Como nossos celulares "sabem onde estão" mesmo sem GPS?

Mesmo não conectado à internet, seu smartphone pode lhe dizer onde você está. Mas, afinal, como o aparelho faz isso? Em entrevista ao canal Computerphile, Derek MacAuley, professor da escola de Ciência da Computação da universidade de Nottingham, explicou objetivamente um dos métodos mais comuns utilizado por operadoras de telefonia e fabricantes de celulares.

Apesar de parecer complicada, a forma com que o rastreamento físico de celulares é feito baseia-se em princípios físicos bastante básicos (tais como distância entre dois ou mais pontos e velocidade de locomoção de objetos). A explanação de MacAuley possui como fio condutor os processos de Cell ID. De fato: várias técnicas que fazem uso deste método de localização física existem. Antes de desvelarmos, porém, alguns pormenores da tecnologia Cell ID, é importante entender os fundamentos deste mecanismo de localização.

Tecnologia compartilhada

Em suma, pode-se dizer que a localização de celulares em modo offline é possível graças ao compartilhamento de tecnologias – tais como a de ondas de rádio e de determinados protocolos. Sempre que uma ligação é feita, essas ondas são naturalmente interpretadas por terminais terrestres (aqui, a tecnologia GPS está sendo deixada de lado, deve-se deixar claro). Dessa forma, e a partir da leitura de parâmetros emitidos pelos próprios aparelhos, identificar a localização física de usuários acaba por ser um processo relativamente simples.

Mas alguns obstáculos podem fazer com que os cálculos de localização não sejam feitos de forma precisa. “Precisamos nos certificar de que dois ou mais sinais não estão sendo emitidos no exato momento. Se isso acontecer, um tipo de lixo será gerado; o que não permite o envio e recebimento de pacotes de sinais, pois há colisão”, observa MacAuley. A troca de dados entre celular e torres acontece, porém, em milésimos de segundos – aspecto este capaz de contornar eventuais fluxos travados de sinais.

E na prática?

Ao realizar uma chamada, o usuário emite um sinal à torre de telefonia mais próxima. E para que o “engarrafamento” entre sinais seja evitado, a operadora de precisa então gerenciar cada um dos milhares de impulsos recebidos. A “ordem de administração” de sinais leva em conta, portanto, o tempo gasto entre o envio e recebimento de impulsos – o que possibilita a medida da distância entre usuário e torre. Vale dizer que smartphones atuais são equipados com uma série de sensores capazes de mensurar a localização física: magnetômetro (que determina a direção do movimento), acelerômetro e giroscópio, por exemplo, podem fazer palpites baseados no padrão de movimentos dos usuários e “adivinhar” a localização do celular – este tipo de procedimento hospeda essas estimativas por tempo determinado.

As formas mais comuns de se localizar, portanto, um telefone móvel offline são quatro: os cálculos podem ser feitos baseados de forma a depender da rede, de maneira independente à conexão, ter como objeto de análise a própria rede ou até mesmo de modo híbrido.

• Cálculos independentes da rede

Os cálculos de rastreamento são realizados no próprio terminal. O sinal é então enviado a fontes de transmissão e mensurados novamente pelas torres – essa técnica é comumente utilizada pela tecnologia GPS.

• Cálculos dependentes da rede

Também realizados pelo próprio terminal, os cálculos têm como fonte de dados e sinais instrumentos da própria rede (técnica esta adotada pelo E-OTD, baseado em terminais).

• Cálculos baseados na própria rede

Realizados e mensurados pela própria rede, os cálculos levam em conta também os dados de posicionamento dos celulares. Esta tecnologia exige a atualização de todas as estações utilizadas pela base para a realização dos cálculos.

• Cálculos híbridos

Esta forma de leitura leva em conta a emissão de dados de assistência; é, grosso modo, um método “assistido” de monitoramento de sinais.

Localização física “triangular” e por setores

Ainda conforme dito por MacAuley, as técnicas de localização offline são mais eficientes em ambientes com alta densidade urbana por um motivo óbvio: quanto mais torres estiverem dispostas por uma área, mais precisa será a leitura dos sinais. Comumente, celulares mantêm conexão com três torres simultaneamente – o que possibilita a identificação de certa forma precisa de sua posição geográfica.

Em áreas soterradas por receptores de ondas de rádio, o raio das torres pode variar de 150 a 300 metros – levando em conta a conexão dos mobiles com pelo menos três terminais, descobrir a localização dos usuários acaba por ser tarefa pouco complicada. Não é raro enxergar também antenas gigantescas com seus topos rodeados por receptores: “cada antena fica responsável por cobrir uma determinada área. Então não apenas sabemos o quão distante você está do terminal; o setor de emissão de sinais também é conhecido”, diz o professor.

Segurança de dados

“Cada empresa utiliza um protocolo específico para calcular a localização de seus usuários baseado na distância e velocidade de emissão de sinais. É claro que as companhias protegem as informações pessoais; se elas fossem publicadas, haveria um desastre de segurança”, garante MacAuley. Apesar de não disponibilizar a terceiros dados pessoais, as operadoras são capazes de gerar e publicar determinadas estatísticas.

Por exemplo: durante certo dia da semana, mais ligações são feitas em um horário e local específicos. Significa que mais pessoas estão próximas a um determinado ponto geográfico (como a um shopping). Esses tipos de levantamentos são então coletados por companhias que têm interesse em trabalhar em empreitadas destinadas a este público (sejam as iniciativas de publicidade ou de infraestrutura).

Vulnerabilidades

Garantir a não exposição de informações pessoais não garante segurança completa aos usuários. É por isso que determinadas fabricantes são contrárias à prestação de certas informações a terminais. De acordo com artigo publicado pelo site JammerStore, a Samsung não disponibiliza às torres informações de localização até que seu firmware esteja devidamente “empacotado e protegido”. A Nokia, por outro lado, simplesmente não compartilha tais dados com aplicativos não certificados. Dessa forma, se seu dispositivo possui vírus ou foi hackeado, os protocolos de segurança de prestação de informações acerca de seu posicionamento podem ser violados (saiba mais sobre segurança para mobiles aqui).

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Os esclarecimentos prestados por MacAuley têm o objetivo de desmistificar de forma simples o mecanismo de localização de mobiles offline. Existem diversas formas de se executar a localização geográfica de celulares (técnicas recentes desenvolvidas pelas companhias Shopkick e Locata prometem deixar estes processos ainda mais eficientes e baratos).