CellId e Wifi: Geolocaliza��o al�m do GPS

Fique por dentro

Cell ID e Wi-Fi � Ser� apresentado atrav�s de um exemplo pr�tico como trabalhar com as duas estrat�gias. Essa discuss�o � importante uma vez que muitas aplicaç�es atuais fazem uso de informaç�es de localizaç�o, mas nem sempre precisamos do n�vel de detalhes disponibilizado pelo GPS ou temos dispon�vel o serviço, seja por estarmos em �reas internas ou em situaç�es de tempo ruim.

Um n�mero muito grande de aplicativos fazem uso de alguma forma de geolocalizaç�o dos usu�rios. Os dados s�o geralmente oriundos do GPS ou A-GPS, acr�nimos para Global Position System e Assisted Global Position System. O hardware necess�rio para receber essas informaç�es est� presente na quase totalidade dos aparelhos, j� que se trata de uma caracter�stica muito comum nos smartphones.

Como ponto positivo dessa forma de geolocalizaç�o, temos a precis�o muito grande. � a melhor comparada a outros m�todos. O sistema de posicionamento por sat�lites � t�o eficaz que foi �copiado� pelo sistema europeu Galileo, o russo Glonass e o chin�s Compass.

Por�m, existem alguns pontos negativos. O GPS consome muita bateria do aparelho e, em algumas situaç�es, o aplicativo n�o necessita saber exatamente em qual rua a pessoa est�, basta saber a cidade e o bairro. O n�vel de exatid�o definido em poucas dezenas de metros do GPS � dispens�vel nesse caso. Al�m disso, o GPS tem alguns pontos de sombra, como t�neis, mata extremamente densa, ambiente indoor, al�m de ter sua qualidade afetada quando o tempo est� ruim, como em tempestades e chuvas torrenciais.

N�o estamos dizendo que o GPS/A-GPS � ruim, apenas que existem alternativas e, para alguns tipos de aplicativos, at� melhores que a famosa triangulaç�o por antenas.

Neste artigo vamos tratar de duas formas muito usuais. Uma delas � atrav�s do Cell ID (identificaç�o de uma c�lula gerada por uma estaç�o r�dio base) e a outra � via o ponto de acesso no qual o smartphone est� conectado para receber sinal de uma rede Wi-Fi. Em ambos os casos ser� usada a API do Google Maps Geolocation.

O que � Cell ID?

Sempre que seu smartphone est� recebendo e fazendo ligaç�es e/ou lhe permite navegar na internet, isso significa que seu aparelho est� na �rea de cobertura de uma estaç�o r�dio base da sua operadora. Cada antena tem um raio de alcance. Com o conjunto de diversas antenas espalhadas pelas cidades, temos uma topologia semelhante a c�lulas, por isso o nome telefone celular.

Toda c�lula criada por uma antena possui um identificador �nico e est� fisicamente fixada em um lugar na terra. Essa posiç�o � definida pela sua latitude e longitude.

A aplicaç�o proposta

A aplicaç�o proposta ser� composta de apenas duas telas. A primeira mostrar� as informaç�es da Cell ID na qual o smartphone est� ligado e, caso o aparelho tamb�m esteja em uma rede Wi-Fi, mostrar� o SSID e o Mac Address da mesma. Veja na Figura 1 a tela inicial.

Figura 1. Tela inicial da aplicaç�o

Ao clicar nas opç�es de Buscar Posiç�o, a latitude e longitude aparecer�o em uma TextView localizada embaixo do texto �Resultado�. Na Figura 2 � ilustrado o momento em que o usu�rio busca a posiç�o e o resultado � mostrado no local citado.

Figura 2. Informaç�o de latitude e longitude sendo exibida ao usu�rio

Depois de buscar a posiç�o, o usu�rio pode clicar no bot�o Ver no Mapa. Nesse caso, a aplicaç�o abre a tela mostrada na Figura 3.

Figura 3. Visualizaç�o no mapa da informaç�o de geoposicionamento

Construç�o dos layouts

O activity_main representa o layout da tela principal. Seu conte�do pode ser observado na Listagem 1, que cont�m, basicamente, a definiç�o dos elementos que ser�o apresentados na interface do aplicativo.


<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"     
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent" 
android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"       
android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
android:orientation="vertical"
android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin" 
tools:context=".MainActivity">
 <TextView
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
    android:text="About CellID" />
 <TextView android:text="-"
    android:id="@+id/txtMnc"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />
 <TextView android:text="-"
    android:id="@+id/txtMcc"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />
 <TextView android:text="-"
    android:id="@+id/txtLac"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />
 <TextView android:text="-"
    android:id="@+id/txtCid"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />
 <Button
    android:onClick="getPositionByCellId"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="Buscar Posiçao"/>
 <View
    android:layout_marginTop="20dp"
    android:layout_marginBottom="15dp"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="1dp"
    android:background="#000000"/>
 <TextView
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
    android:text="About Wi-Fi"
    android:id="@+id/textView2" />
 <TextView
    android:text="-"
    android:id="@+id/txtSSID"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />
 <TextView
    android:text="-"
    android:id="@+id/txtMacAddress"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />
 <Button
    android:onClick="getPositionByWiFi"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="Buscar Posiçao"/>
 <View
    android:layout_marginTop="20dp"
    android:layout_marginBottom="15dp"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="1dp"
    android:background="#000000"/>
 <TextView
    android:text
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
    android:text="Resultado" />
 <TextView
    android:text="-"
    android:id="@+id/txtLatLng"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />
 <Button
    android:onClick="seeInMaps"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="Ver no mapa"/>
</LinearLayout>

Listagem 1. Arquivo activity_main.xml

A tela do mapa � exatamente igual �quela gerada automaticamente pelo Android Studio quando uma Google Map Activity � criada. Observe agora a Listagem 2, que cont�m a definiç�o dos itens apresentados na tela do mapa.


<fragment xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
  xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"     
  android:layout_width="match_parent"
  android:layout_height="match_parent" android:id="@+id/map"   
  android:name="com.google.android.gms.maps.SupportMapFragment" />

Listagem 2. Definiç�o dos itens de tela na activity_maps.xml

Recuperando informaç�es de Cell ID e Wi-Fi

Antes de recuperar as informaç�es, � necess�rio configurar algumas permiss�es de usu�rio no arquivo AndroidManifest.xml conforme apresentado na Listagem 3. Na lista de permiss�es podemos encontrar:

ACCESS_COARSE_LOCATION: todo aplicativo LBS (Location Based System) precisa informar essa permiss�o de usu�rio ou a ACCESS_FINE_LOCATION. A diferença � que no primeiro caso faremos uso de m�todos aproximados de localizaç�o, geralmente baseados na rede de telefonia celular. No segundo caso (FINE_LOCATION), temos m�todos de geolocalizaç�o mais precisos, como GPS (Global Postition System) e A_GPS (Assisted-Global Position System);
INTERNET: cria a permiss�o de usu�rio indicando e possibilitando o uso da internet por essa aplicaç�o. Mesmo que a aplicaç�o n�o faça ou receba requisiç�es pela rede, o carregamento dos mapas do Google Maps requer essa permiss�o;
ACCESS_NETWORK_STATE: permite que a aplicaç�o acesse informaç�es sobre a rede do dispositivo adjacente;
ACCESS_WIFI_STATE: permite que a aplicaç�o acesse informaç�es sobre a rede sem fio do dispositivo adjacente;
WRITE_EXTERNAL_STORAGE: permite que a aplicaç�o escreva nas m�dias externas, como o cart�o SD_CARD;
READ_GSERVICES: a Location API faz parte do Google Play Services, sendo assim, a presença da permiss�o para acesso a esses serviços se faz necess�ria.


<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
<uses-permission android:name="com.google.android.providers.gsf.permission.READ_GSERVICES" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />

Listagem 3. Definiç�o de permiss�es do usu�rio

J� o c�digo apresentado na Listagem 4 est� inserido dentro do m�todo onCreate, que faz parte do ciclo de vida da Activity. Para acessar dados de geoposicionamento atrav�s de Cell ID, � usada a classe TelephonyManager, que pode ser instanciada atrav�s do m�todo getSystemService. Como pode ser visto, esse � um serviço do pr�prio sistema operacional Android.

A TelephonyManager � um dos serviços do pr�prio sistema operacional Android dispon�veis para o desenvolvedor. Ela fornece informaç�es sobre os serviços de telefonia presentes no dispositivo. Devido ao fato do m�todo de geolocalizaç�o que estamos buscando ser relacionado � operadora de telefonia celular, ela se torna de vital import�ncia.

No teste l�gico IF, que est� sendo feito no c�digo (linha 2), nos certificamos de que estamos trabalhando com um dispositivo que est� em uma rede GSM. Dessa forma, as informaç�es desejadas s�o:

LAC: location area code. O LAC compreende um n�mero bin�rio formado de 16 bits que identifica a �rea de localizaç�o de um telefone celular/smartphone dentro de uma rede m�vel GSM;
CID: Cell ID;
MCC: mobile country code. Esse c�digo � �nico para cada pa�s. Para o Brasil o MCC � 724;
MNC: mobile network code. Esse c�digo � espec�fico para cada operadora.

Na linha 3 � chamado o m�todo getCellLocation e passado seu retorno para a vari�vel da classe GsmCellLocation. Com essa vari�vel em m�os, � poss�vel fazer chamadas aos m�todos getLac(), getCid() e getNetworkOperator(). Uma observaç�o � importante no �ltimo m�todo citado: os tr�s primeiros n�meros referem-se ao MCC e os tr�s �ltimos ao MNC.

Na linha 16 começa a l�gica para buscar os dados da rede Wi-Fi, caso o smartphone esteja conectado a uma. Inicialmente � recuperada a inst�ncia de WifiManager, que tamb�m � um serviço do sistema operacional. Com essa classe em m�os, o m�todo getConnectionInfo � acionado trazendo como resposta uma inst�ncia da classe WifiInfo.

Se o WifiInfo n�o estiver nulo, significa que o aparelho est� conectado em uma rede Wi-Fi e podemos recuperar seu SSID (na linha 21) e seu Mac Address (linha 20).


...
final TelephonyManager t = (TelephonyManager)getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);
if (t.getPhoneType() == TelephonyManager.PHONE_TYPE_GSM) {
  final GsmCellLocation location = (GsmCellLocation)t.getCellLocation();
  if (location != null) {
      lac = location.getLac();
      cid = location.getCid();

      txtLac.setText("Lac: " + lac);
      txtCid.setText("Cid: " + cid);
      networkOperator = t.getNetworkOperator();
      txtMcc.setText("MCC: " + networkOperator.substring(0,3));//MCCMNC
      txtMnc.setText("MNC: " + networkOperator.substring(3));//MCCMNC
   }
 }

 WifiManager mainWifi = (WifiManager)getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
 WifiInfo currentWifi = mainWifi.getConnectionInfo();
 if(currentWifi != null)
 {
   macAddress = currentWifi.getMacAddress();
   txtSSID.setText(currentWifi.getSSID());
   txtMacAddress.setText(macAddress);
 }
...

Listagem 4. C�digo para recuperar informaç�es de Cell ID e Wi-Fi

Georreferenciando o aparelho com a Google Maps Geolocation API

Para uma leitura mais detalhada sobre a API, indicamos a leitura do seguinte documento: The Google Maps Geolocation API (ver seç�o Links).

No uso da API � utilizado o formato JSON tanto no envio da requisiç�o quanto na resposta. Esse fato foi mais um motivo para utilizarmos o framework Retrofit para as requisiç�es HTTP. Sendo assim, foram criadas duas classes Java para espelhar a resposta da API do Google, que se assemelha com a Listagem 5.

O framework Retrofit objetiva facilitar o trabalho com requisiç�es HTTP dentro de uma aplicaç�o Android. A mesma j� faz todo o trabalho em uma nova Thread. Atrav�s do uso de Annotations e Gson (biblioteca do Google para parser autom�tico de objetos JSON em objetos Java e vice-versa), � poss�vel indicar uma estrutura de APIs que est�o em serviços web e passar todo o trabalho restante para o framework Retrofit.


{
  "location": {
    "lat": 51.0,
    "lng": -0.1
  },
  "accuracy": 1200.4
}

Listagem 5. Exemplo de retorno da API

A Listagem 6 mostra as duas classes que espelham o JSON apresentado na Listagem 5.


public class Location {
   double lat;
   double lng;
}
 
public class CellId {
   float accuracy;
   Location location;
}

Listagem 6. Classe Location

Saiba mais: Trabalhando com Threads em Java

O framework Retrofit tamb�m exige a criaç�o de uma interface que, atrav�s do uso de annotations pr�prios da biblioteca, indica os endpoints que ser�o usados pelas requisiç�es HTTP. Um endpoint � o endereço de um serviço disponibilizado na internet. No nosso caso, a URL completa seria https://www.googleapis.com/geolocation/v1/geolocate e o endpoint correspondente seria /geolocation/v1/geolocate.

Veja na Listagem 7 como ficou a nossa interface. Uma interface na linguagem Java apenas define m�todos abstratos e p�blicos, que dever�o ser implementados por uma classe que forneça uma implementaç�o v�lida desses mesmos m�todos. A anotaç�o @POST � da pr�pria Retrofit e indica que ser� usado o m�todo POST do protocolo HTTP.

Tamb�m existem as anotaç�es @Body e @Query da Retrofit. A primeira define o corpo da requisiç�o HTTP e a segunda adiciona um par�metro key na URL de forma din�mica. Finalmente, o �ltimo par�metro desse m�todo � uma inst�ncia da classe Callback. Ela ser� acionada no momento que a requisiç�o acabar seu trabalho, seja ela de forma err�nea ou com sucesso.


public interface CellIdService {
 
   @POST("/geolocation/v1/geolocate")
   void geolocate(
   @Body String body, 
   @Query("key") String key, 
   Callback<CellId> callback);
}

Listagem 7. Interface CellIDService

Na classe MainActivity foram codificados os dois m�todos que respondem ao clique nos bot�es da interface gr�fica e indicam que o usu�rio deseja saber a localizaç�o atrav�s dos dados do Cell ID ou do Wi-Fi. Inicialmente, vamos analisar o m�todo getPositionByWiFi. Observe a Listagem 8.

Logo na primeira linha � configurado o endpoint para o RestAdapter, da biblioteca do Retrofit. Ele � necess�rio para, na linha 3, criar a inst�ncia da interface que mostramos anteriormente na Listagem 7. Com a vari�vel service, basta chamar o m�todo geolocate e passar os par�metros configurados na interface e que s�o exigidos pela API do Google Geolocation.

No primeiro par�metro temos o JSON que envia o �nico valor obrigat�rio, o macAddress. O segundo par�metro � a api key, que pode ser criada no Google Console API�s (ver seç�o Links). E, por fim, temos um Callback que nos avisar� quando a requisiç�o foi feita e quando j� houve uma resposta do servidor, seja ela de sucesso ou erro.

Na linha 7 � codificado o m�todo de callback no caso de sucesso. Nesse caso, basta recuperar o dado de latitude e longitude, que j� est�o prontos na inst�ncia da classe CellId. O Retrofit � o respons�vel por essa facilidade na manipulaç�o das informaç�es. Essa facilidade existe porque o framework usa a estrutura da classe CellID (mostrada na Listagem 6) e faz um parser autom�tico com o JSON recebido como resposta da requisiç�o. Ou seja, populando todos os atributos da classe e entregando uma inst�ncia da classe toda inicializada.


public void getPositionByWiFi(View view){
  RestAdapter retrofit = new RestAdapter.Builder()
    .setEndpoint("https://www.googleapis.com")
    .build();

  CellIdService service = retrofit.create(CellIdService.class);
  service.geolocate("{\n" + "  \"macAddress\": " + macAddress +
    "}", "AIzdfDef-x8ItqL7ab12qSMYChlRARwrXuyCqny0", new Callback<CellId>() {

      @Override
      public void success(CellId cellId, Response response) {
        latitude = cellId.location.lat;
        longitude = cellId.location.lng;
        txtLatLng.setText(latitude + ", " + longitude);
       }

       @Override
       public void failure(RetrofitError error) {
          Log.e("TESTE", "ERRO: " + error.getMessage());
       }
   });
}

Listagem 8. M�todo getPositionByWiFi

Na Listagem 9 veremos o m�todo getPositionByCellId. O leitor perceber� que a semelhança � grande. Na verdade, a �nica diferença � nos par�metros passados para o m�todo geolocate. E, para ser mais exato ainda, s� o primeiro par�metro (o JSON) � alterado. A diferença � que nesse caso enviamos os dados da Cell ID e n�o do Wi-Fi.


public void getPositionByCellId(View view){
   RestAdapter retrofit = new RestAdapter.Builder()
     .setEndpoint("https://www.googleapis.com")
     .build();
 
   CellIdService service = retrofit.create(CellIdService.class);
   service.geolocate("{\n" +
     "  \"cellTowers\": [\n" +
     "    {\n" +
     "      \"cellId\": "+cid+",\n" +
     "      \"locationAreaCode\": "+lac+",\n" +
     "      \"mobileCountryCode\": "+networkOperator.substring(0, 3)+",\n" +
     "      \"mobileNetworkCode\": "+networkOperator.substring(3)+"\n" +
     "    }\n" +
     "  ]\n" +
     "}", "AIzdfDef-x8ItqL7ab12qSMYChlRARwrXuyCqny0", new Callback<CellId>() {
 
       @Override
       public void success(CellId cellId, Response response) {
         txtLatLng.setText(cellId.location.lat + ", " + cellId.location.lng);
       }
 
       @Override
       public void failure(RetrofitError error) {
         Log.e("TESTE", "ERRO: " + error.getMessage());
       }
   });
}

Listagem 9. M�todo getPositionByCellId

Mostrando a localizaç�o no Mapa

Para finalizar o artigo basta apenas mostrar como foi feito o processo de apresentar a localizaç�o do usu�rio, segundo a Cell ID ou Wi-Fi, no Google Maps. Inicialmente, na classe MainActivity, foi criado o m�todo seeInMapsque responde � aç�o de clique no bot�o com o r�tulo �Ver no mapa�. Veja no trecho de c�digo da Listagem 10.

 
public void seeInMaps(View v){
   Intent intent = new Intent(this, MapsActivity.class);
   intent.putExtra("latitude", latitude);
   intent.putExtra("longitude", longitude);
   startActivity(intent);
}

Listagem 10. M�todo seeInMaps

Na classe MapsActivity, que j� foi gerada automaticamente pelo Android Studio, foram feitas pequenas alteraç�es para mover o mapa para o ponto da latitude e longitude recebidos e, al�m disso, colocar um marcador no ponto geolocalizado exato para a percepç�o do usu�rio ficar mais f�cil.

Veja na Listagem 11 como ficou o m�todo onCreate da classe MapsActivity. Depois de receber os dados de latitude e longitude via extras da Intent, a linha 12 movimenta o visualizador at� o ponto indicado e j� configura o n�vel de zoom para 17. Com isso, a aproximaç�o facilita a visualizaç�o dos nomes das ruas. E, finalmente, na linha 14 e 15 � criado um MarkerOption que � inserido no mapa e transformado em Marker (muitas vezes tamb�m chamado de POI - point of interest).


protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
   super.onCreate(savedInstanceState);
   setContentView(R.layout.activity_maps);
   setUpMapIfNeeded();

   Bundle extras = getIntent().getExtras();
   double latitude = extras.getDouble("latitude");
   double longitude = extras.getDouble("longitude");

   LatLng latLng = new LatLng(latitude, longitude);
 
   mMap.animateCamera(CameraUpdateFactory.newLatLngZoom(latLng, 17));
 
   MarkerOptions mOpt = new MarkerOptions().title("Voc� est� aqui").position(latLng);
   mMap.addMarker(mOpt);
 }

Listagem 11. M�todo onCreate da classe MapsActivity

Este artigo demonstrou que � f�cil inserir alternativas em uma aplicaç�o LBS (Location Based System). O GPS � o meio mais preciso de geolocalizar um ponto na esfera terrestre, por�m, nem sempre � o indicado. Sendo assim, usar Wi-Fi e Cell ID � uma boa alternativa para desenvolvedores Android.

Por fim, resta dizer que a Google Maps Geolocation API tornou essa possibilidade ainda mais real. Antes dela j� existiam projetos, como o Open CellID, que permitia isso, mas utilizar um framework pr�prio do Google Play Service permite que o projeto fique mais limpo e mais integrado com as ferramentas Android.

Links:

Confira tamb�m

Curso de Android

Curso

Curso de Android SDK

Curso

Android InputMask e Saripaar 2

Curso

Geolocaliza��o al�m do GPS utilizando CellId e Wifi

Este artigo apresenta duas alternativas para lidar com geolocalização: CellId e Wifi. Estas estratégias são extremamente úteis quando o uso do GPS não for o mais indicado ou não estiver disponível.

O que � Cell ID?

A aplicaç�o proposta

Construç�o dos layouts

Recuperando informaç�es de Cell ID e Wi-Fi

Georreferenciando o aparelho com a Google Maps Geolocation API

Mostrando a localizaç�o no Mapa

Confira tamb�m

Curso de Android

Curso de Android SDK

Android InputMask e Saripaar 2

Artigos relacionados