nghiên cứu thiết kế xây dựng hệ thống dịch vụ dựa trên vị trí trong mạng 3g mô đun xây dựng ứng dụng bản đồ trên di động j2me

Nội dung chính của đồ án là trình bày lý thuyết tổng quan về mạng 3G, các dịch vụ dựa trên vị trí và nghiên cứu công nghệ J2ME để xây dựng ứng dụng bản đồ trên di động –một mô đun trong

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Thông tin về sinh viên

Họ và tên sinh viên: Đỗ Mạnh Hà

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Thời gian làm ĐATN: Từ ngày 21 / 12 /2009 đến 29 / 5 /2010

2 Mục đích nội dung của ĐATN

Đồ án được thực hiện với mục tiêu hiểu được một cách tổng quan về hệ thống thông tin di động 3G, nắm vững mô hình triển khai dịch vụ LBS cũng như xây dựng một ứng dụng hoàn chỉnh trên di động sử dụng J2ME

3 Các nhiệm vụ cụ thể của ĐATN

ứng dụng: phân tích, thiết kế, cài đặt thử nghiệm, đánh giá

4 Lời cam đoan của sinh viên:

Tôi – Đỗ Mạnh Hà - cam kết ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Huy Hoàng

Các kết quả nêu trong ĐATN là trung thực, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳcông trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm

Tác giả ĐATN

Đỗ Mạnh Hà

5 Xác nhận của giáo viên hướng dẫn về mức độ hoàn thành của ĐATN và cho phép bảovệ:

Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

TS Phạm Huy Hoàng

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đồ án tốt nghiệp : “ Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng hệ thống dịch vụ dựa trên vị trí (Location based service ) trong mạng 3G : Mô đun xây dựng ứng dụng bản đồ trên di động

sử dụng J2ME “

Nội dung chính của đồ án là trình bày lý thuyết tổng quan về mạng 3G, các dịch vụ dựa trên vị trí và nghiên cứu công nghệ J2ME để xây dựng ứng dụng bản đồ trên di động –một mô đun trong hệ thống dịch vụ dựa trên vị trí

Đồ án gồm có 4 chương với nội dung tóm tắt từng chương như sau :

Chương 1 : Tổng quan về 3G

Trình bày những khái niệm cơ bản về 3G, hệ thống thông tin di động toàn cầu cho năm 2000 (IMT-2000), quá trình phát triển lên 3G và các tiêu chuẩn công nghệ

Chương 2 : Location based service

Trình bày các khái niệm về Locaiton based service(LBS), các loại ứng dụng LBS, thành phần và mô hình hoạt động của hệ thống LBS

Chương 3 : Công nghệ J2ME

Giới thiệu về J2ME, thành phần và kiến trúc của J2ME, trình bày về MIDP và các lớp thư viện để xây dựng ứng dụng MIDL

Chương 4 : Xây dựng ứng dụng Location based service

Trình bày mô hình tổng quan hệ thống,các bước xây dựng ứng dụng bản đồ trên di động : phân tích, thiết kế, cài đặt và đánh giá kết quả

Bộ môn Truyền thông và Mạng máy tính , viện Công nghệ thông tin vàtruyền thông, đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành

đồ án

Nhóm thực tập và đồ án tốt nghiệp do TS.Phạm Huy Hoàng hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Đỗ Mạnh Hà

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Chương 1: Tổng quan về 3G 3

1.1 Công nghệ 3G – Hệ thống IMT - 2000 3

1.1.1 3G là gì ? 3

1.1.2 Hệ thông IMT-2000: 5

1.2 Quá trình phát triển của 3G 8

1.2.2 Lộ trình phát triển lên 4G 13

1.3 Các tiêu chuẩn công nghệ của 3G 14

1.3.1 IMT-2000 CDMA Direct Spread 15

1.3.2 IMT-2000 CDMA Multi-Carrier 16

1.3.3 IMT-2000 CDMA TDD 17

1.3.4 IMT-2000 TDMA Single-Carrier 17

1.3.5 IMT-2000 FDMA/TDMA 18

1.3.6 IMT-2000 OFDMA TDD WMAN 18

Chương 2: Location based service 19

2.1.Thế nào là LBS 20

2.1.1 Mối quan hệ giữa GIS và LBS 20

2.1.2 Thành phần của LBS 20

2.1.3 Push – Pull services 21

2.2 Ứng dụng của LBS 22

2.2.1.Yêu cầu của người dùng 22

2.2.2 Ví dụ về LBS 23

2.3 Mô hình hoạt động của LBS 25

2.4 Các phương pháp xác định vị trí và độ chính xác 27

2.4.1 Cell - ID (Cell site Identification) 27

2.4.2 E-OTD (Enhanced Observed Time Difference) 28

2.4.3 A-GPS (Assisted GPS) 30

2.4.4 Các phương pháp kết hợp 31

2.5 Những yêu cầu của một hệ thống LBS 34

Chương 3: Công nghệ J2ME 35

3.1 Giới thiệu về J2ME 35

3.1.1 Lịch sử 35

3.1.2 Lý do chọn J2ME 35

3.1.3 Kiến trúc của J2ME 35

3.1.4 Giới thiệu MIDP 38

3.2 Các thành phần giao diện ở mức cao của ứng dụng MIDP 41

3.2.1 Đối tượng Display, Displayable và Screens 41

3.2.2 Thành phần Form và Items 42

3.2.3 Thành phần List, Textbox, Alert, và Ticker 44

3.3 Các thành phần giao diện ở mức thấp của ứng dụng MIDP 45

3.3.1 Các hàm API ở mức thấp 45

3.3.2 Lớp Canvas 45

3.3.3 Lớp Graphics 48

3.4 Xử lý sự kiện 50

3.4.1 Đối tượng Command 50

3.4.2 Đối tượng Item 51

3.5 Record Management System 51

3.5.1 Lưu trữ ổn định thông qua RecorsStore 52

3.5.2 Các vấn đề liên quan đến RMS 54

3.6 Nền tảng kết nối chung 54

3.6.1 Những protocol được hỗ trợ trong GCF 55

3.6.2 Hỗ trợ giao thức HTTP trong MIDP 55

Chương 4: Xây dựng ứng dụng Location based service 57

4.1.Tổng quan hệ thống 57

4.2 Phân tích 58

4.2.1 Chức năng của ứng dụng 58

4.2.2 Mô hình hóa ca sử dụng 59

4.2.3 Mô hình hóa cấu trúc 61

4.3.Thiết kế 64

4.3.1.Thiết kế giao diện 64

4.3.2.Thiết kế lớp 67

4.4.Cài đặt và thực nghiệm 69

4.4.1 Cài đặt 69

4.4.2.Kết quả thực nghiệm 72

4.4.3.Đánh giá chương trình 77

Kết luận 78

DANH MỤC CÁC HÌ

Hình 1.1 : Hệ thống IMT- 2000 6

Hình 1.2: Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động 10

Hình1.3: Quá trình phát triển 3G theo hướng W-CDMA 11

Hình1 4: Quá trình phát triển 3G theo hướng cdma2000 11

Hình 1.5 : Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G 13

Hình 1.6: Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP 14

Hình 1.7: Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP 14

Hình 2.1: Công nghệ trong hệ thống LBS 19

Hình 2.2 : Các thành phần của hệ thống LBS 21

Hình 2.3: Những yêu cầu người dùng liên quan đến vị trí địa lý 22

Hình 2.4 : Các ứng dụng LBS 23

Hình 2.5: Ví dụ về dịch vụ khẩn cấp – LBS 24

Hình 2.6 : Ví dụ về dịch vụ dẫn đường – LBS 24

Hình 2.7 : Ví dụ về dịch vụ thông tin - LBS 25

Hình 2.8 : Mô hình hoạt động của LBS 26

Hình 2.9 : Hai loại phương pháp xác định vị trí 27

Hình 2.10 :Cell-ID kết hợp với Cell-sector hoặc TA 28

Hình 2.11 Nguyên lý hoạt động của E-OTD 29

Hình 2.12 Nguyên lý hoạt động của A-GPS 30

Hình 2.13 : Các phương pháp xác định vị trí 33

Hình 3.1 : Lịch sử J2ME 35

Hình 3.2 : Kiến trúc tổng quát của J2ME 36

Hình 3.3 : Các thiết bị và nền tảng Java 37

Hình 3.4 : Các loại profile tiêu biểu 38

Hình 3.5: Vòng đời của một MIDP 40

Hình 3.6 : Cây thừa kế lớp Display 41

Hình 3.7 : Cây thừa kế các thành phần thể hiện 41

Hình 3.8 : Cây thừa kế các thành phần thể hiện hoàn chỉnh 44

Hình 3.9 : Canvas trong thiết bị di động 46

Hình 3.10 : Mô hình sử dụng Record Store của các Midlet 53

Hình 3.11 : Mối quan hệ giữa các giao diện kết nối trong J2ME 55

Sinh viên thực hiện : Đỗ Mạnh Hà K50 MTT

Hình 3.12: Sơ đồ quan hệ các giao diện kết nối với HTTP 56

Hình 4.1 : Sơ đồ tổng quan hệ thống thử nghiệm LBS 58

Hình 4.2 : Biều đồ phân rã chức năng của hệ thống 59

Hình 4.3 : Sơ đồ ca sử dụng “Thao tác với bản đồ” 60

Hình 4.4 : Sơ đồ ca sử dụng “Xác định vị trí người dùng” 60

Hình 4.5 : Sơ đồ ca sử dụng “Tìm kiếm” 61

Hình 4.6 : Sơ đồ các lớp tham gia ca sử dụng “ Thao tác với bản đồ” 62

Hình 4.7 : Sơ đồ các lớp tham gia ca sử dụng “ Xác định vị trí người dùng” 63

Hình 4.8 : Sơ đồ các lớp tham gia ca sử dụng “ Tìm kiếm” 64

Hình 4.9 : Thiết kế giao diện chính chương trình 65

Hình 4.10 : Thiết kế giao diện chức năng di chuyển 65

Hình 4.11: Thiết kế giao diện chức năng tìm kiếm 66

Hình 4.12: Thiết kế giao diện chức năng xác định vị trí người dùng 66

Hình 4.13 : Thiết kế lớp Mapper 67

Hình 4.14 : Thiết kế lớp MapScreen 67

Hình 4.15 : Sơ đố kế thừa các lớp giao diện chức năng 68

Hình 4.16 : Thiết kế lớp MapComponent 69

Hình 4.17 : Các bước sử dụng thư viện MGMaps Lib SDK 71

Hình 4.18 : Màn hình khởi động và giao diện chính của chương trình 73

Hình 4.19: Danh sách các chức năng của chương trình dưới dạng Menu 74

Hình 4.20 : Giao diện chức năng di chuyển bản đồ 74

Hình 4.21: Giao diện chức năng tìm kiếm vị trí gần người dùng 75

Hình 4.22: Kết quả tìm kiếm 75

Hình 4.23: Giao diện tìm kiếm địa điểm dựa theo tên và kết quả 76

Hình 4.24: Giao diện thay đổi dữ liệu bản đồ và con trỏ bản đồ 76

Sinh viên thực hiện : Đỗ Mạnh Hà K50 MTT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Y

Bảng 1.1 : Phân loại các dịch vụ của IMT - 2000 8

Bảng 1 2: Các hệ thống thông tin di động 10

Bảng 2.1 :Những đặc tính của phương pháp cell-ID 28

Bảng 2.2 :Các đặc tính của phương pháp E-OTD 30

Bảng 2.3 : Các đặc tính của phương pháp A-GPS 31

Bảng 2.4 : Các đặc tính của phương pháp kết hợp 32

Bảng 2.5 : Tổng kết các phương pháp xác định vị trí 33

Bảng 3.1 : Bảng so sánh các thông số kỹ thuật của CDC và CLDC 37

Bảng 3.1 : Bảng lưu dữ liệu trong RSM 52

Sinh viên thực hiện : Đỗ Mạnh Hà K50 MTT

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt2G

Third Generation Partnership Project

Short Message ServiceGeneral Packet Radio ServiceLocation Based Service

International Mobile Telecommunications Universal Mobile Telecommunications System Global Position SystemCode Division Multi Access

Global System for Mobile Communications

Time Division Multi Access

Wideband Code Division Multiple Access

Base transceiver stationMobile Switching Service Center

Hệ thống thống tin di động thế hệ 2

Hệ thống thống tin di động thế hệ thứ 3

Dự án hội nhập thế hệ 3Dịch vụ tin nhắn

Dịch vụ vô tuyến gói chungDịch vụ dựa trên vị trí

Hệ thống Thông tin Di động Toàn

Hệ thống Viễn thông Di dộng Toàncầu

Hệ thống định vị toàn cầu

Đa truy nhập phân chia theo mã

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Đa truy nhập băng rộng phân chia theo mã

Lời nói đầu

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mà đặc biệt là sựphát triển của công nghệ thông tin và viễn thông, các dịch vụ thông tin di động cũng

có những bước phát triển vượt bậc về cả số lượng và chất lượng.Phạm vi phủ sóngngày càng mở rộng, con người có thể liên lạc với nhau ở bất cứ đâu, khoảng cáchgiữa mọi người dường như ngày càng ngắn lại

Nếu như trước kia, với sự ra đời của hệ thống thông tin di động thế hệ thứhai (2G) đánh dấu bước ngoặt lớn trong sự phát triển của thông tin di động, khi màbên cạnh việc trao đổi thông tin qua đối thoại , hệ thống còn cho phép truyền thôngtin dưới dạng tin nhắn (SMS).Hơn thế nữa, khi GPRS ra đời, hệ thống di động còncho phép chuyển các gói tin dữ liệu, và nhiều dịch vụ cung cấp dữ liệu cũng ra đời

để đáp ứng như cầu của người dùng.Tuy nhiên, do hạn chế về mặt kỹ thuật ,nên tốc

độ cũng như dung lượng dữ liệu truyền bị hạn chế, không thể đáp ứng được như cầungày càng cao của người dùng.Do đó yêu cầu đặt ra là phải có một hệ thống di động

có thể truyền được dữ liệu lớn với tốc độ cao

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) ra đời đã giải quyết đượcnhững hạn chế cũng như thiếu sót của 2G.Bên cạnh truyền thoại, hệ thống 3G còncho phép truyền dữ liệu tốc độ cao.Do đó , hệ thống 3G có thể cung cấp các dịch vụ

đa phương tiện trên di động, như truyền âm thanh, hình ảnh, truy cập internet tốc độcao, video call…Đó thật sự là một bước phát triển rất lớn của thông tin di động

Ở Việt Nam hiện nay, các nhà cung cấp cũng đã bắt đầu triển khai hệ thống3G.Và 3G đang dành được sự quan tâm rất lớn, không chỉ từ phía người dùng diđộng, mà còn từ phía những người phát triển dịch vụ trên di động.Với những đặcđiểm nổi trội của mình, hệ thống 3G hứa hẹn sẽ cung cấp nhưng điều kiện thuận lợinhất để phát triển các ứng dụng di động, cũng như sẽ thu hút được số lượng ngườidùng đông đảo nhất

Trong số rất nhiều các dịch vụ di động đã và đang được triển khai trên thực

tế, các dịch vụ liên quan đến việc xác định vị trí, cung cấp thông tin địa lý là nhữngdịch vụ phổ biến, thu hút được đông đảo người sử dụng.Những dịch vụ đó được gọi

là những dịch vụ dựa trên địa lý ( Location Based Service - LBS).Những dịch vụnày mang lại cho người dùng sự tiện lợi,họ có thể tìm kiếm thông tin, địa điểm ởngay gần họ nhất chỉ với thiết bị di động

Trong hoàn cảnh Việt Nam vừa mới triển khai hệ thống 3G, nhận thấy đượckhả năng phát triển cũng như khả năng triển khai trong thực tế của các dịch vụ LBS,

em đã tìm hiểu về các dịch vụ LBS cũng như mô hình triển khai hệ thống Một hệthống dịch vụ LBS gồm nhiều thành phần, mỗi thành phần có vai trò và chức năngriêng.Trong đó, một thành phần không thể thiếu, đóng vai trò tương tác trực tiếp vớingười dùng, đó là xây dựng ứng dụng trên di động.Do đó chọn đề tài : “Nghiên cứu,

thiết kế, xây dựng hệ thống dịch vụ dựa trên vị trí ( Location based service ) trongmạng 3G - Modun : Xây dựng ứng dụng bản đồ trên di động sử dụng J2ME“.

Đồ án được thực hiện với mục tiêu hiểu được một cách tổng quan về hệthống thông tin di động 3G, nắm vững mô hình triển khai dịch vụ LBS cũng nhưxây dựng một ứng dụng hoàn chỉnh trên di động sử dụng J2ME

Với những mục tiêu đề ra, có thể xác định được những nhiệm vụ cụ thể mà

đồ án cần thực hiện :

 Tìm hiểu lý thuyết về hệ thống thông tin di động 3G

 Tìm hiểu về LBS và mô hình triển khai trong thực tế

 Tìm hiểu về công nghệ J2ME để phát triển ứng dụng di động

 Xây dựng ứng dụng bản đồ trên di động.Đảm bảo các bước của trong xâydựng ứng dụng: phân tích, thiết kế, cài đặt thử nghiệm, đánh giá

Chương 1

Tổng quan về 3G

Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu mà IP đã đặt ra các yêu mớiđối với công nghệ viễn thông di động Thông tin di động thế hệ 2 mặc dù sử dụngcông nghệ số nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyểnmạch kênh nên không thể đáp ứng được dịch vụ mới này 3G (third-generation)công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba là giai đoạn mới nhất trong sự tiến hóa củangành viễn thông di động Nếu 1G (the first gerneration) của điện thoại di động lànhững thiết bị analog, chỉ có khả năng truyền thoại 2G (the second generation) củaĐTDĐ gồm cả hai công năng truyền thoại và dữ liệu giới hạn dựa trên kỹ thuật số.Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ 3 với tên gọi IMT – 2000 IMT – 2000 đã mở rộng đáng kể khả năngcung cấp dịch vụ và cho phép sử dụng nhiều phương tiện thông tin Mục đích củaIMT – 2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự pháttriển liên tục của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) vào những năm

2000 3G mang lại cho người dùng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp, giúp chúng

ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (như e-mail và tin nhắn dạng văn bản),download âm thanh và hình ảnh với băng tần cao Các ứng dụng 3G thông dụnggồm hội nghị video di động; chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh;gửi và nhận e-mail và file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video và MP3; thaycho modem để kết nối đến máy tính xách tay hay PDA và nhắn tin dạng chữ vớichất lượng cao…

1.1 Công nghệ 3G – Hệ thống IMT - 2000

1.1.1 3G là gì ?

3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3(Third Generation) Đã có rất nhiều người nhầm lẫn một cách vô ý hoặc hữu ý giữahai khái niệm 3G và UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems)

Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn côngnghệ 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 làchuyển mạch gói và chuyển mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cậpradio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay Điểm mạnh của công nghệ này

so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hìnhảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độkhác nhau Với công nghệ 3G, các nhà cung cấp có thể mang đến cho khách hàngcác dịch vụ đa phương tiện, như âm nhạc chất lượng cao; hình ảnh video chất lượng

và truyền hình số; Các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS); E-mail;video streaming;High-ends games;

Quốc gia đầu tiên đưa mạng 3G vào sử dụng rộng rãi là Nhật Bản Vào năm

2001, NTT Docomo là công ty đầu tiên ra mắt phiên bản thương mại của mạng CDMA Năm 2003 dịch vụ 3G bắt đầu có mặt tại châu Âu Tại châu Phi, mạng 3Gđược giới thiệu đầu tiên ở Marốc vào cuối tháng 3 năm 2007 bởi Công ty Wana

W-Để hiểu thế nào là công nghệ 3G, hãy xét qua đôi nét về lịch sử phát triểncủa các hệ thống điện thoại di động Mặc dù các hệ thống thông tin di động thửnghiệm đầu tiên đựơc sử dụng vào những năm 1930 - 1940 trong trong các sở cảnhsát Hoa Kỳ nhưng các hệ thống điện thoại di động thương mại thực sự chỉ ra đờivào khoảng cuối những năm 1970 đầu những năm 1980 Các hệ thống điện thoại thế

hệ đầu sử dụng công nghệ tương tự và người ta gọi các hệ thống điện thoại kể trên

là các hệ thống 1G

Khi số lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, người ta thấy cần phải cóbiện pháp nâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng nhưcung cấp thêm một số dịch vụ bổ sung cho mạng Để giải quyết vấn đề này người ta

đã nghĩ đến việc số hoá các hệ thống điện thoại di động, và điều này dẫn tới sự rađời của các hệ thống điện thoại di động thế hệ 2

Ở châu Âu, vào năm 1982 tổ chức các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông châu

Âu (CEPT – Conférence Européene de Postes et Telécommunications) đã thốngnhất thành lập một nhóm nghiên cứu đặc biệt gọi là Groupe Spéciale Mobile (GSM)

có nhiệm vụ xây dựng bộ các chỉ tiêu kỹ thuật cho mạng điện thoại di động toànchâu Âu hoạt động ở dải tần 900 MHz Nhóm nghiên cứu đã xem xét nhiều giảipháp khác nhau và cuối cùng đi đến thống nhất sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phânchia theo mã băng hẹp (Narrow Band TDMA) Năm 1988 phiên bản dự thảo đầutiên của GSM đã được hoàn thành và hệ thống GSM đầu tiên được triển khai vàokhoảng năm 1991 Kể từ khi ra đời, các hệ thống thông tin di động GSM đã pháttriển với một tốc độ hết sức nhanh chóng, có mặt ở 140 quốc gia và có số thuê baolên tới gần 1 tỷ Lúc này thuật ngữ GSM có một ý nghĩa mới đó là Hệ thống thôngtin di động toàn cầu (Global System Mobile)

Cũng trong thời gian kể trên, ở Mỹ các hệ thống điện thoại tương tự thế hệthứ nhất AMPS được phát triển thành các hệ thống điện thoại di động số thế hệ 2tuân thủ tiêu chuẩn của hiệp hội viễn thông Mỹ IS-136 Khi công nghệ CDMA(Code Division Multiple Access – IS-95) ra đời, các nhà cung cấp dịch vụ điệnthoại di động ở Mỹ cung cấp dịch vụ mode song song, cho phép thuê bao có thểtruy cập vào cả hai mạng IS-136 và IS-95

Do nhận thức rõ về tầm quan trọng của các hệ thống thông tin di động mà ởChâu Âu, ngay khi quá trình tiêu chuẩn hoá GSM chưa kết thúc người ta đã tiếnhành dự án nghiên cứu RACE 1043 với mục đích chính là xác định các dịch vụ vàcông nghệ cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 cho năm 2000 Hệ thống 3G

của châu Âu được gọi là UMTS Những người thực hiện dự án mong muốn rằng hệthống UMTS trong tương lai sẽ được phát triển từ các hệ thống GSM hiện tại.Ngoài ra người ta còn có một mong muốn rất lớn là hệ thống UMTS sẽ có khả năngkết hợp nhiều mạng khác nhau như PMR, MSS, WLAN… thành một mạng thốngnhất có khả năng hỗ trợ các dịch vụ số liệu tốc độ cao và quan trọng hơn đây sẽ làmột mạng hướng dịch vụ.

Song song với châu Âu, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU – InternationalTelecommunications Union) cũng đã thành lập một nhóm nghiên cứu để nghiên cứu

về các hệ thống thông tin di động thế hệ 3, nhóm nghiên cứu TG8/1 Nhóm nghiêncứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 của mình là Hệ thống Thôngtin Di động Mặt đất Tương lai (FPLMTS – Future Public Land MobileTelecommunications System) Sau này, nhóm nghiên cứu đổi tên hệ thống thông tin

di động của mình thành Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu cho năm 2000

(IMT-2000 – International Mobile Telecommunications for the year (IMT-2000) Đương nhiên

là các nhà phát triển UMTS (châu Âu) mong muốn ITU chấp nhận hệ thống chấpnhận toàn bộ những đề xuất của mình và sử dụng hệ thống UMTS làm cơ sở cho hệthống IMT-2000

di chuyển trên xe Trong khi đó, hệ thống viễn thông 2G chỉ có tốc độ từ 9,6Kbpstới 28,8Kbps

- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vôtuyến:

 Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

 Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông từ cố định, di động,thoại, dữ liệu, Internet đến các dịch vụ đa phương tiện

 Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệuchuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói.

- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

Môi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia thành 4 vùng với tốc độ bit

R như sau:

 Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbit/s

 Vùng 2: thành phố, ô macrô, R b ≤ 384 kbit/s

 Vùng 2: ngoại ô, ô macrô, Rb ≤ 144 kbit/s

 Vùng 4: toàn cầu, Rb = 9,6 kbit/s

IMT-2000 có những đặc điểm chính:

Tính linh hoạt

Với số lượng lớn các vụ sáp nhập và hợp nhất trong ngành công nghiệp điệnthoại di động và khả năng đưa dịch vụ ra thị trường ngoài nước, nhà khai tháckhông muốn phải hỗ trợ giao diện và công nghệ khác Điều này chắc chắn sẽ cản trở

sự phát triển của 3G trên toàn thế giới IMT-2000 hỗ trợ vấn đề này, bằng cách cungcấp hệ thống có tính linh hoạt cao, có khả năng hỗ trợ hàng loạt các dịch vụ và ứngdụng cao cấp IMT-2000 hợp nhất 5 kỹ thuật (IMT-DS, IMT-MC, TMT-TC, IMT-

SC, IMTFT) về giao tiếp sóng dựa trên ba công nghệ truy cập khác nhau (FDMA

-Đa truy cập phân chia theo tần số, TDMA - -Đa truy cập phân chia theo thời gian vàCDMA - Đa truy cập phân chia theo mã) Dịch vụ gia tăng trên toàn thế giới và pháttriển ứng dụng trên tiêu chuẩn duy nhất với 5 kỹ thuật và 3 công nghệ.

Tính kinh tế

Sự hợp nhất giữa các ngành công nghiệp 3G là bước quan trọng quyết địnhgia tăng số lượng người dùng và các nhà khai thác

Tính tương thích

Các dịch vụ trên IMT-2000 có khả năng tương thích với các hệ thống hiện

có Chẳng hạn, mạng 2G chuẩn GSM sẽ tiếp tục tồn tại một thời gian nữa và khảnăng tương thích với các hệ thống này phải được đảm bảo hiệu quả và liền mạchqua các bước chuyển

Thiết kế theo modul

Chiến lược của IMT-2000 là phải có khả năng mở rộng dễ dàng để phát triển

số lượng người dùng, vùng phủ sóng, dịch vụ mới với khoản đầu tư ban đầu thấpnhất

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết

Dịch vụ di

động

Dịch vụ di động Di động đầu cuối/di động cá nhân/di động dịch

vụDịch vụ thông tinđịnh vị

- Theo dõi di động/ theo dõi di động thôngminh

Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16-64

kbps)

- Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps)

- Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps)Dịch vụ

Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ Internetthời gian thực

Dịch vụ Internet (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ internet

đa phương tiện

Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực( 2Mbps)

Bảng 1.1 : Phân loại các dịch vụ của IMT - 2000

1.2 Quá trình phát triển của 3G

1.2.1 Hệ thống thông tin di dộng trước 3G

Thông tin di động được ứng dụng cho nghiệp vụ cảnh sát từ những năm 20 ởbăng tần 2 MHz Sau thế chiến thứ 2 mới xuất hiện thông tin di động điện thoại dândụng (1939- 1945) với kĩ thuật FM ở băng 150 MHz Năm 1948, một hệ thốngthông tin di động hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở Richmond – Indian Từ nhữngnăm 60, kênh thông tin di động có dải tần 30 KHz với kĩ thuật FM ở băng tần 450Mhz đưa ra hiệu suất sử dụng phổ tần tăng gấp 4 lần so với cuối thế chiến thứ 2

Quan niệm về Cellular bắt đầu từ cuối những năm 40 với Bell thay thế cho

mô hình quảng bá với máy phát công suất lớn và anten đặt cao, là những cell códiện tích bé có máy phát BTS công suất nhỏ, khi các cell ở cách nhau đủ xa thì cóthể sử dụng lại tần số Tháng 12.1971 đưa ra hệ thống cellular kĩ thuật tương tự, sửdụng phương pháp điều tần FM, dải tần 850 MHz Tương ứng là sản phẩm thươngnghiệp AMPS với tiêu chuẩn do AT và MOTOROLAR của Mỹ đề xuất sử dụngvào năm 1983 Đầu những năm 90 thế hệ đầu tiên của thông tin di động tế bào baogồm hàng loạt các hệ thống ở các nước khác nhau như: TACS, NMTS, NAMTS, C,

…

Tuy nhiên các hệ thống này không thoả mãn được nhu cầu ngày càng cao củangười sử dụng mà trước hết là về mặt dung lượng Mặt khác các tiêu chuẩn hệ thốngkhông tương thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng như mong muốn,việc liên lạc ngoài biên giới là không thể Những vấn đề trên đặt ra cho thế hệ 2thông tin di động tế bào phải lựa chọn giải pháp kĩ thuật: kĩ thuật tương tự hay kĩthuật số Các tổ chức tiêu chuẩn hoá đa số đều lựa chọn kĩ thuật số.Trước hết kĩthuật số đảm bảo chất lượng cao hơn trong môi trường nhiễu mạnh và khả năngtiềm tàng một dung lượng lớn hơn

Hệ thống thông tin di động tế bào thế hệ thứ 2 có 3 tiêu chuẩn chính: GMS,IS–54 (bao gồm cả tiêu chuẩn AMPS), JDC.Tuy nhiên các hệ thống thông tin diđộng thế hệ thứ 2 cũng tồn tại một số nhược điểm như sau: Độ rộng thông băng tầncủa hệ thống bị hạn chế nên việc ứng dụng các dịch vụ dữ liệu bị hạn chế, khôngthể đáp ứng được các nhu cầu phát triển cho các dịch vụ thông tin di động đaphương tiện cho tương lai, đồng thời tiêu chuẩn cho cá hệ thống thế hệ 2 là khôngthống nhất do Mỹ và Nhật sử dụng TDMA băng hẹp còn ở châu Âu sử dụng TDMAbăng rộng nhưng cả 2 hệ thống này có thể coi như là sự tổ hợp của FDMA vàTDMA vì người sử dụng thực tế đều được ấn định cả về tần số và các khe thời giantrong băng tần Do đó việc thực hiện chuyển mạng toàn cầu gặp phải nhiều khókhăn

Bắt đầu từ những năm cuối của thập niên 90 hệ thống thông tin di động thế

hệ thứ 3 ra đời bằng kĩ thuật đa truy nhập CDMA và TDMA cải tiến Lí thuyết vềCDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được áp dụng trong thông tinquân sự từ những năm 1960 Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lýthuyết thông tin trong những năm 1980, CDMA đã được thương mại hoá từ phươngpháp thu GPRS và Ommi – Tracks, phương pháp này đã được đề xuất trong hệthống tổ ong của QUALCOM - Mỹ vào năm 1990

Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số,

mã tạp âm giả ngẫu nhiên PN với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho mỗingười sử dụng Người sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có sửdụng mã PN đã ấn định Đầu thu tạo ra dãy mã giả ngẫu nhiên như ở máy phát vàkhôi phục lại tín hiệu dự định nhờ việc trải phổ ngược các tín hiệu đồng bộ thuđược

So với 2 hệ thống thông tin di động thứ nhất và thứ 2 thì hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ 3 là hệ thống đa dịch vụ và đa phương tiện được phủ khắp toàncầu Một trong những đặc điểm của nó là có thể chuyển mạng, hoạt động ở mọi lúcmọi nơi Điều đó có nghĩa là mỗi thuê bao di động đều được gắn một mã số về nhậndạng thông tin cá nhân, khi máy ở bất cứ nơi nào, quốc gia nào trên thế giới đều cóthể định vị được vị trí chính xác của thuê bao Ngoài ra hệ thống thông tin di độngthế hệ 3 còn là một hệ thống đa dịch vụ, thuê bao có thể thực hiện các dịch vụ thôngtin dữ liệu cao và thông tin đa phương tiện băng rộng như: hộp thoại, truyền Fax,truyền dữ liệu, chuyển vùng quốc tế, WAP (giao thức ứng dụng không dây)… đểtruy cập vào mạng internet, đọc báo chí, tra cứu thông tin, hình ảnh… Do đặc điểmbăng tần rộng nên hệ thống thông tin di động thế hệ 3 còn có thể cung cấp các dịch

vụ truyền hình ảnh, âm thanh, cung cấp các dịch vụ điện thoại thấy hình…

CDMA 1x

Thoại, dịch vụ sốliệu gói

TDMA,CDMAtốc độ mã caohơn

W-CDMA

Thoại và số liệu góiđược thiết kế đểtruyền tiếng và sốliệu đa phương tiện

Sử dụng CDMA

đa phương tiện

Bảng1 2: Các hệ thống thông tin di động

Hình 1.2: Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động

Trong tiến trình phát triển lên 3G nổi lên hai hướng phát triển theo hai tiêuchuẩn chính đã được ITU-T công nhận đó là CDMA 2000 và W-CDMA

 Hướng phát triển theo W-CDMA :

- Triển khai trên nền GSM và GPRS sẵn có.Quá trình phát triển theohướng W-CDMA có thể tóm tắt trong sơ đồ sau :

3G 2.5G

2G 1G

Hình1.3: Quá trình phát triển 3G theo hướng W-CDMA

 Hướng phát triển theo CDMA 2000:

Hình1 4: Quá trình phát triển 3G theo hướng cdma2000

Mặc dù mạng cdma One (IS-95) không phải là các mạng đầu tiên cung cấptruy nhập số liệu, nhưng đây là các mạng được thiết kế duy nhất để truyền số liệu Trước hết chúng xử lý truyền dẫn số liệu và tiếng theo cách rất giống nhau khảnăng truyền dẫn tốc độ thay đổi có sẵn trong cdmaOne cho phép quyết định lượngthông tin cần phát, vì thế cho phép chỉ sử dụng tiềm năng mạng theo nhu cầu Vìcác hệ thống cdmaOne sử dụng truyền tiếng đóng gói trên đường trục (các đườngtruyền dẫn từ BTS đến MSC), nên khả năng truyền số liệu gói đã có sẵn trong thiết

bị Công nghệ truyền dẫn số liệu gói của cdmaOne sử dụng ngăn xếp giao thức sốliệu gói số tổ ong (CDPD: Cellular Digital Packet Data) phù hợp với TCP/IP

Bổ sung truyền số liệu vào mạng cdma2000 sẽ cho phép nhà khai thác mạngtiếp tục sử dụng các phương tiện truyền dẫn, các phương tiện vô tuyến, cơ sở hạtầng và các thiết bi đầu cuối hiện có bằng cách nâng cấp phần mềm cho chức năngtương tác Nâng cấp lên IS-95B cho phép tăng tốc kênh để cung cấp tốc độ số liệu

64 – 115 kbit/s và đồng thời cải thiện chuyển giao mềm và chuyển giao cứng giữacác tần số Các nhà sản xuất đã công bố các khả năng số liệu gói, số liệu kênh vàfax số trên các thiết bị cdmaOne của họ

Một trong các mục tiêu quan trọng của ITU IMT – 2000 là tạo ra các tiêuchuẩn khuyến khích sử dụng một băng tần trên toàn cầu nhằm thúc đẩy ở mức độcao việc nhiều người thiết kế và hỗ trợ các dịch vụ cao IMT – 2000 sẽ sử dụng cácđầu cuối bỏ túi kích cỡ nhỏ, mở rộng nhiều phương tiện khai thác và triển khai cấutrúc mở cho phép đưa ra các công nghệ mới Ngoài ra các hệ thống 3G hứa hẹn đemlại các dịch vụ tiếng vô tuyến có các mức chất lượng hữu tuyến đồng thời với tốc độ

và dung lượng cần thiết để hỗ trợ đa phương tiện và các ứng dụng tốc độ cao Cácdịch vụ trên cơ sở định vị, đạo hàng, hỗ trợ cấp báo và các dịch vụ tiên tiến kháccũng sẽ được hỗ trợ

Sự phát triển của hệ thống 3G sẽ mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vôtuyến đối với PSTN và truy nhập mạng số liệu công cộng, đồng thời đảm bảo điềukiện tiện lợi hơn các ứng dụng và các tiềm năng mạng Nó cũng sẽ đảm bảo chuyểnmạng toàn cầu, di động dịch vụ, ID trên cơ sở vùng, tính cước và truy nhập thư mụctoàn cầu Thậm chí có thể hy vọng công nghệ 3G cho phép kết nối mạng vệ tinhmột cách liên tục

Một trong các yêu cầu kỹ thuật của cdma2000 là tương thích với hệ thống cũcdmaOne về: Các dịch vụ tiếng, các bộ mã hoá tiếng, các cấu trúc báo hiệu và khảnăng bảo mật

Bằng cách chuyển từ công nghệ giao diện vô tuyến IS-95CDMA hiện naysang IS-2000 1X của tiêu chuẩn cdma2000, các nhà khai thác đạt được tăng dunglượng vô tuyến gấp đôi và có khả năng xử lý số liệu gói đến 144 kbit/s

Cùng sự ra đời của cdma2000 giai đoạn một, các dịch vụ số liệu cũng sẽđược cải thiện Giai đoạn 2 cũng sẽ đuợc hình thành cơ cấu MAC (Medium AccessControl: điều khiển truy nhập môi trường) và định nghĩa giao thức đoạn nối vôtuyến (RLP: Radio Link Protocol) cho số liệu gói để hỗ trợ các tốc độ số liệu gói ítnhất là 144kbit/s

Thực hiện giai đoạn 2 của cdma2000sẽ mang lại rất nhiều các khả năng mới

và các tăng cường dịch vụ Giai đoạn 2 sẽ hỗ trợ tất cả các kích cỡ kênh (6X, 9X và12X) cơ cấu cho các dịch vụ tiếng, bộ mã hoá tiếng cho cdma2000, bao gồm tiếngtrên nền IP Với giai đoạn 2 các dịch vụ đa phương tiện thực sự sẽ được cung cấp và

sẽ mang lại cơ hội thuận lợi bổ sung cho các nhà khai thác Các dịch vụ đa phươngtiện sẽ có thể thực hiện được thông qua MAC số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ cho số liệugói, hỗ trợ đầy đủ cho dịch vụ số liệu gói đến 2Mb/s, RLP hỗ trợ tất cả các tốc độ sốliệu đến 2Mb/s và mô hình gọi đa phương tiện tiên tiến

Cả cdma2000 giai đoạn 1 và 2 đều có thể hoà trộn với cdmaOne để sử dụnghiệu quả nhất phổ tần tuỳ theo nhu cầu của khách hàng Chẳng hạn một nhà khaithác có nhu cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ có thể chọn triển khai kết hợp giao

đoạn 1 cdma2000 và cdmaOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho cdmaOne Ở mộtthị trườmg khác, người sử dụng có thể chưa cần nhanh chóng sử dụng các dịch vụtốc độ số liệu cao thì nhiều kênh hơn sẽ được dành cho các dịch vụ của cdmaOne.

Vì các khả năng của cdma2000 giai đoạn hai đã sẵn sàng nên nhà khai thác khác cónhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ tần để hỗ trợ các dịch vụ mới

1.2.2 Lộ trình phát triển lên 4G

- Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G như sau :

+ Trong khi 3GPP phát triển HSPA(High Speed Packet Data) từ W-CDMAthì 3GPP2( CDMA 2000) phát triển CDMA2000 1xEV-DO

+ Bước tiếp theo , 3GPP phát triển 3G LTE còn 3GPP2 thì phát triển UBM(hay còn gọi là CDMA2000 Rev C) Chúng đều hướng tới sử dụng MIMO để tăngtốc độ truyền

Hình 1.5 : Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G

AMPS: Advanced Mobile Phone SystemTACS: Total Access Communication SystemGSM: Global System for Mobile TelecommucationsWCDMA: Wideband Code Division Multiple AccessEVDO: Evolution Data Only

IMT: International Mobile TelecommnicationsIEEE: Institute of Electrical and Electtronics EngineersWiFi: Wireless Fidelitity

WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave AccessLTE: Long Term Evolution

UMB: Untra Mobile Broadband

Hình 1.6: Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP

Hình 1.7: Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP

1.3 Các tiêu chuẩn công nghệ của 3G

Các hệ thống thông tin di động thứ hai gồm: GSM, IS – 136, IS – 95 CDMA

và PDC Trong qúa trình thiết kế các hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệthống thế hệ hai đã được các cơ quan tiêu chuẩn hoá của từng vùng xem xét để đưa

ra các đề xuất tương thích Khuyến nghị ITU-R M.1457 đưa ra 6 tiêu chuẩn côngnghệ cho giao diện truy nhập vô tuyến của thành phần mặt đất của các hệ thốngIMT-2000 (tên gọi mạng 3G của ITU), bao gồm:

 IMT-2000 CDMA Direct Spread (trải phổ trực tiếp), thường được biếtdưới tên WCDMA

 IMT-2000 CDMA Multi-Carrier (nhiều sóng mang), đây là phiên bản 3Gcủa hệ thống IS-95 (hiện nay gọi là cdmaOne)

 IMT-2000 TDMA Single-Carrier (một sóng mang), các hệ thống thuộcnhóm này được phát triển từ các hệ thống GSM hiện có lên GSM 2+(được gọi là EDGE)

 IMT-2000 FDMA/TDMA (thời gian tần số), đây là hệ thống các thiết bịkéo dài thuê bao số ở châu Âu

di động)

Mỗi tiêu chuẩn trong sáu tiêu chuẩn công nghệ nêu trên đều được các công tylớn và một số quốc gia có nền công nghiệp điện tử, viễn thông phát triển ủng hộ và

ra sức vận động Các tiêu chuẩn này cạnh tranh gay gắt với nhau trong việc chiếmlĩnh thị trường thông tin di động Trong đó chỉ có 3 công nghệ được biết đến nhiềunhất và phát triển thành công là WCDMA, CDMA 2000 1x EV-DO và WiMAX diđộng

1.3.1 IMT-2000 CDMA Direct Spread

Công nghệ IMT-2000 CDMA Direct Spread được biết đến nhiều hơn dướitên gọi thương mại là WCDMA, được chuẩn hoá bởi 3GPP Dựa trên công ghệWCDMA hiện có hai loại hệ thống là FOMA (do NTT DoCoMo triển khai ở Nhật)

và UMTS (được triển khai đầu tiên ở Châu Âu, sau đó phát triển ra toàn thế giới).UMTS là sự phát triển lên 3G của họ công nghệ GSM (GSM, GPRS & EDGE), làcông nghệ duy nhất được các nước châu Âu công nhận cho mạng 3G GSM vàUMTS cũng là dòng công nghệ chiếm thị phần lớn nhất trên thị trường thông tin diđộng ngày nay (chiếm tới 85,4% theo GSA 8-2007)

Một số đặc điểm chủ yếu của công nghệ WCDMA bao gồm: Mỗi kênh vôtuyến có độ rộng 5 MHz; tương thích ngược với GSM; chip rate 3,84 Mbps; hỗ trợhoạt động không đồng bộ giữa các cell; truyền nhận đa mã; hỗ trợ điều chỉnh côngsuất dựa trên tỷ số tín hiệu/tạp âm; có thể áp dụng kỹ thuật anten thông minh đểtăng dung lượng mạng và vùng phủ sóng (phiên bản HSPA từ Release 8 trở lên);hỗtrợ nhiều kiểu chuyển giao giữa các cell, bao gồm soft-handoff, softer-handoff vàhard-handoff;

UMTS cho phép tốc độ downlink là 0,384 Mbps (full mobility) và với phiênbản nâng cấp lên HSPA Release 6 hiện nay, tốc độ lên tới 14 Mbps (downlink) và1,4 Mbps (uplink) Dự kiến phiên bản HSPA Release 8 ra mắt vào năm 2009 (thêmtính năng MIMO) thì tốc độ tương ứng sẽ là 42 Mbps & 11,6 Mbps

UMTS hoàn toàn tương thích ngược với GSM Các máy handset UMTSthường hỗ trợ cả hai chế độ GSM và UMTS, do vậy chúng có thể sử dụng với cácmạng GSM hiện có Nếu một thuê bao UMTS ra khỏi vùng phủ sóng của mạngUMTS và đi vào vùng phủ sóng GSM thì cuộc gọi của thuê bao đó được tự độngchuyển giao cho mạng GSM

Đặc biệt, trong băng tần 1900-2200 MHz thì WCDMA là công nghệ duynhất hiện nay đã có thiết bị sẵn sàng, được nhiều nhà cung cấp thiết bị sản xuất và

có thể cung cấp ngay khi có đơn đặt hàng Mặt khác, do quy mô thị trường lớn và làcông nghệ đã “trưởng thành” nên WCDMA cũng là một trong những công nghệ cóchi phí đầu tư thấp nhất, đem lại hiệu quả cao nhất

Tuy nhiên UMTS cũng có một số nhược điểm Chuyển giao cuộc gọi mới chỉthực hiện được theo chiều từ UMTS sang GSM mà chưa thực hiện được theo chiều

ngược lại Tần số cao hơn mạng GSM900 nên số lượng trạm BTS dày đặc hơn do

đó thời gian xây dựng mạng lâu hơn và chi phí cao hơn mạng GSM Để cung cấpđược dịch vụ Video-on-demand, các trạm gốc phải đặt cách nhau khoảng 1-1,5km;điều đó có thể thực hiện được ở khu vực đô thị nhưng sẽ là không kinh tế ở khu vựcnông thôn

1.3.2 IMT-2000 CDMA Multi-Carrier

IMT-2000 CDMA Multi-Carrier còn được gọi là IMT-MC hay CDMA2000

là công nghệ phát triển lên 3G từ họ CDMAOne (IS-95) bởi 3GPP2 Đây là côngnghệ cạnh tranh trực tiếp với công nghệ WCDMA trên thị trường thông tin di động

CDMA2000 có các phiên bản 1x (hay 1xRTT), 3x, CDMA2000 EV-DO, CDMA2000 EV-DV CDMA2000 sử dụng các cặp sóngmang có độ rộng kênh 1,25 MHz Phiên bản đầu tiên CDMA2000 1x (hay IS-2000)

CDMA2000-sử dụng 1 cặp kênh vô tuyến 1,25 MHz để chuyển tải 128 kênh lưu lượng, cung cấptốc độ downlink 144 kB/s Mặc dù CDMA2000 1x được công nhận là 3G nhưngnhiều người coi nó là đại diện của mạng 2,5G

CDMA2000 và CDMA2000 EV-DV sử dụng 3 kênh 1,25 MHz để tăng tốc

độ CDMA2000 EV-DV có tốc độ downlink lên đến 3,1 Mbps và uplink là 1,8Mbps Tuy nhiên cả hai phiên bản này đều không còn được tiếp tục nghiên cứu,phát triển để thương mại hoá do các nhà khai thác CDMA2000 lớn nhất (như SprintNextel và Verizon Wireless) đều đã lựa chọn phiên bản EV-DO Hiện nay chưa cómạng thương mại nào triển khai hai phiên bản này

CDMA2000 EV-DO lại có nhiều revision khác nhau: Rev 0, Rev A, Rev

B, Rev C Tiêu chuẩn CDMA2000 EV-DO đầu tiên được gọi là Revision 0 có tốc

độ downlink lên đến 2,4 Mbps và uplink là 153 kbps CDMA2000 Rev A có tốc độlên đến 3,1 Mbps downlink và 1,8 Mbps uplink Rev B hỗ trợ tốc độ uplink lên đến14,7 Mbps (3 kênh sóng mang) Dự kiến đến giữa năm 2009 khi Rev C hay còn gọi

là UMB ra đời (sử dụng MIMO và OFDMA) sẽ hỗ trợ tốc độ downlink lên đến 275Mbps và uplink lên đến 75 MBps Tốc độ này cho phép người ta coi UMB là côngnghệ của mạng 4G, sánh ngang với LTE của dòng công nghệ HSPA/WCDMA.Cũng giống như HSPDA, các modem từ Rev A trở lên của CDMA2000 sử dụngchipset của Qualcomm cũng có khả năng xử lý đồng thời cuộc gọi voice bằngchuyển mạch kênh và truy cập dữ liệu bằng chuyển mạch gói

Hiện nay thiết bị CDMA2000 ở băng tần 1900-2200 MHz trên thế giới mớichỉ có 1 nhà khai thác duy nhất là KDDI của Nhật Bản triển khai CDMA2000 ởbăng tần 1900-2200 MHz Thiết bị cho mạng này được KDDI đặt hàng riêng củaToshiba nên không phổ biến trên thị trường Thiết bị CDMA2000 trong băng 1900-

2200 MHz có thể sẽ chỉ có sau khi Rev C (hay UMB) được thương mại hoá vàocuối năm 2009, đầu năm 2010

Tuy nhiên thị trường cho công nghệ CDMA2000 vốn đã nhỏ hơnGSM/UMTS nay lại đang suy giảm Tại một số nước, các nhà khai thácCDMA2000 cũng đang chuyển hướng sang HSPA Tại Hàn Quốc, KTF và SKTelecom đã tuyên bố ngừng đầu tư vào mạng CDMA2000 và bắt đầu từ đầu nămnay đã chuyển dần khách hàng sang HSPA Tại Australia, Telstra đã tuyên bố sẽ thuhẹp và ngừng hoạt động mạng EV-DO và chuyển dần khách hàng sang mạngHSPA Các nhà sản xuất cũng không còn quan tâm nhiều đến CDMA2000 nữa.Nokia đã tuyên bố rút khỏi việc nghiên cứu phát triển CDMA và chỉ tiếp tục kinhdoanh các sản phẩm CDMA ở một số thị trường trọng điểm.

1.3.3 IMT-2000 CDMA TDD

Họ công nghệ CDMA TDD bao gồm TD-CDMA và TD-SCDMA Côngnghệ TD-SCDMA do chính phủ Trung Quốc chỉ đạo Học viện Công nghệ Viễnthông Trung Quốc và Công ty Datang nghiên cứu, phát triển với mục tiêu “không lệthuộc vào công nghệ Phương Tây” nhằm tránh phải trả một khoản phí bản quyềnkhông nhỏ cho các sáng chế của các công ty Âu-Mỹ đồng thời thúc đẩy ngành côngnghiệp điện tử-viễn thông Trung Quốc phát triển Công nghệ TD-SCDMA còn đangđược nghiên cứu phát triển và chưa có nước nào ngoài Trung Quốc dự định triểnkhai

TD-CDMA hay còn gọi là UMTS-TDD sử dụng chung một kênh vô tuyến 5MHz cho cả đường lên và đường xuống Mỗi khung thời gian rộng 10 ms chiathành 15 time slot Các time slot được phân bổ cho đường lên và đường xuống theomột tỷ lệ cố định Công nghệ truy cập CDMA được sử dụng trong mỗi time slot đểghép kênh các dòng dữ liệu từ các tranceiver khác nhau

Công nghệ TD-CDMA chủ yếu được sử dụng để truy cập dữ liệu internetbăng thông rộng chứ không dành cho thoại Nó chủ yếu được dùng cho các pico-cell và micro-cell có nhu cầu dữ liệu lớn Hiện nay đã có khoảng 20 nước triển khaiTD-CDMA ở các thành phố lớn Tuy nhiên công nghệ này chưa thực sự chín muồi

và quy mô thị trường cũng như số lượng các nhà cung cấp thiết bị còn nhiều hạnchế

1.3.4 IMT-2000 TDMA Single-Carrier

Công nghệ TDMA Single-Carrier còn được gọi là WUC-136, được phát triển

từ tiêu chuẩn IS-136 TDMA Nó sử dụng các kênh có độ rộng 30 KHz, 200 KHz và1,6 MHz Công nghệ này vẫn còn đang ở giai đoạn nghiên cứu phát triển, chưa có

hệ thống nào được triển khai thương mại, do đó cũng ít có khả năng chiếm lĩnh thịtrường

1.3.5 IMT-2000 FDMA/TDMA

Công nghệ này còn có tên gọi là DECT Nó được ETSI phát triển và đượctriển khai ở một số nước châu Âu, châu á và châu Mỹ cho các hệ thống điện thoạikhông dây tổng đài cơ quan (PBX) và điện thoại vô tuyến nội thị công cộng Do cócông suất nhỏ, vùng phủ sóng hẹp (maximum 0,25W) nên công nghệ này khôngthích hợp cho việc phủ sóng toàn quốc đến các vùng nông thôn.

1.3.6 IMT-2000 OFDMA TDD WMAN

Công nghệ này dựa trên tiêu chuẩn 802.16e-2005 hay còn gọi là Wimax diđộng Nó được IEEE phát triển và đang được thử nghiệm triển khai ở một số nước.Mobile Wimax có một số đặc điểm cơ bản như sau:Thiết kế mạng dựa trên cấu trúcAll-IP; kênh vô tuyến có độ rộng 3.5, 5, 7, 10, 20 MHz; song công TDD; sử dụngđiều chế OFDMA; tần số 2.3; 2.5; 3.5 GHz; từ CW2 (2008) trở lên sẽ hỗ trợ ăngtenthông minh (MIMO); tốc độ (CW2) DL = 37.4 Mbps; UL=10 Mbps

Công nghệ Wimax đang được khá nhiều các công ty tham gia phát triển, đặcbiệt là các công ty đang chiếm thị phần khiêm tốn trong môi trường thông tin diđộng như Nortel hay Motorola Wimax là công nghệ có tiềm năng cạnh tranh caotrong việc cung cấp dịch vụ truy cập không dây băng rộng Hiện nay Wimax forum

đã có tới 469 thành viên (7/2007) là các nhà sản xuất chip/linh kiện; các nhà cungcấp thiết bị, các nhà cung cấp dịch vụ và các nhà cung cấp ứng dụng

Tuy nhiên Mobile Wimax cũng có một số nhược điểm Băng tần cho MobileWimax không được thống nhất cao trên toàn cầu như UMTS nên quy mô thị trường

bị phân mảnh, dẫn đến chi phí sản xuất cao, thiết bị có giá thành cao Công nghệWimax được phát triển từ con số 0 nên không tương thích với bất kỳ công nghệ nào

có trước đó Ngoài ra, việc phát triển Wimax xuất phát từ nhu cầu cung cấp dịch vụ

dữ liệu băng rộng không dây nên chi phí để cung cấp dịch vụ thoại qua mạngWimax di động là khá tốn kém trong khi nhu cầu chủ yếu của người tiêu dùng hiệnnay vẫn là thoại (80-90% lưu lượng toàn mạng), số lượng người sử dụng laptop vàPDA vẫn còn khá ít

Chương 2

Location based service

Điện thoại di động và Internet đã tạo nên một cuộc cách mạng trong việcgiao tiếp cũng như phong cách sinh hoạt của con người.Số lượng người dùng điệnthoại di động và PDA ngày càng tăng, cho phép mọi người có thể truy cập internet

ở bất cứ nơi đâu, bất cứ khi nào họ muốn.Thông qua Internet , họ có thể nhận đượccác tin tức sự kiện trong ngày , tìm kiếm địa điểm , tra cứu các dịch vụ một cách dễdàng

Một ví dụ đưa ra là : Một khách hàng muốn tìm kiếm một nhà hàng để ăntối.Để hạn chế các kết quả tìm kiếm , khách hàng đó phải bổ sung thêm một số tiêuchí kèm theo : như địa điểm ( có gần nơi họ ở không ? ) , giá cả , chất lượng đồăn…

Một trong những tiêu chí tìm kiếm là vị trí nhà hàng có thể được thực hiệnthông qua một hệ thống , được gọi là Location Based Service (LBS )

Có thể định nghĩa LBS như sau:

+ Là các dịch vụ thông tin tiếp cận với các thiết bị di động thông qua mạng di

động và sử dụng vị trí của thiết bị di động (Virrantaus et al 2001).

+ Một định nghĩa tương tự được OpenGeospatial Consortium(OGC – 2005)đưa ra: Là một dịch vụ Internet không dây sử dụng các thông tin về vị trí địa lý đểđáp ứng các yêu cầu từ nhưng khách hàng di động.Bất cứ ứng dụng dịch vụ nàokhai thác thông tin vị trí của thiết bị di động đầu cuối

Những định nghĩa trên đã mô tả LBS như là một sự kết hợp của 3 công nghệ:

 Những công nghệ thông tin và truyền thống mới (NICTS) : như là hệthống viễn thông di động và các thiết bị cầm tay

 Internet

 Các hệ thống thông tin địa lý ( GIS) với không gian cơ sở dữ liệu

Hình 2.1: Công nghệ trong hệ thống LBS

2.1.Thế nào là LBS

2.1.1 Mối quan hệ giữa GIS và LBS

LBS và GIS có một số điểm tương đồng.Cả hai cùng liên quan đến vị trí địa lý.Thông thường việc xử lý các thông tin với tham chiếu vị trí và phân tích cácchứng năng ( LBS) để đưa ra câu trả lời cho câu hỏi :

 Tôi đang ở đâu ?

 Những gì đang ở gần tôi ?

 Tôi phải đi như thế nào ?

Tuy nhiên, GIS và LBS có nguồn gốc khác nhau và phục vụ cho các nhómngười dùng khác nhau

GIS có từ rất sớm , được phát triển trong nhiều thập kỷ và dựa trên những ứngdụng dữ liệu địa lý chuyên nghiệp.Trong khi đó , LBS mới được phát triển khá gầnđây, do sự phát triển của dịch vụ di động

GIS có thể được xem như là hệ thống truyền thống chuyên nghiệp, dành chongười dùng có kinh nghiệm với số lượng lớn các chức năng.Hơn nữa, GIS yêu cầunhiều tài nguyên máy tính.Ngược lại, LBS lại được phát triển như là các dịch vụgiới hạn , hướng tới nhóm người dùng không chuyên.Các ứng dụng LBS hoạt độngvới hạn chế của môi trường tính toán di động như : khả năng tính toán thấp, vùnghiện thị nhỏ ,thời gian chạy pin của thiết bị di động

vị trên xe ô tô

 Mạng kết nối : Thành phần thứ 2 là mạng di động , truyền dữ liệu và yêu cầudịch vụ từ thiết bị đầu cuối đến nhà cung cấp dịch vụ và sau đó , truyềnthông tin phản hồi lại người dùng

 Thành phần định vị : Trong quá trình xử lý của một dịch vụ , vị trí của ngườidùng cần được xác định.Vị trí người dùng có thể được xác định thông qua hạtầng mạng di động hoặc thông qua Hệ thống định vị toàn cầu ( GPS).Hơnnữa , còn có thể xác định vị trí thông qua các trạm WLAN , dấu hiệu hoạtđộng hay trạm phát sóng vô tuyến.Các phương pháp sau có thể được sử dụngtrong việc chỉ đường trong nhà như trong bảo tàng, nơi mà GPS không thểxác định được vị trí Nếu vị trí không thể tự động xác định thì nó có thểđược cấu hình bởi người dùng

 Thành phần cung cấp dịch vụ và ứng dụng : Nhà cung cấp dịch vụ cung cấpnhiều dịch vụ khác nhau cho người dùng và chịu trách nhiệm xử lý các yêucầu.Các dịch vụ có thể tính toán đươck vị trí , dẫn đường , tìm kiếm cácthông tin liên quan đến vị trí địa lý hoặc tìm kiếm thông tin cụ thể về mộtđối tượng mà họ quan tâm.

 Thành phần cung cấp dữ liệu và nội dung : Nhà cung cấp dịch vụ thườngkhông lưu dữ và duy trì tất cả các thông tin mà có thể được yêu cầu từ phíangười dùng.Vì thế , những dữ liệu địa lý và thông tin vị trí thường được yêucầu từ những nguồn đáng tin cậy( dữ liệu bản đồ ) hoặc các đối tác kinhdoanh ( thông tin giao thông , vị trí các địa điểm …)

Hình 2.2 : Các thành phần của hệ thống LBS

2.1.3.Push – Pull services

- Về cơ bản có thể phân thành 2 loại LBS khác nhau dựa theo thông tin có đượcphân phối dựa trên tương tác người dùng hay ko:

+ Pull services : phân phối thông tin trực tiếp theo yêu cầu của người dùng.Nó

tương tự như việc truy cập Website trong Internet bằng việc điền địa chỉ vào trìnhduyệt Web.Pull services lại được chia thàng 2 loại là :

 Functional services ( dịch vụ hướng chức năng ), như là việc yêu cầu 1

xe taxi hay 1 xe cứu thương ngay khi ấn 1 nút trên thiết bị

 Information services ( dịch vụ hướng thông tin) , như là việc tìm kiếmnhà hàng Trung Quốc gần nhất

+Push services : phân phối thông tin theo những yêu cầu gián tiếp của người

dùng.Push services thường được kích hoạt thông qua một sự kiện nào đó, ví dụ nhưngay khi người dùng đi vào 1 vùng đặc biệt nào đó , hoặc ngay khi thời gian đến 1giới hạn nào đó Ví dụ như một thông báo quảng cáo khi người dùng đi vào khu vựcmua sắm , hay cảnh báo khi thời tiết thay đổi( bão lốc…).Vì thế , push servicekhông có giới hạn trên sự tương tác trước đó của người dùng với hệ thống, và việcthiết lập nó rất phức tạp

2.2.Ứng dụng của LBS

- Định nghĩa ở trên chỉ ra rằng LBS trả lời được các câu hỏi như : Tôi đang ởđâu?, bạn tôi đang ở đâu , có những gì xung quanh tôi ? và nhiều câu hỏi khácnữa.Để thiết kế một LBS , các thông tin người dùng cần là rất quan trọng để tạo ramột LBS hữu dụng

2.2.1.Yêu cầu của người dùng

- Những yêu cầu của người dùng có thể được chia thành 5 loại hình chính :

 Locating : hầu hết người dùng đều muốn biết vị trí của chính mình dùng,

vị trí của ai đó (bạn bè , người thân…) hay vị trí của bất cứ thứ nào khác

 Searching : tìm kiếm thông tin ,đối tượng hay bất cứ sự kiện nào.

 Navigating : Chỉ dẫn đường đến một vị trí nào đó.

 Identifying : Tìm kiếm những đặc tính của một vị trí nào đó.

 Checking : Kiểm tra những sự kiện ở gần vị trí hiện tại của người

dùng.Không chỉ kiểm tra thông tin địa lý mà còn cả thời gian diễn ra sựkiện đó

Hình 2.3: Những yêu cầu người dùng liên quan đến vị trí địa lý

2.2.2 Ví dụ về LBS

Hiện nay có rất nhiều ứng dụng LBS khác nhau.Hình dưới đây đưa ra cái nhìntổng quan về các loại chính của ứng dụng LBS Ngoài ra, còn có rất nhiều ứng dụngkhác vẫn đang được phát triển

Hình 2.4 : Các ứng dụng LBS

Có thể chia các ứng dụng LBS thành một số loại sau :

+ Emergency Services : Dịch vụ khẩn cấp Một trong những ứng dụng phổ

biến nhất của LBS là khả năng xác định vị trí của một cá nhân, người mà không biếtchính xác vị trí của mình hoặc không có khả năng tiết lộ vì đang trong tình trạngkhẩn cấp ( Chấn thương, tội phạm tấn công… )

Ví dụ : người lái xe không biết chính xác vị trí của họ khi xe bị hỏng.Với vịtrí chính xác tự động chuyển đến dịch vụ khẩn cấp , lái xe có thể nhận được sự hỗtrợ nhanh chóng và hiệu quả.Loại dịch vụ này bao gồm cả các trường hợp khẩn cấpcông cộng và cá nhân

Hình 2.5: Ví dụ về dịch vụ khẩn cấp – LBS

+ Navigation Services : Dịch vụ dẫn đường.Là dịch vụ dựa trên người dùng

di động, nhu cầu chỉ dẫn trong vùng đại lý hiện tại Khả năng một mạng di động xácđịnh chính xác vị trí của người dùng là hiện nhiên trong một hệ thống dẫn đường

Ví dụ : Bằng việc xác định vị trí của điện thoại di động ,dịch vụ có thể chophép người dùng biết chính xác nơi họ đang ở và chỉ dẫn chi tiết cách họ có thể điđến nơi họ muốn.Trong hầu hết dịch vụ dẫn đường hiện tại ,các thông tin về địnhtuyến và cơ sở dữ liệu bản đồ đều không nằm trên điện thoại di động.Người dùnglấy những thông tin định tuyến đã được tính toán trước trên server thông qua mạng

di động

Hình 2.6 : Ví dụ về dịch vụ dẫn đường – LBS

+ Information Services : Dịch vụ thông tin Tìm các dịch vụ gần nhất , truy

cập thông tin giao thông , nhận sự giúp đỡ trong một nơi xa lạ …chỉ là một vàitrong số rất nhiều dịch vụ dựa trên vị trí đía lý.Độ nhạy của các dịch vụ thông tinthường liên quan đến việc phân phối thông tin kỹ thuật số trên thiết bị định vị , thờigian đặc trưng và hành vi của người sử dụng

Ví dụ : Dịch vụ du lịch , hướng dẫn viên du lịch : các dịch vụ này có thể tựđộng hoặc có sự hỗ trợ của trung tâm điều hành , sẽ thông báo cho người dùngnhững địa điểm du lịch gần họ( bảo tàng , danh lam thắng cảnh…)

Hình 2.7 : Ví dụ về dịch vụ thông tin - LBS

+Tracking and Management Services : dịch vụ theo dõi và quản lý Các dịch

vụ theo dõi có thể được áp dụng như nhau cho cngười tiêu dùng và thị trường doanhnghiệp.Một ví dụ phổ biến là theo dõi các gói bưu kiện để công ty có thể biết được

vị trí của nó ở bất cứ lúc nào.Theo dõi phương tiện có thể áp dụng trong trường hợp

điều phối xe cứu thương , taxi gần nhất đến nơi yêu cầu.Cha mẹ có thể quản lý concái qua việc biết được vị trí con mình

+ Dịch vụ thanh toán : Nhà cung cấp dịch vụ có thể tính phí dịch vụ một

cách tự động của người dùng trong một số dịch vụ cụ thể, phụ thuộc vào vị trí địa lýcủa họ khi họ sử dụng dịch vụ đó

2.3.Mô hình hoạt động của LBS

- Thông qua ví dụ về việc tìm kiếm nhà hàng gần nhất, chúng ta sẽ thấy đượcquá trình yêu cầu dịch vụ cũng như kết quả phản hồi từ hệ thống

Hình 2.8 : Mô hình hoạt động của LBS

Thông tin người dùng muốn biết là một hướng dẫn đến nhà hàng gần họnhất.Vì vậy , người dùng có thể lựa chọn chức năng thích hợp trên thiết bị di độngcủa họ Ví dụ : Mở phần Tìm kiếm , nhập “Nhà hàng”.Quá trình hoạt động sẽ diễn

ra như sau :

B1: Bây giờ , nếu chức năng đã được kich hoạt ,vị trí của thiết bị di động sẽ

thu được từ Dịch vụ định vị.Nó có thể là từ hệ thống GPS hoặc thông qua chứcnăng định vị của mạng di động.Sau đó, khách hàng gửi thông tin yêu cầu, trong đó

có đối tượng tìm kiếm (nhà hàng ) và vị trí của họ thông qua mạng kết nối(communication network) đến một nơi cụ thể , được gọi là gateway

B2: Gateway có nhiệm vụ trao đổi thông điệp giữa mạng di động và

Internet.Vì thế, biết được các địa chỉ WEB từ một vài máy chủ ứng dụng và địnhtuyến yêu cầu đến đúng máy chủ đặc trưng.Gateway cũng sẽ lưu lại thông tin vềthiết bị di động

B3: Máy chủ ứng dụng sẽ đọc yêu cầu và kich hoạt dịch vụ thích hợp ,trong

trường hợp này là dịch vụ tìm kiếm

B4: bây giờ , dịch vụ sẽ phân tích thông điệp và dựa vào vị trí người dùng để

trả lời lại yêu cầu Trong ví dụ này , dịch vụ sẽ tra cứu thông tin trong cơ sở dữ liệu,

và tìm ra nhà hàng gần người dùng nhất

B5: Tiếp theo , dịch vụ sẽ tìm kiếm thông tin về các tuyến đường và kiểm tra

khả năng người dùng có thể đến được đó

B6:Khi có đầy đủ các thông tin, dịch vụ sẽ tạo ra một vùng đệm và một truy

vấn định tuyến để lấy một vài nhà hàng.Sau khi lựa chọn được một danh sách nhàhàng, kết quả sẽ được gửi trả lại người dùng thông qua Internet , gateway và mạng

di động

Danh sách nhà hàng sẽ được liệt kê cho người dùng dưới dạng text hoặc được vẽtrên bản đồ.Sau đó người dùng có thể hỏi thông tin về những nhà hàng đó ( thựcđơn, giá cả …), khi đó sẽ kich hoạt một loại dịch vụ khác.Cuối cùng , nếu ngườidùng chọn một nhà hàng nào đó, họ có thể hỏi đường đến nhà hàng đó

2.4.Các phương pháp xác định vị trí và độ chính xác

- Việc xác định vị trí thuê bao di động là một trong những vấn đề khó khănnhất cần phải thực hiện để cung cấp dịch vụ LBS Các nhà cung cấp dịch vụ LBS sửdụng các phương pháp khác nhau để xác định vị trí thuê bao.Người ta có thể chiaphương pháp định vị làm hai loại :

+ Network-based positioning : Định vị dựa trên cơ sở mạng.

+ Terminal-based positioning : Định vị dựa trên thiết bị đầu cuối.

Hình 2.9 : Hai loại phương pháp xác định vị trí

Một số phương pháp định vị phổ biến :

2.4.1.Cell - ID (Cell site Identification)

Cell-ID được sử dụng trong mạng GSM, GPRS và WCDMA, đây là cách xácđịnh vị trí thuê bao đơn giản nhất Phương pháp này yêu cầu mạng xác định vị trícủa BTS mà thiết bị đi động ( MS) đang trực thuộc, nếu có được thông tin này thì

vị trí của MS cũng chính là vị trí của BTS đó Tuy nhiên, do MS có thể ở mọi vị tríbất kỳ trong cell nên độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào kích cỡ cell.Nếu MS thuộc vùng đô thị, mật độ đông thì kích cỡ cỡ cell bé nên độ chính xác caohơn, vùng ngoại ô kích cỡ cell lớn hơn nhiều nên sai lệch về vị trí có thể lên tớichục km

Để tăng độ chính xác người ta dùng sector-ID hoặc có thể kết hợp với mộthay cả hai kỹ thuật TA (Timing Advance) và dựa vào độ mạnh của tín hiệu Cả hai

kỹ thuật này ban đầu được dành cho các mục đích khác do đó khi dùng để xác định

vị trí thì có thể sử dụng các thiết bị đã tồn tại trong mạng GSM/GPRS Kỹ thuật TA

sử dụng thông tin về sai lệch thời gian được gửi từ BTS tới hiệu chỉnh thời gianphát của MS sao cho tín hiệu từ MS tới BTS đúng với khe thời gian dành cho MS

để tính ra khoảng cách từ MS tới BTS Tuy nhiên, kỹ thuật TA chỉ cho biết MStrong vùng địa lý của BTS đang phục vụ nó với bán kính xác định được nhờ TA.Ngoài ra, trong mạng thông tin di động MS thường đo độ mạnh của tín hiệu từ một

số BTS và gửi thông tin này đến BTS đang phục vụ nó, vì vậy có thể dựa vào thôngtin độ mạnh tín hiệu này để tính ra được vị trí MS với độ chính xác cao hơn TA.Tuy nhiên, có rất nhiều yếu tố làm hạn chế hiệu quả của phương pháp này như địahình, suy hao ở môi trường trong nhà (các vật liệu xây dựng, hình dạng, kích cỡ toànhà

Hình 2.10 :Cell-ID kết hợp với Cell-sector hoặc TA

Như vậy, cell-ID và các kỹ thuật tăng cường hỗ trợ nó mặc dù có một số ưuđiểm như ít phải thay đổi phần cứng của mạng, ít tốn kém thì độ kém chính xác,tính phụ thuộc vào mật độ cell làm cho phương pháp xác định này chỉ có khả năng

hỗ trợ cho một số ít các dịch vụ Bảng 1 tổng kết các đặc tính và chỉ tiêu củaphương pháp cell-ID

TTFF (Time to First

mạng

Tính tương thích Rất tốt Cell-ID có thể dùng trong tất cả các mạng

Bảng 2.1 :Những đặc tính của phương pháp cell-ID

2.4.2.E-OTD (Enhanced Observed Time Difference)

Người ta chỉ dùng E-OTD trong mạng GSM/ GPRS Trong mạng này MSgiám sát các cụm truyền từ các BTS lân cận và đo độ lệch thời gian các khung từcác BTS này làm cơ sở của phương pháp xác định vị trí Độ chính xác của phươngpháp E-OTD phụ thuộc vào độ phân giải của phép đo độ lệch thời gian, vị trí địa lýđặt các BTS lân cận và môi trường truyền sóng MS phải đo thời gian chênh lệch từ

ít nhất ba BTS để hỗ trợ xác định được vị trí của MS

Hình 2.11 Nguyên lý hoạt động của E-OTD

Với phương pháp E-OTD, thời gian chính xác là tham số hết sức quan trọng đểxác định vị trí của MS, vì vậy trong mạng GSM/GPRS yêu cầu có thêm các phần tửLMU (Location Measurement Unit) với tỷ lệ 1,5 BTS cần có 1 LMU Như vậy, việcđưa thêm phần tử mới LMU vào mạng làm cấu trúc mạng thay đổi đáng kể Đểcung cấp dịch vụ này ở diện rộng cần lắp đặt rất nhiều LMU cho các BTS củamạng, điều này yêu cầu các kỹ sư phải định cỡ mạng, đánh giá ảnh hưởng tới phần

vô tuyến khi lắp thêm các phần tử này Ngoài ra, MS cũng cần nâng cấp về phầnmềm để hỗ trợ cho E-OTD và khách hàng phải mang máy của mình đến các trungtâm để cập nhật phần mềm này Hơn nữa, MS sẽ gặp phải vấn đề khi họ roamingsang mạng của nhà khai thác khác mà mạng này không cài đặt các phần tử LMU