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

cenidet
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Departamento de Ciencias Computacionales

TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS

Gateway 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 Sosa

Cuernavaca, Morelos, México. 10 Enero de 2008

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 y
tan 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 de
nuestra 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

AGRADECIMIENTOS

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por brindar el apoyo
económico para realizar mis estudios de postgrado.

Al Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (cenidet) por darme
la oportunidad de continuar con mi preparación profesional.

A la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST) por brindar el
apoyo económico para la finalización de mis estudios de postgrado.

A DIOS por darme la oportunidad de vivir y tener esta experiencia, por cruzar en
mi camino a las personas que han dejado huella en mi vida y por mantenerme a
flote 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. Gracias
a ellos, que me han apoyado en todas mis decisiones y aunque no siempre son
las más acertadas las respetan. Gracias por todo el amor y paciencia que me
tienen.

A mi director de tesis el Dr. Juan Gabriel González Serna por guiarme en el
desarrollo de esta tesis y transmitirme sus conocimientos, pero sobretodo por
brindarme su amistad y por esas charlas que tuvimos fuera de todo contexto
escolar. Gracias por sus consejos y opiniones.

A los revisores de esta tesis: Dr. Máximo López Sánchez, Dr. José Antonio Zarate
Marceleño y al M.C. Mario Guillen Rodríguez por las sugerencias en torno a este
trabajo y sus observaciones que ayudan a mejorar la calidad de esta tesis.

A todos los profesores y personal académico de esta institución. Especialmente al
Dr. José Antonio Zarate Marceleño quien no olvida el lado humano y siempre
extiende la mano para ofrecer su ayuda incondicionalmente, gracias.

Un especial agradecimiento a todos mis compañeros de la generación 2005-2007
con quienes en su momento compartimos vivencias y experiencias que no
olvidare. De Ing. Software: Elvia, Erick, Edna, Lalo y Cindy; Inteligencia Artificial:
Arturo, Gerardo y Ricardo. Especialmente a Erick por aguantarnos mutuamente
estos dos años de convivencia en la misma casa y por esas charlas que se
prolongaban hasta las 3 de la mañana compartiendo vivencias y opiniones, mi
más sincera amistad.

A mis hermanos SD´s: Lirio, Adriana, Daniel y Jesús. Con quienes pasamos de las
mejores etapas en el inicio de esta aventura, cuentan con mi amistad y apoyo
incondicional.

A los compañeros de Sistemas Distribuidos de la generación 2006-2008: Lalo,
Matilde, Katty, Omar, Claudia y Janet.

iii

RESUMEN

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.

iv

ABSTRACT

With the evolution of technology, services that were on fixed platforms or desktop
have migrated and offered through mobile technologies. Now it is possible to
provide services to users where information becomes dynamic and depends of
device’s location. Although provides location-based services through SMS
messaging and WAP technology, they are dependent on the cellular network and
do not provide access to information via Web services.

This work proposes the architecture of a platform to providing location-based
services via SMS messaging, using the device location expressed in geographic
coordinates to locate the points of interest that are close by a spatial database and
the Web Services technology to solve external information based on location.

The objective of this thesis is to develop a Gateway, which enables the processing
of SMS messages, and returns to process information contained in the spatial
database or external by Web Services technology, consistent with the mobile
device location. With the development of this platform, we have a software capable
of providing location-based services without the restriction of the cellular network
upon which the device operates and with the benefits that provide the Web
Services technology services through the telephony cellular references, the
messaging SMS.

v

TABLA DE CONTENIDO

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN .............................................................................. 1
1.1. Introducción............................................................................................................................................... 2

1.2. Antecedentes. ............................................................................................................................................. 2

1.3. Descripción del Problema. ........................................................................................................................ 3

1.4. Objetivo. ..................................................................................................................................................... 4

1.5. Justificación y Beneficios. ......................................................................................................................... 4
1.5.1. Justificación. ........................................................................................................................................ 4
1.5.2. Beneficios. ........................................................................................................................................... 6

1.6. Alcances...................................................................................................................................................... 6

1.7. Limitaciones. .............................................................................................................................................. 7

1.8. Estado del Arte. ......................................................................................................................................... 7

1.9. Organización de la Tesis. ........................................................................................................................ 13

CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO ......................................................................... 15
2.1. Servicios Basados en Localización. ........................................................................................................ 16
2.1.1. Componentes de los LBS................................................................................................................... 16
2.1.2. Servicios PUSH y PULL. .................................................................................................................. 17

2.2. Sistemas de Información Geográfica. .................................................................................................... 18
2.2.1. Vectoriales. ........................................................................................................................................ 18
2.2.1.1. Shapefiles. .............................................................................................................................. 19
2.2.2. Raster. ................................................................................................................................................ 19

2.3. Red Inalámbrica GSM. ........................................................................................................................... 20
2.3.1. SMS. .................................................................................................................................................. 21

2.4. 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. ..................................................................................................................................... 24

2.5. Patrón MVC............................................................................................................................................. 24

CAPÍTULO 3 PROPUESTA DE SOLUCIÓN ........................................................ 26
3.1. Solución Propuesta. ................................................................................................................................. 27

3.2. Arquitectura Propuesta. ......................................................................................................................... 27

3.3. Criterios de Búsqueda............................................................................................................................. 29

vi

CAPÍTULO 4 IMPLEMENTACIÓN ....................................................................... 32
4.1. Base de Datos Espacial............................................................................................................................ 33

4.2. GW-SMS. ................................................................................................................................................. 36

4.3. Negocio2SMS. .......................................................................................................................................... 48

CAPÍTULO 5 PRUEBAS Y RESULTADOS ......................................................... 57
5.1. Plan de Pruebas. ...................................................................................................................................... 58

5.2. 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. ................................................................ 59

5.3. 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..................................... 70

5.4. Resultados de Pruebas. ........................................................................................................................... 72

CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES ........................................................................... 91
6.1. Conclusiones............................................................................................................................................. 92

6.2. Aportaciones. ........................................................................................................................................... 92

6.3. Problemas Encontrados. ......................................................................................................................... 93

6.4. Trabajos Futuros. .................................................................................................................................... 94

ANEXOS ............................................................................................................... 95

REFERENCIAS................................................................................................... 118

vii

LISTADO DE FIGURAS

Figura 1 Incremento de telefonía móvil en México [COF07]............................................................... 5
Figura 2 Estadísticas de envío de mensajes SMS por día [NET07]. .................................................. 5
Figura 3 Implementación basada en HTTP/XML [KRI02]................................................................... 8
Figura 4 Implementación en Java de propuesta SMS [KRI02]. .......................................................... 8
Figura 5 Modelo de LBS para el control del crimen [ROO03]............................................................. 9
Figura 6 Arquitectura general del sistema de boletos basados en localización [BÖH05]. ............... 10
Figura 7 Componentes de los LBS. .................................................................................................. 16
Figura 8 Representación de GIS vectorial. ....................................................................................... 18
Figura 9 Estructura de archivos shapefile......................................................................................... 19
Figura 10 Representación de GIS raster. ......................................................................................... 20
Figura 11 Arquitectura de red GSM. ................................................................................................. 21
Figura 12 Pasos para el envío de mensajes SMS. ........................................................................... 22
Figura 13 Componentes de los servicios Web.................................................................................. 23
Figura 14 Pila conceptual de los servicios Web................................................................................ 23
Figura 15 Arquitectura del patrón MVC............................................................................................. 25
Figura 16 Modelo de la plataforma propuesta. ................................................................................ 28
Figura 17 Diagrama a bloques de la arquitectura propuesta............................................................ 28
Figura 18 Jerarquía de clases geométricas. ..................................................................................... 33
Figura 19 Operaciones sobre geometrías......................................................................................... 34
Figura 20 Diagrama relacional de base de datos. ............................................................................ 35
Figura 21 Arquitectura a bloques de módulo GW-SMS. ................................................................... 37
Figura 22 Casos de uso para módulo GW-SMS............................................................................... 38
Figura 23 Diagrama de clases de GW-SMS. .................................................................................... 39
Figura 24 Diagrama de clases de cliente servicio Web. ................................................................... 40
Figura 25 Diagrama de secuencia para inicio de módulo GW-SMS................................................. 42
Figura 26 Diagrama de secuencia para consulta local georeferenciada. ......................................... 42
Figura 27 Diagrama de secuencia de consulta local no georeferenciada. ....................................... 43
Figura 28 Diagrama de secuencia consulta externa georeferenciada.............................................. 44
Figura 29 Diagrama de secuencia consulta externa no georeferenciada. ....................................... 45
Figura 30 Implementación gráfica del módulo GW-SMS. ................................................................. 46
Figura 31 Algoritmo de Dijkstra. ........................................................................................................ 46
Figura 32 Ruta mínima entre dos puntos dados. .............................................................................. 47
Figura 33 Diagrama a bloques de sistema Negocio2SMS. .............................................................. 48
Figura 34 Casos de uso para Negocio2SMS.................................................................................... 49
Figura 35 Clases de paquete entidades. .......................................................................................... 50
Figura 36 Clases de paquete base de datos. ................................................................................... 51
Figura 37 Clases de paquete negocio. ............................................................................................. 51
Figura 38 Clases de paquete acciones............................................................................................. 52
Figura 39 Diagrama de clases de módulo Negocio2SMS. ............................................................... 53
Figura 40 Diagrama de secuencia de inicio de aplicación................................................................ 54
Figura 41 Diagrama de secuencia de registro de proveedor............................................................ 54
Figura 42 Registro de proveedor de servicios. ................................................................................. 55
Figura 43 Clave generada para el sistema Negocio2SMS. .............................................................. 55
Figura 44 Visualización de registro almacenado en la base de datos.............................................. 56
Figura 45 Trama mensaje. .............................................................................................................. 115
Figura 46 Detalle de cabecera. ....................................................................................................... 115
Figura 47 Datos extras. ................................................................................................................... 115
Figura 48 Detalle de dato. ............................................................................................................... 116
Figura 49 Trama PoiGeo................................................................................................................. 116
Figura 50 Campo dato de trama Q_GEO_UBICACION. ................................................................ 116

viii

Figura 51 Campo dato de trama Q_CAMINO_GEO_GEO............................................................. 116
Figura 52 PoiNoGeo........................................................................................................................ 117
Figura 53 Campo dato de trama Q_CAMINO_GEO_NOGEO. ...................................................... 117
Figura 54 Campo dato de trama Q_GEO_CLIMA. ......................................................................... 117

ix

LISTADO DE TABLAS

Tabla 1 Comparativa de trabajos de la literatura con plataforma propuesta. ................................... 11
Tabla 2 Comparativa de servicios comerciales con la plataforma propuesta................................... 13
Tabla 3 Clasificación de los LBS basada en acciones. .................................................................... 17
Tabla 4 Acrónimos de componentes de la arquitectura de la red GSM. .......................................... 21
Tabla 5 Categorías para los criterios de búsqueda. ......................................................................... 30
Tabla 6 Mensajes de ejemplo para consultas a la plataforma propuesta......................................... 30
Tabla 7 Módulos de GW-SMS........................................................................................................... 36
Tabla 8 Clases pertenecientes a módulos de GW-SMS................................................................... 41
Tabla 9 Módulos de Negocio2SMS................................................................................................... 48
Tabla 10 Características a probar de la plataforma. ......................................................................... 58
Tabla 11 Caso de prueba SBLAGWSMS-001-001. .......................................................................... 72
Tabla 22 Caso de prueba SBLSAGWSMS-004-003......................................................................... 83
Tabla 26 Caso de prueba SBLAN2SMS-001-001............................................................................. 87
Tabla 27 Caso de prueba SBLAN2SMS-001-002_1......................................................................... 88
Tabla 28 Caso de prueba SBLAN2SMS-001-002_2......................................................................... 89
Tabla 29 Resumen de los casos de prueba de la plataforma propuesta.......................................... 90
Tabla 30 Tareas descritas para las pruebas................................................................................... 109
Tabla 31 Requisitos ambientales de hardware. .............................................................................. 111
Tabla 32 Requisitos ambientales de software. ............................................................................... 111
Tabla 33 Características de plan de pruebas. ................................................................................ 112
Tabla 34 Valores del campo Tipo de la cabecera de la trama........................................................ 115
Tabla 35 Valores del campo Palabra. ............................................................................................. 116
Tabla 36 Valores del campo Distancia............................................................................................ 116
Tabla 37 Valores del campo tipo Evento. ....................................................................................... 117

x

GLOSARIO

API 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

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

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

Capítulo 1 Introducción

En este capítulo se muestran los antecedentes que existen en el Cenidet sobre el trabajo
de tesis desarrollado, el problema a abordar junto con la motivación y justificación del
desarrollo de esta tesis. Se describen los trabajos relacionados y estado del arte que
influyen para el desarrollo del presente trabajo y por último se muestra la manera en que
se encuentra estructurado el documento.


1.1. Introducción.
Un hito importante para conectar clientes potenciales, proveedores de servicios y productos fue
marcado por la sección amarilla. Este fue uno de los instrumentos que impactó como mecanismo
de enlace entre usuarios, proveedores de servicios y productos potenciales. Con la evolución de
las tecnologías de comunicación, la sección amarilla tomó un nuevo enfoque, pasando de ser un
libro de papel a un documento electrónico en la Web. El acceso a esta información por medios
electrónicos vino a potencializar aún más el contacto entre los usuarios y los proveedores de
servicios.

La Web como sistema informático ya no sólo ofrecía servicios tales como: encontrar una
farmacia, hospital o productos consumibles, también se habilitaron servicios de clima, resultados
de 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 ha
avanzado a tal grado que ahora es posible que cualquier persona pueda acceder a sistemas
informáticos desde la comodidad de un teléfono celular. Este hecho incrementó, de manera
potencial la cantidad de clientes y usuarios hacia los servicios y productos ofrecidos por los
distintos proveedores. El uso de la computadora y la Web, ha incrementado el número de usuarios
y 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 en
localización qué, en combinación con los sistemas de información geográfica –SIG- han permitido
el 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.-; han
migrado y ahora son servicios que se ofrecen por medio de dispositivos móviles en diversos
formatos 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 ha
desatado el desarrollo de múltiples aplicaciones para los usuarios de esta tecnología. Según
estadísticas de COFETEL [COF07] existen en el país alrededor de sesenta millones de teléfonos
celulares, lo que representa que por cada diez personas seis de ellas cuentan con un dispositivo de
este tipo.

Con el fin de disminuir costos de migración y desarrollo de plataformas específicas para
ofrecer servicios basados en localización y servicios de proveedores disponibles en la Web hacia
los celulares, se propone una arquitectura para el desarrollo de aplicaciones basadas en
localización orientada a dispositivos móviles que permita a proveedores de servicios entrar de
manera más rápida, fácil y menos costosa al mercado de usuarios de celulares a través de la
mensajería SMS.

1.2. Antecedentes.

En el Cenidet, específicamente en el área de sistemas distribuidos, se han realizado trabajos
relacionados con el cómputo móvil. Los trabajos centran su atención en diversas problemáticas que
existen en esta área -problemas de visualización en dispositivos móviles, interoperabilidad entre
plataformas, problemas de conexión- y principalmente en el desarrollo tecnológico que aportan
estas investigaciones.

Dentro de los proyectos relacionados a este trabajo están:

- -
2


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 el
potencial que se tiene en su desarrollo, especialmente enfocados en la creciente industria celular y
sobre todo en los servicios basados en localización que se pueden ofrecer mediante la tecnología
de los SMS.

1.3. Descripción del Problema.

La industria de los servicios basados en localización ha tenido una evolución impresionante en los
últimos años, debido a esto, aplicaciones que se ofrecían por medio de plataformas de escritorio a
través de la Web, ahora son accedidas por dispositivos celulares por medio de enlaces GPRS 1 o
EDGE 2 que permiten el acceso a la red de redes –Internet-. Sin embargo estas tecnologías no
tiene la aceptación que se esperó en su momento, ya que salen a relucir diversos problemas entre
los que destacan: la configuración de dichos dispositivos y en otras ocasiones que dichos servicios
no están accesibles en cualquier sitio donde se tenga cobertura por parte del proveedor de
telefonía. Con estas limitantes, aunque los servicios proporcionados son realmente buenos
presentan 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 buena
alternativa para proporcionar servicios basados en localización aprovechando la facilidad de
utilización y dándole el enfoque de servicios de LBS.

Actualmente, las pasarelas existentes para el envío y recepción de mensajería de
SMS, no realizan el procesamiento de la información de manera que se proporcionen
servicios basados en localización; y utilicen las tecnologías de los servicios Web para
proporcionar la información demandada basada en la ubicación geográfica. Por otra parte,
los servicios que se proporcionan a través de las compañías de telefonía celular utilizan
técnicas de posicionamiento basadas en su red celular, lo que limita el acceso a los
servicios sólo a los usuarios de la misma compañía celular.

Por esta razón se propone el desarrollo de la arquitectura de un Gateway que permita la
integración de diversos servicios que puedan ser accedidos por mensajería de SMS y que se
ofrezcan como servicios basados en localización, proporcionando información relevante en un
punto y tiempo determinado. Adicionalmente, se integran las tecnologías de los servicios Web

1
GPRS: General Packet Radio Service. Servicio general de radio paquetes. Servicio que permite enviar paquetes de datos
a través de las redes GSM.
2
EDGE: Enhanced Data rates for GSM of Evolution. Tasas de datos mejoradas para la evolución de GSM. Alcanza
velocidades de transmisión de 384 Kbps en modo de paquetes.

- -
3


para aprovechar sus ventajas, enfocados a los servicios basados en localización. El desarrollo de
aplicaciones 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 de
mensajes SMS que identifique el tipo de consulta proveniente del cliente móvil y la procese de
manera local a través de un sistema de información geográfica o de manera externa por
tecnologías 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


Las 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 de
dispositivos rebasa los sesenta millones de unidades lo que representa que seis de cada diez
personas 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 del
2006.

No sólo la telefonía celular ha ido en aumento en el transcurso de los años, la mensajería
de SMS también ha tenido una evolución y mayor uso. En [NET07] se observan las cifras
proporcionadas 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 ocho
millones de SMS cada día y hasta cincuenta y cinco millones los días del fin de semana, lo que
representa un promedio de cuarenta y dos punto ochenta y cinco millones de mensajes de SMS al
día y, da un panorama de la utilización de este servicio.

El acceso a la información y servicios a través de mensajería SMS representa un gran
mercado de desarrollo y aunque los usuarios cuentan con una opción como lo es WAP 3 para
acceder a sistemas de información, ésta no ha sido utilizada ampliamente porque implica una

3
WAP: Wireless Application Protocol. Protocolo de aplicaciones inalámbricas. Estándar para aplicaciones que utilizan las
comunicaciones inalámbricas con el objetivo de tener acceso a Internet desde los dispositivos móviles.

- -
5


conexión permanente, lo que se traduce en un alto costo de conexión, desmotivando así su uso y
aplicación. Otra razón por la que la opción de WAP no ha sido explotada es por los problemas que
presenta 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 la
consulta de servicios y proveedores de servicios por medio de mensajería de SMS. La arquitectura
será estructurada con módulos que formen el núcleo de la plataforma, los cuales proporcionen la
funcionalidad básica y cuente con la opción de incorporar nuevos módulos para presentar la
información 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 a
las 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


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 en
la literatura y el segundo son aquellos desarrollos existentes, en su mayoría del sector privado y
que 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 junto
con sus características.

Location Services in the GSM and UMTS Networks [TAY05].

En este artículo se muestran las tecnologías de posicionamiento relacionadas con los servicios
basados en localización, la mayoría de ellas basadas en la red celular. Se menciona la importancia
de los LBS y se compara el: desempeño, costo disponibilidad y actualización de las trayectorias
para las futuras redes que se puedan beneficiar de los LBS. Se evalúan los requerimientos
necesarios para implementar dichos servicios en redes GSM y UMTS; y comparan las tecnologías
de 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 importancia
que tienen para los operadores de la telefonía. Se discute como estos servicios a través de la

4
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 tecnología
utilizada por los móviles de tercera generación, es el sucesor de la red GSM.

- -
7


mensajería SMS, pueden retribuir la inversión de las redes existentes. Otro aspecto importante es
la discusión de las ventajas y desventajas que conlleva el enfoque de los servicios basados en
localización a través de mensajes SMS.

La Figura 3 muestra el enfoque tradicional para la petición-respuesta de servicios a través
de dispositivos móviles.

Figura 3 Implementación basada en HTTP/XML [KRI02].

Una implementación que se propone en este artículo diferente a la forma tradicional que se
realiza a través de WAP es la que se muestra en la Figura 4.

Figura 4 Implementación en Java de propuesta SMS [KRI02].

- -
8


La 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 servicios
basados en localización para el control del crimen que refleje las demandas de los ciudadanos y la
policía. Se analizan aspectos de seguridad. El sistema se desarrolló mediante la integración del
Minnesota MapServer –sistema para el desarrollo de aplicaciones GIS basadas en Web-, un
servidor Web y una base de datos de crimen dentro de un ambiente cliente-servidor basado en
Web. El sistema es accedido mediante dispositivos móviles o cualquier PC, después que los
usuarios se identifican en el sistema, éste convierte a coordenadas en forma de latitud-longitud la
información y se envía a la base de datos la cual esta compuesta por datos de crimen y los datos
espaciales.

El modelo planteado en este trabajo se muestra en la Figura 5, donde se observan los módulos
que 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 de
los boletos de transporte público basados en localización. Para utilizar el servicio es necesario el
registro 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


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 esta
investigación. El proyecto desarrolla una investigación técnica y se enfoca a los procesos de
negocio detrás de la venta de boletos de transporte público basados en localización. La meta
principal de las pruebas realizadas es: la demostración del proceso del servicio que inicia con el
registro 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 el
proceso 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 geográfica
y los LBS. Se desarrolló un sistema piloto que se denominó MLS –Multimeetmobile Location
Services system-. Este sistema es utilizado para dispositivos móviles y ofrece mapas y servicios de
navegación acompañados con la información basada en la localización del usuario.

El sistema trata de anticiparse a la disponibilidad de los servicios disponibles. Las principales
características de este sistema son las siguientes:

i. Está basado en datos geográficos vectoriales.

- -
10


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 servicios
basados en localización. En esta investigación se propone una plataforma general para los
servicios basados en localización en ambientes sobre dispositivos móviles.

Los trabajos anteriores, cubren el primer punto referente a los trabajos más importantes y
relacionados con el desarrollo de esta tesis, en [KRI02] se observa una propuesta muy parecida al
proyecto planteado.

En la Tabla 1, se muestra una comparativa de los trabajos anteriores con la plataforma que
se 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 No
Services in Ubiquitous Enviroment.
Tesis Si Si GPS SMS Si

La mayoría de estos trabajos realizan el posicionamiento a través de la red celular ó
tecnologías híbridas, esta característica hace que los servicios que se proporcionan sean
dependientes de la red donde operan, por otra parte el soporte de un GIS es a través de un tercero
lo cual limita su funcionalidad al desarrollo con el que cuenta el proveedor de la información
espacial. La presentación de los datos en la mayoría de los trabajos es a través de tecnología WAP
que 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 su
dependencia de la red celular donde opera y la información espacial la obtiene de un tercero. Por
último, ningún trabajo presentado en la tabla anterior utiliza las tecnologías de servicios Web para
proporcionar servicios basados en localización con información dinámica.

- -
11


La plataforma propuesta presenta ventajas considerables a los trabajos presentados
puesto que incluye soporte para LBS, un SIG integrado, no depende de la red celular para
proporcionar la ubicación e implementa las tecnologías de servicios Web para obtener información
de servidores externos basada en la posición actual.

La segunda parte que conforma el estado del arte la cubren desarrollos tecnológicos que
se encuentran operando en el sector privado, los principales desarrollos son servicios que
proporcionan 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 puntos
de 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 puntos
de interés alrededor de la ubicación.

Ubícalos: permite realizar la localización de otros usuarios dentro de la red Unefon y
consultar 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. Sirve
para localizar dispositivos con capacidad de GPS y GPSOne cuando se encuentren dentro del
alcance de la red celular y satelital.

Su funcionamiento es el siguiente: mediante una aplicación instalada en el teléfono celular
a través de técnicas de triangulación se obtiene la localización del dispositivo y se puede generar la
respuesta sobre la ubicación del teléfono.

Servicio Localízame de Movistar [MOV07].

Servicio proporcionado por la compañía telefónica Movistar para localizar dispositivos móviles por
medio 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 varía
dependiendo de la zona en que se encuentra el dispositivo móvil.

Cuenta con tres opciones del servicio: para localizar otros dispositivos móviles, para que
localicen mi dispositivo y para saber mi propia ubicación. Necesita autorización para conocer la
ubicación de otro dispositivo.

Servicio de sección amarilla por SMS [AMA07].

Es un servicio que proporciona la sección amarilla mediante mensajería SMS, se puede obtener
información sobre servicios de los cuales se requiere información. Se pueden considerar servicios
basados 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


iv. Servicio, Estado, Delegación/Municipio, Colonia.

v. Servicio, C.P.

En la Tabla 2 se muestra una comparativa de los trabajos relacionados, se muestran los
parámetros 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 híbridas
para obtener la localización de los dispositivos. La presentación de los datos puede ser en una
página Web o en formato de un SMS. La desventaja que tiene cada uno de estos desarrollos es su
dependencia con la red celular para obtener la ubicación y proporcionar los servicios que se
demandan. Con la plataforma que se propone no se tiene ninguna limitante para obtener la
localización 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 tiene
un módulo para la invocación de servicios Web, éste permite que la información a proporcionar sea
dinámica 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 sistema
Web desarrollado, por lo que, el nivel de información de los servicios que se pueden ofrecer es
muy 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 siguiente
información:

Capítulo 2, “Marco Teórico”, se presentan los fundamentos teóricos de las diferentes
tecnologías usadas y su forma de operación. Se describen los conceptos utilizados en el desarrollo
del 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 no
se cuenta con acceso a la información de la forma en que operan los servicios.

- -
13


Capítulo 3 “Propuesta de solución”, se presenta el análisis de requerimientos para la
implementación de la plataforma, y la manera en que se aborda el problema a resolver a través de
los distintos escenarios que se presentan para la disposición de la información.

Capítulo 4 “Implementación”, se muestra la implementación de la arquitectura y la forma en
que colaboran los diferentes módulos que la conforman. Se describen las interfaces de usuario
desarrolladas para su manejo y se menciona la relación entre cada uno de los módulos que la
conforman.

Capítulo 5 “Pruebas y Resultados”, esta sección muestra las pruebas realizadas a la
plataforma, sus características, lo que puede realizar y los principales resultados obtenidos de la
arquitectura propuesta. Comprueba el cumplimiento de los objetivos propuestos y mediante los
casos de prueba se comprueba el funcionamiento de la arquitectura.

Capítulo 6 “Conclusiones”, se presentan las conclusiones derivadas de este trabajo, las
principales aportaciones que se generaron con la implementación de la plataforma y los posibles
trabajos futuros que se pueden realizar derivados de esta investigación.

Finalmente se cuenta con una sección de anexos donde se encuentra información
referente a la instalación de las herramientas utilizadas, una descripción de la manera en que
trabajan, las funciones definidas en la especificación de características simples [SFS99] y ejemplos
de funciones espaciales sobre la información almacenada en la base de datos espacial.

- -
14

Capítulo 2 Marco Teórico

Capítulo 2 Marco Teórico
En este capítulo se presentan los conceptos necesarios para comprender la forma en que
trabajan las tecnologías utilizadas para el desarrollo. Se presentan los componentes de
cada una de las tecnologías y su forma operación dentro de ellas.

Capitulo 2 Marco Teórico

2.1. Servicios Basados en Localización.
Los LBS –Location Based Services, Servicios Basados en Localización- son servicios que se
proporcionan en un lugar y tiempo determinado. La información que proporcionan es dinámica y
cambiante 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 estas
definiciones, 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 de
estas tecnologías se observa en la Figura 7 y se puede ubicar el lugar que tienen los LBS dentro
de 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 para
proporcionar la información que es requerida por el usuario en un instante determinado. Los
componentes 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


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 esto
se 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, dichas
clasificación 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 es
entregada 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 formato
estándar, que se usa para nombrar recursos en Internet por su localización.

- -
17


2.2. 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 de
herramientas que permiten manejar eficientemente datos espaciales junto con sus características
alfanuméricas asociadas [VEG02]. Otra definición es la que se dá en [VIA03] y dice: un software
GIS se asemeja a un programa de base de datos, ya que analiza y relaciona información
almacenada bajo la forma de registros, con una diferencia crucial: cada registro en una base de
datos GIS contiene información usada para dibujar formas -normalmente un punto, una línea, o un
polígono- 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 una
representación simplificada entendible para el lenguaje de las computadoras actuales. Este
proceso tiene diversos niveles y comienza con la concepción de la estructura de una base de datos
organizada generalmente en capas.

En los GIS existen relaciones espaciales entre los objetos geográficos que el sistema no
puede obviar; es lo que se denomina topología que es usada para definir las relaciones espaciales
entre los objetos geográficos. Los sistemas de información geográfica se clasifican en dos
categorías –vectoriales y raster- que cuentan con características diferentes para su procesamiento
y utilización.

2.2.1. Vectoriales.
Los GIS vectoriales son aquellos que utilizan vectores definidos por pares de coordenadas relativas
a 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 genera
una línea y con una agrupación de líneas se forman polígonos. En la Figura 8 se muestra como se
estructura la información geográfica dentro de tablas en algún manejador de base de datos que
permita el tratamiento de esta información [ORT01].

Figura 8 Representación de GIS vectorial.

- -
18


Este modelo es adecuado cuando se trabaja con objetos geográficos con límites bien
establecidos, 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 atributos
espaciales dadas en un grupo de datos.

Los shapefiles soportan características de un área, línea o puntos. Las características de
área son representadas como un ciclo cerrado de líneas, las líneas como una secuencia de puntos
y los puntos la más simple de esta representación. Los atributos alfanuméricos de cada objeto
geométrico 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 la
misma 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 los
objetos geográficos. Su funcionamiento se basa en dividir la zona en una retícula o malla de
pequeñas celdas -pixel- y atribuir un valor numérico a cada celda como representación de su valor

- -
19


temático. Debido a que la malla es regular -el tamaño del pixel es constante- y se conoce la
posición en coordenadas del centro de cada una de las celdas, se puede decir que todos los
pixeles 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 costo
computacional a la hora de procesar la misma. La Figura 10 muestra la representación de éste tipo
de GIS.

Figura 10 Representación de GIS raster.

El modelo de datos raster es útil en la descripción de objetos geográficos con límites
difusos, por ejemplo: la dispersión de una nube de contaminantes, o los niveles de contaminación
de un acuífero subterráneo, donde los contornos no son absolutamente nítidos; en esos casos, el
modelo raster es más apropiado que el vectorial.

2.3. Red Inalámbrica GSM.

GSM -Global System Mobile, Sistema global para las comunicaciones móviles- es un sistema
basado en el uso de células digitales, se desarrolló para crear un sistema de comunicación para
dispositivos móviles que sirviese de estándar para Europa y que fuese compatible con los servicios
existentes 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 denominado
GSM para desarrollar un sistema basado en células de radio servicio para todos los países
europeos.

En el año 1989 todas las responsabilidades que había tenido el CEPT se traspasaron al
ETSI -European Telecommunications Standards Institute, Instituto de estándares de
telecomunicación europeos-, este organismo es el encargado de regular todos los aspectos de las
comunicaciones a través de GSM, los primeros sistemas comerciales basados en esta red
aparecen en el año 1991.

- -
20


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 publica

2.3.1. SMS.

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.

Permite transferir un mensaje de texto entre una estación móvil y un SME -Short Message
Entity, Entidad de Mensajería Corta- que puede ser otra estación móvil o un nodo dentro de una
red 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


La 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 más
se 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 menos
costosa. Su integración se da en el nivel superior de la pila de protocolos y está más orientado a la
semántica del servicio que a los protocolos de red.

Los servicios Web permiten reutilizar las aplicaciones desarrolladas sin importar la plataforma
en la que funcionan o el lenguaje en el que están escritos. La idea de los servicios Web es; ofrecer

7
W3C: World Wide Web Consortium. Consorcio internacional que se encarga del desarrollo de los estándares para la World
Wide Web.

- -
22


una serie de servicios que se encuentran en distintas computadoras a través de la red y que
además, 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: El
proveedor del servicio, el registro del servicio y quien solicita el servicio. La interacción involucra las
operaciones de publicación, búsqueda y enlace con el servicio. La Figura 13 muestra los
componentes 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 debe
existir una pila de servicios Web que adopte estándares en cada nivel, en los cuales las capas
superiores se construyen sobre las capacidades proporcionadas por las capas inferiores, la Figura
14 muestra una pila conceptual de los servicios Web.

Figura 14 Pila conceptual de los servicios Web.

- -
23


Debido a que los servicios Web son accesibles en una red por medio de mensajes SOAP y
representados por una descripción del servicio, las primeras 3 capas de ésta pila son requeridas
para proporcionar o usar cualquier servicio Web. La pila más simple consiste del protocolo HTTP
para la capa de red, el protocolo SOAP para la capa de mensajes basados en XML y de WSDL
para la capa de descripción del servicio.

2.4.1.1. Red.

Esta es la capa fundamental sobre la que trabajan los servicios Web, representa cualquier
protocolo de red. Los servicios Web son publicados y disponibles sobre Internet utilizando
comúnmente protocolos como HTTP que es el protocolo de facto para que los servicios Web estén
disponibles 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 basado
en mensajes XML utilizado para el intercambio de datos entre aplicaciones de red por las
siguientes 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 un
archivo XML en el que se identifica el servicio, se indica el esquema para poder utilizarlo, qué
operaciones 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 parte
de la versión Smalltalk-80 del lenguaje de programación Smalltalk, diseñada para reducir el
esfuerzo 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 del
desarrollo se conjuntan para construir el sistema o aplicación. Su característica principal es que sus
componentes se tratan como entidades separadas; esto hace que cualquier cambio producido en
un componente se refleje automáticamente en otro.

El propósito principal de organizar las aplicaciones de esta forma es: Dividir un
componente o subsistema en tres partes lógicas –el modelo, las vistas y el controlador- haciendo
que la modificación o personalización de cada una de las partes sea lo más sencilla posible
[STE02].

- -
24


En la Figura 15 se muestra el diagrama de componentes de esta arquitectura.

Figura 15 Arquitectura del patrón MVC.

Una pequeña descripción de cada uno de los componentes se da a continuación:

i. Modelo: Representa los datos del programa. Maneja los datos y controla todas sus
transformaciones. El modelo no tiene conocimiento específico de los controladores o de las
vistas, ni siquiera contiene referencias a ellos. Es el propio sistema el que tiene
encomendada la responsabilidad de mantener enlaces entre el modelo y vistas además de
notificar a las vistas cuando el modelo cambia.

ii. Vista: Maneja la presentación visual de los datos representados por el modelo. Genera una
representación visual y muestra los datos al usuario. Interactúa con el modelo a través de
una referencia al propio modelo.

iii. Controlador: Proporciona significado a las ordenes del usuario, actuando sobre los datos
representados por el modelo. Cuando se realiza algún cambio, entra en acción, bien sea
por cambios en la información del modelo o por alteraciones de la vista. Interactúa con el
modelo a través de una referencia al propio modelo.

- -
25

Capítulo 3 Propuesta de Solución

Capítulo 3 Propuesta de Solución
En el capítulo 3, se presenta la solución propuesta para solventar la disposición de
información basada en localización a través de la mensajería de SMS. Se presenta la
arquitectura planteada, se describen cada uno de los módulos que la conforman y se
explica la forma en que operan. Por último se presenta una sección que define los
criterios de búsqueda que se tienen contemplados y algunos ejemplos de los tipos de
consultas que se pueden realizar sobre la plataforma.

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