Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống giám sát xe đặc chủng,luận văn thạc sĩ chuyên ngành tự động hóa

Yêu cầu về các thông tin tối thiểu cần ghi, xử lý, lưu giữ và truyền phát của thiết bị giám sát hành trình: Thiết bị giám sát hành trình phải có tính năng liên tục ghi, lưu giữ và truyền

Bộ giáo dục vμ đμo tạo Trường đại học giao thông vận tảI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG

GIÁM SÁT XE ĐẶC CHỦNG

Chuyên ngành: Tự Động Hóa

Mã số: 60.52.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI THỰC HIỆN: TRẦN ANH TUẤN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THANH HẢI

TP HỒ CHÍ MINH - 2011

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này bản thân tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ

từ phía các cơ quan, đoàn thể và các cá nhân Tôi xin chân thành cảm ơn:

- Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải – Cơ Sở 2, Phòng Đào Tạo Sau Đại Học, Khoa Điện-Điện Tử Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải

- Tổng cục Hậu cần – Kỹ thuật Bộ Công an

- Cục trinh sát ngoại tuyến kỹ thuật (C51) – Tổng cục Cảnh sát phòng chống tội phạm Bộ Công an

- Cục Cảnh sát Giao thông đường bộ - đường sắt – Tổng cục Cảnh sát Quản

lý hành chính về Trật tự an toàn xã hội Bộ Công an

- Cục Đăng kiểm xe cơ giới – Bộ Giao thông Vận tải

- Phòng kỹ thuật nghiệp vụ của các công ty: Toyota Lý Thường Kiệt, Toyota Bến Thành, Western Ford v.v…

Và tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất đến Thầy TS Nguyễn Thanh Hải – người đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO

HỆ THỐNG GIÁM SÁT XE ĐẶC CHỦNG”

Xin chân thành cảm ơn và chia sẻ niềm vui này với gia đình, bạn bè – những

người luôn giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi được học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn này

Dù đã có rất nhiều cố gắng, song luận văn này chắc chắn không thể tránh

khỏi những thiếu sót và hạn chế Mong nhận được những ý kiến đóng góp và chia

sẻ của quý Thầy và các bạn để giúp cho đề tài được hoàn thiện và thiết thực hơn

Tác giả

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT HÀNH TRÌNH

1.1 Khái quát chung về hệ thống GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) của NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing and Ranging) là một hệ thống định vị dựa trên cơ

sở các vệ tinh được triển khai bởi Bộ quốc phòng Mỹ Công việc của hệ thống được bắt đầu vào năm 1973 do sự phối hợp giữa chương trình TIMATION của Hải quân Mỹ và đề án 621B của lực lượng Không quân Mỹ Cả hai chương trình này đã được xây dựng trong khoảng giữa những năm 1960 để triển khai hệ thống dẫn hướng hàng hải bằng phép đo các cự ly

nghiêng góc 550 so với mặt phẳng xích đạo Mỗi vệ tinh bay trên một quĩ đạo riêng ở độ cao danh nghĩa là 20183km Khoảng thời gian cần thiết để một vệ tinh bay quanh quĩ đạo một vòng là 12 giờ hằng tinh, tương đương với một nửa thời gian quay của trái đất Các vệ tinh được trang bị hệ đồng hồ chính xác để vệ tinh

có thể phát các tín hiệu mang thông điệp về thời gian Mỗi vệ tinh phát ra hai tần

số vô tuyến phục vụ mục đích định vị: tín hiệu L1 trên tần số 1575,42 MHz và L2 trên tần số 1227,6MHz Các tần số sóng mang được điều biên bởi hai mã giả-ngẫu nhiên (pseudo-random)

Phần điều khiển bao gồm bốn trạm giám sát được phân bố quanh bề mặt trái đất ở Diego Garcia (Ấn độ dương), đảo Ascension, Kwajalein và Hawaii và một trạm điều khiển chính được bố trí tại trung tâm điều hành không gian tập trung tại Colorado Springs, tiểu bang Colorado, Mỹ Mục đích của phần điều khiển là hiển thị sự hoạt động của các vệ tinh, xác định quỹ đạo của chúng, xử trí các đồng hồ nguyên tử và truyền các thông điệp cần phổ biến lên các vệ tinh Cả năm trạm đều

là các trạm giám sát theo dõi các tín hiệu GPS để dùng vào việc kiểm soát các vệ tinh và dự đoán quĩ đạo của chúng Công việc theo dõi được thực hiện bởi những máy thu hai tần số có trang bị dao động ký Cesium Các thông số khí tượng được thu thập để có thể đánh giá một cách chính xác nhất thời gian trễ trong tầng đối lưu Vị trí quan sát của các trạm này được xác định với độ chính xác cực kỳ cao

Ba trong số các trạm này (Diego Garcia (Ấn độ dương), đảo Ascension, Kwajalein) có khả năng chuyển các số liệu lên vệ tinh, bao gồm các lịch thiên văn mới, số liệu hiệu chỉnh đồng hồ và các số liệu thông điệp cần phát đồng thời ra các lệnh điều khiển từ xa Chỉ có một trạm ở Colorado Springs là trạm điều khiển chính

Ngày nay chúng ta rất dễ dàng nhận thấy sự hiện diện của công nghệ định

vị vệ tinh GPS trong mọi mặt của đời sống xã hội Nghiên cứu về ứng dụng GPS trong lĩnh vực giao thông vận tải cho thấy ở giao thông hàng không, 100% các máy bay thương mại và quân sự sử dụng hệ thông dẫn đường tự động bằng GPS

Trong giao thông đường biển, hệ thống GPS được trang bị trên tất cả các tàu biển viễn dương, tàu quân sự hiện đại Trong giao thông đường bộ, hệ thống giám sát dẫn đường và điều khiển giao thông cũng đã khai thác tuyệt đối thế mạnh của công nghệ GPS GPS trở thành một hợp phần không thể thiếu trong công nghiệp ô

tô, chúng ta đã thấy sự có mặt của hệ thống định vị dẫn đường GPS trong các thương hiệu xe hơi nổi tiếng như MERCEDES, BMW, PORSCHE, MAY BACH, CADILAC, AUDI, ROLL ROYCE… Có thể nói, sự kết hợp giữa công nghệ thông tin, hệ thống bản đồ số và thiết bị định vị vệ tinh GPS đã tạo thành một hệ thống dẫn đường lý tưởng cho các phương tiện giao thông vận tải

Nhận rõ tầm quan trọng, tính tiện ích trong việc khai thác, sử dụng hệ thống định vị GPS, Bộ Giao thông Vận tải đã ban hành Nghị định 91/2009/NĐ-CP và Thông tư 14/2010/TT-BGTVT quy định về trang bị, lắp đặt thiết bị giám sát hành trình xe bằng thiết bị định vị vệ tinh GPS

1.2 Hệ thống giám sát hành trình quản lý xe đặc chủng của lực lượng Công

an Nhân dân

Trong quá trình đổi mới đất nước, bước đầu đã đạt được những thành tựu quan trọng Cùng với quá trình đổi mới, mở cửa, hội nhập với thế giới, nước ta đang đứng trước những vận hội lớn nhưng cũng có những thách thức mới, đó là: các thế lực thù địch lợi dụng việc đổi mới, mở cửa để xâm nhập phá hoại an ninh chính trị, an ninh kinh tế; trên mặt trận bảo vệ trật tự an toàn xã hội cũng xuất hiện nhiều loại tội phạm mới, với quy mô, tính chất ngày càng phức tạp Vì vậy, lực lượng Công an Nhân dân phải đồng thời giải quyết 2 vấn đề lớn: vừa đảm bảo an ninh trật tự, vừa đảm bảo an toàn cho mội trường đầu tư, tạo thuận lợi cho việc hợp tác, đầu tư phát triển kinh tế,

xã hội Để đáp ứng được yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay, lực lượng Công an Nhân dân ngoài việc phải nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ, cần phải được trang bị thêm kiến thức khoa học kỹ thuật, công nghệ với những trang thiết bị phương tiện hiện đại, công nghệ cao thì mới có thể đáp ứng yêu cầu bảo vệ an ninh trật tự trong tình hình mới

Việc ứng dụng công nghệ định vị qua vệ tinh (GPS) kết hợp với công nghệ GSM/GPRS và GIS giúp giám sát xe từ xa theo thời gian thực sẽ mang lại những hiệu quả cao và những lợi ích thiết thực đối với công tác quản lý, giám sát và điều hành các xe đặc chủng của lực lượng Công an Nhân dân, đảm bảo phục vụ nhanh chóng kịp thời các yêu cầu của công tác đấu tranh giữ gìn an ninh chính trị và đảm bảo trật tự an toàn xã hội

Mỗi xe đặc chủng của lực lượng Công an Nhân dân cần giám sát, quản lý được trang bị thiết bị thiết bị đầu cuối (GPS Trancking Unit) Modunle GPS trong thiết bị đầu cuối bắt tín hiệu GPS từ vệ tinh để định vị vị trí xe

Vị trí xe đặc chủng cùng với các thông số khác được gửi về trung tâm chỉ huy (đặt tại Công an tỉnh, thành phố hoặc các đơn vị nghiệp vụ của lực lượng Công an) qua đường truyền GSM/GPRS tự động sau một khoảng thời gian định trước, nhỏ nhất là 15 giây hoặc theo yêu cầu

Với công nghệ GIS, máy tính kết nối vào trung tâm chỉ huy qua internet có thể giám sát, điều hành và quản lý các xe theo thời gian thực trên nền bản đồ số chi tiết 65 tỉnh thành Việt Nam

Sử dụng công nghệ GPS, ngay tại các trung tâm chỉ huy, lực lượng CAND

sẽ quản lý, giám sát và điều hành hoạt động các xe đặc chủng với các chức năng chính sau:

- Quản lý, điều hành một hay nhiều xe cùng một lúc tại một thời điểm

- Kiểm tra lại lộ trình xe chạy theo khoảng thời gian và tốc độ tùy chọn

- Kiểm soát việc các xe đặc chủng ra vào các địa điểm trọng yếu (doanh trại, kho tàng, khu vực cấm, trại giam giữ, mục tiêu trọng điểm về an ninh )

- Kiểm tra, điều hành tốc độ, quãng đường di chuyển của các xe

- Kiểm soát các thao tác vận hành xe: dừng, khởi động, tắt máy

- Theo dõi quản lý, phân tích tốc độ

- Theo dõi quản lý sử dụng xe

1.3 Các yêu cầu kỹ thuật chung của hệ thống giám sát hành trình

1.3.1 Kết cấu thiết bị giám sát hành trình:

Thiết bị giám sát hành trình bao gồm phần cứng (bộ vi xử lý, bộ phận ghi, lưu giữ, truyền phát dữ liệu, đồng hồ đo thời gian thực, bộ phận nhận tín hiệu định

vị toàn cầu GPS, bộ phận thu nhận thông tin lái xe, cổng kết nối, bộ phận thông báo trạng thái hoạt động thiết bị, …) và phần mềm phân tích dữ liệu

1.3.2 Yêu cầu về các thông tin tối thiểu cần ghi, xử lý, lưu giữ và truyền phát của thiết bị giám sát hành trình:

Thiết bị giám sát hành trình phải có tính năng liên tục ghi, lưu giữ và truyền phát qua mạng Internet về máy tính quản lý để lưu trữ theo quy định các thông tin tối thiểu về quá trình khai thác, vận hành của xe sau đây:

- Thông tin về xe và lái xe;

- Hành trình của xe;

- Tốc độ vận hành của xe;

- Số lần và thời gian dừng, đỗ xe;

- Số lần và thời gian đóng, mở cửa xe;

1.3.3 Điều kiện làm việc

Thiết bị giám sát hành trình phải nhỏ gọn, có vỏ bọc cứng, đảm bảo trong môi trường làm việc của xe phải hoạt động bình thường, không làm mất hay thay đổi những dữ liệu đã được ghi, lưu trữ trong thiết bị giám sát hành trình

1.3.4 Chức năng tự động xác nhận trạng thái hoạt động của thiết bị

Khi bắt đầu hoạt động, thiết bị giám sát hành trình phải tiến hành tự kiểm tra và có các tín hiệu thông báo trạng thái hoạt động thiết bị

1.3.5 Dung lượng bộ nhớ:

Dung lượng bộ nhớ của thiết bị giám sát hành trình phải đảm bảo ghi và lưu giữ các dữ liệu tối thiểu liên quan của xe trong thời gian tối thiểu 30 ngày

1.3.6 Đồng bộ thời gian GPS:

Khi vận hành, tất cả các số liệu liên quan đến thời gian lưu trữ phải được đồng bộ với thời gian GPS và được hiệu chỉnh theo giờ Việt Nam Khi mất tín hiệu GPS, phải tự động chuyển sang sử dụng đồng hồ thời gian của thiết bị đã được đồng bộ với đồng hồ GPS trước đó;

- Có khả năng cài đặt sử dụng với các hệ điều hành thông dụng;

- Đối với những thông tin nhận dạng của xe và lái xe: (số VIN, biển số xe, tên lái xe và số giấy phép lái xe, …), hệ thống phần mềm phân tích dữ liệu chỉ có thể truy cập mà không thể thay đổi hoặc xóa bỏ

1.3.8 Tính an toàn của dữ liệu

- Các dữ liệu được ghi và lưu giữ trong thiết bị giám sát hành trình phải đảm bảo không được xóa hoặc thay đổi trong suốt thời gian lưu trữ theo quy định;

- Phải có cơ chế sao lưu dữ liệu, để đảm bảo trong trường hợp thiết bị giám sát hành trình bị hư hỏng, dữ liệu lưu trữ trong thiết bị giám sát hành trình vẫn được bảo tồn và có thể sử dụng thông qua một thiết bị khác

1.3.9 Nguồn điện sử dụng

Thiết bị giám sát hành trình sử dụng nguồn điện của xe ô tô Mức điện áp danh định của thiết bị giám sát hành trình phải phù hợp với mức điện áp danh định của xe và có khả năng chịu cắm ngược cực quy định tại bảng 1

Bảng 1: Điện áp danh định và điện áp thử nghiệm của thiết bị giám sát hành trình

Điện áp danh định (V) Điện áp thử nghiệm cắm ngược cực

1.4 Các yêu cầu kỹ thuật cụ thể của thiết bị giám sát hành trình

Yêu cầu kỹ thuật cụ thể đối với thiết bị giám sát hành trình, cụ thể như sau: 1.4.1 Nhập các dữ liệu ban đầu (thông tin nhận dạng về xe và lái xe)

Thiết bị giám sát hành trình phải ghi lại thời gian, địa điểm mỗi lần nhập các dữ liệu ban đầu về xe và lái xe Thông qua cổng kết nối, hoặc trực tiếp từ các phím thao tác, thiết bị thực hiện việc ghi nhận, lưu giữ và truyền qua mạng về máy tính trung tâm các dữ liệu ban đầu sau đây:

- Số nhận dạng của xe (số VIN) và biển số xe;

- Tên lái xe và số giấy phép lái xe;

- Số sê-ri của thiết bị giám sát hành trình và ngày hiệu chỉnh gần nhất;

Các thông tin nhận dạng ban đầu về xe và lái xe nêu trên phải được đính kèm vào tất cả các file thông tin lưu trữ tại thiết bị giám sát hành trình

1.4.2 Thông tin về số lần và thời gian dừng, đỗ xe

Tọa độ, thời điểm và thời gian của mỗi lần dừng, đỗ xe trong suốt hành trình của xe

1.4.3 Thông tin về số lần và thời gian đóng, mở cửa xe

Thông tin về số lần và thời gian đóng, mở cửa xe trong suốt hành trình của

xe, bao gồm: tọa độ xe, tốc độ xe, thời điểm, thời gian đóng, mở cửa xe

1.4.4 Thông tin về hành trình của xe

Các thông tin về thời gian, tốc độ, quãng đường chạy, tọa độ của xe trong suốt hành trình chạy của xe

1.4.5 Thông tin về tốc độ của xe

- Tốc độ vận hành trung bình mỗi phút của xe tương ứng với thời gian thực trong suốt hành trình chạy của xe;

- Tốc độ xe tức thời từng giây trong suốt hành trình chạy của xe Thông tin này có thể trích xuất thông qua cổng kết nối trực tiếp của thiết bị giám sát hành trình tại các thời điểm bất kỳ trong suốt hành trình chạy của xe;

- Đơn vị tốc độ ghi nhận là km/h; Tốc độ lớn nhất ghi được không nhỏ hơn

150 km/h; Độ chia của thang đo nhỏ hơn hoặc bằng 1 km/h;

- Tốc độ xe xác định thông qua thiết bị GSHT phải đảm bảo không sai lệch quá ± 5 km/h so với tốc độ thực tế của xe Độ chính xác của tốc độ xe được kiểm tra khi duy trì tốc độ xe chạy ổn định 60 km/h trên quãng đường bằng phẳng

1.5 Phương pháp thử nghiệm, đánh giá các tiêu chí kỹ thuật về thiết bị giám sát hành trình

1.5.1 Đánh giá yêu cầu chung của thiết bị giám sát hành trình

Quan sát, xem xét đánh giá kết cấu của thiết bị giám sát hành trình với các yêu cầu sau:

1.5.1.1 Phần cứng thiết bị giám sát hành trình phải đảm bảo:

- Phải có bộ vi xử lý, bộ phận ghi, lưu giữ, truyền phát dữ liệu, bộ phận thu nhận thông tin lái xe;

- Sử dụng đồng bộ thời gian thực, đảm bảo khi mất tín hiệu GPS thì TBGSHT vẫn có đồng hồ thời gian hoạt động bình thường;

- Sử dụng module GPS định vị, module truyền thông kết nối, truyền dữ liệu qua internet;

- Kiểm tra cổng kết nối: tuân thủ theo chuẩn RS-232;

- Thiết bị phải kết nối được với máy tính hoặc một màn hình để hiển thị các kết quả đo: Vận tốc, số lần đóng mở cửa,… trong quá trình thử nghiệm

1.5.1.2 Phần mềm thiết bị giám sát hành trình phải đảm bảo:

- Khả năng tìm, truy cập, lưu trữ, thống kê, lập bảng, biểu đồ dữ liệu,… đối với các thông tin tối thiểu liên quan trong quá trình khai thác, vận hành của xe;

- Phải có các giao diện và hiển thị bằng tiếng Việt (có/hoặc không có dấu)

và tiếng Anh;

- Có khả năng cài đặt sử dụng với các hệ điều hành thông dụng;

- Đối với những thông tin nhận dạng của xe và lái xe: (số VIN, biển số xe, tên lái xe và số giấy phép lái xe,…), hệ thống phần mềm phân tích dữ liệu chỉ có thể truy cập mà không thể thay đổi hoặc xóa bỏ

1.5.2 Đánh giá kiểm tra tính năng kỹ thuật của thiết bị giám sát hành trình

1.5.2.1 Thử chức năng tự động xác nhận trạng thái hoạt động của thiết bị

Đưa tín hiệu chuẩn theo đặc trưng kỹ thuật vào đầu vào của thiết bị để kiểm tra khả năng nhận biết trạng thái hoạt động của thiết bị Những thông tin cơ bản như: tốc độ tức thời, trạng thái đóng mở cửa… phải được ghi nhận lại Đồng thời thiết bị phải tự động xác nhận và thể hiện được các trạng thái hoạt động cơ bản của thiết bị như:

i Tình trạng báo sóng mạng GSM/GPRS: Thiết bị phải hiển thị được trạng thái có/không có sóng GSM và GPRS thông qua tín hiệu xác nhận (đèn hiển thị hoặc màn hình của thiết bị,…)

ii Tình trạng bộ nhớ lưu trữ dữ liệu: Thiết bị phải báo được trạng thái bộ nhớ bình thường, hoặc bộ nhớ bị lỗi Nếu bộ nhớ lưu trữ bị lỗi, thiết bị phải phát tín hiệu cảnh báo

iii Sau khi thiết bị đã hoàn tất các bước kiểm tra, nếu thiết bị hoạt động bình thường, các tín hiệu xác nhận phải thể hiện được tình trạng hoạt động của thiết bị

1.5.2.1 Kiểm tra nhập, lưu dữ liệu ban đầu

i Kiểm tra việc nhập và lưu giữ thông tin về biển số xe, số VIN,…; thiết bị phải được kết nối với máy tính qua cổng COM chuẩn RS 232 (DB9-Male, DTE),

sau đây gọi tắt là cổng DB9, đồng thời cung cấp giao thức, phần mềm để xem các thông tin này;

ii Kiểm tra lưu thông tin lái xe:

- Thay đổi tên lái xe, thiết bị giám sát hành trình phải lưu giữ được tên lái

xe vào bộ nhớ của thiết bị giám sát hành trình;

- Kết nối máy tính với thiết bị giám sát hành trình qua cổng DB9, dùng phần mềm thích hợp để xem những thông tin này;

1.5.2.2 Kiểm tra trích xuất dữ liệu thông qua cổng kết nối DB9

Kết nối máy tính với thiết bị giám sát hành trình qua cổng DB9 Thực hiện thao tác để lấy dữ liệu giả định trong ngày nào đó Phần mềm phân tích dữ liệu sẽ tải các số liệu vào máy tính và tiến hành phân tích các mẫu biểu báo cáo tóm tắt hành trình trong ngày với các thông số:

- Biển số xe;

- Tên lái xe (và số GPLX);

- Thời gian khởi hành đầu ngày;

- Thời gian kết thúc cuối ngày;

- Số lần đóng/mở cửa trong ngày;

- Số lần dừng đỗ xe trong ngày;

- Thời gian chạy xe trong ngày;

- Thời gian lái xe liên tục của từng lái xe trong ngày;

- Chi tiết hành trình xe và tổng số Km xe chạy trong ngày

Phần mềm phải xuất ra được file log tọa độ GPS theo định dạng KML định dạng chuẩn khác File hành trình xe phải vẽ lại được đoạn đường xe đã đỗ và các vị trí dừng xe, đóng/mở cửa xe

1.5.2.3 Kiểm tra chức năng truyền phát thông tin qua mạng Internet

Kết nối máy tính với mạng Internet, tiến hành kiểm tra chức năng truyền phát thông tin qua mạng Internet đối với thiết bị giám sát hành trình như sau:

- Sử dụng các trình duyệt như Internet Explorer (IE), Firefox,… mở phần mềm kiểm soát dữ liệu thiết bị giám sát hành trình qua mạng Internet

- Phần mềm phải hiển thị được số xe và tên lái xe đang được lưu trữ trong thiết bị giám sát hành trình;

- Tiến hành giả lập thay đổi tên lái xe trên thiết bị giám sát hành trình, phần mềm phải hiển thị đúng tên lái xe sau khi thay đổi;

- Tiến hành giả lập các chức năng đóng, mở cửa, phần mềm phải hiển thị tình trạng cửa đóng, cửa mở tương ứng và ghi nhận lại thời gian lúc đóng, mở cửa tương ứng;

- Phần mềm phải hiển thị được thông tin thời gian cập nhật dữ liệu tọa độ GPS và vận tốc trung bình của xe, thời gian chạy xe;

- Phần mềm hiển thị được số lần và thời gian dừng đỗ xe;

- Phần mềm phải vẽ lại được đoạn đường xe đã đi qua (hành trình xe);

1.5.2.4 Thử nguồn điện sử dụng (cung cấp cho thiết bị)

- Kiểm tra nguồn điện sử dụng của thiết bị có phù hợp với nguồn điện của

xe ô tô hay không bằng cách cấp nguồn 12, 24, 36 VDC tương ứng cho thiết bị giám sát hành trình Đảm bảo thiết bị giám sát hành trình hoạt động bình thường khi được cấp nguồn;

- Thay đổi nguồn điện áp -32% đến 20% giá trị danh định cấp cho TBGSHT Sau đó đưa về giá trị điện áp danh định và cấp cho thiết bị giám sát hành trình, đảm bảo rằng thiết bị giám sát hành trình vẫn hoạt động bình thường;

- Kiểm tra khả năng chịu ngược cực của thiết bị giám sát hành trình

1.5.2.5 Thử điều kiện làm việc của thiết bị giám sát hành trình

a) Thử độ bền cơ học

Thiết bị hoàn chỉnh phải có độ bền cơ tương xứng, phải có kết cấu sao cho chịu được tác động có thể xảy ra trong quá trình sử dụng bình thường

Kiểm tra sự phù hợp bằng các thử nghiệm dưới đây:

i Thử nghiệm rơi (theo mục 12.1.1 của TCVN 6385:1998/ IEC 65:1985)

Đặt TBGSHT trên một giá gỗ nằm ngang và cho rơi 50 lần từ độ cao 5 cm xuống mặt bàn bằng gỗ Sau thử nghiệm TBGSHT không bị nứt vỡ và phải hoạt động bình thường theo yêu cầu của Quy chuẩn

ii Thử nghiệm độ rung (theo tiêu chuẩn IEC 60068-26:2007)

Thử nghiệm ở tư thế làm việc bình thường, được rung theo phương thẳng đứng

Thời gian rung: 30 phút;

Biên độ rung: 0,42 – 0,8mm;

Tần số rung: 10 Hz - 55 Hz;

Tốc độ quét: khoảng 1 octa trong 1 phút;

Sau thử nghiệm thiết bị không hư hỏng và phải làm việc bình thường

iii Thử nghiệm va đập (tiêu chuẩn IEC 60068-26:2007)

Thiết bị phải chịu 3 lần va đập cho bề mặt ngoài với năng lượng 0,5J ± 0,05J bằng búa lò xo như miêu tả trong hình 8 của tiêu chuẩn IEC 60068-26:2007

Sau thử nghiệm mẫu thử không được hư hỏng biến dạng, nứt vỡ

b) Thử nghiệm khả năng chịu nóng (theo mục 7.6.2 của tiêu chuẩn TCN 239:2006)

68-Đặt TBGSHT trong buồng đo có độ ẩm tương đối và nhiệt độ bình thường Sau đó nâng nhiệt độ lên và duy trì tại +70oC (± 3oC) trong khoảng thời gian tối thiểu là 10 giờ Sau khoảng thời gian này có thể bật mọi thiết bị điều khiển nhiệt

và làm lạnh buồng đo xuống đến +55oC (± 3oC) Việc làm lạnh buồng đo hoàn thành trong khoảng 30 phút

Sau đó bật thiết bị giám sát hành trình, duy trì hoạt động liên tục trong thời gian 2 giờ ở +55oC (± 3oC)

Khi kết thúc thử khả năng chịu nóng, vẫn đặt thiết bị giám sát hành trình trong buồng đo, đưa nhiệt độ buồng đo về bình thường trong khoảng thời gian tối thiểu là 1 giờ Sau đó để thiết bị giám sát hành trình tại nhiệt độ và độ ẩm bình thường trong khoảng thời gian tối thiểu là 3 giờ trước khi tiến hành các thử nghiệm tiếp theo

Đảm bảo rằng thiết bị giám sát hành trình vẫn hoạt động bình sau khi kết thúc thử nghiệm này

c) Thử nghiệm khả năng chịu ẩm (theo mục 7.6.3 của tiêu chuẩn TCN 239:2006)

68-Đặt TBGSHT trong buồng đo có độ ẩm tương đối và nhiệt độ bình thường, trong khoảng thời gian 3 giờ (± 0,5 giờ), tăng nhiệt độ lên đến 40oC (± 3oC) và độ

ẩm tương đối lên đến 93% (± 2%) sao cho tránh được sự ngưng tụ hơi nước

Duy trì điều kiện trên trong khoảng thời gian 10 giờ ÷ 16 giờ Sau khoảng thời gian này có thể bật mọi thiết bị điều khiển nhiệt độ kèm theo thiết bị giám sát hành trình

Duy trì nhiệt độ và độ ẩm tương đối của buồng đo ở 40oC (± 3oC) và 93% (± 2%) trong khoảng thời gian là 2 giờ 30 phút và cho thiết bị giám sát hành trình làm việc bình thường

Kết thúc việc thử nghiệm vẫn đặt thiết bị giám sát hành trình trong buồng

đo, đưa nhiệt độ của buồng đo về nhiệt độ bình thường trong khoảng thời gian tối thiểu là 1 giờ Sau đó để thiết bị giám sát hành trình tại nhiệt độ và độ ẩm bình thường trong khoảng thời gian tối thiểu là 3 giờ hoặc cho đến khi hơi nước bay đi hết trước khi tiến hành các thử nghiệm tiếp theo

Đảm bảo rằng thiết bị giám sát hành trình vẫn hoạt động bình thường sau khi kết thúc thử nghiệm này

d) Thử nghiệm khả năng chịu lạnh (theo mục 7.6.4 của tiêu chuẩn TCN 239:2006)

68-Đặt thiết bị giám sát hành trình trong buồng đo có độ ẩm tương đối và nhiệt

độ bình thường Sau đó giảm nhiệt độ buồng và duy trì tại -10oC (± 3oC) trong khoảng thời gian tối thiểu là 10 giờ

Sau khoảng thời gian thử nhiệt này tăng nhiệt độ buồng lên -5oC (± 3oC) trong khoảng thời gian 1 giờ 30 phút Trong 30 phút cuối tiến hành kiểm tra các chức năng hoạt động của thiết bị

Kết thúc việc thử nghiệm vẫn đặt thiết bị giám sát hành trình trong buồng

đo, đưa nhiệt độ của buồng đo về nhiệt độ bình thường trong khoảng thời gian tối thiểu là 1 giờ Sau đó để thiết bị giám sát hành trình tại nhiệt độ và độ ẩm bình thường trong khoảng thời gian tối thiểu là 3 giờ, sau đó tiến hành các thử nghiệm tiếp theo

Trong suốt phép thử thiết bị giám sát hành trình được cấp nguồn và đặt ở chế độ làm việc

Đảm bảo rằng thiết bị giám sát hành trình vẫn hoạt động bình thường sau khi kết thúc thử nghiệm này

1.5.2.5 Kiểm tra dung lượng bộ nhớ

Tháo rời thẻ nhớ (bộ nhớ) trên thiết bị, sử dụng đầu đọc thẻ đặc chủng kiểm tra dung lượng thẻ nhớ (bộ nhớ) Dung lượng bộ nhớ tối thiểu là 1 Gb

Trong trường hợp không tháo rời được thẻ nhớ (bộ nhớ) do có niêm phong hoặc thẻ nhớ (bộ nhớ) gắn trong bên trong thiết bị không tiện cho việc tháo rời thì phải kết nối bộ nhớ đến thiết bị khác như máy tính hoặc một thiết bị đặc chủng có tính năng tương đương để kiểm tra dung lượng bộ nhớ, đồng thời đảm bảo rằng nếu xảy ra sự cố gây hư hỏng thiết bị thì bộ nhớ không bị hư hỏng và vẫn lấy được thông tin lưu trữ thông qua một thiết bị khác

1.5.3 Các thử nghiệm đánh giá đo lường

1.5.3.1 Kiểm tra đồng bộ thời gian GPS và đánh giá độ chính xác thời gian thực

Kiểm tra khả năng thu GPS, kiểm tra khả năng đồng bộ: quan sát, đánh giá trực tiếp;

Tiến hành đánh giá độ chính xác thời gian thực thi:

a)Thiết bị giám sát hành trình được đồng bộ thời gian GPS

Thiết bị giám sát hành trình được đặt trong môi trường phòng thí nghiệm, đảm bảo cho thiết bị giám sát hành trình có khả năng thu được tín hiệu GPS Chờ cho thiết bị giám sát hành trình hoạt động bình thường xác định độ chính xác thời gian bằng một trong các phương thức sau:

- Trường hợp thiết bị giám sát hành trình có đầu ra tần số: Đo độ ổn định tần số của bộ dao động chủ của thiết bị giám sát hành trình bằng máy đếm tần số

có độ chính xác cao được đồng bộ bởi chuẩn tần số quốc gia (theo quy trình ĐLVN 164: 2005) Sai số thời gian thực được tính dựa theo việc đánh giá sai số tần số tương đối (theo ĐLVN 164: 2005) theo ngày;

- Trường hợp thiết bị giám sát hành trình có đầu ra tín hiệu chuẩn 1 PPS thì tiến hành xác định độ sai lệch giữa thời gian 1 PPS của thiết bị giám sát hành trình với tín hiệu 1 PPS chuẩn (thời gian chuẩn quốc gia) theo quy trình V09.M-07.08;

- Trong trường hợp thiết bị giám sát hành trình không có đầu ra tần số hoặc

1 PPS để thực hiện việc đánh giá độ chính xác theo các phương thức trên thì việc đánh giá xác định sai số thời gian tiến hành như sau:

+ Đặt thiết bị giám sát hành trình trong môi trường phòng thử nghiệm, đảm bảo cho thiết bị giám sát hành trình có khả năng thu được tín hiệu GPS

+ Chờ cho thiết bị giám sát hành trình hoạt động bình thường, xác định thời điểm tiến hành đánh giá (ví dụ: 8 giờ 30 phút 00 giây ngày thử nghiệm), sau ít nhất 03 ngày thiết bị giám sát hành trình hoạt động liên tục ở chế độ thu được tín hiệu GPS (ví dụ: 8 giờ 30 phút 00 giây sau 03 ngày thử nghiệm) so sánh thời gian hiển thị bởi thiết bị giám sát hành trình với thời gian chuẩn quốc gia

Sai số thời gian khi thiết bị giám sát hành trình được đồng bộ thời gian GPS

< ± 1 s/d

b)Thiết bị giám sát hành trình ngắt đồng bộ thời gian GPS

Ngắt kết nối GPS của thiết bị giám sát hành trình, đảm bảo rằng thiết bị giám sát hành trình phải chuyển sang hoạt động bằng đồng hồ thời gian của thiết

bị giám sát hành trình đã được đồng bộ GPS trước đó Việc đánh giá độ chính xác

về mặt thời gian tiến hành như sau:

- Thiết bị giám sát hành trình sử dụng bộ dao động tần số gốc 32,768 kHz làm clock cho đồng hồ thời gian thực: Đặt thiết bị giám sát hành trình lên thiết bị chuẩn kiểm tra độ chính xác đồng hồ thời gian thực (Analyzer Q1); Thiết bị chuẩn đặt ở chế độ đo tín hiệu Quartz; ghi lại giá trị sai lệch giữa TBGSHT với chuẩn (sai lệch s/d);

- Trong trường hợp thiết bị giám sát hành trình không có đầu ra tần số hoặc không sử dụng bộ dao động tần số gốc 32,768 kHz để thực hiện việc đánh giá độ chính xác theo phương thức trên thì việc xác định sai số sẽ tiến hành như sau:

+ Đặt thiết bị giám sát hành trình trong môi trường phòng thử nghiệm, ngắt kết nối GPS của thiết bị giám sát hành trình;

+ Xác định thời điểm tiến hành đánh giá (ví dụ: 8 giờ 30 phút 00 giây ngày thử nghiệm), sau ít nhất 01 ngày thiết bị giám sát hành trình hoạt động liên tục ở chế độ ngắt thu GPS (ví dụ: 8 giờ 30 phút 00 giây sau 01 ngày thử nghiệm) so sánh thời gian hiển thị bởi thiết bị giám sát hành trình với thời gian chuẩn quốc gia

Sai số thời gian trong chế độ này ≤ ± 1 s/d

1.5.3.2 Xác định độ chính xác dải tần thu phát

Đo trực tiếp tần số thu/phát khi thiết bị giám sát hành trình đang ở trạng thái làm việc: Sử dụng các máy đếm tần số cao tần chuẩn được đồng bộ bằng chuẩn tần số quốc gia (theo quy trình ĐLVN 164: 2005 hoặc V09.M-05.08);

Độ chính xác tần số thu/phát phải đáp ứng quy định của QCVN 12: 2010/BTTTT (Tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 221: 2004) của Bộ Thông tin truyền thông

Trường hợp thiết bị giám sát hành trình sử dụng thiết bị thông tin đầu cuối GSM đã được chứng nhận/công bố phù hợp theo QCVN 12: 2010/BTTTT (TCN

68 - 221: 2004) của Bộ Thông tin truyền thông thì được coi là đạt yêu cầu về độ chính xác dải tần thu phát theo mục thử nghiệm này

1.5.3.3 Xác định độ chính xác đo tốc độ

a) Xác định độ chính xác đo tốc độ của thiết bị giám sát hành trình

Việc xác định độ chính xác đo tốc độ được tiến hành theo một trong hai cách sau:

i Xác định độ chính xác đo tốc độ của của thiết bị giám sát hành trình theo xung chuẩn:

Xác định tần số vào tương ứng với tốc độ đo được trên thiết bị giám sát hành trình: theo đặc trưng kỹ thuật của thiết bị giám sát hành trình cho từng loại

xe tương ứng

Đưa xung chuẩn với giá trị tần số tương ứng với tốc độ 150 km/h từ máy phát xung chuẩn vào đầu vào đo tốc độ của thiết bị giám sát hành trình, đảm bảo rằng thiết bị giám sát hành trình phải đo được vận tốc này

Độ chia thang đo vận tốc (độ phân giải) của thiết bị giám sát hành trình phải

≤ 1 km/h

Đưa xung chuẩn từ máy phát xung chuẩn vào đầu vào đo tốc độ của thiết bị giám sát hành trình với giá trị tần số tương ứng với tốc độ 60 km/h và duy trì trong thời gian ít nhất là 30 giây Tốc độ đo được trên thiết bị giám sát hành trình phải đảm bảo được ghi lại liên tục từng giây trong suốt quá trình thử nghiệm và không sai lệch quá ± 5 km/h;

ii Xác định độ chính xác đo vận tốc của thiết bị giám sát hành trình theo thực nghiệm:

Lắp thiết bị giám sát hành trình lên xe ô tô và cho xe chạy trên đường tốc độ

≥ 100 km/h (trên đường cho phép chạy với tốc độ này, đồng thời đảm bảo những quy tắc an toàn giao thông theo quy định hiện hành), đảm bảo rằng thiết bị giám sát hành trình phải đo được vận tốc này

Độ chia thang đo vận tốc (độ phân giải) của thiết bị giám sát hành trình phải

≤ 1 km/h

Cho xe chạy trên đường bằng với tốc độ ổn định 60 km/h và duy trì trong thời gian ít nhất là 30 giây Tốc độ đo được trên thiết bị giám sát hành trình phải đảm bảo được ghi lại liên tục từng giây trong suốt quá trình thử nghiệm và không sai lệch quá ± 5 km/h so với tốc độ thực của xe (vận tốc xe theo thiết bị đo tốc độ

đã kiểm chuẩn đạt yêu cầu quy định)

1.5.3.4 Xác định độ chính xác thời gian dừng đỗ xe

Việc xác định độ chính xác thời gian dừng đỗ xe tiến hành theo một trong hai cách sau:

i Xác định độ chính xác thời gian dừng đỗ xe theo mô phỏng:

Đưa tín hiệu chuẩn giả định trạng thái xe chạy vào đầu vào trên thiết bị giám sát hành trình;

Đảm bảo rằng chức năng xác nhận vị trí, tọa độ xe đang hoạt động;

Sử dụng tín hiệu chuẩn từ máy tạo xung đưa đến đầu vào xác nhận trạng thái dừng, đỗ của trên thiết bị giám sát hành trình; đồng thời đưa vào đầu vào Start/ Stop (channel 1 & 2) của phương tiện chuẩn đo khoảng thời gian (HP 53132A) được đồng bộ trực tiếp từ chuẩn thời gian & tần số quốc gia;

So sánh khoảng thời gian đo được trên trên thiết bị giám sát hành trình và máy chuẩn HP 53132A;

Phần mềm phải hiển thị được trạng thái hoạt động tương ứng và xác nhận được số lần dừng xe và ghi nhận được thời gian, tọa độ dừng xe

Lặp lại thao tác này ít nhất 3 lần;

ii Xác định độ chính xác thời gian dừng đỗ xe theo thực nghiệm:

Lắp thiết bị giám sát hành trình mẫu vào xe, cho xe di chuyển tối thiểu 1km sau đó dừng lại ít nhất 5 phút Phần mềm sẽ hiển thị trạng thái xe dừng Sau đó cho xe di chuyển tiếp 1 km rồi dừng lại Phần mềm phải xác nhận được 02 lần dừng xe và ghi nhận được thời gian, tọa độ dừng xe

1.5.3.5 Xác định độ chính xác thời gian đóng mở cửa xe

Việc xác định độ chính xác thời gian đóng/mở cửa xe có thể tiến hành theo một trong hai cách sau:

i Xác định độ chính xác thời gian đóng mở cửa xe theo mô phỏng:

Đưa tín hiệu chuẩn giả định trạng thái đóng/mở cửa xe vào đầu vào thiết bị giám sát hành trình;

Đảm bảo rằng chức năng xác nhận vị trí, tọa độ xe đang hoạt động;

Sử dụng tín hiệu chuẩn từ máy tạo xung đưa đến đầu vào xác nhận trạng thái mở/đóng cửa xe của thiết bị giám sát hành trình; đồng thời đưa vào đầu vào Start/ Stop (channel 1 & 2) của phương tiện chuẩn đo khoảng thời gian (HP 53132A) được đồng bộ trực tiếp từ chuẩn thời gian & tần số quốc gia;

So sánh khoảng thời gian đo được trên thiết bị giám sát hành trình và máy chuẩn (HP 53132A);

Lặp lại thao tác này ít nhất 3 lần;

Phần mềm phải hiển thị được trạng thái hoạt động tương ứng, xác nhận được số lần đóng/mở cửa xe và ghi nhận được thời gian, tọa độ xe Độ chính xác

về thời gian của thiết bị giám sát hành trình phải thỏa mãn yêu cầu Quy chuẩn TBGSHT phải ghi lại được số lần đóng/mở cửa tương ứng với số thao tác lặp lại trong phép thử nghiệm này

ii Xác định độ chính xác thời gian đóng mở cửa xe theo thực nghiệm:

Lắp thiết bị giám sát hành trình mẫu vào xe, cho xe di chuyển khoảng 1km sau đó dừng lại ít nhất 5 phút và mở cửa xe Phần mềm sẽ hiển thị trạng thái xe dừng và mở cửa xe Sau đó cho xe di chuyển tiếp 1 km rồi lặp lại thao tác như trên Phần mềm phải xác nhận được 02 lần dừng, mở cửa xe và ghi nhận được thời gian, tọa độ dừng, mở cửa xe

1.5.3.6 Xác định độ chính xác vị trí

Thiết bị giám sát hành trình được so sánh với máy thu GPS định vị chuẩn (hoặc máy tạo tín hiệu giả định GPS chuẩn), tại cùng một vị trí quan sát, thu tín hiệu GPS;

Độ chính xác về vị trí của thiết bị giám sát hành trình không vượt quá sai số cho phép

1.6 Kết luận

Trong chương 1 phân tích tổng quan về thiết bị giám sát hành trình, các yêu cầu

kỹ thuật và phương pháp kiểm nghiệm với thiết bị này Thiết bị giám sát cho xe đặc chủng trong ngành công an có đặc điểm sau:

- Thời gian cập nhật dữ liệu nhanh (nhỏ hơn 15 giây)

- Kích thước gọn nhỏ, dễ dàng lắp đặt và sử dụng

- Chế độ bảo mật cao khi truy nhập thông tin trên máy chủ

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN DỮ LIỆU QUA MẠNG DI ĐỘNG

2.1 Tổng quan

GPRS là chữ viết tắt của General Packet Radio Service (dịch vụ vô tuyến chia bó dữ liệu thông dụng) Đây là loại hình dịch vụ ra đời sau khi thấy được những hạn chế của WAP (giao thức nối mạng vô tuyến) Điện thoại di động WAP giúp mọi người có thể nối mạng ở mọi nơi mọi lúc, thế nhưng tốc độ nối mạng của

nó trong thực tế là quá chậm, tốc độ truyền tải dữ liệu thường chỉ đạt 9600bps, tức

là mỗi giây chỉ truyền được 9600 ký tự, nhiều lắm cũng chỉ đạt 14,4kbps Những khách hàng có kinh nghiệm nối mạng đều biết rằng, trên máy tính cá nhân, ngay

cả khi dùng modem 56kbps cũng vẫn thấy quá chậm vì vậy điện thoại WAP có không ít phiền toái

GPRS đã làm thay đổi hoàn toàn tình trạng đó, trước hết, tốc độ truyền tải

dữ liệu của nó rất cao, cao nhất có thể đạt 384kbps, thấp nhất cũng là 115kbps Tốc độ này đủ lớn để có thể truyền tải các tín hiệu âm thanh và hình ảnh chất lượng cao Ví dụ, Hãng Motorola đã chế tạo thành công hệ thống hiển thị hình ảnh MPEG4 thông qua truyền tải bằng GPRS, điều này đã biến giấc mơ dùng điện thoại di động để xem phim trở thành hiện thực Kỳ diệu hơn nữa, GPRS còn có thể giúp điện thoại cầm tay nối mạng liên tục, tức mọi thời điểm đều có thể truy cập được vào mạng ngay lập tức Hơn nữa, chúng ta còn có thể gọi điện thoại như bình thường mà không cần phải dừng việc nối mạng rồi đợi gọi xong điện thoại lại quay số truy cập Chúng ta không phải lo lắng, thoại phí chỉ tính theo lưu lượng thông tin thực tế ta nhận được, có nghĩa là, mặc dù điện thoại di động của chúng vẫn đang nối mạng liên tục, nhưng khi nó không truyền dữ liệu thì ta chẳng phải

lo lắng mất thêm một chút lệ phí nào

Có được điều này vì GPRS đã vận dụng kỹ thuật trao đổi dữ liệu theo bó

những đơn vị thông tin có thể quản lý được gọi là các bó và kèm theo mỗi bó là số thông tin cần thiết để tái hợp dữ liệu và kiểm tra lỗi) vào lĩnh vực thông tin vô tuyến Đại khái quá trình đó như sau: trước tiên, GPRS chia các dữ liệu muốn truyền đi thành từng bó nhỏ, sau đó lần lượt truyền các bó này lên mạng Các bó riêng biệt từ một hộ sử dụng có thể được truyền theo những con đường khác nhau

để tới cùng một điểm tiếp nhận; những bó dữ liệu của các khách hàng khác nhau

có thể được gắn kèm với nhau để truyền đi, vì vậy toàn bộ tài nguyên của mạng được dùng chung, nâng cao hiệu suất truyền tin tức và hiệu suất sử dụng mạng, cũng như hiệu suất truyền dữ liệu Hơn nữa dung lượng mạng chỉ tiến hành phân chia vào những lúc cần truyền dữ liệu, sau khi các bó dữ liệu được truyền đi và không còn cần đến dung lượng này thì nó lại được tái hợp Có nghĩa là khi tạm thời không xảy ra quá trình truyền dữ liệu, nó sẽ "lặng lẽ" ngắt sự liên kết vào mạng, Còn trong phương thức truy cập mạng vô tuyến thông thường, sau khi đã nối vào mạng, cho dù là tạm thời không có việc truyền dữ liệu, thì điện thoại di động vẫn chiếm dụng đường truyền tin trên mạng, vì vậy vẫn phải trả tiền Phương pháp thực hiện GPRS hiện nay là, sẽ thêm một mạng mới vào mạng GSM (Global Systems for Mobile- hệ thống thông tin di động toàn cầu) Một mặt nó tận dụng tối đa các thiết bị mạng thông tin di động hiện có, đồng thời qua việc tăng thêm các thiết bị phần cứng mới và nâng cấp phần mềm, hình thành một thực thể logic mạng mới, từ đó mà dịch vụ dữ liệu mạng GSM có thể vượt qua được giới hạn về tốc độ cao nhất hiện nay là 9,6kbps

Tuy nhiên những phương thức trên mới chỉ là giai đoạn quá độ, điều lý thú còn ở phía sau Ngành công nghệ thông tin thường phân chia thông tin di động thành ba thế hệ Thế hệ đầu là mạng vô tuyến sử dụng đường điện ảo (sóng điện), thế hệ thứ hai là thông tin số bao gồm GSM, CDMA (Code Division Multiple Access), thế hệ thứ ba là dịch vụ di động với kỹ thuật trao đổi dữ liệu được chia thành bó, gọi là GPRS GPRS (được thực hiện thông qua sự thăng cấp mạng GSM) là một thể hỗn hợp, tuy nó sử dụng các dữ liệu truyền theo phương thức

chia bó, nhưng việc truyền các tín hiệu ngữ âm vẫn theo phương thức của thế hệ thứ hai, vì vậy nó là một kỹ thuật nằm giữa thế hệ thứ hai và thế hệ thứ ba, được gọi là 2,5G Trên cơ sở này, GSM sẽ dần phát triển thành UMTS (Universal Mobile Telecommunication System- hệ thông tin di động thông dụng), trở thành

hệ thống thông tin đi động thế hệ thứ ba đúng nghĩa của nó, khi đó tốc độ truyền

dữ liệu có thể đạt tới 2Mbps

Những ích lợi mà GPRS mang tới là rất lớn Về phương diện ứng dụng thông tin, sử dụng điện thoại di động GPRS không những hoàn thành được các cuộc gọi với chất lượng cao, còn có thể thực hiện thông tin đa chức năng (radio,

TV, Internet ) Ví dụ các khách hàng có thể viết chữ, vẽ hình trực tiếp lên màn hình của điện thoại di động GPRS, sau đó truyền chúng cho một điện thoại di động khác hay một máy tính khác, thời gian cần thiết cho việc truyền dữ liệu sẽ không đến một giây; hoặc thông qua điện thoại đi động lấy tin tức từ máy tính; còn như việc dùng điện thoại di động GPRS để xem thư điện tử hay dạo trên mạng thì không cần phải bàn nữa Điện thoại di động GPRS thậm chí còn có thể được gắn ống kính máy ảnh, tổ chức các hội nghị qua điện thọai không có hội trường cố định, các máy ảnh kỹ thuật số vì vậy sẽ trở thành thứ "đồ thừa" Không chỉ như vậy, điện thoại di động GPRS không đơn thuần làm một công cụ thông tin Khi kết hợp với các kỹ thuật khác, nó có thể trở thành "túi tiền vô tuyến", "sổ nợ điện tử", "địa đồ hoạt động", "thiết bị điều khiển từ xa", "ngân phiếu bảo hiểm tuỳ thân" hay "một rạp chiếu phim bỏ túi" của bạn, nó sẽ phát huy ưu thế độc đáo của

nó trong các lĩnh vực mua hàng di động, du lịch, công tác, giao thông vận tải, chẩn đoán bệnh từ xa, nâng cấp phần mềm, định vị dẫn đường, giao dịch chứng khoán, dịch vụ ngân hàng

2.2 Cấu trúc hệ thống GPRS

Cấu trúc của hệ thống GPRS có cấu trúc như hình dưới :

- Máy điện thoại di động hỗ trợ GPRS

So với mạng GSM hiện tại thì hệ thống GPRS hầu như dựa hoàn toàn vào

hệ thống mạng GSM hiện tại Hệ thống GSM hiện tại, các khối chức năng GSM hiện tại chỉ cần nâng cấp phần mềm Và hai nút mạng mới, nút mạng hỗ trợ dịch

vụ GPRS (SGSN) và nút mạng hỗ trợ cổng GPRS được thêm vào Do vậy tìm hiểu về GPRS, chúng ta nên tìm hiểu thêm về hai nút mạng mới này

2.3 Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS

Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS phụ trách việc phân phát và định tuyến các gói số liệu giữa máy cầm tay MS và các mạng định tuyến số liệu bên ngoài SGSN không chỉ định tuyến các gói số liệu giữa máy

di động MS và nút hỗ trợ cổng GPRS – GGSN mà còn đăng ký cho các máy di động GPRS mới xuất hiện trong vùng phục vụ của nó

SGSN có các chức năng chính sau :

- Quản trị di động : Bao gồm quản lý việc nhập rời mạng, rời mạng của thuê bao GPRS, quản lý vị trí hiện diện của thêu bao trong vùng phục

vụ, thực hiện các chức năng bảo mật, an ninh mạng …

- Định tuyến và truyền tải các gói dữ liệu đi đến hay được xuất phát từ vùng phục vụ của GNSN đó

- Quản lý các trung kế logic bao gồm các kênh lưu lượng gói dữ liệu lưu lượng các bản tin ngắn (SMS)

- Thiết lập hay hủy bỏ các giao thức dữ liệu gói PDP phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu PDU giữa thuê bao GPRS và GGSN thông qua hai giao diện Gn và Gb

- Cung cấp khả năng kết nối với các phần tử khác trong mạng như : SGSN – MSC/VLR, HLR, BSC …

- Cung cấp khả năng tương tác giữa các mạng GSM khi cả hai công nghệ này cùng sử dụng chung một nguồn tài nguyên

- Điều hành việc xếp hạng của các gói dữ liệu trao đổi giữa trạm gốc BSS

số liệu gói bên ngoài (PDN) Nó cung cấp địa chỉ định tuyến cho các dữ liệu được

đã được chỉ định GGSN cũng tương tác với các mạng chuyển mạch gói ngoài và được kết hợp với SGSN theo giao thức IP dựa trên mạng đường trục GPRS

GGSN có hai giao diện Gi và Gn, trong đó giao diện Gi phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu giữa thuê bao GPRS với các thiết bị đầu cuối thuộc mạng dữ liệu bên ngoài được kết nối với GGSN Giao diện Gn phục vụ cho việc tủyền tải dữ liệu và báo hiệu giữa GGSN và SGSN, Kết nối này được thực hiện qua mạng IP (mạng đường trục GPRS)

GGSN còn được nối với bộ đăng ký thường trú HLR qua giao diện Gc để thu thập thông tin định tuyến cũng như các dữ liệu về thuê bao GPRS GGSN có các chức năng chính sau :

- Cung cấp giao diện giữa mạng GPRS với các mạng dữ liệu bên ngoài Nhìn từ phía các mạng bên ngoài GPRS đóng vai trò như một bộ định tuyến đến tất cả các thuê bao được phục vụ bởi GPRS

- Định tuyến và truyền tải dữ liệu giữa SGSN và các mạng dữ liệu GPRS

- Quản trị các phiên bản làm việc GPRS, thiết lập thông tin về phía mạng bên ngoài

- Cung cấp khả năng chuyển đổi khuôn dạng các gói dữ liệu được trao đổi giữa GPRS và các mạng dữ liệu khác Điều này cho phép các gói dữ liệu X.25 và IP được truyền tải với cùng khuôn dạng về cước thông qua GPRS

- Cung cấp dữ liệu phục vụ cho việc tính cước, các thông tin được thu nhập tại GGSN chỉ liên quan đến phần tử sử dụng dữ liệu bên ngoài

- Điều khiển việc truy nhập trên GGSN

2.5 Sự kết hợp giữa nút hỗ trợ dịch vụ SGSN và nút hỗ trợ cổng GGSN

Các chức năng SGSN và GGSN có thể kết hợp với nhau trong cùng một khối vật lý hoặc có thể tách biệt thành các khối riêng biệt SGSN và GGSN có các chức năng định tuyến IP, chúng có thể kết hơp được với các bộ định tuyến IP (Router) Khi GGSN và SGSN thuộc về hai mạng di động mặt đất công cộng

PLMN (Public Land Mobile Networks) khác nhau, chúng được kết nối thông qua giao diện Gp Trong đó giao diện Gp bao gồm tất cả các chức năng của giao diện

Gn (giao diện giữa SGSN và GGSN nằm trong cùng một PLMN) cộng thêm chức năng về an ninh được yêu cầu khi trao đổi thông tin giữa các PLMN khác nhau, các chức năng về an ninh này được xây dựng tùy thuộc vào thỏa thuận của các nhà khai thác mạng

Khi đưa các mạng GPRS vào khai thác, dựa trên mạng GSM hiện có thì các phần tử của mạng GSM cùng trở thành phần tử của mạng GPRS

2.6 Giới thiệu Công nghệ 3G

2.6.1 Kiến trúc chung mạng thông tin di động 3G

Mạng thông tin di động 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng

Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền đi trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói Hình 3.2 cho thấy ví dụ về một kiến trúc tổng quát của thông tin

di động 3G kết hợp với CS và PS trong mạng lõi

Hình 2.2 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động 3G

2.6.2 Mô hình tham khảo mạng CDMA2000

Hình dưới cho thấy mô hình tham khảo mạng cho CDMA2000 Các ký hiệu trên hình như sau:

Hình 2.3 Mô hình hệ thống mạng CDMA2000

- AAA: Nhận thực trao quyền và thanh toán AAA là một thực thể đảm bảo hoạt động giao thức Internet để hỗ trợ nhận thực, trao quyền và thanh toán Các chức năng IP được định nghĩa trong các tài liệu IETF AAA tương tác với PDSN để thực hiện các chức năng AAA trong việc hỗ trợ PDSN cho các trạm di động yêu cầu AAA tương tác với các thực thể AAA khác để thực hiện các chức năng khi AAA tại nhà nằm ngoài mạng di động đang phục vụ

- AC: Trung tâm nhận thực AC là thực thể quản lý thông tin nhận thực liên quan đến MS AC có thể hoặc không đặt bên trong HLR Một AC có thể phục vụ nhiều HLR

- BS: trạm gốc BS là thực thể cung cấp phương tiện để MS truy nhập mạng bằng đường vô tuyến MS bao gồm BSC và BTS

- BSC: Bộ điều khiển trạm gốc BSC là thực thể đảm bảo điều khiển và quản lý đối với một hay nhiều BTS BSC trao đổi bản tin với cả BTS bvà MSC Lưu lượng và báo hiệu liên quan với điều khiển cuộc gọi, quản lý tính di động và quản

lý MS có thể được truyền trong suốt qua BSC

- BTS: Trạm phát gốc BTS là thực thể đảm bảo các khả năng truyền dẫn qua điểm truy nhập

- CDCP: Điểm thu thập số liệu cuộc gọi CDCP là thực thể thu thập thông tin chi tiết về cuộc gọi ở khuôn dạng IS-124

- CDGP: Điểm tạo số liệu cuộc gọi CDGP là thực thể cung cấp các thông tin chi tiết về cuộc gọi cho CDCP ở khuôn dạng IS-124 Tất cả các thông tin đưa đến CDCP từ CDGP phải ở khuôn dạng IS-124

- CDIS: Nguồn thông tin số liệu cuộc gọi CDIS là thực thể có thể có thể là nguồn thông tin chi tiết về cuộc gọi Thông tin này có thể ở một khuôn dạng riêng không nhất thiết phải là IS-124

- CDRP: Điểm tính cước số liệu cuộc gọi CDRP là thực thể nhận thông tin chi tiết cuộc gọi khuôn dạng IS-124 không tính cước và cung cấp thông tin liên quan đến cước phí hoặc có thể tính cước Thông tin cước được bổ sung bằng cách sử dụng khuôn dạng IS-124

- CF: Chức năng thu thập CF là thực thể chịu trách nhiệm thu thập các thông tin bị chặn cho cơ quan thi hành pháp luật được uỷ quyền hợp pháp Thường thì CF bao gồm:

+ Khả năng nhận và xử lý thông tin về nội dung cuộc gọi cho từng đối tượng bị chặn

+ Khả năng nhận thông tin liên quan đến từng đối tượng bị chặn (chẳng hạn cuộc gọi liên kết hoặc không liên kết) từ chức năng mạng và xử lý nó

- CSC: Trung tâm phục vụ khách hàng CSC là thực thể mà tại đó các đại diện

đăng ký cho việc bắt đầu dịch vụ vô tuyến hoặc yêu cầu thay đối dịch vụ hiện có của khách hàng CSC sử dụng giao diện riêng với OTAF để thực hiện các thay đổi liên quan đến mạng và MScần thiết cho việc thực hiện yêu cầu cung cấp dịch vụ

- DCE: Thiết bị mạch số liệu DCE là một kết cuối đảm bảo giao diện giữa mạng với người sử dụng không phải là ISDN

- DF: Chức năng chuyển DF là một thực thể chịu trách nhiệm chuyển các cuộc gọi bị chặn đến một hay nhiều CF

- EIR: Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR là thực thể đảm bảo để ghi lại số nhận dạng thiết bị của người sử dụng

- HLR: Bộ ghi định vị thường trú HLR là bộ ghi định vị để ghi lại số nhận dạng của người sử dụng (chẳng hạn số seri điện tử (ESN), số danh bạ di động (MDN), thông tin lý lịch, vị trí hiện thời và chu kỳ uỷ quyền)

- ISDN: Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ

- IP: Ngoại vi thông minh IP (ngoại vi thông minh) là thực thể thực hiện chức năng tài nguyên đặc biệt như: thông báo bằng lời (từ băng), thu thập các chữ số , thực hiện việc chuyển đổi tiếng thành văn bản hoặc văn bản thành tiếng , ghi

và lưu các bản tin tiếng, các dịch vụ fax , các dịch vụ số liệu…

- IAP: Ngoại vi thông minh IAP đảm bảo việc truy nhập đến các cuộc thông tin đến hoặc từ thiết bị, các phương tiện hay các dịch vụ của một đối tượng bị chặn

- IWF: Chức năng kết nối mạng IWF là một thực thể đảm bảo việc biến đổi thông tin cho một hay nhiều WNE Một IWFcos thể có một giao diện đến một WNE để đảm bảo các dịch vụ biến đổi IWF có thể làm tăng thêm một giao diện được nhận dạng giữa hai WNE để cung cấp các dịch vụ biến đổi cho cả hai WNE

- MWNE : Mạng vô tuyến đuợc quản lý MWNE là thực thể vô tuyến bên trong thực thể tập thể hay một thực thể mạng đặc thù bất kỳ cần quản lý vô tuyến của

OS hay bao hàm cả OS khác

- MC: Trung tâm nhắn tin MC là thực thể lưu rồi phát các bản tin ngắn MC cũng

có thể đảm bảo các dịch vụ bổ sung cho dịch vụ bản tin ngắn (SMS)

- MS: Trạm di động MS là đầu cuối được thuê bao sử dụng để truy nhập mạng ở giao diện vô tuyến MS có thể là thiết bị cầm tay, đặt trong xe hoặc đặt cố định

MS là thiết bị vô tuyến đựoc sử dụng để kết cuối đường truyền vô tuyến tại thuê bao

- MSC: Trung tâm chuyển mạch di động MSC là thực thể chuyển mạch lưu lượng được khởi xướng hoặc kết cuối ở MS Thông thường một MSC được kết nối với ít nhất một BS Nó cũng có thể kết nối với các mạng công cộng khác (PSTN, ISDN…) các MSC khác trong mạng hoặc các MSC ở các mạng khác

- MT: Đầu cuối di động MT (đầu cuối ) là kết cuối MS có khả năng tự truyền

số liệu mà không cần hỗ trợ giao diện ngoài

- NPBD: Cơ sở dữ liệu tính cầm tay số NPDB là một thực thể cung cấp thông tin về tính cầm tay cho các số danh bạ

- OSF: Chức năng hệ thống khai thác OSF được định nghĩa bởi OSF của TMN (mạng quản lý viễn thông) Các chức năng này bao hàm cả các chức năng lớp quản lý phần tử, lớp quản lý mạng, lớp quản lý dịch vụ và lớp quản lý kinh doanh phân bổ ở tất cả các chức năng của hệ thống điều hành (chẳng hạn quản lý sự cố, quản lý hiệu năng, quản lý cấu hình, quản lý thanh toán và quản lý an ninh)

- OTAF: Chức năng dịch vụ không gian OTAF (chức năng dịch vụ không gian) là thực thể giao diện theo chuẩn riêng đến CSC để hỗ trợ các hoạt động trang bị dịch

vụ OTAF giao diện với MSC để phát đến MS các lệnh cần thiết cho việc thực hiện các yêu cầu trang bị dịch vụ

- PDN: Mạng số liệu công cộng PDN đảm bảo cơ chế truyền tải số liệu gói giữa các thực thể mạng thực hiện xử lý có khả năng sử dụng các dịch vụ này

- PDSN: là thực thể cung cấp chức năng giao thức Internet với mạng di động

tuyến các dẩgm IP đến PDN PDSN có thể hoạt động như một tác nhân MIP ngoài nhà trong mạng di động PDSN tương tác với AAA để đảm bảo sựu hỗ trợ nhận thực, trao quyền và thanh toán PDSN có thể giao tiếp với một hay nhiều mạng IP hoặc công cộng hoặc Intranet để đảm bảo truy nhập mạng IP

- PSTN: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

- SCP: Điểm điều khiển dịch vụ SCP là thực thể hoạt động như một cơ sở dữ liệu thời gian thực và hệ thống xử lý thao tác để đảm bảo chức năng điều khiển dịch vụ

và số liệu dịch vụ

- SN: Điểm dịch vụ SN là thực thể đảm bảo điều khiển dịch vụ, số liệu dịch vụ, các tài nguyên đặc biệt và các chức năng điều khiển cuộc gọi để hỗ trợ các dịch vụ liên quan đến vật mang

- SME: Thực thể bản tin ngắn SME là thực thể sắp xếp và giải xếp các bản tin ngắn SME có thể hoặc không đựoc đặt bên trong HLR, MC, VLR hay MSC

- TA: Bộ thích ứng đầu cuối TA là thực thể chuyển đổi báo hiệu và số liệu của người sử dụng giữa giao diện không phải ISDN và giao diện ISDN

- TE: Thiết bị đầu cuối

+ TE1 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện người sử dụng ISDN- mạng + TE2 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện người sử dụng không phải ISDN- mạng

- UIM: Mô den nhận dạng người sử dụng UIM chứa thông tin thuê bao và có thể chứa thông tin đặc thù thuê bao UIM có thể hoặc được kết hợp bên trong đầu cuối

di động hoặc có thể rút ra được

- VLR: Bộ ghi định vị thường trú VLR là bộ ghi định vị khác với HLR nó được MSC sử dụng để thu nhận thông tin cho việc xử lý cuộc gọi đến hoặc từ thuê bao khác VLR có thể hoặc không được đặt bên trong MSC

- WNE: Thực thể mạng không dây WNE là thực thể mạng ở thực thể tổng thể Kiến trúc chung của một hệ thống CDMA2000 cùng với PDSN để xử lý các dịch vụ gói như sau:

Hình 2.4 Kiến trúc chung của hệ thống CDMA2000

2.6.3 Mô hình tham khảo mạng WCDMA

Hình 3.5 cho thấy cấu trúc mạng cơ sở W-CDMA trong 3GPP Release 1999 (tập tiêu chuẩn đầu tiên cho UMTS)

Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch di động (MSC) và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói phục vụ (SGSN) Các kênh thoại và số liệu chuyển mạch gói được kết nối với các mạng ngoài qua các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói cổng: GMSC (không được chỉ ra ở hình vẽ) và GGSN Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tươgn tác mạng (IWF) Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói, mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như: HLR, AUC và EIR Mạng truy nhập vô tuyến chứa cấc phần

tử sau:

- RNC: Bộ điều khiển mạng vô tuyến, đóng vai trò như BSC ở các mạng thông tin di động

- Nút B đóng vai trò như các BTS ở các mạng thông tin di động

- UE: thiết bị của người sử dụng

UE bao gồm thiết bị di động (ME) và modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) USIM là vi mạch chứa một số thông tin liên quan đến thuê bao cùng với khoá bảo an (giống như SIM ở GSM) Giao diện giữa UE và mạng gọi là giao diện Uu Trong các quy định của 3GPP, trạm gốc được gọi là nút B Nút B được nối đến một bộ điều khiển trạm vô tuyến RNC RNC điều khiển các tài nguyên vô tuyến của các nút B được nối với nó RNC đóng vai trò như BSC ở GSM RNC kết hợp với các nút B nối với nó được gọi là hệ thống con mạng vô tuyến RNS Giao diện giữa nút B và RNC gọi là giao diện Iub Khác với giao diện Abis tương đương ở GSM , giao diện Uib được chuẩn hoá hoàn toàn và để

mở, vì thế có thể kết nối nút B của một nhà sản xuất này với RNC của một nhà sản xuất khác

Khác với ở GSM, các BSC trong mạng W-CDMA không nối với nhau, trong mạng truy nhập vô tuyến của UMTS (UTRAN) có cả giao diện giữa các RNC Giao diện này gọi là Iur có tác dụng hỗ trợ tính di động giữa các RNC và

chuyển giao giữa các nút B nối đến các RNC khác nhau Báo hiệu Iur hỗ trợ chuyển giao

UTRAN được nối đến mạng lõi qua giao diện Iu Giao diện Iu có hai phần tử khác nhau: Iu-CS và Iu-PS Kết nối UTRAN đến phần chuyển mạch kênh được thực hiện qua giao diện Iu-CS, giao diện này nối RNC đến một MSC/VLR Kết nối UTRAN đến phần chuyển mạch gói được thực hiện qua giao diện Iu-PS, giao diện này nối RNC đến một SGSN

Từ hình vẽ ta thấy tất cả các giao diện UTRAN của 3GPPP phát hành năm

1999 đều được xây dựng trên cơ sở ATM ATM được chọn vì nó có khả năng

hỗ trợ nhiều lọai dịch vụ khác nhau (chẳng hạn tốc độ bít khả biến cho các dịch

vụ trên cơ sở gói và tốc độ bít không đổi cho các dịch vụ chuyển mạch kênh) Mặt khác mạng lõi sử dụng cùng một kiến trúc cơ sở như kiến trúc của GSM/GPRS, nhờ vậy công nghệ mạng lõi hiện có có thể hỗ trợ công nghệ truy nhập vô tuyến mới Chẳng hạn cũng có thể nâng cấp mạng lõi hiện có để hỗ trợ UTRAN sao cho một MSC có thể nối đến cả UTRAN RNC và GSM BSC Trong thực tế các tiêu chuẩn UMTS cho phép hỗ trợ chuyển giao cũng từ UMTS đến GSM và ngược lại Đây là một yêu cầu rất quan trọng vì cần phải

có thời gian để triển khai rộng khắp UMTS nên sẽ có khoảng trống trong vùng phủ sóng của UMTS và vì thế thuê bao UMTS phải có khả năng nhận được dịch vụ ở vùng phủ sóng của GSM Nếu UTRAN và GSM BSS được nối đến các MSC khác nhau, chuyển giao giữa cấc hệ thống đạt được bằng cách chuyển giao giữa các MSC Nếu giả thiết rằng nhiều chức năng của MSC/VLR giống nhau đối với UMTS và GSM, MSC cần phải có khả năng hỗ trợ đồng thời cả hai kiểu dịch vụ Tương tự hoàn toàn hợp lý khi giả thiết rằng SGSN phải có khả năng hỗ trợ đồng thời kết nối Iu-PS đến RNC và Gb đến GPRS BSC Trong hầu hết sản phẩm của nhà sản xuất, nhiều phần tử mạng đang được nâng cấp để hỗ trợ đồng thời GSM/GPRS và UMTS Các phần tử mạng này bao