유는 GPS의 성능을 향상시키기 위해 추가적으로 wifi나 기지국의 도움을 받기 때문이다. 실제 A-GPS는 미국 FCC가 휴대폰에서 걸려오는 911(응급전화)의 경우 경찰이나 소방서같은 기관에서 휴대폰의 위치를 자동으로 파악할 수 있도록 하는 E911을 의무화 시킴으로서 개발이 가속화 되었다.

GPS시스템은 약 20,200km 상공의 MEO(Medium Earth Orbit)에 24개의 GPS위성이 운용되고 있다. (참고로 원래 GPS는 군용으로 만들어져서 초기에는 군용으로만 사용되었는데 1983년 KAL007편 격추 사건 이후 레이건이 민간에 사용을 허가하도록 했다. 다만 군용에 비해 민간용 코드는 오차범위가 크다)

위의 그림이 GPS의 동작 원리이다. 현 위치에서 최소 3개 이상의 위성에서부터 신호를 수신해서 자신과 각 위성과의 거리를 계산하고 그 거리를 이용해서 삼각측량 방식으로 자신의 위치를 계산해 낼 수 있다. 위 그림에서처럼 3개 위성과의 정확한 거리를 알 수 있으면 3개의 위성만으로도 자신의 정확한 위치를 계산할 수 있지만 실제로는 여러가지 오차들 때문에 위성과의 거리가 100% 정확하지 않기 때문에 3개의 위성만으로는 위치계산이 힘들고 더 많은 위성이 필요하고 그래도 어느 정도의 오차는 피할 수 없다.

현재 사용되고 있는 GPS의 경우 위성에서 신호를 받아오기 위해서는 수신기와 위성간에 LoS (line-of-sight)가 확보되어야 하는데 커다란 나무나 도심의 빌딩들 사이에 있는 경우, 또는 실내에서는 위성의 신호를 제대로 받아올 수 가 없다. 그리고 꺼져있던 수신기가 이런 상황에서 처음으로 켜지면 위성에서 almanac과 ephemeris정보를 다운받을 수가 없기 때문에 나중에 깨끗한 위성신호를 받을 수 있는 곳으로 나가도 위치를 파악하는데 1분 이상이 걸릴 수 있다.

A-GPS는 이런 문제점들을 해결하기 위해 GPS위성신호에 추가적으로 assistance server를 사용한다.

* Assistance server는 자신의 정확한 위치를 GPS신호를 수신해서 알고 있고 충분한 컴퓨팅 파워가 있기 때문에 휴대폰 신호를 분석해서 휴대폰의 대강의 위치를 계산할 수 있다. 그러므로 E911같은 경우 휴대폰이 GPS신호를 받지 못해 정확한 위치를 제공해주지 않아도 E911에 대강의 위치를 알려줄 수 있다.

* Assistance server는 휴대폰에게 위성의 궤도정보를 제공해 줄 수 있기 때문에 휴대폰이 그 정보를 이용해 빠르고 정확하게 GPS 위성신호를 잡을 수 있게 해 준다.

* Assistance server에서는 GPS신호의 오차에 영향을 미치는 ionospheric condition등에 대해 정확하게 측정할 수 있기 때문에 그 정보를 휴대폰에 전송해 줘서 휴대폰이 위성에서 수신한 신호를 사용해서 훨씬 정확한 위치를 계산할 수 있게 해 줄 수 있다.

일부 A-GPS는 위치를 파악하기 위해 기지국과의 연결이 필수적인 경우도 있고, 다른 경우는 기지국과 연결되면 좀 더 빠르고 정확하게 위치를 파악할 수 있지만 기지국과 연결이 필수적이지 않은 경우도 있다.

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애플 사이트의 3G iPhone 페이지에 보면 iPhone 3G에 사용한 위치파악 방법에 대해 설명(http://www.apple.com/iphone/features/gps.html)하고 있다.

빠른 시간내에 가장 정확한 위치를 찾아내기 위해 GPS위성, Wi-fi 핫스팟, 셀타워에서의 신호를 사용한다. GPS 신호를 수신할 수 있으면 아이폰은 파란색의 GPS 인디케이터를 표시한다. 하지만 실내인 경우 (GPS위성과의 LoS가 유지되지 않는 경우) 아이폰은 wifi를 사용해서 위치를 파악한다. Wifi 핫스팟의 범위에도 들어있지 않은 경우는 셀타워를 사용해서 위치를 파악한다. 위치를 알려주는 원의 크기를 통해 아이폰이 계산한 위치가 얼마나 정확한가를 알려준다. 즉 원이 작을수록 더 정확한 위치라는 말이다.

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즉 3G iPhone에서 위치파악하는 기능이 GPS 위성을 사용하는게 아니라거나 셀타워와 연결되어야만 한다는 말은 모두 잘못된 정보이다.