Giám sát sự dịh chuyển của thuê bao trong mạng gsm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI * Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: Xử lý Thông tin Truyền thông Đề tài: Giám sát dich chuyển thuê bao mạng GSM (Tracking the motion of mobile station in GSM network) Trần Tuấn Vinh Hà Nội 2009 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205165781000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI * Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: Xử lý Thông tin Truyền thông Đề tài: Giám sát dich chuyển thuê bao mạng GSM (Tracking the motion of mobile station in GSM network) Trần Tuấn Vinh Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Kim Khánh Hà Nội 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI * Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: Xử lý Thông tin Truyền thông Đề tài: Giám sát dich chuyển thuê bao mạng GSM (Tracking the motion of mobile station in GSM network) Trần Tuấn Vinh Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Kim Khánh Hà Nội 2009 Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM Lời cảm ơn Đề tài “Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM” đề tài mới, chưa có nhiều kết nghiên cứu nên trình thực tác giả gặp nhiều khó khăn bỡ ngỡ tiếp cận với đề tài Nhưng điều may mắn thực đề tài tác giả nhận hướng dẫn bảo tận tình Tiến sí Nguyễn Kim Khánh, hỗ trợ tạo điều kiện Viện Đào tạo sau Đại học, Viện Công nghệ Thông tin Truyển thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội cho tác giả tham gia khóa thực tập trung tâm nghiên cứu phát triển tập đồn Orange France Telecom - Cộng hịa Pháp Qua đây, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Đào tạo sau Đại học, Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thầy cô bạn bè lớp Cao học Xử lý Thông tin Truyền thơng khóa 2007-2009 chun gia, kỹ sư tập đoàn Orange France Telecom bảo, hỗ trợ, động viên cổ vũ tác giả trình thưc đề tài Đặc biệt, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Nguyễn Kim Khánh, thầy định hướng tận tình hướng dẫn, quan tâm bảo đóng góp ý kiến quý báu giúp tác giả thực thành công đề tài Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2009 Thực đề tài Trần Tuấn Vinh Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin Truyền thông 2007-2009 Trang Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM Mục lục Lời cảm ơn Chương Mở đầu 1.1 Lý lựa chọn đề tài 1.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài 1.3 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.4 Nội dung luận văn .10 Chương Tổng quan tình hinh nghiên cứu .11 2.1 Tổng quan mạng GSM 12 2.1.2 Thiết bị di động 12 2.1.2 Hệ thống trạm gốc 13 2.1.3 Hệ thống mạng 13 2.2 Các dịch vụ dựa vị trí thuê bao mạng GSM/GPRS .14 2.2.1 Dịch vụ thơng tin dựa vị trí 14 2.2.2 Tính cước theo vị trí địa lý 14 2.2.3 Dịch vụ khẩn cấp 15 2.2.4 Dịch vụ dị tìm 15 2.3 Các kỹ thuật định vị mạng GSM/GPRS 15 2.3.1 Cell - ID (Cell site Identification) .16 2.3.2 E-OTD (Enhanced Observed Time Difference) 17 2.3.3 A-GPS (Assisted GPS) 19 2.3.4 Các phương pháp kết hợp .20 2.4 Các vấn đề triển khai LBS mạng GSM/GPRS 22 2.5 Các kết nghiên cứu, triển khai LBS mạng GSM/GPRS ([6]) 24 2.5.1 Kết nghiên cứu IBM LBS mạng GSM/GPRS 24 2.5.2 Kết nghiên cứu Erricson 27 2.5.3 Dịch vụ SMS Locator MobiFone Việt Nam .30 2.6 Các đề xuất giải pháp thực đề tài 31 Chương Các kết nghiên cứu 33 3.1 Giải pháp xác định dịch chuyển thuê bao dựa vùng đia lý 34 3.1.1 Xác định vùng địa lý dựa Cell-ID 34 3.1.2 Giải pháp xác định dịch chuyển thuê bao dựa Cell-ID 37 Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin Truyền thông 2007-2009 Trang Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM 3.2 Giải thuật tính diện tích giao vùng địa lý cell trạm BTS 37 3.2.1 Thuật tốn tính diện tích giao vùng địa lý dạng elip cell 38 3.2.2 Giải thuật áp dụng tính diện tích giao vùng địa lý dạng Polygon với Cell 46 3.3 Giải pháp xác định dịch chuyển thuê bao di động dựa vùng địa lý tảng webservice giao thức MLP (Mobile Location Protocol) 56 3.3.1 Tổng quan MLP 56 3.3.2 Xây dựng ứng dụng webservice xác định dịch chuyển thuê bao dựa MLP 59 3.4 Giải pháp mô dịch chuyển thuê bao di động dựa Map API Google 70 Chương Đánh giá kết 71 4.1 Đánh giá giải pháp xác định dịch chuyển thuê bao dựa vùng địa lý 72 4.2 Đánh giá giải thuật xác định diện tích giao vùng địa lý cell BTS 73 4.3 Đánh giá kết thực giải pháp dựa tảng WebService 77 Chương Kết luận .82 5.1 Các kết nghiên cứu 83 5.2 Điểm hạn chế đồ án .84 5.3 Khuyến nghị hướng nghiên cứu 84 Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin Truyền thông 2007-2009 Trang Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM Danh mục hình sử dụng luận văn: Hình 2.1 Cấu trúc mạng GSM 12 Hình 2.2.Cell-ID kết hợp với Sector-ID TA(Timing Advance) 16 Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động E-OTD 17 Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động A-GPS .19 Hình 2.5 Chi phí triển khai E-OTD so với A-GPS .23 Hình 2.6 Các phần tử mạng GSM/GPRS sử dụng E-OTD 23 Hình 2.7.Cấu trúc hệ thống LBS IBM 25 Hình 2.8 Vị trí thuê bao dựa vị trí BTS 26 Hình 2.9 Hoạt động Spatial Trigger .27 Hình 2.10 Passive update .29 Hình 2.11 Changing Location Update 29 Hình 2.12 Periodic Location Update 30 Hình 2.13 Dịch vụ SMS Locator MobiFone 30 Hình 3.1 Các dạng Cell-ID (Nguồn [7]) .34 Hình 3.2 Các dạng cell 35 Hình 3.3 Một số trường hợp khó xác định dịch chuyển thuê bao 35 Hình 3.4 Quy đổi vùng địa lý sang vùng bao phủ Cell 36 Hình 3.5 Hình dạng Elip 38 Hình 3.6 Hình dạng Cell .38 Hình 3.7 Xoay dịch vị trí elip 39 Hình 3.8 Tọa độ tương đối củađường trịn elip .40 Hình 3.9 Tọa độ điểm đỉnh 41 Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán xác định giao điểm đặc biệt .42 Hình 3.11 Lưu đồ thuật tốn xác định giao điểm 43 Hình 3.12 Các vị trí tương đối đường trịn elip .44 Hình 3.13.Tính gần diện tích hình phẳng 45 Hình 3.14 Thuật tốn xác định điểm nằm hay đa giác 46 Hình 3.15 Trường hợp cắt cạnh đa giác đỉnh đa giác 47 Hình 3.16 Xác định vùng khơng gian giới hạn cạnh đa giác 48 Hình 3.17 Dịch trục tọa độ 49 Hình 3.18 Các hình dạng đa giác 50 Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin Truyền thông 2007-2009 Trang Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM Hình 3.19 Thuật tốn xác định điểm tự giao cắt đa giác 51 Hình 3.20 Ví trí tương đối điểm cực đường trịn so với đa giác 54 Hình 3.21 Phương pháp xác định đường bao theo trục Oy .55 Hình 3.22 Các trường hợp cần loại bỏ tính diện tích giao 56 Hình 3.23 MLP hệ thống LCS (Location services) 57 Hình 3.24 Cấu trúc MLP 57 Hình 3.25 Mơ hình hệ thống xác định dịch chuyển thuê bao 61 Hình 3.26 Kịch trao đổi liệu Service server Omniloc server 63 Hình 3.27 Lưu đồ quy trình thực Omniloc Server 69 Hình 3.28 Lưu đồ thuật tốn mơ dịch chuyển thuê bao 70 Hình 4.1 Chuyển đổi vùng địa lý sang vùng phủ sóng cell với ngưỡng θ 72 Hình 4.2.a Kết tính tốn cho vùng địa lý dạng hình trịn .73 Hình 4.2.b Kết tính tốn cho vùng địa lý dạng elip thẳng đứng 74 Hình 4.2.c Kết tính tốn cho vùng địa lý dạng elip nghiêng góc 530 .74 Hình 4.2.d Kết tính tốn cho vùng địa lý dạng đa giác tự giao cắt .75 Hình 4.3 Tỷ lệ diện tích giao diện tích phủ sóng cell 75 Hình 4.4 Kết tính tốn cho khu vực trung tâm Paris .76 Hình 4.5 Biểu đồ so sánh thời gian tính tốn .76 Hình 4.6.Giao diện cho phép người dùng đưa yêu cầu .77 Hình 4.7.Thông báo lỗi người dùng nhập sai số điện thoại 78 Hình 4.8 Thơng báo lỗi Start time > Stop time 78 Hình 4.9.Vùng địa lý người sử dụng mô tả click chuột lên đồ 79 Hình 4.10.Lỗi xảy khơng kết nối đến Ominiloc server 79 Hình 4.11.Kết đưa website yêu cầu chấp nhận .80 Hình 4.12.Kết thông báo tới điện thoại người dùng SMS 80 Hình 4.13 Mơ dịch chuyển thuê bao 81 Hình 4.14 Thơng báo dịch chuyển th bao tới người sử dụng 81 Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin Truyền thông 2007-2009 Trang Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM Danh mục bảng sử dụng luận văn: Bảng 2.1.Các đặc tính tiêu phương pháp Cell-ID 17 Bảng 2.2 Các đặc tính, tiêu E-OTD 18 Bảng 2.3 Các đặc tính, tiêu A-GPS 20 Bảng 2.4 Các đặc tính phương pháp kết hợp 21 Bảng 2.5 So sánh, đánh giá đặc tính phương pháp định vị 22 Bảng 3.1 Thuật toán xác định dịch chuyển thuê bao dựa Cell 37 Bảng 3.2.Tập DTD sử dụng Element Layer 58 Bảng 3.3 Các dịch vụ cung cấp MLP 59 Bảng 3.4 Tham số HTTP Request 62 Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin Truyền thông 2007-2009 Trang Giám sát dịch chuyển thuê bao mạng GSM Chương Mở đầu 1.1 Lý lựa chọn đề tài Error! Bookmark not defined 1.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài Error! Bookmark not defined 1.3 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Error! Bookmark not defined 1.4 Nội dung luận văn Error! Bookmark not defined Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin Truyền thông 2007-2009 Trang