đồ án :nghiên cứu và đề ra giải pháp cho dịch vụ định vị vị trí theo yêu cầu (Location based Service),

đồ án :nghiên cứu và đề ra giải pháp cho dịch vụ định vị vị trí theo yêu cầu (Location based Service),

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ GIẢI PHÁP ĐỊNH VỊ DI ĐỘNG 2

1.1 Giới thiệu dịch vụ LBS 2

1.2 Ứng dụng LBS cho nghiệp vụ an ninh 4

1.3 Mục tiêu của giải pháp 6

1.4 Phạm vi nghiên cứu 8

1.5 Kết luận chương 1 9

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 10

2.1 Mô hình hệ thống 10

2.1.1 Mô hình hệ thống tổng quát 10

2.1.2 Lựa chọn giải pháp 11

2.1.3 Mô hình hệ thống chi tiết 14

2.2 Thiết kế modul chức năng 16

2.2.1 SMLC 16

2.2.2 GMLC 18

2.2.3 Location Engine 21

2.2.4 Dữ liệu quy hoạch mạng 22

2.2.5 Hệ thống bản đồ số GIS MapServer 23

2.2.6 Monitor Server 28

2.2.7 Thiết bị đầu cuối 32

2.3 Mô hình hoạt động của hệ thống 33

2.3.1 Tiến trình hoạt động 33

2.3.2 Trạng thái hoạt động của GMLC 38

2.3.3 Trạng thái SMLC 39

2.4 Tổng quan về Roaming trong dịch vụ LBS 41

2.4.1 Quá trình định vị giữa LCS client và MS thuộc mạng GSM 42

2.4.2 Quá trình định vị thuê bao MS thuộc mạng khách CDMA 45

2.5 Tăng độ chính xác 48

2.6 Kết luận chương 2 49

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MODUL CHỨC NĂNG TRÊN HỆ THỐNG VÀ MÔ PHỎNG 51

3.1 Yêu cầu modul chức năng 51

3.1.1 ID-PassWord 51

3.1.2 Màn hình hiển thị 51

3.2 Chức năng chương trình 52

3.2.1 Chức năng thêm bớt đối tượng 52

3.2.2 Chức năng hiển thị trên bản đồ 52

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục

3.3.1 Các phương thức trong bản mô phỏng 54

3.3.2 Các file lưu trữ trong mô phỏng 56

3.3.3 Những sự kiện trong bản mô phỏng 57

3.4 Xây dựng chương trình 57

3.4.1 Quy trình thực hiện 57

3.4.2 Mô tả chi tiết sơ đồ 57

3.5 Giao diện thực hiện các chức năng chính 58

3.5.1 Xem log 59

3.5.2 Theo dõi 60

3.6 Kết luận chương 3 62

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

PHỤ LỤC A: CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 66

A.1 Dữ liệu không gian 66

A.1.1 Hệ thống dữ liệu dạng Vector 66

A.1.2 Hệ thống dữ liệu dạng raster 68

A.1.2 Quan hệ giữa Dữ liệu Vector và Dữ liệu Raster 69

A.2 Dữ liệu phi không gian 70

PHỤ LỤC B: CÁCH ĐẶT TÊN LỚP ẢNH RASTER 71

PHỤ LỤC C: CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ TẠI SERVER GIS 73

C.1 Cơ sở dữ liệu bản đồ Raster 73

C.1.1 Cấu trúc của raster 73

C.1.2 Bản đồ Raster Việt Nam 74

C.2 Bản đồ Vector 74 C.2.1 Giới thiệu chung 74 C.2.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu 75

Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mục tiêu giải pháp 7

Hình 2.1: Mô hình cung cấp ứng dụng LBS 10

Hình 2.2: Phương pháp CGI đơn giản 12

Hình 2.3: Phương pháp CGI với sector 13

Hình 2.4: Ví dụ phương pháp CGI sector 13

Hình 2.5: Phương CGI + TA 14

Hình 2.6: Mô hình hệ thống chi tiết 15

Hình 2.7: Đối chiếu mô hình tổng quát 16

Hình 2.8: Các mô hình của SMLC 17

Hình 2.8: Chức năng của Location Engine 22

Hình 2.9: Mô hình BTS đơn giản 23

Hình 2.10: Mô hình hệ thống 25

Hình 2.11: Monitor Server 29

Hình 2.12: Tiến trình hoạt động của hệ thống đề xuất 34

Hình 2.13: Vị trí hiển thị trên LCS client 36

Hình 2.14: Vị trí hiển thị tại trung tâm 37

Hình 2.15: Vị trí hiển thị từ xa qua Internet 37

Hình 2.16: Quá trình chuyển đổi giữa các trạng thái trong GMLC 38

Hình 2.17: Các quá trình chuyển đổi trạng thái SMLC 40

Hình 2.18: LCS thuộc mạng nhà, MS là thuê bao thuộc mạng khách 43

Hình 2.19: Tiến trình Roaming trong quá trình định vị giữa LCS và MS 44

Hình 2.20: Quá trình định vị thuê bao MS thuộc mạng CDMA 47

Hình 2.21: Phát hiện MS thông qua nhiều BTS khác nhau 49

Hình 3.1: Các chức năng định vị di động 52

Hình 3.2: Mô hình tính năng gửi SMS của máy chủ ứng dụng 53

Hình 3.3: Quy trình thực hiện định vị di động 57

Hình 3.4 Giao diện thực hiện 58

Hình 3.5 Log file 59

Hình 3.6: Chức năng hiển thị log hình ảnh 60

Hình 3.7: Cập nhật thông tin thuê bao cần theo dõi 61

Hình 3.8: Thuê bao bị theo dõi xuất hiện trên bản đồ 62

Hình A.1: Dữ liệu Vector dưới dạng điểm 67

Hình A.2: Dữ liệu vector dưới dạng đường 67

Hình A.3: Dữ liệu vector dưới dạng vùng 68

Hình A.4: Biểu diễn bản đồ dưới dạng Raster 69

Hình A.5: Chuyển đổi dữ liệu dưới dạng Vector/Raster 69

Hình C.1: Lớp 1 Raster 73

Hình C.2: Lớp 2 (Góc trái trên) 74

Hình C.3: Quan hệ Quận/Huyện – Tỉnh/Thành phố 76

Hình C.4: Quan hệ Phường/Xãn - Quận/Huyện 76

Hình C.5: Quan hệ Đường/Phố – Tỉnh/Thành phố 77

Hình C.6: Lược đồ mô tả thực thể và quan hệ giữa các thực thể 78

Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Bảng dữ liệu cố định cho BTS 18

Bảng 2.2: Các thông tin cố định được quản lý cho mỗi LCS Client tại GMLC 21

Bảng 3.1: Các Class trong mô phỏng 55

Bảng 3.2 Các phương thức thực hiện trong các class của MapAction 56

Bảng B.1: Quy ước tên ký tự sang số thập phân 71

Bảng B.2: Quy ước tên ký tự sang số nhị phân 71

Bảng B.3: Biến đổi từ tên ảnh sang tọa độ lưu trữ 71

Bảng C.1: Các trường dữ liệu 77

Bảng C.2: Các thuộc tính của người quản trị 79

Bảng C.3: Các thuộc tính của Tỉnh/Thành phố 79

Bảng C.4: Các thuộc tính của Quận/Huyện 79

Bảng C.5: Các thuộc tính của Phường/Xã 79

Bảng C.6: Các thuộc tính của Đường/Phố 80

Bảng C.7: Các thuộc tính của Sông suối 80

Bảng C.8: Các thuộc tính của số nhà 81

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

AMPS Advance Mobile Phone Service Dịch vụ di động tiên tiếnATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền giao không

đồng bộBM

domain

Broadcast Messaging domain Miền nhắn tin quảng bá

CS domain Circuit-Switched domain Miền chuyển mạch kênhCS-MGW Circuit-Switched Media Gateway Cổng phương tiện chuyển mạch

gói

E-CGI Enhance Cell Global ID Nhận dạng ô toàn cầu có tiên tiếnEIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận thực thiết bịE-OTD Enhance Observed Time Difference Sai khác thời gian quan sát được

FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần sốFEC Forward Error Correction Sửa lỗi chuyển tiếp

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRSGMSC Gateway Mobile Services Switching Cổng chuyển mạch dịch vụ di động

GPS Gobal Positioning System Hệ thống định vị toàn cầuGSM Global System of Mobile

communications

Hệ thống thông tin di động toàn

cầuHSCSD High Speed Circuit Switched Data Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ

cao

Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt

ITU International Telecommunication

PS domain Package-Switched domain Miền chuyền mạch góiRAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyếnRIT Radio Interface Timming Định thời giao diện vô tuyếnRNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyếnRNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụSLMC Serving Mobile Location Center Trung tâm định vị di động

SN

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian

UICC Universal Integrated Circuit Card Thẻ vi mạch tích hợp toàn cầu

Telecommunication System Hệ thống viễn thông di động toàncầuU-TDoA Uplink Time Diffirence of Arrival Sai khác thời gian của tín hiệu đến

ở đường lênUTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đấtUMTSVLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trúWCDMA Wide-band Code Devision Multi-

Access

Đa truy nhập băng thông rộng phân

chia theo mãWMP Wireless Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu không dây

LỜI MỞ ĐẦU

Dịch vụ định vị điện thoại di động hiện nay đã chiếm một vị trí rất quan trọngtrong các loại hình dịch vụ gia tăng, và đặc biệt là an ninh nhân dân Hiện tại, dịch vụnày đã rất phát triển ở Mỹ, Singapore, Malaysia… và được ứng dụng cho hệ thống anninh các nước này

Từ dịch vụ định vị di động này, nhà khai thác mạng có thể thực hiện rất nhiềucác hỗ trợ cho nó như tìm người cứu nạn, theo dõi đối tượng (như kidcare, truy tìm tộiphạm …), dịch vụ dò tìm (tracking)

Ước tính trong bốn năm trở lại đây, dịch vụ Location Base Service đã mang lạidoanh thu từ 7-8 triệu USD Đây là một loại hình dịch vụ rất phát triển ở các nước lớnnhư Mỹ Trong khi ở Việt Nam mới có những loại hình định vị phương tiện giao thôngnhư taxi, xe bus … yêu cầu phải liên lạc thông qua vệ tinh GPS

Nhằm bắt kịp với sự phát triển công nghệ trên thế giới, và đưa ra một loại hình

dịch vụ có thể coi là Killer Application cho tương lai, đồ án này sẽ tập trung nghiên cứu

công nghệ này và đề ra giải pháp thực hiện Nội dung chính của đồ án gồm ba phầnchính sau đây:

Chương 1: Giới thiệu về giải pháp định vị di động

Chương 2: Thiết kế hệ thống

Chương 3: Thiết kế modul chức năng trên hệ thống và mô phỏng.

Trong suốt thời kỳ làm đồ án, em đã nhận được sự tận tình giúp đỡ, chỉ bảo củacác thầy cô giáo và bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Lê NhậtThăng, người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án Em cũng xincảm ơn tất cả các thầy cô trong khoa Viễn thông đã chỉ bảo em trong các năm học vừaqua để em có được kiến thức hoàn thành đồ án này

Em mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ phía thầy cô và các bạn để đề tàiđược hoàn thiện hơn, có khả năng đưa dự án này vào thực tế

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu

Sinh viên: Hoàng Anh Tuấn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ GIẢI PHÁP ĐỊNH VỊ DI

ĐỘNG

1 Giới thiệu dịch vụ LBS

Ứng dụng dịch vụ viễn thông dựa trên công nghệ định vị là một trong các bàitoán phức tạp nhất của công nghệ viễn thông di động Công nghệ định vị đang bắt đầuphát triển và rất nhiều các ứng dụng được xây dựng nhằm phục vụ cho các nhà cung cấpdịch vụ mạng di động và các khách hàng có yêu cầu Sự khác biệt giữa Công nghệ định

vị toàn cầu (Global Positioning System – GPS) và công nghệ định vị di động (MobilePositioning Services – MPS) này là công nghệ GPS đòi hỏi phải có các thiết bị radio cókhả năng tiếp nhận tín hiệu từ các vệ tinh địa tĩnh và tính toán xác định vị trí của thiết bịđầu cuối dựa trên các tín hiệu này, điều này có nghĩa là muốn có được vị trí của một đốitượng nào đó cần cài chức năng GPS vào ngay chính thiết bị cầm tay của đối tượng đó,

rõ ràng đây là một phương án không khả thi trên khía cạnh cả về kinh tế lẫn kỹ thuật,trong khi đó công nghệ MPS hoàn toàn dựa trên thiết bị đầu cuối GSM/CDMA và cáctrạm thu phát sóng của mạng Các dịch vụ MPS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành

từ an ninh tới dân sự:

- Các dịch vụ giám sát, dò tìm được thực hiện trong lĩnh vực an ninh công cộng vàdân sự : Theo dõi tội phạm, di biến động của đối tượng; theo dõi nạn nhân bị bắtcóc; cứu hộ, cứu nạn thiên tai, lũ lụt, hoả hạn; quản lý phương tiện, nhân lực củacác lực lượng (giám sát xe chở tội phạm, xe chở tiền, xe chở hàng quý hiếm, xetaxi, xe vận chuyển hàng hoá); dò tìm hiện vật bị đánh cắp; dịch vụ tìm trẻ thấtlạc; các dịch vụ dẫn đường

- Các dịch vụ khẩn cấp: Thuê bao có thể gọi các dịch vụ khẩn cấp từ máy di độngcủa họ, dịch vụ này sẽ xác định vị trí cũng như các thông tin cá nhân liên quanđến họ, trên cơ sở này trung tâm sẽ thông báo với thời gian ngắn nhất cho các lựclượng cảnh sát, cứu thương hoặc chữa cháy nơi gần nhất

Hầu hết trên thế giới coi đây là một dịch vụ an ninh công cộng tiềm năng, cácnước trong khu vực đã không ngừng phát triển và hoàn thiện các hệ thống dịch vụ an

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp

- Tại Nhật Bản 2 nhà cung cấp di động lớn nhất là KDDI và NTT DoCoMo đãtriển khai các dịch vụ liên quan tới xác định vị trí thuê bao vào năm 1998 và

2001 với các dịch vụ bao gồm : Cung cấp thông tin và dẫn đường cho thuê bao;dịch vụ trợ giúp cuộc gọi khẩn cấp (HelpNet); theo dõi cá nhân (trẻ em đi học),theo dõi di biến động đối tượng, của hàng hoá

Để triển khai được các hệ thống như các nước nói trên, trên thế giới đã có các sảnphẩm thương mại đóng gói của các hãng lớn (Alcatel, Siemens, Nokia, Samsung) nhưngvới giá thành rất cao Không những chi phí về phần cứng, phần mềm rất lớn mà cònkhông có khả năng điều chỉnh phù hợp cho từng nhu cầu cụ thể, can thiệp sâu vào trong

hệ thống để thay đổi các thuật toán Với việc không làm chủ được sản phẩm xuất, hiệncác lỗ hổng về bảo mật, an ninh an toàn, và các yêu cầu về cải tiến phù hợp với điềukiện từng nơi

Đây là yếu tố rất quan trọng trong việc định vị di động vì điều này hỗ trợ choviệc theo dõi các đối tượng mà không cần thiết bất kỳ một thiết bị nào khác ngoài thiết

bị di động đầu cuối đối tượng đang sử dụng Ngoài ra công nghệ này còn hỗ trợ choviệc xác định các yếu tố thông tin ví dụ như đồn cảnh sát (yếu tố thông tin tĩnh), xe cơđộng (yếu tố động) gần nhất so với đối tượng Dựa trên các khả năng này, ngành Công

An, Cảnh sát các nước theo dõi kiểm tra các đối tượng mà không cần bất kỳ thiết bị nàokhác lắp theo đối tượng

Hiện nay trong nước chưa có một hình thức nghiên cứu toàn diện , hoặc áp dụng

có tính khả thi nào đối với giải pháp định vị các thuê bao di động phục vụ công tácnghiệp vụ Công An cũng như các dịch vụ cho dân sự

- Về góc độ nghiên cứu triển khai áp dụng thực tế : Các nghiên cứu về định vị diđộng đã được thực hiện bước đầu tại Tổng cục Kỹ thuật – Bộ Công An Đối vớicác đơn vị nghiệp vụ của Bộ Công An đã áp dụng các phương pháp lấy số liệu vịtrí thuê bao từ các mạng di động nên sai số lớn tới hàng km không đáp ứng đượccác yêu cầu nghiệp vụ

- Việc phát triển các công cụ kiểm tra giám sát là một xu thế tất yếu cùng với quátrình phát triển các mạng thông tin di động tại nước ta Để có được một giải phápđịnh vị di biến động của đối tượng có hiệu quả, phù hợp với thực tiễn của cácmạng di động và khả năng của từng đơn vị trong ngành bên cạnh tận dụng tốt cáclợi thế của công nghệ mới, tiên tiến mang lại cho các tác nghiệp của Bộ Công An,

rõ ràng cần có sự nghiên cứu, xây dựng giải pháp một cách hệ thống, xem xét mộtcách toàn diện các yếu tố kỹ thuật liên quan tới việc xây dựng, kết nối và triểnkhai hệ thống Chính vì vậy, việc đặt vấn đề nghiên cứu theo mục tiêu của nhiệm

vụ này, ngoài ý nghĩa khoa học nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ kỹ thuật củangành Công An còn là vấn đề hết sức thời sự và cấp thiết đối với các tác nghiệpcủa Bộ Công An để giải quyết các bài toán nói trên trong quá trình đảm bảo giữvững trật tự an toàn xã hội

2 Ứng dụng LBS cho nghiệp vụ an ninh

Hiện nay, các vấn đề an ninh đang gặp những thách thức nhất định trong các hoạtđộng nghiệp vụ:

- Các loại tội phạm hiện nay, đặc biệt là tội phạm công nghệ cao thường sử dụngcác mạng viễn thông công cộng (mạng di động) để hoạt động mang tính chất đặcbiệt nguy hiểm Phòng chống các loại tội phạm nay là một nhiệm vụ hết sức quantrọng, phức tạp nhưng cũng hết sức mới mẻ để giữ vững an ninh quốc gia và trật

tự an toàn xã hội cấp bách trước mắt cũng như lâu dài mà lực lượng Công An lànòng cốt

- Cùng với sự phát triển kinh tế thị trường và mở cửa, hội nhập quốc tế , các loại tộiphạm và các đối tượng thù địch chống đối nước ta hoạt động ngày càng gia tăng,

đã và đang trở thành thách thức to lớn đối với lực lượng Công An Một trongnhững khó khăn, hạn chế của lực lượng Công An là chưa có biện pháp xác địnhkịp thời vị trí của các loại tội phạm và các đối tượng thù địch cũng như theo dõiđối tượng trong quá trình điều tra, trinh sát nghiệp vụ:

- Trong các vụ bạo loạn, gây rối trật tự vừa qua ở một số địa bàn trọng điểm, cácđối tượng chống đối sử dụng điện thoại di động để tiếp nhận thông tin từ bênngoài và chỉ đạo các hoạt động gây rối từ bên trong, song việc kịp thời xác định vịtrí các đối tượng này của các lực lượng Công An để có biện pháp xử lý là rất khókhăn và chưa thực hiện được

- Các loại tội phạm sau khi gây án thường chạy trốn (có sử dụng điện thoại di động)nên các đơn vị Công An phải huy động lực lượng, triển khai các phương án truytìm tội phạm và mất nhiều thời gian công sức, đôi khi phải phối hợp trên địa bànrộng, tổ chức nhiều lực lượng để truy tìm đối tượng, tốn kém về thời gian, nguồnnhân lực, vật chất, có khi không thành công

- Việc tổ chức theo dõi, trinh sát di biến động của các loại tội phạm sử dụng điệnthoại di động trong quá trình điều tra hiện nay được thực hiện chủ yếu bằng nhâncông do đó không kịp thời phản ứng trước các di biến động của đối tượng và hiệu

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp

- Với sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ viễn thông, ngày nay điện thoại diđộng đang trở nên phổ biến, là một phương tiện liên lạc chủ yếu của xã hội Hiệnnay, Việt Nam có 6 nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động GSM và CDMA vớitrên 20 triệu thuê bao di động Trong tương lai không xa số thuê bao di động sẽvượt xa số thuê bao điện thoại cố định và chiếm khoảng 50% dân số Vì vậy, việcxác định vị trí đối tượng thông qua mạng di động là một trong các giải pháp hiệuquả để giải quyết những vấn đề nêu trên

- Trong thời gian qua, các đơn vị nghiệp vụ của Bộ Công An đã sử dụng phươngpháp xác định vị trí thuê bao từ số liệu trạm gốc của bản đồ bố trí mạng của cácnhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động Tuy nhiên, do chưa có công cụ xử lý nênsai số rất lớn, phạm vi đối tượng được chỉ ra trên một địa bàn toàn bộ vùng phủsóng của trạm gốc vô tuyến có bán kính từ 3- 5 km Vì vậy, việc xác định vị tríchưa đáp ứng được các yêu cầu nghiệp vụ và đảm bảo an ninh công cộng

Chính vì những khác biệt về trình độ công nghệ trong nước, ngoài nước vànhững yêu cầu cấp bách về tác nghiệp nêu trên Vì vậy việc đặt vấn đề nghiên cứu đề tài

“Nghiên cứu giải pháp định vị thuê bao qua mạng điện thoại di động không có GPS vàthiết bị chuyên dụng hỗ trợ phục vụ công tác nghiệp vụ Công An” là vấn đề hết sức cấpthiết đối với Bộ Công An để giải quyết các yêu cầu nghiệp vụ phục vụ có hiệu quả côngtác đảm bảo an ninh quốc gia và trật tự an toàn xã hội với các mục tiêu chủ yếu đạt đượcnhư sau:

- Xây dựng giải pháp, công cụ giám sát di biến động các thuê bao của các mạngthông tin di động: Thông qua việc giám sát này được thực hiện trên cả hai côngnghệ GSM, W-CDMA trong toàn quốc Giải pháp, công cụ được xây dựng đảmbảo giám sát được tất cả các mạng di động đang phủ sóng tại Việt Nam hiện naygiúp cho công tác trinh sát, theo dõi các đối tượng của ngành Công An, phục vụhiệu quả và khắc phục các yếu điểm hiện nay của ngành khi tác nghiệp

- Để thực hiện việc giám sát thuê bao cần thiết phải kết nối với cơ sở hạ tầng củanhà cung cấp dịch vụ di động và tiến hành xây dựng các phần mềm nền ứng dụng,các công cụ xử lý kết nối hệ thống, các phần mềm ứng dụng giám sát trên đầucuối Đây chính là mục tiêu thứ 2 mà đề tài đạt được Mục tiêu này nhằm xâydựng một bộ công cụ phần mềm hoàn thiện đủ khả năng triển khai và kết nối vớimột nhà cung cấp dịch vụ thuê bao di động nào Thông qua việc tự xây dựng cáccông cụ, thuật toán này, đảm bảo Bộ Công An có khả năng can thiệp sâu vào phầnmềm nền, hệ thống để hoàn toàn làm chủ công nghệ cũng như chỉnh sửa cho phùhợp với từng đơn vị, địa phương Công An với các quy mô khác nhau

- Trên cơ sở bộ công cụ phần mềm tự xây dựng được Đề tài đề xuất phương ántriển khai hệ thống định vị đối tượng qua mạng điện thoại di động đáp ứng yêucầu nghiệp vụ của Bộ Công An triển khai trong toàn quốc Mục tiêu này mang

tính thực tế cao với mong muốn triển khai sản phẩm hàng loạt các kết quả của đềtài.

3 Mục tiêu của giải pháp

Như vậy bài toán đặt ra ở đây là chúng ta phải thiết kế một hệ thống cho phépxác định vị trí của thuê bao cần theo dõi Các bước thực hiện có thể được mô tả như sau:

- Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, nhân viên an ninh cần xác định vị trí củathuê bao sẽ phải gửi một yêu cầu về trung tâm quản lý

- Trung tâm sẽ xác định xem yêu cầu có được phép hay không Nếu được phép thì

nó tiếp tục thực hiện lấy thông tin từ mạng di động (có thể là GSM hoặc CDMA)

và tính toán kết quả Ngoài ra, tại trung tâm còn có thêm một hệ thống bản đồ số

để hỗ trợ quá trình định vị Do tính chất của các nghiệp vụ an ninh nên hệ thốngđịnh vị cần có độ chính xác cao (dưới 100m) và thời gian đáp ứng nhanh chóng

- Sau khi có kết quả tính toán thì trung tâm sẽ gửi các thông tin về vị trí thuê baocho nhân viên an ninh để phục vụ quá trình công tác

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp

Hình 1.1: Mục tiêu giải pháp

Hình 1.1 mô tả các vị trí mà chúng ta thực hiện theo dõi đối tượng Các thiết bị

hỗ trợ nhân viên an ninh có thể là đầu cuối đi động hoặc máy tính Nếu là đầu cuối diđộng thì các thông tin trao đổi giữa nhân viên và trung tâm sẽ thông qua ngay chính cácmạng di động, nếu là máy tính thì thông tin sẽ được trao đổi thông qua mạng Internethoặc là các máy tính thực hiện theo dõi ngay tại trung tâm Trong phạm vi đồ án này sẽtập trung nghiên cứu với trường hợp nhân viên an ninh sử dung đầu cuối di động Trongtrường hợp sử dụng máy tình chúng ta chỉ cần thay đổi phầm mềm đầu cuối và máy chủ

để phù hợp với mạng Internet

Tại trung tâm quản lý chịu các chức năng chính như sau:

- Nhận và xác thực các yêu cầu từ client

- Thu thập các thông tin, tính toán và trả về kết quả trên đầu cuối

- Hỗ trợ việc theo dõi qua màn hình tại trung tâm

- Cho phép điều khiển, quản lý toàn bộ các thiết bị định vị đang hoạt động trênmạng

- Chức năng quản lý, lưu trữ các thông tin về yêu cầu cũng như kết quả định vị Với mục tiêu đặt ra như vậy, để có thể có được một giải pháp tổng thể chúng tacác tiến hành nghiên cứu, đề xuất giải pháp cho từng phần cụ thể như sau:

- Phần mềm hỗ trợ theo dõi, cho phép trao đổi thông tin với trung tâm trên máychủ thông qua mạng di động (GSM hoặc CDMA)

- Các thiết bị phần cứng tại trung tâm quản lý bao gồm hệ thống bản đồ số hỗtrợ định vị GIS; các máy chủ ứng dụng cho phép nhận và xác thực các yêu cầu,trao đổi các thông tin với mạng di động (GSM hoặc CDMA) để lấy thông tinđịnh vị, kết hợp với các thông tin từ GIS để thực hiện tính toán xác định vị tríchính xác của mục tiêu, gửi các kết quả định vị về client thông qua mạng diđộng

- Các thiết bị hỗ trợ đo đạc thông tin trong các hệ thống di động như SMLC vàGMLC

Trong quá trình thiết kế giải pháp phải chú ý các đặc điểm của hệ thống như:

- Theo kết quả phân tích thì phương pháp định vị được lựa chọn cho các hoạtđộng nghiệp vụ của Bộ Công An là E-CGI kết hợp với bản đồ số GIS Phươngpháp này không yêu cầu phải bổ sung phần mềm hay phần cứng trên thiết bịmục tiêu

- Tính tương thích: Hiện tại ở Việt Nam đang sử dụng cả GSM và CDMA nêngiải pháp phải hỗ trợ cả 2 hệ thống này Mỗi mạng di động gần như phủ sóngtoàn quốc và chồng lấn lên nhau, do đó chúng ta có thể thực hiện triển khaingay trên hệ thống GSM của Gtel và sử dụng các kỹ thuật roaming để tận dungkhả năng của các mạng khác Giải pháp khả thi ngoài ra cũng cần tính tới khảnăng phát triển trong tương lai các hệ thống UMTS sẽ ra đời

- Tính mở rộng: việc triển khai hệ thống sẽ tiến hành theo từng bước Trong thờigian ban đầu sẽ chỉ triển khai ở một số trung tâm và vùng trọng điểm đối với anninh Sau đó sẽ mở rộng ra có thể trên toàn quốc Vì thế hệ thống triển khaiphải có khả năng mở rộng

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp

4 Phạm vi nghiên cứu

Đồ án sẽ đi nghiên cứu về các phương pháp tìm kiếm thuê bao di động, từ đó sẽ

đề ra mô hình thực hiện tương ứng Trong mô hình này, đồ án sẽ đi nghiên cứu về từngthiết bị và phần tử có trong hệ thống, đồng thời tìm hiểu chức năng và nhiệm vụ của cácthiết bị đó

Việc theo dõi đối tượng là rất quan trọng, cho dù đối tượng đó sử dụng loại điệnthoại nào, hay sử dụng ở một mạng di động thuộc bất cứ nhà cung cấp dịch vụ viễnthông nào Yêu cầu thứ nhất thì đồ án đã đáp ứng được, vì hệ thống đề xuất không sửdụng GPS Đối với yêu cầu thứ hai, về theo dõi di động thuộc mạng viễn thông khác,việc xử lý cũng được xem xét ở cuối phần hai, tìm hiểu về vấn đề roamming giữa cácmạng

Do độ chính xác của hệ thống theo phương pháp này là khá thấp, do vậy ở phầncuối tôi sẽ đề xuất một số phương pháp tham khảo và ưu nhược điểm của từng phươngpháp Đồng thời đề ra giải pháp nhằm tăng độ chính xác của phương án thực hiện đượcnghiên cứu trong đồ án này

5 Kết luận chương 1

Chương này đã đã giới thiệu tổng quan về hệ thống LBS, nhu cầu cấp thiết củadịch vụ LBS với yêu cầu an ninh hiện nay Mục đích của đồ án cũng nhằm đáp ứngđược những yêu cầu đặt ra đối với định vị đi động, thiết kế hệ thống nhằm đáp ứng cácyêu cầu đó, đưa ra các giải pháp tăng độ chính xác, thực hiện định vị chính xác hơn

Hệ thống được thiết kế nhằm đạt được các yêu cầu tại đất nước Việt Nam, vớichi phí phù hợp mà khả năng định vị có độ chính xác và thời gian đáp ứng chấp nhậnđược Hiện tại, hệ thống của Mỹ thực hiện định vị dựa trên bộ tính toán LMU được đặttại tất cả các BTS trên toàn quốc Chi phí cho hệ thống này là khá đắt đỏ, và độ chínhxác vào khoảng 50-125 m trong nội thành, so với độ chính xác phương pháp đề xuất làkhoàng 100-200m là phù hợp

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1 Mô hình hệ thống

1.1 Mô hình hệ thống tổng quát

Dưới đây trình bày tổng quan về một mô hình cơ bản nhất của hoạt động định vị,

mô hình này không phải là một chuẩn chung cho tất cả các phương pháp định vị, haychuẩn nhất thiết phải liên quan đến định vị, mà chỉ đóng vai trò giúp chúng ta hiểu rõhơn cơ chế hoạt động và các giao thức mà dịch vụ định vị sẽ sử dụng:

Mục tiêu Điểm định

vị đầu tiên

Gửi vị trí

Dữ liệu định vị

Nhà cung cấp viễn thông

Nhà cung cấp nội dung

Thông tin địa lý

Dữ liệu định vị

Dữ liệu ứng dụng

Nhà cung cấp LBS

Dữ liệu ứng dụng

Cung cấp thông tin Thu nhận thông tin

Hình 2.1: Mô hình cung cấp ứng dụng LBS

Trong mô hình trên mỗi khối giữ một vai trò quan trọng góp phần tạo nên môhình hoạt động định vị hoàn chỉnh Chức năng và nhiệm vụ mỗi khối như sau:

 Mục tiêu cần định vị: thường là thiết bị đầu cuối di động, cần được định vị, theo

dõi hay giám sát Cụ thể là các điện thoại đi động, PDA…

 Điểm định vị ban đầu: Đây là một thành phần tính toán, đo đạc đưa ra thông tin

về vị trí dưới dạng thô Đối với các phương pháp định vị dựa trên thiết bị đầucuối (target) thành phần này đồng nhất với thiết bị đầu cuối hay nói cách khác làtrong thiết bị đầu cuối có sẵn chức năng tính toán này Đối với các phương pháp

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

đồng thời phối hợp với thông tin về địa lý để đưa ra kết quả là các dữ liệu ứngdụng cho thuê bao định vị

 Nhà cung cấp nội dung: Cung cấp cho nhà cung cấp dịch vụ LBS các thông tin

nội dung về địa lý, không gian ví dụ như: bản đồ số, điều hướng cho Hàng Hảihơn thế nữa là GIS

 Thuê bao LBS: Là đối tượng dùng dịch vụ định vị, thường là gửi yêu cầu định

vị qua thiết bị di động: máy cầm tay, PDA, đầu cuối cố định như PC

Mô hình trên mô tả chuỗi trao đổi thông tin, dữ liệu giữa các khối với nhau Cóthể chia ra làm 2 chức năng: cung cấp và sử dụng Có khối chỉ giữ vai trò cung cấp dữliệu hoặc là chỉ sử dụng dữ liệu đó

Để hiểu rõ quá trình định vị xem chi tiết các bước trong mô hình:

 Bước đầu tiên trong mô hình bắt đầu bằng việc định vị, quá trình này đượcdiễn ra giữa mục tiêu cần định vị và khối tạo ra thông tin định vị (PO) để

có được thông tin về vị trí mục tiêu dưới dạng thô, quá trình này diễn ravới một phương pháp định vị nào đó Sau đó PO đóng vai trò cung cấpthông tin định vị thô này cho khối Location Provider, tại đây thông tin thôđược xử lý, và định nghĩa lại dưới dạng dữ liệu định vị rồi cung cấp chonhà cung cấp dịch vụ LBS

 Nhà cung cấp dịch vụ LBS đóng 2 vai trò: Sử dụng dữ liệu định vị từthành phần cung cấp vị trí và tham chiếu thêm thông tin từ nhà cung cấpnội dung, tổng hợp 2 nguồn thông tin này xử lý đưa ra được ứng dụngđịnh vị chính xác nhất cho các thuê bao định vị

Trong đó, các thông tin dữ liệu thô là các thông tin về vị trí tương đối của MStarget đối với một BTS trực tiếp bao phủ nó Các dạng thông tin này sau đó được kếthợp với thông tin về kinh độ, vĩ độ của BTS sẽ đưa ra được vị trí cụ thể của MS Targetđó

1.2 Lựa chọn giải pháp

Các phương pháp định vị sử dụng để truy tìm, giám sát một MS khác nhau, thì hệthống thiết kế cũng sẽ khác nhau Để định vị ra vị trí một thuê bao mục tiêu chúng ta cóthể sử dụng một trong các phương pháp sau: GPS, A-GPS, E-OTD, U-TDOA, CGI.Trong đề tài này tôi chỉ đề cập đến hệ thống dựa trên phương pháp định vị E-CGI Sau

đó, để nhằm tăng độ chính xác thì chúng ta có thể có thêm một số các phương pháp hỗtrợ như TA (Time Arrival), các phương pháp như dựa trên vùng địa lý …

Hình 2.2 miêu tả về phương pháp CGI đơn giản

Hình 2.2: Phương pháp CGI đơn giản

Phương pháp CGI đơn giản là phương pháp chỉ cần nhận dạng một MS trựcthuộc một BTS nào, từ đó chúng ta sẽ khoanh vùng được vị trí xuất hiện của nó Nhưvậy độ chính xác của phương pháp sẽ tùy thuộc vào bán kính phủ của nó Như vậy,chúng ta có thể nhận thấy, tại các khu vực thành phố có số lượng cell khá lớn, và bánkính cell khá nhỏ sẽ có độ chính xác khá cao so với các khu vực ngoại ô và nông thôn

Ngoài ra, phương pháp CGI có thể sử dụng phân vùng sector để tăng độ chínhxác lên gấp 3 lần, như hình 2.3, và hình 2.4

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

Hình 2.3: Phương pháp CGI với sector

Đây là phương pháp dựa trên đặc điểm của một BTS sử dụng 3 anten cho thuphát tần số, do vậy, khi một MS trực thuộc sector nào chúng ta hoàn toàn có thể pháthiện được, từ đó xác định được vị trí

Hình 2.4: Ví dụ phương pháp CGI sector

MS luôn di chuyển vì vậy TA được dùng để hỗ trợ MS quyết định khi nào sẽ gửi dữ liệucủa mình đi Giá trị TA được tính toán liên tục đối với mỗi MS thông qua các đoạn mã

tuần tự gửi từ MS lên BTS Mã tuần tự này là bắt buộc trong tất cả các khung dữ liệuđường lên.

Như vậy thông qua giá trị TA khoảng cách từ MS đến BTS được xác định Do đóxác xuất vị trí của MS sẽ nằm trong đường tròn với bán kính là khoảng cách tính được

từ TA đến BTS Với các ô được sector hóa thì độ chính xác của vị trí càng nhỏ đi

Hình 2.5 mô tả về phương pháp CGI + TA

Hình 2.5: Phương CGI + TA

Thực chất của phương pháp E-CGI chính là kết hợp thêm một số phương phápkhác nhằm tăng độ chính xác của hệ thống, đó như là phát thử lặp nhiều lần, hay dựavào địa hình vật lý…

1.3 Mô hình hệ thống chi tiết

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

Hình 2.6: Mô hình hệ thống chi tiết

Đây là mô hình hệ thống dựa trên nền tảng là mạng GSM Hệ thống gồm có cácthiết bị sau:

 Client là thiết bị chuyên dụng, là người theo dõi đối tượng

 BTS: Trạm thu phát sóng

 BSC: Có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua cáclệnh điều khiển từ xa Đây là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toánđáng kể

 SMSC/MMSC: Tổng đài tin nhắn có khả năng gửi 60 tin nhắn trên 1s

 Workstation là thiết bị máy tính theo dõi đối tượng, có thể thông quaInternet hoặc đặt tại trung tâm xử lý

 Monitor server: Trung tâm giám sát, nhận thực

 Location Engine: Trung tâm xử lý

 Network Planning Data: Dữ liệu quy hoạch mạng

 HLR: Lưu trữ các thông tin về MS cư trú.

 SMLC: Bộ tính toán xác định vị trí của MS

 GMLC: Thành phần điều khiển tính toán định vị

 GIS Map Server: Lưu trữ các thông tin về bản đồ, như tên đường, dạngbản đồ …

Từ sơ đồ này, chúng ta có thể đối chiếu sang mô hình kiến trúc của hệ thống tổngquát chúng ta như hình 2.7 sau:

cấp LBS

Điểm định vị đầu tiên/

Nhà cung cấp viễn thông

Hình 2.7: Đối chiếu mô hình tổng quát Như vậy, phần SMLC bao gồm chung cả (Khối định vị ban đầu/ Nhà cung cấp

viễn thông), Khối Location Engine làm chức năng của nhà cung cấp dịch vụ LBS, nótổng hợp thông tin từ SMLC/GMLC và các thông tin về mạng, về bản đồ nhằm hiển thịcho người theo dõi Client, WorkStation làm nhiệm vụ của một LBS user

2 Thiết kế modul chức năng

2.1 SMLC

Trung tâm phục vụ định vị di động (SMLC) chứa chức năng được yêu cầu để hỗtrợ LCS Trong một PLMN, có thể có nhiều hơn một SMLC Thiết bị trung tâm định vịSMLC có chức năng thu thập các thông tin đo đạc được từ các BTS gửi về và sau đótính toán để tính ra được vị trí tương đối của MS so các BTS đó

SMLC có thể thực hiện theo các dạng sau trong hệ thống mạng như hình 2.8:

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

Hình 2.8: Các mô hình của SMLC

Một SMLC dựa trên NSS hỗ trợ định vị của một địch MS thông qua báo hiệutrên giao diện Ls đến một MSC tạm trú Một SMLC dựa trên BSS hỗ trợ định vị thôngqua báo hiệu trên giao diện Lb đến BSC đang phục vụ MS Cả hai loại SMLC đều cóthể hỗ trợ giao diện Lp để cho phép truy nhập thông tin và tài nguyên được sở hữu bởicác SMLC khác

Đối với SMLC dựa trên NSS, tức là một SMLC sẽ quản lý một MSC; trong khi

đó, với SMLC dựa trên BSS thì nó sẽ quản lý một BSC Có thể nhận thấy, trong trườnghợp một thì số lượng SMLC sử dụng là ít hơn nhiều, khả năng quản lý dễ dàng Trongkhi đó, trường hợp hai lại cho nhiều ưu điểm như: độ chính xác cao hơn, dung lượng lớnhơn, thông tin báo hiệu trong mạng ít hơn, độ tin cậy cao hơn

Vì những lý do trên, mô hình hệ thống mạng được thiết kế theo dạng NSS-basednhằm tận dụng nhưng ưu điểm của phương pháp này

SMLC sẽ thực hiện các chức năng liên quan phục vụ cho dịch vụ định vị sau:

 SMLC gửi đến BTS các yêu cầu cho thông tin đo lường thời gian vôtuyến

 SMLC sẽ thông tin liên tục với BTS vì thế SMLC có thể giám sát hoạtđộng của BTS, nếu BTS lỗi nó gửi thông tin giao diện vô tuyến, SMLC sẽ

cố gắng khởi động lại BTS và nếu khởi động bị lỗi, SMLC sẽ thông báocho hệ thống O&M, SMLC có thể cũng sử dụng hộp thoại để truy vấntrạng thái BTS

 SMLC nhận các thông tin TA từ BTS, tức là sau khi BTS đo các thông sốliên quan định vị, BTS sẽ gửi các thông tin tới SMLC

 Từ các thông tin TA, và vị trí từng BTS, SMLC sẽ biết được khoảng cách

từ BTS tới MS, từ đó xác định được vị trí MS tương đối với BTS đó

Tương tác SMLC – BTS: SMLC và BTS sẽ trao đổi các thông tin sau đây:

 Kiểu đo lường, phương pháp đo lường tương ứng với phương pháp địnhvị

Mô tả

Vị trí BTS M Vị trí BTS (kinh độ/ vĩ độ) của BTS đang phục vụ

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

tương ứng Bởi vì các thực thể trong dịch vụ LBS được truyền tải trên các giao thứckhác nhau, hơn nữa GMLC là thành phần thêm vào dịch vụ trên nền mạng có sẵn

Máy chủ ứng dụng giao tiếp với GMLC qua một giao diện chung (Le) Các ứngdụng dựa trên vị trí có thể là các dịch vụ giá trị gia tăng, các client nhà vận hành mạnghoặc các đối tượng phạm pháp GMLC phải đảm bảo thực hiện được các chức năngsau:

 Nhận yêu cầu định vị từ một ứng dụng LBS thông qua Monitor Server,Location Engine Trong yêu cầu định vị, ứng dụng có thể chỉ ra yêu cầu QoSnhư độ chính xác và thời gian đáp ứng

 Xác nhận tính hợp lệ của các ứng dụng LBS

 Điều khiển các yêu cầu đến theo phân hoạch độ ưu tiên

 Kiểm tra QoS của dịch vụ

 Chuyển các thông tin định vị tới ứng dụng LBS yêu cầu

Các giao diện hỗ trợ của GMLC:

 Giao diện Lg kết nối với VMSC

 Giao diện Lh kết nối với HLR

GMLC nhận các yêu cầu từ các LCS client trong dịch vụ định vị và nhận cácthông tin vị trí từ MSC và trả về cho LCS Client về vị trí MS bị định vị Do vậy GMLCphải lưu trữ các thông tin cố định để quản lí các LCS client:

Dữ liệu LCS client

trong GMLC Trạng thái Mô tả

Kiểu LCS Client M Xác định các kiểu LCS client từ các dịch vụ sau:

- Các dịch vụ khẩn cấp

- Các dịch vụ giá trị gia tăng

- Các dịch vụ nhà điều hành PLMN

- Các dịch vụ ngăn chặn hợp phápXác định bên ngoài M Một danh sách một hoặc một nhóm nhận dạng

được sử dụng để nhận dạng một LCS client bênngoài khi tạo ra một MT-LR

Dữ liệu nhận thực M Dữ liệu được triển khai để nhận dạng một LCS

clientXác định cuộc gọi

liên quan O Một danh sách hay một nhóm địa chỉ E.164quốc tế để nhận dạng MT-LR cuộc gọi liên

quan Trong trường hợp LCS client thông quamột IN hoặc định tuyến số tắt, các địa chỉ E.164

sẽ được lưu trữ trong GMLC sẽ được đánh số

mà MS quay số tới LCS client Trong trườnghợp E.164 không có định dạng quốc tế, nước với

mã số quốc gia cụ thể sẽ được ứng dụng trongtrường hợp này và cũng được lưu trữ trongGMLC

Xác định cuộc gọi

không liên quan O Một danh sách hay nhóm địa chỉ E-164 quốc tếđể nhận dang client cho một MT-LR cuộc gọi

liên quan Mỗi nhận dạng cuộc gọi liên quan cóthể được kết hợp với một nhận dạng client bênngoài cụ thể

Xác thực danh sách

MS

O Một danh sách MSISDN hoặc một nhóm

MSISDN cho LCS client Các danh sáchMSISDN hoặc một nhóm MSISDN có thể đượckết hợp với nhận dạng Client cuộc gọi liên quan

Độ ưu tiên M Độ ưu tiên của LCS client-được đề cập như là

độ ưu tiên mặc định khi độ ưu tiên không đượcthỏa thuận giữa LCS server và client hoặc độ ưutiên cao nhất được phép khi độ ưu tiên đượcthỏa thuận

Các thông số QoS M Các thông số mặc định của LCS client, bao gồm:

- Độ chính xác

- Thời gian đáp ứng

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

độ ưu tiên

- Thông số kỹ thuật hoặc sự đàm pháncác thông số QoS

- Yêu cầu vị trí hiện tại

- Yêu cầu vị trí hiện tại hoặc vị trí đãbiết trước

Hệ thống liên kết

cục bộ O Xác định hệ thống liên kết trong một đánh giáđược cung cấpDanh sách loại trừ

truy cập

O Danh sách MSISDN hoặc nhóm MSISDN cho

một yêu cầu định vị bị loại trừ

Bảng 2.2: Các thông tin cố định được quản lý cho mỗi LCS Client tại

Với hai thông tin đầu thì Location Engine có thể xác định chính xác vị trí của MScần theo dõi theo tọa độ Lat/Long Điều này chúng ta có thể theo dõi qua hình 2.8 sau:

Hình 2.8: Chức năng của Location Engine

Qua hình ta có thể dễ dàng nhận thấy, thông tin gửi về cho vị trí của MS chỉ là vịtrí tương đối với các BTS gần nó, như khoàng cách từ MS đến BTS-A là 50m, đếnBTS-B là 30m, đến BTS-C là 60m Vậy thì từ tọa độ lat/long của ba BTS và khoảngcách giữa các MS và ba trạm đó ta hoàn toàn có thể xác định được vị trí của MS (theotọa độ địa lý).

Trong trường hợp hiển thị tại người dùng đầu cuối PC tại mạng LAN hoặc thôngqua mạng Internet công cộng thì tọa độ này cần kết hợp với bản đồ để hiển thị chính xác

vị trí của MS trên nền bản đồ đó, thuận lợi cho việc điều tra Ngược lại, trong trườnghợp người dùng theo dõi tại đầu cuối di động thì việc thực hiện sẽ hoàn toàn dựa trênbản đồ có sẵn trong điện thoại, do vậy, khi cần hiển thị chính xác vị trí lên bản đồ thìđiện thoại sẽ có chức năng load bản đồ và hiển thị như trong thiết bị Location Engine

2.4 Dữ liệu quy hoạch mạng

Dữ liệu quy hoạch mạng (Network Planning Data) bao gồm tất cả các cơ sở dữliệu quy hoạch mạng bao gồm thông tin tương ứng với tên khách hàng và và số thuê bao

di động Cơ sở dữ liệu Cell-ID khách hàng có thể được nằm trong thiết bị quản lý hoặccủa chính người sử dụng Khi khách hàng được phép đăng kí trên cơ sở dữ liệu Cell-IDkhách hàng, thông tin cần được đảm bào tính chính xác với bên thứ ba như các dữ liệucủa nhà cung cấp dịch vụ mạng di động, ngân hàng hoặc bất kỹ các nguồn tin cậy nàokhác

Ngày nay di động trở nên ngày càng phổ biến, các mạng vô tuyến trở nên hoànthiện hơn Có rất nhiều nghiên cứu về phát triển các dịch vụ dựa vào định vị di động

Có những phương pháp phức tạp và đắt đỏ như GPS, A-GPS nhưng cũng có nhữngphương pháp định vị đơn giản sử dụng các báo hiệu của GSM

Báo hiệu trong GSM bao gồm rất nhiều nội dung, Cell ID là một trong các thôngtin báo hiệu cùa BTS Nó được sử dụng để kiểm tra thiết bị di động có được kết nối tớiBTS hay không

Hình 2.9 mô tả một BTS có thể bao phủ cùng lúc ba sector, nói cách khác MS cóthể cùng lúc trực thuộc ba BTS

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

Hình 2.9: Mô hình BTS đơn giản

Các nội dung thông tin Cell ID bao gồm một mã quốc gia MCC giống nhau, mãmạng MNC, mã vùng vị trí LA và Cell ID Để hỗ trợ các phương pháp định vị sử dụngBSS-based hệ thống cần có một cơ sở dữ liệu về cell kết nối tới Location Machine chophép cung cấp các tham số cần thiết như:

2.5 Hệ thống bản đồ số GIS MapServer

Hệ thống máy chủ thông tin địa lý (GIS) là một bước đột phá, mở đầu cho quản lýthông tin trên các bộ lưu trữ địa lý theo dạng vector với các thuộc tính kết hợp Địnhnghĩa này nhanh chóng trở thành giới hạn ưu việt về cả phần mềm và ý tưởng trongquản lý thông tin Hệ thống GIS cao cấp có khả năng điều khiển bất kỳ dữ liệu khônggian, không chỉ là dữ liệu mặt đất bằng việc sử dụng các điểm địa lý tham khảo Khảnăng điều khiển dữ liệu không gian phi địa lý cũng được chuẩn hóa theo miền hệ thốngnhư AM/FM (Automated Mapping and Facilities Management) Những ứng dụng phiđịa lý khác, như là các kiến thức y khoa tương tác lấy thông tin từ con người sẽ được

điều khiển bởi hệ thống mạnh Việc tương tác biểu tượng với dữ liệu vector bây giờ sẽrất cần thiết cho hệ thống GIS đầy đủ các tính năng Một biểu tượng khi đã được dùng

sẽ là duy nhất trong hệ thống xử lý hình ảnh, nhưng nó thường yêu cầu hình ảnh nềncho vector, hoặc là các kiểu dữ liệu khác Tính đến thời điểm hiện tại không hệ thốngGIS hoàn thiện nào mà lại không có mô hình giao diện và trình diễn 3D (Kỹ thuật 2 ½D) Thêm vào đó vẽ đường cho mô phỏng, ta có thể tạo quỹ đạo theo tầm nhìn trực tiếptại điểm đặc biệt hoặc có các tầm nhìn xung quanh điểm theo dõi Vector chồng lên giaodiện 3D cũng sẽ có thể là một phần của thực thể

Một hệ thống GIS có thể là một bộ sản xuất hướng đối tượng, điều đó có thểhoặc không có nghĩa là sản phẩm hướng đối tượng Các công cụ trong GIS bao gồm tạobản đồ, nhưng nó cũng bao gồm bộ phân tích tương tác

Hệ bản đồ GIS tại server trong hệ thống bao gồm dữ liệu vector về tất cả cáctình thành trên Việt Nam, và mỗi quan hệ giữa các lớp trong đó, mỗi lớp của hệ bản đồvector lại có đường dẫn tới bản đồ raster Phần phụ lục A và B sẽ nói rõ hơn về hai hệbản đồ này

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

Hình 2.10: Mô hình hệ thống

Hệ thống được xây dựng dựa trên kiến trúc Client – Server Chiến lược phát triển theohướng Server-side được chọn để giảm thiểu các chức năng phân tích cho phía ngườidùng

 Phía Client: chứa trình duyệt Web có chức năng hiển thị, gửi yêu cầu đến

Location Engine và nhận kết quả trả về từ Location Service để hiển thị

 Phía Server-side: bao gồm các thành phần Location Engine, Application Server,

WFS Server và Data Server

o Location Engine: đảm nhiệm chức năng nhận yêu cầu từ phía client, gửicho Application Server xử lý và nhận kết quả từ Application Server để gửitrả về cho trình duyệt

o Application Server: đảm nhiệm chức năng lấy dữ liệu từ các Server cungcấp dữ liệu (WFS Server) để tạo ra bản đồ, xử lý các yêu cầu từ phía trìnhduyệt và gửi trả kết quả về trình duyệt thông qua Web Server

o WFS Server: lấy dữ liệu không gian từ Vector Data cung cấp dữ liệu dướiđịnh dạng thống nhất GML khi có yêu cầu từ phía Application Server

o Data Server: đảm nhiệm chức năng lưu trữ, quản lý dữ liệu không gian(Vector Data) và thuộc tính (RDBMS)

Cơ chế hoạt động của hệ thống như sau: Trình duyệt gửi yêu cầu đến WebServer,WebServer gửi yêu cầu đến Application Server để phân tích Nếu yêu cầu có liên quanđến bản đồ thì Application Server lấy dữ liệu từ các WFS Server để tích hợp lại thànhbản đồ và gửi trả về cho Web Server, đến lượt mình, Web Server gửi kết quả về chotrình duyệt Nếu yêu cầu liên quan đến thông tin thuộc tính thì Application Server sẽ kếtnối đến RDBMS để lấy dữ liệu về xử lý và gửi trả kết quả về cho Web Server, WebServer gửi kết quả về cho trình duyệt Chu trình cứ thế tiếp tục

Hệ thống giả lập hai máy chủ WFS Server để cung cấp dữ liệu WFS Server 1 sẽcung cấp các lớp dữ liệu nền (quận, phường, đường giao thông, sông hồ) WFS Server 2

sẽ cung cấp các lớp dữ liệu chuyên đề (bến xe, bệnh viện, chợ, số nhà, danh lam, kháchsạn, ATM, nhà hàng)

2.5.2 Các chiến lược phát triển

Có nhiều chiến lược dùng để thêm các chức năng của GIS:

- Server Side: chiến lược cho phép người dùng gửi yêu cầu lấy dữ liệu và phân

tích trên máy chủ Máy chủ sẽ thực hiện các yêu cầu và gửi trả dữ liệu hoặc kếtquả cho người dùng

- Client Side: chiến lược cho phép người dùng thực hiện vài thao tác phân tích

trên dữ liệu tại chính máy người dùng

- Server và client có thể kết hợp hoặc lai các chiến lược để phục vụ nhu cầu củangười dùng

Các chiến lược này tập trung cung cấp dữ liệu GIS và phân tích trên một máychủ (Server) Máy chủ này có khả năng truy cập dữ liệu và phần mềm để giải quyết yêucầu của máy khách Máy khách sẽ chỉ sử dụng rất ít tiến trình, chủ yếu là gửi các yêucầu và hiển thị kết quả

Ưu điểm:

- Nếu máy chủ có khả năng xử lý cao được dùng , người dùng sẽ truy cập được các

dữ liệu lớn và phức tạp thay vì phải xử lý trên máy khách

- Nếu máy chủ có khả năng xử lý cao được dùng, các chức năng phân tích GISphức tạp sẽ được xử lý nhanh hơn thay vì xử lý trên máy khách

Nhược điểm:

- Bất cứ các yêu cầu dù lớn hay nhỏ đều phải được gửi về cho máy chủ xử lý vàcác kết quả cũng được gửi trả lại cho máy khách hiển thị thông qua Internet

- Ảnh hưởng đến băng thông khi truyền tải dữ liệu lớn

- Không tận dụng được ưu thế của máy cục bộ

Chiến lược này thường được sử dụng cho các hệ thống lớn trên toàn cầu

Chiến lược này chuyển đổi các yêu cầu sang được xử lý tại máy khách Máykhách phải có khả năng đủ mạnh để xử lý các yêu cầu này

Thay vì phải bắt máy chủ xử lý tất cả thì một số chức năng GIS sẽ được tải vềmáy khách, trú ngụ ở đó và dữ liệu được xử lý tại máy khách

Ưu điểm:

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

- Các dữ liệu lớn và phức tạp sẽ khó được xử lý trên máy khách nếu máy kháchkhông đủ mạnh

- Các thủ tục GIS phức tạp sẽ khó thực hiện trên máy khách nếu máy khách không

đủ mạnh

- Người dùng sẽ không được huấn luyện (đào tạo) nếu muốn dùng dữ liệu hoặc cácchức năng phân tích

Chiến lược này thường được sử dụng cho các hệ thống nhỏ trong phạm vi cục bộ

Trong trường hợp này, khả năng GIS là cung cấp các applets hay các chươngtrình nhỏ có thể thực thi được trên máy khách Các applets này được phân phối cho máykhách khi người dùng cần Một khi dữ liệu và applets được tải về máy khách, ngườidùng có thể làm việc độc lập với máy chủ Các yêu cầu và kết quả sẽ không gửi quaInternet

Applets có thể được viết bằng Java, JavaScript hoặc ActiveX

Nếu dùng chiến lược thuần Server side hoặc Client side thì sẽ gặp các giới hạn:

- Nếu các chiến lược server side đòi hỏi phải chuyển tải thường xuyên, thì các tác

vụ của nó sẽ dễ làm tổn thương đến băng thông và đường truyền Internet

- Các chiến lược client side thì lại có thể chiếm hết tài nguyên của máy khách Một

số tác vụ sẽ thực hiện rất chậm do sự không phù hợp giữa các yêu cầu của cáctiến trình và khả năng của máy

- Server side và client side có thể kết hợp với nhau để cho ra các kết quả lai phùhợp với khả năng của server và client

- Các tác vụ đòi hỏi sử dụng database hoặc phân tích phức tạp sẽ được gán trênmáy chủ

- Các tác vụ nhỏ sẽ được gán ở máy khách

Trong trường hợp này, cả máy chủ và máy khách cùng chia sẽ thông tin với nhau

về sức mạnh và khả năng của chúng, do đó dữ liệu và các applet có thể được gán saocho tối ưu nhất

6.1 Monitor Server

Trong giải pháp mạng dành cho dịch vụ định vị, trung tâm điều hành sẽ gồm mộtMonitor Server, các máy trạm đặt tại trung tâm điều hành và các máy trạm giám sát từ

xa kết nối đến Monitor Server thông qua kết nối Internet với cơ chế bảo mật tăng cường(thông qua mạng riêng ảo, cơ chế nhận thực người dùng)

Monitor Server là một giải pháp phần mềm giám sát dành riêng cho dịch vụ định

vị được cài trên máy chủ server và được kết nối đến các máy chủ ứng dụng khác haycác thiết bị định vị khác nhằm thực hiện các chức năng sau :

 Nhận các thông tin yêu cầu định vị từ client (client có thể là MS cũng có thể

là máy trạm yêu cầu định vị về một MS nào đó) Sau đó sẽ chuyển đổi cácyêu cầu về định dạng phù hợp để chuyển tiếp các yêu cầu tới LocationEngine và tới GMLC

 Nhận các thông tin định trả về từ GMLC tới Location Engine, chuyển đổi vềđịnh dạng phù hợp với đối tượng yêu cầu định vị Các thông tin đó sẽ kếthợp với cơ sở dữ liệu bản đồ GIS cho phép hiển thị trên các máy trạm thôngqua môi trường LAN kết nối tới Monitor server để phục vụ cho quá trìnhgiám sát định vị một MS nào đó, và cũng có thể được hiển thị trên thiết bị điđộng yêu cầu dịch vụ đó Năng lực xử lí của LCS client thường bị hạn chế,không thể đáp ứng đủ cho sự thay đổi, cập nhật liên tục vị trí MS củaGMLC, khi đó các máy trạm này có thể thông tin cho nhân viên giám sát về

vị trí của MS

 Nhận thực tài khoản truy nhập hợp pháp của nhân viên an ninh Thông tin vịtrí của MS là thông tin mang tính cá nhân và chỉ những những tài khoảnđược cấp quyền mới được phép truy nhập Việc quản lý này được thực hiệnthông qua cơ sở dữ liệu rule holder (privacy policy) và kết nối đến serverthông qua giao diện rule Giao diện này sẽ cho phép tham chiếu thông tinusername và password của người yêu cầu thông tin định vị vào một cơ sở dữliệu chứa thông tin Thông tin tại cơ sở dữ liệu sẽ là cơ sở để kiểm tra xemtại khoản này có được phép sử dụng dịch vụ định vị hay không, và phạm vị

sử dụng dịch vụ này la như thế nào cũng như các cấp quyền bổ sung khác

 Song song với việc nhận thực, cơ chế ngăn chặn, cảnh báo cho phép thôngtin về bộ phận giám sát về những truy nhập bất hợp pháp và sẽ ngắt phiêntruy nhập ngay lập tức

 Lưu trữ các thông tin của các yêu cầu định vị Các thông tin này có thể sửdụng để giám sát, hỗ trợ các hoạt động an ninh Cơ sở dữ liệu sẽ chứa thông

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống

MẠNG

T C P /IP

Remote Monitor

Monitor Centre

LCS Client

Hình 2.11: Monitor Server

 Thông qua chức năng giám sát, việc dò lỗi sẽ được cảnh báo về bộ phậngiám sát thông qua email, pager hay SMS, đồng thời server cũng có khảnăng chuẩn xác hoá một số lỗi thông thường, như khởi động lại dịch vụ, haychạy một script…

 Thông qua chức năng kiểm tra trạng thái dịch vụ, cho phép giảm thiểu trạngthái dịch vụ không cần thiết và vì thế giảm thiểu tài nguyên mạng dành riêngcho dịch vụ đó như băng thông hay bộ nhớ, thiết bị chiếm dụng …

6.1.2 Vị trí, thành phần và giao diện

Server giám sát được đặt tại trung tâm quản lý mạng và được kết nối đến thànhphần trung tâm của dịch vụ định vị là Location Engine thông qua các giao thức truyềndẫn HTML, XML, hay HTTP Thông qua giao diện này cho phép Server giám sát nhậnthông tin trạng thái, thông tin quản lý, và cả cơ sở dữ liệu bản đồ số từ server GIS MAP.Server giám sát cũng được kết nối đến SMS/MMS gateway thông qua giao thức WLM/WMBP/HTTP Mục đích là để lấy thông tin yêu cầu của client và chuyển tiếp thông tin

vị trí đến client dưới một định dạng thích hợp (một bản tin SMS cho toạ độ vị trí và mộtbản tin MMS cho bản đồ số đã chuyển đổi định dạng tải từ Server GIS MAP) Ngoài raviệc giám sát được thực hiện thông qua các máy trạm giám sát đặt trong môi trường

mạng LAN nối đến Server giám sát thông qua Ethernet hay từ xa thông qua giao thứcTCP/IP, HTTP với cơ chế bảo mật tăng cường (VPN, khoá bảo mật, mã hoá dữ liệu…)

Một server giám sát sẽ gồm một cơ cấu giám sát dịch vụ định vị (LBS monitorengine), các giao diện quản lý, cơ sở dữ liệu thông tin về tài khoản nhân viên được cấpquyền giám sát, thành phần chuyển đổi định dạng và cơ chế giám sát lỗi Cơ cấu giámsát là đa nhiệm và có thể chạy đồng thời nhiều phiên kiểm tra cùng lúc, kiến trúc phầnmềm đòi hỏi độ tin cậy cao, khả năng mở rộng khi nhu cầu tăng Cơ cấu giám sát đượccài đặt trên hệ điều hành Linux nhằm đảm bảo độ ổn định cao, ngoài ra nó cũng có khảnăng làm việc trên Exchange Server 2000/2003 với các thành phần hỗ trợ:

 Cơ sở dữ liệu MS SQL, Oracle

 Thành phần giám sát CPU Usage

 Chính sách thành viên FTP & HTTP Server Group

 Active Directory & NTDS

 Thành phần giám sát Disk Drive Health, Disk Drive Space

 Thành phần ghi Event Log (kết hợp kiểm tra nội dung log)

 Thành phần File Existenxe (kết hợp kiểm tra nội dung)

 SNMP & Terminal Server

 UNIX Shell Scripts