Kiến trúc hệ thống tích hợp media và dịch vụ LBS 04

Tuy nhiên mãi đến gần đây thì khả năng đó mới bắt đầu được tích hợp vàocác thiết bị dành cho người dùng phổ thông, cung cấp nền tảng cho các dịch vụ dựa trên vị trí Location Based Servic

ĐỖ THỊ HUYỀN

KIẾN TRÚC HỆ THỐNG TÍCH HỢP MEDIA VÀ DỊCH VỤ LBS

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội - 2015

ĐỖ THỊ HUYỀN

KIẾN TRÚC HỆ THỐNG TÍCH HỢP MEDIA VÀ DỊCH VỤ LBS

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin

Mã số: 60480104

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đặng Văn Đức

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ này được thực hiện tại Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia

Hà Nội dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đặng Văn Đức Xin được gửi lời cảm ơn sâu

sắc đến thầy về định hướng khoa học, liên tục quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi trongsuốt quá trình nghiên cứu hoàn thành luận văn này Tôi xin được gửi lời cảm ơn đếncác Thầy giáo, Cô giáo trong Bộ môn Hệ thống thông tin cũng như các Thầy giáo, Côgiáo trong Khoa Công nghệ thông tin đã mang lại cho tôi những kiến thức vô cùng quýgiá và bổ ích trong quá trình theo học tại trường

Tôi cũng xin trân thành cảm ơn đến gia đình tôi, những sự quan tâm và động viêncủa gia đình đã giúp tôi có thêm nghị lực, cố gắng để hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các bạn cùng học K19, các bạnđồng nghiệp, các bạn trong nhóm nghiên cứu đã giúp đỡ tôi trong suốt 2 năm học tập

Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2015

Học viên

Đỗ Thị Huyền

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn “Kiến trúc hệ thống tích hợp Media và dịch vụ LBS”

là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đặng Văn

Đức, trung thực và không sao chép của tác giả khác Trong toàn bộ nội dung nghiên

cứu của luận văn, các vấn đề được trình bày đều là những tìm hiểu và nghiên cứu củachính cá nhân tôi hoặc là được trích dẫn từ các nguồn tài liệu có ghi tham khảo rõràng, hợp pháp

Tôi xin chịu mọi trách nhiệm và mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời camđoan này

Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2015

Học viên

Đỗ Thị Huyền

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

PHẦN MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

1.1 Kiến trúc tổng thể LBS 3

1.1.1 Giới thiệu về dịch vụ dựa trên vị trí (LBS) 3

1.1.2 Các thành phần cơ bản của LBS 4

1.1.3 Mô hình hoạt động của hệ thống LBS 6

1.1.4 Các ứng dụng phổ biến của dịch vụ LBS 7

1.2 Hệ thống định vị toàn cầu 9

1.2.1 Giới thiệu về các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh 9

1.2.2 Cấu trúc hệ thống GPS 10

1.2.3 Ứng dụng của hệ thống GPS 11

1.3 Công nghệ định vị 12

1.3.1 Kỹ thuật định danh tế bào (Cell identification) 12

1.3.2 Định vị bằng vệ tinh: hệ thống định vị toàn cầu (GPS) 14

1.4 Các công nghệ truyền tin 16

1.4.1 WAP / GPRS / EDGE / 3G 16

1.4.2 Bluetooth / Wifi / WiMax 18

1.4.3 Truyền thông vệ tinh 18

1.5 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 19

1.5.1 Giới thiệu về GIS 19

1.5.2 Thành phần và chức năng của GIS 19

1.5.3 Mô hình dữ liệu địa lý 23

1.5.4 Trình diễn thông tin địa lý 24

1.6 Kết chương 24

Chương 2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG TÍCH HỢP MEDIA - LBS 25

2.1 Giới thiệu về MEDIA - LBS 25

2.2 Cơ sở hạ tầng 27

2.3 Công nghệ điện toán đám mây 28

2.3.1 Giới thiệu về điện toán đám mây 28

2.3.2 Những tính chất cơ bản của điện toán đám mây 30

2.3.3 Ưu và nhược điểm của điện toán đám mây 31

2.3.4 Dịch vụ điện toán đám mây Google App Engine 33

2.3.4 Mô hình công nghệ cho việc lưu trữ dữ liệu đa phương tiện trên đám mây 36

2.4 Ngôn ngữ lập trình Java và một số công nghệ phụ trợ 40

Chương 3: PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM MEDIA - LBS 42

3.1 Mô hình hệ thống thử nghiệm Media - LBS 42

3.2 Phân tích thiết kế hệ thống quản lý dữ liệu đa phương tiện trên đám mây 44

3.2.1 Các biểu đồ ca sử dụng của hệ thống 45

3.2.2 Đặc tả chi tiết một số ca sử dụng chính 48

3.3 Phân tích và thiết kế phần mềm Media-LBS trên điện thoại thông minh 51

3.3.1 Phân tích phần mềm Media-LBS trên điện thoại thông minh 51

3.3.2 Thiết kế phần mềm Media-LBS trên điện thoại thông minh 53

3.4 Xây dựng hệ thống thử nghiệm 59

3.4.1 Giới thiệu hệ thống thử nghiệm 59

3.4.2 Kết quả thử nghiệm 60

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN

Hình 1.1: LBS là sự kết hợp của nhiều công nghệ 3

Hình 1.2: Các thành phần cơ bản của LBS 5

Hình 1.3: Trao đổi thông tin giữa các thành phần trong hệ thống LBS 6

Hình 1.4 Ứng dụng địa điểm nhà hàng 7

Hình 1.5: Mô tả hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GNSS [11] 10

Hình 1.6: Các thành phần của hệ thống GPS 10

Hình 1.7: Mạng lưới trạm giám sát và điều khiển trung tâm của hệ thống GPS.11 Hình 1.8: Định vị sử dụng BTS (Cell ID) 13

Hình 1.9: Định vị sử dụng 3 Cell ID gần nhất 13

Hình 1.10: Mô hình của hệ thống GPS 14

Hình 1.11: Cách xác định vị trí trong không gian 2D 14

Hình 1.12: Cách xác định vị trí trong không gian 3D 15

Hình 1.13: Cách xác định vị trí khi có 4 vệ tinh 15

Hình 1.14: Hệ thống A - GPS 16

Hình 1.15: Các nhóm chức năng trong GIS 22

Hình 1.16: Mô hình raster và vector biểu diễn Thế giới thực 23

Hình 2.1: Mô hình tổng quát Media LBS 25

Hình 2.2: Ứng dụng King's Cross Streetstories [12] 26

Hình 2.3: Cơ sở hạ tầng Media LBS 27

Hình 2.4: Đặc điểm của điện toán đám mây và các nhóm mô hình phân loại 30

Hình 2.5 Hiện tượng thắt cổ chai trong ứng dụng Google App Engine khi có nhiều truy cập đến tại cùng thời điểm 33

Hình 3.1: Mô hình hệ thống Media LBS 42

Hình 3.2: Mô hình thử nghiệm hệ thống Media LBS 59

Hình 3.3: Giao diện khởi động chương trình chạy trên di động mediatour 62

Hình 3.4: Danh sách các địa điểm thăm quan sau khi nhấn nút “Bắt đầu” 63

Hình 3.5: Giao diện khi người sử dụng lựa chọn video tương ứng với địa điểm cần thăm quan 63

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng theo dõi hoạt động ứng dụng của GAEError! Bookmark not

defined.

Bảng 2.2: Bảng mô tả giới hạn sử dụng của một ứng dụng GAE miễn phí 35

Bảng 2.3: Bảng mô tả free quota của một ứng dụng GAE miễn phí 36

PHẦN MỞ ĐẦU

“Locative Media” hay “Location-based media” (LBM) là phương tiện truyềnthông hoạt động trên cơ sở vị trí địa lý Nói cách khác, LBM cung cấp thông tin đaphương tiện trực tiếp đến người sử dụng các thiết bị di động phụ thuộc vào vị trí địa lýcủa họ

LBM được xem như một tiếp cận thiết kế hệ thống Location - Based Service(LBS) với khả năng cung cấp dữ liệu đa phương tiện cho người sử dụng Kiến trúc hệthống Media - LBS là một hệ thống truyền thông dựa trên vị trí Do vậy với sự pháttriển công nghệ như hiện nay thì hệ thống Media - LBS trở nên gần gũi, nó giải quyếtcác vấn đề về xã hội đang cần như việc định vị, theo dõi, dự báo thời tiết, dịch vụ khẩncấp, hay truyền thông đa phương tiện…Chúng ta có thể thấy việc phát triển công nghệcủa một số hãng như Google, Microsoft, Samsung, IPhone,… đã góp phần làm nên kỷnguyên về công nghệ như ngày nay Chỉ cách đây vài thập kỷ việc mang một chiếcmáy tính theo bên mình còn là chuyện không tưởng khi một chiếc máy có khả năng xử

lý chỉ vào ngàn phép tính một giây đã lớn bằng cả căn phòng thì giờ đây bất kỳ ai cũng

đã có thể hoàn thành công việc của mình ngay trên đường đi chỉ với một chiếc điệnthoại di động

Khả năng định vị đã bắt đầu có trong một số thiết bị chuyên dụng từ cách đâyvài thập kỉ Tuy nhiên mãi đến gần đây thì khả năng đó mới bắt đầu được tích hợp vàocác thiết bị dành cho người dùng phổ thông, cung cấp nền tảng cho các dịch vụ dựa

trên vị trí (Location Based Services - LBS) có thể hoạt động.

Gần đây việc phát triển các dịch vụ theo vị trí ngày càng trở nên phát triển mộtcách mạnh mẽ, lúc đầu nhu cầu chỉ là việc bản đồ số, tìm đường nhưng sau một vàinăm nhu cầu đã tăng lên nhanh chóng, người dùng đòi hỏi nhiều những ứng dụng tiệnlợi cho mình hơn như dịch vụ hỗ trợ tìm kiếm những đối tượng thực tế dựa trên vị tríđược số hóa như nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, bến xe, trường học, tin tức thểthao…cho đến việc đòi hỏi một ứng dụng hỗ trợ truyền thông tổng hợp dựa trên vị trínhư Media LBS

Nói một cách ngắn gọn, Media LBS là một dịch vụ cung cấp nội dung thông tin

đa phương tiện dựa trên vị trí hiện tại của người dùng mà không cần sự tương tác củangười dùng

Hướng nghiên cứu này đã được các nhà khoa học và các công ty công nghệ lớnchú ý trong một vài năm gần đây Còn ở trong hệ thống tích hợp dịch vụ Media - LBScòn mới mẻ, chưa có một mô hình ứng dụng đề xuất theo phương hướng này

Trong phạm vi đề tài tác giả trình bày về mô hình dịch vụ theo vị trí (LBS) ở mức

truyền thống, sau đó trình bày về kiến trúc Media - LBS Phân tích thiết kế hệ thốngMedia - LBS Xây dựng mô đun phần mềm trên điện thoại thông minh và thử nghiệmtoàn bộ hệ thống Media - LBS Phạm vi khu vực ứng dụng sẽ thực hiện là Các TrườngĐại học, Các Khoa, Trung tâm trực thuộc Đại Học Quốc Gia Hà Nội; Các Khoa thuộcTrường Đại học Sư phạm Hà Nội Người tham quan có thể nhận được các dữ liệu đaphương tiện chứa thông tin giới thiệu về các các địa điểm trên tại nơi mà họ đang đứngmột cách tự động thông qua ứng dụng Media - LBS

Những nội dung nghiên cứu chính

Luận văn được trình bày trong 3 chương, có phần mở đầu, phần kết luận, phầnmục lục, tài liệu tham khảo Các nội dung cơ bản của luận văn được trình bày theo cấutrúc như sau:

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trình bày Kiến trúc tổng thể hệ thống dịch vụ LBS, Hệ thống định vị toàn cầu(GPS); Công nghệ định vị; Các công nghệ truyền tin, Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Chương 2: KIẾN TRÚC HỆ THỐNG TÍCH HỢP MEDIA - LBS

Giới thiệu về hệ thống Media - LBs, cơ sở hạ tầng của hệ thống, Công nghệ điệntoán đám mây, Ngôn ngữ lập trình java và một số công nghệ phụ trợ

Chương 3: PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM MEDIA - LBS

Tác giả đi vào trình bày Mô hình hệ thống thử nghiệm, Phân tích thiết kế hệthống quản lý dữ liệu đa phương tiện trên đám mây, phân tích thiết kế phần mềmMedia - LBS trên điện thoại thông minh Cuối cùng xây dựng thử nghiệm hệ thốngMedia – LBS trên điện thoại thông minh

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Ngày nay, tại Việt Nam cũng như trên thế giới thị trường thiết bị di động thôngminh đang phát triển rất mạnh Các nhà sản xuất thiết bị viễn thông càng ngày càngcho ra mắt những sản phẩm vượt trội hơn với những tính năng độc đáo Thêm vào đó,

với việc các dịch vụ mạng không dây như wifi, wimax, 3G đã được phủ sóng rộng khắp

với chất lượng tương đối đảm bảo, thì các ứng dụng trên thiết bị di động cũng trở nên

vô cùng phong phú Một trong những ứng dụng được sử dụng nhiều trên các thiết bị

này là ứng dụng dựa trên vị trí (LBS-Location Based Service Ứng dụng hoạt động

nhờ vào dữ liệu bản đồ và tính năng định vị toàn cầu GPS được tích hợp sẵn trên các

thiết bị này Ứng dụng này giúp người dùng có thể tìm đường, tìm các điểm tiện íchnhư cây xăng, bệnh viện, trường học, … xung quanh vị trí mình đang đứng Như vậy

để tìm hiểu và nghiên cứu hoạt động của hệ thống LBS trước tiên tác giả trình bày vềkiến trúc tổng thể LBS sau đó trình bày các vấn đề liên quan đến hệ thống này như: Hệthống định vị toàn cầu, các công nghệ định vị, công nghệ truyền tin và hệ thống thôngtin địa lý

1.1 Kiến trúc tổng thể LBS

1.1.1 Giới thiệu về dịch vụ dựa trên vị trí (LBS)

Dịch vụ LBS là dịch vụ thông tin sử dụng với thiết bị di động qua mạng không dây và vị trí địa lý của thiết bị di động [11].

Dịch vụ dựa trên vị trí: Location - Based Services (LBS) là dịch vụ thông tin

cung cấp nội dung và khả năng tương tác với người dùng dựa trên vị trí hiện tại Chẳnghạn như phát hiện máy rút tiền ATM hoặc tìm địa chỉ của nơi cần đến

Hình 1.1: LBS là sự kết hợp của nhiều công nghệ

Dịch vụ LBS là dịch vụ được tạo ra từ sự kết hợp của ba thành phần chính được

thể hiện như trong hình 1.1 bao gồm: GIS (Geographic Information Systems - Hệ

thống thông tin địa lý); Internet và thiết bị di động; GPS (Global Positioning System

-Hệ thống định vị toàn cầu) [2].

Hệ thống WebGIS được hình thành từ việc tích hợp Internet và GIS/CSDL không gian.

Hệ thống GIS di động (Mobile GIS) được hình thành từ việc tích hợp GIS/CSDL

không gian và các thiết bị di động như điện thoại di động và GPS

Hệ thống Internet di động (Mobile Internet) được hình thành trên cơ sở tích hợp

các thiết bị di động như điện thoại di động và Internet

Dịch vụ LBS là dịch vụ có khả năng cung cấp hai nhóm hoạt động chính bao

gồm liên lạc thông tin và tương tác qua lại giữa khách hàng và dịch vụ Do đó,

khách hàng có thể cung cấp cho nhà cung cấp dịch vụ biết các thông tin cần thiết, phùhợp với vị trí của họ theo thời gian thực Khi đó dịch vụ sẽ cung cấp các thông tin phùhợp với người sử dụng

Các ứng dụng dịch vụ LBS được chia thành những nhóm chính như sau [4] Dịch vụ thông tin và dẫn đường (Information and Navigation Services): LBS

cung cấp dữ liệu trực tiếp cho người dùng cuối (End-user) Các thông tin này bao gồm

vị trí hiện tại, vị trí đích, một số gợi ý nâng cao tương ứng…

Dịch vụ hỗ trợ khẩn cấp (Emergency assistance): dịch vụ LBS cung cấp vị trí

người dùng trong trường hợp rủi ro, tai nạn cần hỗ trợ

Dịch vụ giám sát (Tracking services): dịch vụ này cho phép lưu lại các vị trí của

người dùng theo thời gian Tuy nhiên, với các yêu cầu về an ninh nên các thông tin nàythường không được sử dụng công khai

Dịch vụ thanh toán (Billing services): Bao gồm các dịch vụ tính phí người sử

dụng khi họ sử dụng dịch vụ nào đó, tùy thuộc vào vị trí khi họ sử dụng dịch vụ thuphí theo tuyến đường, theo khu vực…

Dịch vụ shopping, game và giải trí (Shopping, Games and Entertainment Services): Bao gồm các dịch vụ cho phép gửi các thẻ ưu đãi, khuyến mại tới người

mua hàng…

Dịch vụ mạng liên quan (Network related services): vị trí người dùng có thể nhận

được thông qua bộ tiếp nhận GNSS được tích hợp trong các thiết bị di động hoặcthông qua chính mạng truyền thông của thiết bị

LBS có thể dựa trên thiết bị nối mạng mở ra rất nhiều hình thức trong giải phápứng dụng dựa trên vị trí khách hàng cho đến dịch vụ thời tiết cá nhân, trò chơi LBSđược xem là một minh chứng về sự hội tụ viễn thông

1.1.2 Các thành phần cơ bản của LBS

Một hệ thống dịch vụ LBS bao gồm có 5 thành phần cơ bản đó là: Các thiết bị di

động (Mobile Devices); Thiết bị định vị (Positioning); Mạng truyền tin

(Communication Network); Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ (Service and Content

Provider); Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không gian (Geodatabase).

Các thành phần của hệ thống dịch vụ LBS được mô tả như trong hình 1.2, bao gồm:

Hình 1.2: Các thành phần cơ bản của

LBS Các thiết bị di động (Mobile Devices)

Là công cụ giúp người sử dụng đưa ra các yêu cầu về thông tin Dữ liệu trả về cóthể là tiếng nói, hình ảnh, văn bản… Các thiết bị di động có thể là PDA, điện thoại diđộng (Cell Phones), máy tính cá nhân (Laptop), các thiết bị dẫn đường trên ô tô…

Thiết bị định vị (Positioning)

Được dùng để xác định ví trí người sử dụng Thiết bị định vị có thể là GPS ởngoài trời (Outdoor), mạng sóng radio ở trong nhà (Indoor) Nếu vị trí của người sửdụng không được định vị tự động thì người sử dụng có thể cho biết vị trí của mình mộtcách thủ công (manual)

Mạng truyền tin (Communication Network)

Có nhiệm vụ truyền tải dữ liệu giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng

Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ (Service and Content Provider)

Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ có khả năng cung cấp các dịch vụ khác nhautới người sử dụng, xử lý các yêu cầu dịch vụ do người sử dụng gửi lên thông qua mạngtruyền tin Các dịch vụ được cung cấp phải có các chức năng cơ bản như xác định vịtrí, tìm đường đi (ngắn nhất, nhanh nhất), tìm kiếm các thông tin liên quan đến vị trítheo yêu cầu của người sử dụng

Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không gian (Geodatabase)

Các nhà cung cấp dữ liệu và nội dung không lưu trữ và quản lý thông tin dongười sử dụng yêu cầu Các dữ liệu và nội dung liên quan như trang vàng, bản đồ, giao

thông đều được lưu trữ tại các cơ quan, công ty có thẩm quyền cung cấp và chịu tráchnhiệm về nội dung cung cấp.

1.1.3 Mô hình hoạt động của hệ thống LBS

Hệ thống dịch vụ LBS hoạt động cần có sự phối hợp nhịp nhàng của tất cả cácthành phần trong hệ thống Sơ đồ biểu diễn luồng thông tin trao đổi giữa các thànhphần trong hệ thống được mô tả như hình 2.3:

Hình 1.3: Trao đổi thông tin giữa các thành phần trong hệ thống LBS

Thiết bị đơn mục đích: thực hiện nhiệm vụ cơ bản của dịch vụ LBS Ví dụ: hộp

dẫn đường cho ô tô, hộp công cụ hoặc thiết bị khẩn cấp cho người tàn tật…

Thiết bị đa mục đích: thực hiện nhiều dịch vụ tiện ích dựa trên dịch vụ LBS.

Thiết bị này có thể là điện thoại di động, máy hỗ trợ cá nhân dùng kỹ thuật số PDA,máy tính xách tay, máy tính để bàn…

Mạng di động không dây

Mạng di động không dây có nhiệm vụ truyền tải dữ liệu giữa người dùng và nhà

cung cấp dịch vụ Mạng không dây thường được sử dụng là WWAN – Wireless Wide

Area Network ví dụ GMS và UMTS, WLAN – Wireless Local Area Network ví dụ

IEEE 802.11 chuẩn b/g/n và WPAN – Wireless Personal Area Network ví dụ

Bluetooth

Người cung cấp nội dung và dữ liệu

Dựa vào mục đích sử dụng, chia thành 2 loại ứng dụng LBS với các loại dữ liệukhác nhau:

Các ứng dụng LBS với mục đích chuyên biệt: thể hiện qua các dịch vụ chuyênbiệt như trợ giúp người tàn tật, các dịch vụ được cung cấp ở công viên quốc gia…Các ứng dụng LBS phổ biến được xây dựng và đưa ra sử dụng đại trà bởi các nhàcung cấp truyền thông như AT&T, Vodaphone… hay các công ty cung cấp dịch vụ bản

đồ số Google, Diadiem.com …

1.1.4 Các ứng dụng phổ biến của dịch vụ LBS

Ứng dụng địa điểm du lịch: đây là loạt ứng dụng di động được sử dụng nhiều

nhất khi du khách đến một thành phố mới Người dùng chỉ cần vào kho ứng dụng và

gõ tên thành phố mình đến là xuất hiện khá nhiều chương trình cho mình lựa chọn

Tìm kiếm dịch vụ: Ứng dụng này cho phép người dùng xác định vị trí của mình

và các dịch vụ của doanh nghiệp sẽ hiện thị xung quanh, ví dụ như hệ thống máyATM, cửa hàng xăng hay nhà hàng Tiêu biểu như : ATM Viet Nam hay Tìm ATM đốivới thị trường trong nước tuy nhiên những ứng dụng này còn thiếu sự đầu tư về mọimặt nhất là trong việc cập nhật dữ liệu Còn nếu ở nước ngoài thì có thể tìm từ khóa

"ATM+ địa điểm" Những ứng dụng nhà hàng đang nổi lên tại Việt Nam như Nha Nhahay Foody

Hình 1.4 Ứng dụng địa điểm nhà hàng

Điều hướng: Dịch vụ tìm và dẫn đường là ứng dụng phổ biến nhất, các nền tảng

di động đều trang bị cho mình hệ thống bản đồ riêng, Android với Google Maps, iOSvới Apple Maps, Windows Phone với HERE Maps Một số ứng dụng Việt đáng chú ýnhư Địa Điểm hay Việt Maps

Hệ thống trợ giúp, chăm sóc sức khoẻ: các thiết bị đeo là dòng sản phẩm được

ứng dụng nhiều nhất, đáng kể như Fitbit Ngoài ra các ứng dụng trên thiết bị di độngcũng rất đa dạng như MyFitness-Pal, Runtastic ,MapMyRun, SmartRun ner, AdidasMicoach tất cả những ứng dụng này đều có trên mọi hệ điều hành

Tìm kiếm bạn bè trên thiết bị di động: ứng dụng Nearby Friends có thể tìm kiếm

bạn bè với khu vực định vị bán kính 500 m, các mạng xã hội hay hệ điều hành kháccũng có những tính năng tương tự

Ứng dụng Internet of Things: Hệ thống cảnh báo rò rỉ khí ga bao gồm thiết bị cố

định và ứng dụng thông báo Tại Việt Nam, Công ty CP Công nghệ TechPal đã giớithiệu hệ thống TP-Gas Alarm với ứng dụng Mobile Gas Alarm (TP-Gas Alarm v1.0B)

- cảnh báo qua mạng điện thoại di động Thiết bị này ngoài báo động tại nhà còn cóchức năng gọi điện đến các số điện thoại đã đăng ký Các hệ thống an ninh hay nhàthông minh cũng được trang bị các ứng dụng quản lý và cảnh báo riêng biệt tuy nhiênnhu cầu cũng như thị trường Việt Nam tương đối nhỏ

Quảng cáo di động dựa trên địa điểm: ứng dụng này hay còn có tên gọi chung là

Mobile Geofencing, còn được gọi là Geotargeting, dựa trên thông tin địa lý cho phépmột thương hiệu đưa ra quyết định hoặc hành động dựa trên địa điểm của một thuê baoSMS Mobile Geofencing không phải là một công nghệ mới: nhưng khi mạng di độngkhông ngừng phát triển, các nhà phát triển và thương hiệu nhận ra các giá trị gia tăng

mà Mobile Geofencing có thể mang lại cho các chiến dịch tiếp thị

Tìm kiếm tài sản thất lạc: Ứng dụng phổ biến nhất là tìm kiếm smartphone bị

thất lạc Thiết bị Windows Phone được trang bị tính năng Find my Phone, Android vớiAndroid Device Manager hay iOS có Find My iPhone Ngoài ra các ứng dụng bênthứ 3 đáng chú ý như Where’s My Droid, Lookout Ngoài ra tại Việt Nam còn phổbiến dòng sản phẩm chống mất cắp xe máy với các hệ thống thiết bị gắn trên xe và ứngdụng tìm kiếm thông qua GPS Những sản phẩm đáng chú ý như của Định vị Việt,VPTech hay SeTechViet

Bảo mật thông tin: Về cơ bản có 3 đối tượng trong việc sử dụng dịch vụ định vụ:

Các nhà cung cấp vị trí (LP-Location Provider); người dùng và LBS (Location- BasedService) Các công ty như Google và Apple sử dụng dữ liệu khách hàng để lập cơ sở

dữ liệu lớn thông qua các nhà mạng và Wi-Fi Dữ liệu vị trí của người dùng được

truyền qua mạng di động hoặc Wi-Fi đến các công ty cung cấp dịch vụ Những dữ liệu

vị trí sau đó có thể được chia sẻ với các bên thứ ba cho mục đích sử dụng khác nhau.Một công ty tư vấn về vấn đề an ninh bảo mật đã chỉ ra rằng có 82% số ứng dụngAndroid miễn phí và 49% số ứng dụng Android trả tiền hàng đầu theo dõi vị trí ngườidùng Con số ở iOS thấp hơn là 50% ứng dụng miễn phí và 24% số ứng dụng trả tiềnhàng đầu theo dõi vị trí người dùng

 Những dạng ứng dụng địa điểm mà người dùng dễ dàng bị khai thác nhiều nhất:

 Hệ thống bản đồ, dẫn đường: Google Maps, Apple Maps hay HERE Maps có

thể xác định được vị trí người dùng đang ở đâu, lộ trình quen thuộc, địa điểm thườngđến Trên thực tế, khi người dùng vô hiệu hóa dịch vụ định vị trên thiết bị của mình thìdường như bằng cách nào đó, nó vẫn có thể trở về trạng thái kích hoạt dịch vụ

 Mạng xã hội: Tính năng check-in được yêu thích hầu hết trên các mạng xã

hội từ Facebook cho đến Foursquare, ngay cả các đoạn tin nhắn trên đó cũng có thểhiện thị rõ vị trí người dùng

 Chụp ảnh: Tính năng được sử dụng phổ biến trên smartphone, khá nhiều

người dùng ưa thích gắn thẻ vị trị nhằm chia sẻ vị trí chụp hình

 Ứng dụng tích hợp: Đây là những ứng dụng mặc định của hệ điều hành có

yêu cầu sử dụng định vị GPS Các tính năng trên iOS có thể kể đến như Siri, Find MyiPhone, Compass còn trên Android cũng tương tự với Google Now, Android DeviceManager

1.2 Hệ thống định vị toàn cầu

1.2.1 Giới thiệu về các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh

Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GNSS (Global Navigation Satellite System) làtên dùng chung cho các hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh để định vị vị trí mộtđiểm trên mặt đất Trên thế giới hiện có các hệ thống thuộc GNSS, đó là: GPS (HoaKỳ), GALILEO (Liên minh Châu Âu), GLONASS (Liên bang Nga), Bắc Đẩu (TrungQuốc), QZSS (Quasi-Zenith System, (Nhật Bản)) và gần đây Ấn Độ cũng đang pháttriển hệ thống vệ tinh định vị (IRNSS) của họ

Hình 1.5: Mô tả hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GNSS [11].

1.2.2 Cấu trúc hệ thống GPS

Hệ thống định vị vệ tinh GPS bao gồm ba thành phần chính:

- Mảng Không gian (Space segment)

- Mảng Người sử dụng (User segment)

- Mảng Điều khiển (Control segment)

Hình 1.6: Các thành phần của hệ thống GPS.

1.2.2.1 Mảng không gian

Mảng không gian bao gồm 27 quả vệ tinh (tính cả các vệ tinh đang hoạt động và

dự phòng) hoạt động ở độ cao khoảng 20200 km so với mặt đất với góc nghiêng là 55°

so với xích đạo, chu kì 12 giờ (11 giờ 58 phút) Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trísao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳthời điểm nào

1.2.2.2 Mảng người sử dụng

Mảng người sử dụng bao gồm tất cả các bộ thu GPS trên mặt đất cho phép người

sử dụng thu nhận tín hiệu phát quảng bá từ vệ tinh và tính toán thời gian, vận tốc, tọa

độ cho bộ thu của họ một cách chính xác

1.2.2.3 Mảng Điều khiển

Mảng điều khiển gồm một trạm điều khiển chủ ở Colorado Springs, Colorado cùngnăm trạm giám sát (ở Colorado Springs, đảo Ascension, đảo Diego Garcia, đảo Hawaii vàđảo Kwajalein) và 03 ăng ten mặt đất đặt ở Ascension, Diego Garcia và Kwajalein dùng

để triển khai tuyến lên, truyền thông tin từ mặt đất lên vệ tinh, bao gồm các dữ liệu lịchthiên văn mới, hiệu chỉnh đồng hồ và các bản tin quảng bá khác Chỉ có Bộ quốc phòng

Mỹ mới có trách nhiệm với phân hệ điều khiển; bao gồm việc xây dựng, triển khai, duy trìbảo dưỡng và giám sát hoạt động liên tục của các vệ tinh GPS

Hình 1.7: Mạng lưới trạm giám sát và điều khiển trung tâm của hệ thống GPS.

1.2.3 Ứng dụng của hệ thống GPS

- Ứng dụng trong quân sự: Bao gồm dẫn đường cho các phương tiện bay, tàu củacác lực lượng quân đội Mỹ; dẫn đường cho các loại vũ khí có thông minh có độ chínhxác cao; các ứng dụng thời gian thực… Ngoài ra, các vệ tinh GPS còn mang theo các

bộ thu phát để phát hiện các vụ nổ hạt nhân [11]

- Ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất: Ngày nay, việc phổ biếnrộng rãi công nghệ định vị sử dụng vệ tinh GPS trong giao thông dân dụng kết hợp vớibản đồ số để xác định, theo dõi lịch hành trình của các phương tiện trên mặt đất Ứngdụng này rất quan trọng đối với các phương tiện thi hành luật pháp, công tác tìm kiếmhoặc cứu hộ

- Ứng dụng trong giao thông và hải dương học: Hệ thống định vị GPS đã trởthành một công cụ dẫn đường hàng hải trên biển lý tưởng; nghiên cứu các dòng chảycủa đại dương

- Ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển: Hỗ trợ đo vẽ bản đồ, tính toán vịtrí các đảo, bãi ngầm và đo vẽ các cầu tàu, bến cảng; thám hiểm địa lý đáy biển (ví dụ

đo địa chấn) cũng như các yêu cầu về định vị hố khoan đều có thể được đáp ứng bằngGPS Trong trắc địa biển (địa hình đáy biển, trường trọng lực của trái đất ) đều có thểdùng GPS làm công cụ định vị

- Ứng dụng trong giao thông hàng không: Ngày nay, Tổ chức hàng không dândụng quốc tế đã qui định sử dụng hệ thống định vị vệ tinh GPS trong dẫn đường vàcất, hạ cánh cho các máy bay dân dụng

- Ứng dụng trong thương mại: Với ưu điểm là hệ thống thời gian thực, hệ thốngGPS được ứng dụng rộng rãi trong việc sử dụng tham chiếu thời gian thực giữa cácđiểm giao dịch trên thị trường tài chính, thương mại như ngân hàng, chứng khoán…

- Ứng dụng trong giải trí: Hiện nay, công nghệ định vị sử dụng vệ tinh GPS đãtích hợp nhiều vào các thiết bị có kích thước, trọng lượng rất nhỏ (như điện thoại, đồng

hồ đeo tay…) với chi phí khá rẻ, nên thực tế đã có nhiều ứng dụng xác định vị trí được

sử dụng, cung cấp cho thị trường giải trí rộng lớn những máy thu đeo tay, xách tay, giá

rẻ dễ sử dụng Một số hoạt động giải trí và tập luyện thể thao sẽ trở nên thú vị hơn nếungười chơi có thể xác định được vị trí của mình, và có thể theo dõi sự chuyển động Ví

dụ trong việc chơi kinh khí cầu, khi vận hành, các thông tin về vị trí, độ cao, và tốc độcủa kinh khí cầu cũng có thể giúp cho người điều khiển có thể điều chỉnh một cáchhợp lý

1.3 Công nghệ định vị

1.3.1 Kỹ thuật định danh tế bào (Cell identification)

Cách định vị này chỉ dùng trên điện thoại di động, nó chủ yếu dựa vào BTS (Cell ID), đặc điểm của hình thức này là không dùng một hệ thống định vị nào mà vẫn xác định

được vị trí của người dùng điện thoại di động, tuy nhiên độ chính xác là không cao

Độ chính xác phụ thuộc vào kích thước của Cell ID, nó thường cho biết kết quả

vị trí định vị trong khu vực lớn tương đương với vùng tế bào của (Cell) đó Tại các

vùng thành thị vùng định vị thường dưới 250 m2 Tại các vùng nông thôn, vùng tế bàođịnh vị lớn hơn một vài km2 do đó độ chính xác tương ứng giảm xuống Mỗi BTSthường gồm 3 anten phát lệch nhau 1200 Do vậy ta có thể xác định được người dùngđang nằm trong vùng phủ của anten nào

Hình 1.8: Định vị sử dụng BTS (Cell ID)

Trong hình 1.8 cho biết người dùng nằm trong hình quạt màu vàng Tuy nhiênvùng phủ hình quạt này thường rất rộng nên trong phương pháp này thường dùng 3Cell ID gần nhất và độ mạnh của tín hiệu để xác định chính xác hơn vị trí của ngườidùng di động

Hình 1.9: Định vị sử dụng 3 Cell ID gần nhất

Hiện phương pháp này đã được cải tiến bằng cách kết hợp thêm thông tin về các vịtrí trước đó của người dùng, cũng như khoảng cách giữa các lần truyền dữ liệu để tăng độchính xác; sai số ở các vùng nông thôn chỉ còn 550m Vì chỉ sử dụng tín hiệu từ một trạm

nên Cell ID được xếp vào nhóm định vì từ một phía (unilateration) Điểm mạnh của hình

thức định vị này là rất nhanh có thể xác định được vị trí của người dùng

1.3.2 Định vị bằng vệ tinh: hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

Hình 1.10: Mô hình của hệ thống GPS

Muốn xác định được vị trí thì người dùng phải có máy thu GPS, các máy nàyhoạt động dựa vào việc nhận tín hiệu điện từ của các vệ tinh sau đó mới tiến hành tínhtoán Ít nhất máy thu GPS phải có được 2 thông tin là:

- Vị trí của ít nhất ba vệ tinh bên trên nó

- Khoảng cách giữa máy thu GPS đến từng vệ tinh nói trên và thời gian tương ứng với nó

Bằng cách phân tích sóng điện từ tần số cao, công suất cực thấp từ các vệ tinh,máy thu GPS tính toán ra được hai thông tin trên Máy thu loại tốt có thể thu nhận tínhiệu của nhiều vệ tinh đồng thời Sóng radio chuyển động với vận tốc ánh sáng, tức là300.000 km/giây trong chân không Máy thu có thể tính toán được khoảng cách dựavào thời gian cần thiết để tín hiệu đến được máy thu

Trong không gian 2D (chiều) thì việc xác định được hiểu như sau:

Giả sử muốn xác định vị trí của một đối tượng nào đó thì ta cần ít nhất 3 thông tin

Ví dụ: ta muốn xác định Ông A đang ở đâu trong phạm vi khu vực Hải Phòng, Hà Nội vàThanh hóa thì ta làm thế nào? Lúc này ta cần 3 thông tin là khoảng cách từ điểm đó đếncác điểm khác như cách Hải Phòng 80km, cách Hà Nội 100km, cách Thanh Hóa 70km

Và nếu thông tin là chính xác thì ta sẽ xác định được vị trí của Ông A

Hình 1.11: Cách xác định vị trí trong không gian 2D

Trong không gian 3D cũng theo lý thuyết chỉ cần có 3 vệ tinh là có thể tính toán

được vị trí (tính ra tọa độ x, y, z trong không gian), tuy nhiên do có sai số nhất định

nên hệ thống cần thêm 1 tham chiếu nữa, tức là thêm 1 vệ tinh nữa là 4 vệ tinh để cóthể tính toán được chính xác

Với 3 vệ tinh thì ta sẽ có 3 mặt cầu thay vì 3 đường tròn, giao nhau tại một điểm

Hình 1.12: Cách xác định vị trí trong không gian 3D

Như vậy với ta quay trở lại bài toán ở phần 2D, nếu biết rằng mình đang ở cách vệtinh A 10.000 km, như vậy ta có thể ở bất kỳ nơi nào trên một mặt cầu khổng lồ có bánkính 10.000 km Nếu biết thêm rằng ta đang ở cách vệ tinh B 20.000 km, giao tuyến củahai mặt cầu này là một đường tròn Và nếu biết thêm một khoảng cách nữa đến vệ tinh C,

ta sẽ có thêm một mặt cầu, mặt cầu này giao với đường tròn V tại hai điểm Trái đất chính

là mặt cầu thứ tư, một trong hai giao điểm sẽ nằm trên mặt đất, điểm thứ hai nằm lơ lửngđâu đó trong không gian và dễ dàng bị loại Tuy nhiên, trong phần lớn các trường hợp, các

thiết bị thu nhận tín hiệu GPS cần đến sự hoạt động của 4 (hoặc nhiều hơn thế) vệ tinh,

nhằm tăng độ chính xác và cung cấp thông tin chi tiết hơn

Hình 1.13: Cách xác định vị trí khi có 4 vệ tinh

Như vậy, 4 mặt cầu phải giao nhau tại 1 điểm Nhưng do sai số đồng hồ quartzcủa máy thu so với đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh nhận tạo, 4 mặt cầu đã không cho 1giao điểm duy nhất Biết rằng sai số này gây ra bởi đồng hồ trên máy thu là như nhau

Δt, máy thu có thể dễ dàng loại trừ sai số này bằng cách tính toán ra lượng hiệu chỉnhcần thiết để 4 mặt cầu giao nhau tại một điểm Dựa vào đó, máy thu tự động điều chỉnh

đồng hồ cho đồng bộ với đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh Nhờ đó mà đồng hồ trên máythu có độ chính xác gần như tương đương với đồng hồ nguyên tử Vậy việc đo khoảngcách đã được thực hiện chính xác.

Trong quá trình phát triển, GPS đã được tiến triển để khắc phục những nhượcđiểm do không được sử dụng toàn bộ tính năng của hệ thống GPS của quân đội Mỹ

Do vậy, một số hệ thống đã được tích hợp với GPS nhằm cải thiện hiệu năng của hệ

thống đối với người dùng thông thường A-GPS (Assisted -GPS) hoặc DGPS (Differential GPS) là một ví dụ Nếu xét về A-GPS công nghệ này hỗ trợ cho hệ thống

GPS qua việc sử dụng các trạm trung gian trên mặt đất Các trạm trung gian này chính

là các cột phát sóng của nhà mạng trong khu vực Hệ thống A-GPS có 1 máy chủ đểtính toán các tín hiệu và thông số mà nó nhận được Thiết bị sử dụng A-GPS sẽ phải

kết nối với máy chủ để nhận tín hiệu này (qua kết nối internet 3G, GPRS, wifi) Như

hình vẽ có thể thấy A-GPS nhận tín hiệu từ 3 vệ tinh và 1 trạm mặt đất Nhờ đó mà tínhiệu sẽ nhanh chóng và ổn định hơn Vì trạm mặt đất ở gần hơn, sóng khỏe hơn Vàtrạm này cố định!

Hình 1.14: Hệ thống A - GPS

Nhờ đó A-GPS hoạt động nhanh hơn và ổn định hơn Nhưng A-GPS không hoàntoàn thay thế GPS, nó chỉ có tác dụng hỗ trợ Nếu không có sóng di động, không có liênlạc với máy chủ hay trạm BTS, thì thiết bị vẫn có thể định vị nhờ GPS như bình thường

1.4 Các công nghệ truyền tin

Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp (tiếng Anh: General Packet Radio Service(GPRS)) là một dịch vụ dữ liệu di động dạng gói dành cho những người dùng Hệthống thông tin di động toàn cầu (GSM) và điện thoại di động IS-136 Nó cung cấp dữliệu ở tốc độ từ 56 đến 114 kbps.

Các hệ thống di động 2G kết hợp với GPRS thường được gọi là "2.5G", có nghĩa

là, một công nghệ trung gian giữa thế hệ điện thoại di động thứ hai (2G) và thứ ba(3G) Nó cung cấp tốc độ truyền tải dữ liệu vừa phải, bằng cách sử dụng các kênh Đatruy cập theo phân chia thời gian (TDMA) đang còn trống, ví dụ, hệ thống GSM

 EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) là một cải tiến nữa của GPRS, được coi là một phần của công nghệ cận 3G (2.75G) EDGE nâng tốc độ download tối

đa lên 236kbit/s và upload tối đa lên 118kbit/s tùy theo cấu hình

EDGE đôi khi còn gọi là Enhanced GPRS (EGPRS), là một công nghệ di độngđược nâng cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kbit/scho người dùng cố định hoặc di chuyển chậm và 144kbit/s cho người dùng di chuyểntốc độ cao Trên đường tiến đến 3G, EDGE được biết đến như một công nghệ 2.75G.EDGE cho phép truyền tải các dịch vụ di động tiên tiến như tải video, clip nhạc,tin nhắn đa phương tiện hoàn hảo, truy cập internet, e-mail di động tốc độ cao

 3G (Third Generation Technology)

Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ

điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu,gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh ) 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạchgói và chuyển mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toànkhác so với hệ thống 2G hiện nay Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng caocho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau Với côngnghệ 3G, các nhà cung cấp có thể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phươngtiện, như âm nhạc chất lượng cao; hình ảnh video chất lượng và truyền hình số; Cácdịch vụ định vị toàn cầu (GPS); E-mail;video streaming; High-ends games;

Cả WAP, GPRS, EDGE và 3G đều có điểm chung là gắn liền với mạng di động,

từ đó có tầm hoạt động rộng, phù hợp để cung cấp LBS ở mọi nơi Tuy nhiên chấtlượng dịch vụ của các giao thức này vẫn phụ thuộc vào nhà cung cấp và một số yếu tốvật lý như tốc độ di chuyển, khoảng cách tới trạm phát v.v…

1.4.2 Bluetooth / Wifi / WiMax

 Bluetooth.

là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị cá nhânhay mạng cục bộ nhỏ, trong phạm vi băng tần từ 2,4 đến 2,485 GHz Bluetooth đượcthiết kế hoạt động trên 79 tần số đơn lẻ Khi kết nối, nó sẽ tự động tìm ra tần số tươngthích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm đảm bảo sự liên tục Vềtầm phủ sóng, bluetooth có 3 class: class 1 có công suất 100mW với tầm phủ sóng gần100m; class 2 có công suất 2,5mW, tầm phủ sóng khoảng 10m; và class 3 là 1mW vớitầm phủ sóng khoảng 5m

 Wifi

là chuẩn truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến với tốc độ tương đối cao (54 Mbps và

lên đến khoảng 150 Mbps với công nghệ của các nhà sản xuất độc lập), có tầm hoạt

động tương đối (tử vài chục đến vài trăm mét) Wifi được tích hợp trong một số thiết bị

di động cao cấp để cho phép người dùng lựa chọn phương thức kết nối Wifi khôngđược thiết kế để tiết kiệm năng lượng nên thiết bị di động thường không thể duy trìhoạt động lâu khi kết nối Wifi

 WiMax

là một phương thức truyền tải qua vô tuyến khác có tầm phủ sóng tốt (vài km) tuy nhiên đánh đổi bằng tốc độ (Tối đa 3 Mbps với công nghệ hiện tại, 144 Mbps trên lý

thuyết) WiMax đã được hoạch định làm một phần của công nghệ 4G; tuy nhiên hiện

nay WiMax vẫn chưa được đón nhận rộng rãi vì các vấn đề kỹ thuật (chưa có tần số

chuẩn và chuẩn chưa được hoàn thiện).

Với LBS, bluetooth và wifi có thể được kết hợp để cung cấp dịch vụ trong mộtvùng nào đó Cả hai đều có ưu điểm là tốc độ khá nhanh nhưng lại bị hạn chế ở tầmhoạt động; trong khi WiMax có tầm hoạt động lớn nhưng vẫn chưa phổ biến

1.4.3 Truyền thông vệ tinh

Được phát triển chủ yếu để cung cấp dịch vụ thoại, các dịch vụ viễn thông trên vệtinh dần dần được mở rộng để bao gồm cả dịch vụ dữ liệu, truyền hình và radio Vệtinh có thể được dùng để truy cập internet ngay cả ở những vùng hẻo lánh, không cóbất kì loại trạm thu phát nào Mỗi vệ tinh có thể cung cấp dung lượng khoảng 40 Mbpscho vài ngàn người sử dụng, tuy nhiên mỗi người dùng chỉ có tốc độ khoảng 20 kbps

1.5 Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

1.5.1 Giới thiệu về GIS

GIS (Geographic Information Systems) là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủtục được thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị các dữ liệuquy chiếu không gian để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch phức tạp

Từ định nghĩa trên, ta thấy: Thứ nhất, GIS có quan hệ với ứng dụng cơ sở dữliệu Thông tin trong GIS đều liên kết với tham chiếu không gian và GIS sử dụng thamchiếu không gian như phương tiện chính để lưu trữ và truy nhập thông tin Thứ hai,GIS là công nghệ tích hợp, cung cấp các khả năng phân tích như phân tích ảnh máybay, ảnh vệ tinh hay tạo lập mô hình thống kê, vẽ bản đồ Cuối cùng, GIS có thể đượcxem như một hệ thống cho phép trợ giúp quyết định Cách thức nhập, lưu trữ, phântích dữ liệu trong GIS phải phản ánh đúng cách thức thông tin sẽ được sử dụng trongcông việc lập quyết định hay nghiên cứu cụ thể

GIS có thể trả lời các câu hỏi sau đây:

 Vị trí (What is at ? ): Ví dụ, Tìm ra cái gì tồn tại ở vị trí cụ thể Vị trí được thể hiện bằng tên, mã bưu điện hay tọa độ địa lý (kinh/vĩ độ)

 Điều kiện (Where is it?) Ví dụ, Tìm ra vị trí thỏa mãn một số điều kiện (vùngkhông có rừng diện tích 2000m2 và xa đường quốc lộ 100m và loại đất phù hợpcho xây dựng)

 Xu thế (What has changed since ?) Ví dụ, Tìm ra sự khác biệt (thay đổi) theo thời gian của một vùng nghiên cứu

 Các mẫu (What spatial patterns exist?) Ví dụ, Tìm ra nơi nào phù hợp mẫu, ví

dụ cancer là nguyên nhân chính của cái chết của người dân gần nhà máy nguyêntử?

 Mô hình hóa (What if ?) Câu hỏi này xác định cái gì xảy ra, ví dụ, nếu có đường mới mở hay nếu chất độc thải vào nguồn nước

1.5.2 Thành phần và chức năng của GIS

vẽ Các thiết bị này cũng hết sức đa dạng về kích cỡ, kiểu dáng, tốc độ xử lý và độphân giải do các hãng khác nhau sản xuất Chúng được kết nối với máy tính để thựchiện việc nhập và xuất dữ liệu.

* Phần mềm

Phần mềm GIS rất đa dạng và do nhiều hãng khác nhau sản xuất Các phần mềmGIS có thể giống nhau ở chức năng, song khác nhau về tên gọi, hệ điều hành hay môitrường hoạt động, giao diện, khuôn dạng dữ liệu không gian và hệ quản trị cơ sở dữliệu Theo thời gian, phần mềm GIS phát triển ngày càng thân thiện với người dùng,toàn diện về chức năng và có khả năng quản lý dữ liệu hiệu quả hơn Tuy nhiên, sự giatăng mạnh mẽ về số lượng người bán phần mềm cũng như năng lực quản lý của GIS

đã khiến cho sự lựa chọn phần mềm GIS trở thành một quyết định không đơn giản Sự lựachọn đó cần phải căn cứ vào mục đích sử dụng, năng lực tài chính và trình độ cán bộ Về quy

mô hay mục đích sử dụng, GIS có thể được dùng ở cấp địa phương, cấp quốc gia, khu vực haytoàn cầu, cho giáo dục, nghiên cứu khoa học, quy hoạch và quản lý Do vậy, có thể chọn phầnmềm tổng quát hay chuyên dụng

Sự kết nối giữa dữ liệu không gian và phi không gian trong GIS là cơ sở để xác định chínhxác các đối tượng địa lý và thực hiện phân tích tổng hợp GIS Việc xây dựng một cơ sở dữliệu GIS là một đầu tư lớn về thời gian, công sức và tiền bạc do vậy, phần dữ liệu GIS phảiđược quản lý khai thác một cách an toàn, tiện lợi và hiệu quả

Với bất kỳ một hệ thông tin nào cũng phải hiểu rõ các loại dữ liệu khác nhau lưutrữ trong chúng Dữ liệu thống kê gắn theo các hiện tượng tự nhiên với mức độ chínhxác khác nhau Hệ thống thước đo của chúng bao gồm các biến tên, số thứ tự, khoảng

và tỷ lệ

Biến thứ tự là danh sách các lớp rời rạc nhưng có trật tự Ví dụ như trình độ họcvấn tiểu học, trung học, đại học, sau đại học hay thước đo Richter của động đất, thước

đo Beaufort của sức gió

Biến khoảng cũng có trình tự tự nhiên nhưng có thêm đặc tính là khoảng cáchgiữa các biến còn có ý nghĩa Ví dụ như các khoảng nhiệt độ đo

Biến tỷ lệ, chúng có cùng đặc tính như biến khoảng nhưng chúng có giá trị 0 hay điểmbắt đầu tự nhiên Ví dụ như lượng mưa trong mỗi tháng, thu nhập bình quân trong một nămNgoài bốn loại biến dữ liệu mô tả trên, các hệ GIS còn phân chia dữ liệu thànhhai lớp khác nhau là dữ liệu thuộc tính (hay dữ liệu phi không gian) và dữ liệu khônggian Hai lớp dữ liệu này được kết nối logic với nhau trong GIS.

* Phần chuyên gia

Trong GIS, phần con người còn được biết đến dưới các tên gọi khác như phầnnão hay phần sống của hệ thống Con người tham gia vào việc thiết lập, khai thác vàbảo trì hệ thống một cách gián tiếp hay trực tiếp Có hai nhóm người quan trọng trựctiếp quyết định sự tồn tại và phát triển của GIS là người sử dụng và người quản lý sửdụng GIS

1.5.2.2 Chức năng của GIS

Với thành phần như trên, GIS có thể có các chức năng chủ yếu sau:

- Nhập dữ liệu

Nhập dữ liệu là một chức năng của GIS qua đó dữ liệu dưới dạng tương tự haydạng số được biến đổi sang dạng số có thể sử dụng được bằng GIS Việc nhập dữ liệuđược thực hiện nhờ vào các thiết bị như bàn số hóa, máy quét, bàn phím và các chươngtrình hay môđun nhập và chuyển đổi dữ liệu của GIS

- Quản lý dữ liệu

Việc xây dựng một cơ sở dữ liệu GIS lớn bằng các phương pháp nhập dữ liệukhác nhau thường rất tốn kém về thời gian, công sức và tiền bạc Số chi phí bằng tiềncho việc xây dựng cơ sở dữ liệu có thể lớn hơn hẳn chi phí phần cứng và phần mềmGIS Điều đó phần nào nói lên ý nghĩa của việc quản lý dữ liệu, một chức năng quantrọng của tất cả các hệ thống thông tin địa lý Chức năng này bao gồm việc tổ chức lưutrữ và truy cập dữ liệu sao cho hiệu quả nhất

- Phân tích dữ liệu

Phân tích dữ liệu là chức năng quan trọng nhất của GIS GIS cung cấp các công

cụ cần thiết để phân tích dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và phân tích tổng hợp

cả hai loại dữ liệu đó ở trong cơ sở dữ liệu để tạo ra thông tin mới trợ giúp các quyếtđịnh mang tính không gian

- Xuất dữ liệu

Chức năng xuất dữ liệu hay còn gọi là chức năng báo cáo của GIS cho phép hiểnthị, trình bày các kết quả phân tích và mô hình hóa không gian bằng GIS dưới dạngbản đồ, bảng thuộc tính hay văn bản trên màn hình hay trên các vật liệu truyền thốngkhác ở các tỷ lệ và chất lượng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu của

người dùng và khả năng của các thiết bị xuất dữ liệu như màn hình, máy in và máy vẽ.

Sức mạnh của các chức năng của hệ thống GIS khác nhau là khác nhau Kỹ thuậtxây dựng các chức năng cũng rất khác nhau Sơ đồ sau đây mô tả quan hệ giữa cácnhóm chức năng và cách biểu diễn thông tin khác nhau của GIS

Chức năng thu thập dữ liệu tạo ra dữ liệu từ các quan sát hiện tượng thế giới thực

và từ các tài liệu, bản đồ giấy, đôi khi chúng có sẵn dưới dạng số Kết quả ta có tập dữliệu thô, có nghĩa là dữ liệu này không được phép áp dụng trực tiếp cho chức năng truynhập và phân tích của hệ thống Chức năng xử lý sơ bộ dữ liệu sẽ biến đổi dữ liệu thôthành dữ liệu có cấu trúc để sử dụng trực tiếp các chức năng tìm kiếm và phân tíchkhông gian Kết quả tìm kiếm và phân tích được xem như diễn giải dữ liệu, đó là tổhợp hay biến đổi đặc biệt của dữ liệu có cấu trúc Hệ thống thông tin địa lý phải cóphần mềm công cụ để tổ chức và lưu trữ các loại dữ liệu khác nhau, từ dữ liệu thô đến

dữ liệu diễn giải Phần mềm công cụ này phải có các thao tác lưu trữ, truy nhập; đồngthời có khả năng hiển thị, tương tác đồ họa với tất cả các loại dữ liệu

Hình 1.15: Các nhóm chức năng trong GIS

1.5.3 Mô hình dữ liệu địa lý.

Với công nghệ nhận dạng giờ đây các bản đồ có thể được scan, các vùng khácnhau trên bản đồ được tự động nhận dạng và chuyển thành dạng vector, dữ liệu chữ và

số được đưa vào cơ sở dữ liệu một cách hoàn toàn tự động Để lưu trữ dữ liệu được

hiệu quả và đáp ứng nhu cầu xử lý (nhanh và/hoặc chính xác) của các ứng dụng GIS,

việc thiết kế cơ sở dữ liệu cũng cần được chú ý Hiện có khá nhiều kiểu dữ liệu đượcứng dụng trong GIS và được phân thành 2 loại chính:

Hình 1.16: Mô hình raster và vector biểu diễn Thế giới thực

 Dữ liệu dạng raster: Thường được chia nhiều dòng và cột, mỗi “ô” trong dữ liệu

chứa một giá trị nào đó Dữ liệu raster thông dụng nhất là ảnh kĩ thuật số, trong đómỗi điểm trên ảnh mang giá trị là màu của điểm đó Ngoài hình ảnh còn có nhiềuloại dữ liệu khác có thể biểu diễn dưới dạng raster; chẳng hạn như dữ liệu nhiệt độ,lượng mưa ở từng khu vực trong một vùng nào đó Dữ liệu raster có thể được lưuvào file hoặc hệ quản trị cơ sở dữ liệu, tuy nhiên việc tìm kiếm trên dữ liệu này khákhó khăn vì mỗi bản ghi thường có kích thước khá lớn

 Dữ liệu dạng vector: Là cách tốt nhất để biểu diễn các yếu tố địa lý như sông,

hồ Vector có thể biểu diễn dưới dạng toán học (tọa độ 2 đầu của một đường

thẳng) thay vì nhiều điểm liên tục như dữ liệu dạng raster (lưu tọa độ của tất cả các điểm trên đường) nên thường nhỏ hơn và dễ tìm kiếm hơn, và vì không phải

là một mảng như raster nên dữ liệu vector có thể biểu diễn nhiều thành phầnkhác nhau nằm cách xa nhau – nói một cách khác là các đối tượng rời rạc

(discrete) và thưa (spatial) Dữ liệu vector thường là sự kết hợp của nhiều đối

tượng hình học đơn giản như:

 Điểm: Thường dùng để chỉ một vị trí nào đó hoặc một vùng nào đó trên

các bản đồ tỉ lệ lớn Điểm thường được biểu diễn dưới dạng tọa độ trong

một hệ tọa độ được quy ước (khi xây dựng cơ sở dữ liệu)

 Đường: Thường dùng để biểu diễn những thứ liên tục như đường (biểu diễn bằng đường thẳng), sông (biểu diễn bằng đường cong), mạch nước

hoặc các đường độ cao Từ dữ liệu dạng đường thường có thể suy ra độ

dài của đường Dữ liệu vector có thể biểu diễn các đường cong khôngchính xác vì thường phải xấp xỉ bằng các đường thẳng

 Đa giác: Thường dùng để biểu diễn một vùng hoặc một bề mặt nào đó

như ranh giới tỉnh, khuôn viên một công trình, mặt hồ… Dữ liệu dạng này

có thể dùng để suy ra diện tích và chu vi của đối tượng

 Các thuộc tính khác (non – spatial): Thường được lưu trữ kết hợp với các

kiểu dữ liệu trên để phục vụ việc xử lý và ra quyết định Ví dụ hình ảnh vệ tinhcủa một quận (raster) có thể đi kèm với bản đồ đường (vector) và các chỉ tiêuphát triển xã hội như số dân, mật độ dân, thành phần dân số…

1.5.4 Trình diễn thông tin địa lý.

GIS thường được dùng để tạo ra bản đồ Các ứng dụng GIS thường cho phépngười dùng dễ dàng thay đổi cách thể hiện bản đồ như tỉ lệ, màu sắc, kí hiệu v.v… saocho phù hợp Vì tận dụng được dữ liệu cũ nên GIS tạo ra bản đồ nhanh hơn nhiều sovới các phương pháp truyền thống Bản đồ và các số liệu kèm theo thường được dùng

để ra quyết định hoặc tham khảo Bản đồ có thể có nhiều dạng: bản đồ giấy thôngthường hoặc bản đồ số với các tính năng tương tác

GIS cũng có thể dùng để biểu diễn dữ liệu địa lý một cách trực quan, chẳng hạnnhư các danh sách hoặc biểu đồ

1.6 Kết chương

Trong Chương 1, tác giả Luận văn đã trình bày tóm tắt cơ sở lý thuyết làm tiền

đề nghiên cứu các vấn đề trong chương tiếp theo Cụ thể tác giả đã trình bày về: Kiếntrúc tổng thể LBS, Hệ thống định vị toàn cầu; Công nghệ định vị; các Công nghệtruyền tin và Hệ thống thông tin địa lý

Trong chương 2, tác giả Luận văn tiếp tục trình bày về Kiến trúc tích hợp Media

- LBS, Công nghệ điện toán đám mây và các công nghệ sử dụng trong hệ thống này

Chương 2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG TÍCH HỢP MEDIA - LBS

2.1 Giới thiệu về MEDIA - LBS

Media LBS hay Locative Media hay Location - Based Media (LBM) là một loạihình dịch vụ mới của LBS được phát triển dựa trên nền tảng LBS LBM là phương tiệntruyền thông hoạt động trên cơ sở vị trí địa lý nó cho phép cung cấp các dữ liệu đaphương tiện theo ngữ cảnh đến người dùng một cách tự động theo vị trí

Nói cách khác, LBM cung cấp thông tin đa phương tiện trực tiếp đến người sửdụng các thiết bị di động một cách tự động phụ thuộc vào vị trí địa lý của họ Thông

tin vị trí được xác định bằng các phương tiện như GPS (outdoor - ngoài nhà) hay các công nghệ về định vị trong nhà khác như Wifi hay RFID (indoor) hoặc các thuật toán

dùng cho định vị trong nhà Thông tin vị trí này được sử dụng để tùy biến dữ liệu đaphương tiện trên thiết bị

Hình 2.1: Mô hình tổng quát Media LBS

Locative Media là các phương tiện truyền thông kỹ thuật số ứng dụng cho các vịtrí thực trong cuộc sống do đó nó sẽ tạo ra các tương tác xã hội thực sự Nội dung đaphương tiện được quản lý và tổ chức trên một máy tính để bàn, máy tính xách tay, máychủ hoặc hệ thống điện toán đám mây Thiết bị sau đó tải nội dung này đã gắn theo tọa

độ được xác định bởi GPS Khi các thiết bị đi vào vùng được lựa chọn, các dịch vụtrung tâm kích hoạt các thông tin đa phương tiện tương ứng

Việc chuẩn bị dữ liệu đa phương tiện và phát hành nội dung của nó là cần thiết vàphải được thực hiện cùng lúc với việc xác định vị trí của người dùng trong địa điểm

đó Các dữ liệu đa phương tiện sẽ cung cấp các thông tin chi tiết về địa điểm cho phépngười dùng khám phá về lịch sử, văn hóa tại địa điểm hiện tại nơi họ đang đứng…

Hình 2.2: Ứng dụng King's Cross Streetstories [12]

Hiện nay, trên thế giới, một số hãng công nghệ đang nghiên cứu và phát triển cácứng dụng của công nghệ này Các sản phẩm bắt đầu được đưa ra thị trường và đanghoàn thiện chất lượng Tiêu biểu như ứng dụng King's Cross Streetstories cho phép

khách du lịch khi đi bộ trong thành phố London (nước Anh) sẽ tự động nhận được các stories (dữ liệu đa phương tiện) liên quan đến vị trí họ đang đứng Nhờ đó khách du lịch có thể hiểu hơn về lịch sử, văn hóa… của phố này (hình 2.2) Ở Việt Nam, việc

nghiên cứu công nghệ Locative Media chưa được quan tâm phát triển

Với những công nghệ kỹ thuật số mới, ngày nay chúng ta đã có rất nhiều lựachọn cho việc truyền thông Các tin tức có tính tương tác và thu hút nhiều đối tượngtham gia đã được được lưu ý đến Có thể thấy trên thế giới hiện nay các hình thứctruyền thông thông qua các mạng xã hội, diễn đàn chiếm ưu thế Chúng có số lượngthành viên cực lớn, thông tin được truyền gần như tức thời đến người sử dụng, cácthông tin được tổng hợp từ rất nhiều nguồn, không bị giới hạn về mặt địa lý Điều này

đã làm nên một lĩnh vực truyền thông mới và đang phát triển rất mạnh

Hệ thống Media LBS về mặt truyền thông cũng hội tụ đủ để tạo nên một dịch vụ truyềnthông mạnh giống như các mạng xã hội, diễn đàn… Hệ thống này về thực tế cũng có nhữngđặc điểm nổi bật là số lượng người dùng lớn, thông tin được cập nhật thường xuyên và đặcbiệt các thông tin này được chia sẻ từng giây Nó dễ dàng mang đến cho người dùng nhữngthông tin cần thiết như thông báo về thảm họa, thời tiết, tuyên truyền, quảng cáo,… Như vậy

có thể nói đây là một kiểu dịch vụ truyền thông mới, nó sẽ giúp cho xã hội, các doanh nghiệpthay đổi cách nhìn về cách làm truyền thông từ đó xây dựng lên thành một hệ thống truyềnthông đa phương tiện dựa trên vị trí thu được nhiều thành công

dụng chạy trên thiết bị di động, máy tính Locativemediaclient là Web Applicationđược đặt trên đám mây, giúp người sử dụng có thể dùng máy tính, điện thoại để quảntrị các thông tin đa phương tiện của toàn bộ hệ thống Chương trình Mediatour sẽ đượcthiết kế và cài đặt vào thiết bị di động, nó sẽ hiển thị các thông tin đa phương tiện chongười dùng ứng với địa điểm mà thiết bị đang ở đó Ứng dụng có thể được xây dựngtrên Android, ISO, Windows mobile,

Lớp dịch vụ ứng dụng trung gian - Service Application Middleware: Là các

ứng dụng hoặc các service chạy trên đám mây, các Google API Các ứng dụng này hỗtrợ cho người quản trị và ứng dụng có thể giao tiếp với nhau, người quản trị hệ thống

có thể bổ sung thông tin đa phương tiện mà họ thu thập được tương ứng với vị trí nào

đó và đưa lên server thông qua các ứng dụng của lớp này Các service trong lớp này sẽcho phép ứng dụng giao tiếp để lấy về thông tin hoặc cho phép đưa thông tin lên dịch

vụ server trên đám mây

Lớp dịch vụ đám mây – Cloud Service Provider: Lớp này được Google,

Microsoft,… cung cấp Nó cung cấp đa dạng các khả năng lưu trữ, tương tác hay cơ sở

hạ tầng cho người phát triển Giải pháp dịch vụ điện toán đám mây được phân thành 3

mô hình chính SaaS (Software as a Service), PaaS (Platform as a Service), IaaS (Infrastructure as a Service).

- Dịch vụ hạ tầng IaaS (Infrastructure as a Service): Với dịch vụ này khách

hàng làm chủ hệ điều hành, lưu trữ và các ứng dụng do khách hàng cài đặt IaaS cungcấp khả năng tính toán, không gian lưu trữ, kết nối mạng

- Dịch vụ nền tảng PaaS (Platform as a Service): Cung cấp nền tảng điện toán

cho phép khách hàng phát triển các phần mềm, phục vụ nhu cầu tính toán hoặc xâydựng thành dịch vụ trên nền tảng Cloud Dịch vụ PaaS có thể được cung cấp dưới dạng

các ứng dụng lớp giữa, các ứng dụng chạy trên máy chủ (Application Server) cùng các

công cụ lập trình với ngôn ngữ lập trình nhất định để xây dựng ứng dụng Dịch vụPaaS cũng có thể được xây dựng riêng và cung cấp cho khách hàng thông qua một APIriêng Khách hàng xây dựng ứng dụng và tương tác với hạ tầng Cloud Computingthông qua API đó Ở mức PaaS, khách hàng không quản lý nền tảng Cloud hay các tàinguyên lớp như hệ điều hành, lưu giữ ở lớp dưới Khách hàng điển hình của dịch vụPaaS chính là các nhà phát triển ứng dụng Dịch vụ App Engine của Google là mộtdịch vụ PaaS điển hình, cho phép khách hàng xây dựng các ứng dụng web với môitrường chạy ứng dụng và phát triển dựa trên ngôn ngữ lập trình Java hoặc Python

- Dịch vụ phần mềm SaaS (Software as a Service): Cung cấp các ứng dụng

hoàn chỉnh như một dịch vụ theo yêu cầu cho nhiều khách hàng với chỉ một phiên bảncài đặt Khách hàng lựa chọn ứng dụng phù hợp với nhu cầu và sử dụng mà khôngquan tâm tới hay bỏ công sức quản lý tài nguyên tính toán bên dưới Các ứng dụngSaaS cho người dùng cuối phổ biến là các ứng dụng Office Online của Microsoft hayGoogle Docs của Google

Trong hệ thống Media LBS sử dụng dịch vụ PaaS, các ứng dụng người dùngđược xây dựng để sử dụng

2.3 Công nghệ điện toán đám mây

2.3.1 Giới thiệu về điện toán đám mây

Thuật ngữ Điện toán đám mây chỉ mới xuất hiện gần đây Đã có rất nhiều chuyêngia đưa ra định nghĩa của mình về Điện toán đám mây Tuy nhiên mỗi nhóm nghiêncứu đưa ra định nghĩa theo cách hiểu, cách tiếp cận của riêng mình nên rất khó tìm mộtđịnh nghĩa tổng quát nhất của Điện toán đám mây Dưới đây là ví dụ một số định nghĩa

về Điện toán đám mây:

 Điện toán đám mây là dịch vụ IT được cung cấp không phụ thuộc vào vị trí(“The cloud is IT as a Service, delivered by IT resources that are independent oflocation” - The 451 Group) [10]