Mở đầ u
Ý nghĩa th ự c ti n c ễ ủ a đ ề tài
1.1 Lý do lựa chọn đề tài
Nghiên cứu và phát triển ứng dụng dựa trên việc xác định vị trí của người dùng và các đối tượng di động đang thu hút sự quan tâm không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới Hiện nay, các ứng dụng tại Việt Nam chủ yếu dựa vào hệ thống định vị GPS (Global Positioning System) của Mỹ, với ưu điểm là độ chính xác cao và dễ triển khai trên diện rộng Tuy nhiên, nhược điểm của GPS là chi phí đầu thu tín hiệu thường cao và khả năng xác định vị trí bị giảm khi di chuyển vào các khu vực đông dân cư hoặc nhiều nhà cao tầng Do đó, việc triển khai các dịch vụ dựa trên vị trí người dùng qua GPS gặp khó khăn trong việc phục vụ đông đảo người dùng, đặc biệt là những người có thu nhập trung bình và thấp.
Việc xác định vị trí của thiết bị di động không chỉ dựa vào công nghệ GPS mà còn sử dụng nhiều phương pháp khác như dựa trên vị trí của thiết bị trong mạng Wireless, Wimax, GSM/GPRS, WCDMA và 3G.
Với sự phát triển mạnh mẽ của mạng thông tin di động tại Việt Nam, nghiên cứu và phát triển các ứng dụng dựa trên vị trí thuê bao trong mạng GSM/GPRS đang trở thành một vấn đề quan trọng và có tiềm năng ứng dụng cao Mặc dù vậy, kết quả nghiên cứu và triển khai các ứng dụng này tại Việt Nam vẫn còn hạn chế Tác giả quyết định chọn đề tài này nhằm đưa ra những kết quả nghiên cứu và giải pháp phát triển ứng dụng dựa trên vị trí của thuê bao trong mạng GSM/GPRS Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả đã có cơ hội hợp tác với trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và tập đoàn Orange France Telecom, tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu, thử nghiệm và triển khai các kết quả nghiên cứu của mình.
1.2 Phạm vi nghiên c u cứ ủa đề tài
Nghiên cứu v nh v trong m ng GSM/GPRS có rất nhiềề đị ị ạ u hư ng ti p c n và ớ ế ậ nghiên cứu khác nhau tuy nhiên có th chia làm 2ể hướng chính sau:
• Nghiên cứu các gi i pháp nâng cao đ ả ộ chính xác trong vi c xác đ nh v trí c a ệ ị ị ủ thuê bao trong mạng
• Nghiên cứu các gi i pháp tri n khai các ng d ng d a trên v trí c a thuê bao ả ể ứ ụ ự ị ủ
Luận văn này tập trung vào nghiên cứu giải pháp xác định sự dịch chuyển của thuê bao di động dựa trên vùng địa lý Nội dung nghiên cứu sẽ bao gồm các phương pháp và kỹ thuật để phân tích dữ liệu địa lý, nhằm tối ưu hóa việc quản lý và phát triển dịch vụ di động.
• Nghiên cứu t ng quan v các k thu t đ nh v d a trên m ng GSM/GPRS và ổ ề ỹ ậ ị ị ự ạ lựa chọn giải pháp thích hợp cho đề tài
• Xây dựng gi i pháp xác đ nh vùng đ a lý (khu v c có v trí và hình d ng xác ả ị ị ự ị ạ định) d a trên vùng ph sóng c a các tr m BTS ự ủ ủ ạ (các cell).
Xây dựng giải thuật xác định sự chuyển động của thuê bao trong các trường hợp như: đang đi vào (Entering), đang rời khỏi (Leaving), đang ở trong (Within) và đang ở ngoài (Without) một cách chính xác, đồng thời đảm bảo tính thời gian thực.
• Tim hiểu chu n giao thẩ ức MLP (Mobile Location Protoco ) và Omniloc l flatform (c ủa Orange France Telecom) ển khai ktri ết quả nghiên cứu trên nền middleware và WebService
• Tìm hiểu và ng d ng Google API ki m tra đánh giá các k t qu nghiên c u ứ ụ để ể ế ả ứ và xây dựng server mô ph ng s dỏ ự ịch chuy n c a thuê bao di đ ng ể ủ ộ
Luận văn này không chỉ ừng lại ở nghiên cứu lý thuyết mà mong muốn triển d khai các kết qu nghiên c u này vào thự ế vớ ảả ứ c t i s n ph m ng d ng c th ẩ ứ ụ ụ ể
1.3 Ý nghĩa thực ti n cễ ủa đề tài
Here is the rewritten paragraph:Nghiên cứu và triển khai các giải pháp, ứng dụng định vị trong mạng di động GSM/GPRS đang nhận được quan tâm đặc biệt trên toàn cầu Đã có nhiều kết quả nghiên cứu cũng như các ứng dụng được triển khai và đem lại hiệu quả cao Dựa trên các kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả trên thế giới và sự hỗ trợ của các chuyên gia tập đoàn Orange France Telecom, tôi đã thực hiện và thử nghiệm trên hệ thống của tập đoàn Orange, đạt được kết quả tốt khi triển khai và ứng dụng các giải pháp định vị trong mạng di động GSM/GPRS.
Nghiên cứu này cho phép xác định một cách chính xác và đảm bảo tính thời gian thực trong việc theo dõi dịch chuyển của thuê bao di động dựa trên vùng địa lý Điều này hỗ trợ các nhà cung cấp mạng viễn thông triển khai nhiều dịch vụ hỗ trợ khách hàng hiệu quả hơn.
• Dịch vụ giám sát và xác định vị trí và sự ịch chuyển củ d a ngư i già và trẻ em.ờ
• Dịch vụ xác định và cảnh báo vị trí của ngư i sử ụng dựa trên các khu vựờ d c đ a ị lý xác định
• Các dịch vụ tính cước ưu đãi theo khu vực
• Dịch vụ quảng cáo giới thiệu các đi m khu vực du lịể ch tương ng với vị trí của ứ người dùng
• Triển khai m t s k thu t h tr cơ quan an ninh giám sát qu n lý ho t đ ng ộ ố ỹ ậ ỗ ợ ả ạ ộ của các đ i tư ng nghi vấn trong ột số khu vựố ợ m c xác đ nh.ị
Nội dung chính củ a lu n văn 10 ậ Chương 2 Tổng quan tình hinh nghiên cứu
Luận văn vớ ềi đ tài: “Giám sát s d ch chuy n c a thuê bao trong mạng GSM” ự ị ể ủ được trình bày trong trang và đư c chia thành 5 chương v i n i dung chính như sau: ợ ớ ộ
Trình bày lý do lựa chọn đ tài, ạm vi nghiên cứu khề ph ả năng ứng dụng của đ tài.ề Chương 2: Tổng quan v tình hình nghiên cứu ề
Bài viết này giới thiệu tổng quan về mạng GSM và các phương pháp xác định vị trí thuê bao trong mạng này Nó cũng trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng dựa trên vị trí thuê bao trên thị trường quốc tế và Việt Nam Từ đó, bài viết đề xuất các giải pháp cần thiết để xác định chính xác sự di chuyển của thuê bao trong mạng GSM.
Chương 3: Các kết qu nghiên c u ả ứ
Bài viết trình bày các kết quả nghiên cứu và thực hiện trong đề tài, bao gồm giải pháp xác định di chuyển của thuê bao dựa trên vùng địa lý Cụ thể, thuật toán chuyển đổi tọa độ từ vùng địa lý cụ thể sang vùng địa lý logic được xác định thông qua các cell BTS Ngoài ra, bài viết cũng đề xuất giải pháp xây dựng ứng dụng xác định di chuyển của thuê bao dựa trên vùng địa lý, nhằm phát triển nền tảng webservice hiệu quả.
Chương 4: Đánh giá các kết qu ả Đánh giá các kết quả nghiên cứu cũng như kết qu s n phẩả ả m đã th c ự hiện trong chương 3 thông qua việc th ng kê và so sánh kếố t qu v i kết ả ớ
quả thực hiện của một số ứng dụng đã và đang th c hiện trong thực tếự Chương 5: Kết lu n: ậ
Tổng kết các kết quả nghiên cứu mới trong dự án và đánh giá những điểm hạn chế còn tồn tại Dựa trên những phân tích này, chúng tôi đưa ra các khuyến nghị và đề xuất nhằm mở rộng và phát triển dự án trong thời gian tới.
Chương 2 Tổ ng quan tình hinh nghiên c u ứ
Các dịch v ụ ự d a trên v trí thuê bao trên m ị ạng GSM/GPRS
2.3 Các kỹ thuật định vị trong m ng GSM/GPRS Error! Bookmark not defined ạ
2.4 Các vấn đ triển khai LBS trên mạng GSM/GPRS Error! Bookmark not ề defined
2.5 Các kết quả nghiên cứu, triển khai LBS trong mạng GSM/GPRS Error! Bookmark not defined
2.6 Các đề xu t và giảấ i pháp th c hiự ện trong đề tài Error! Bookmark not defined
2.1 Tổng quan về ạ m ng GSM
Mạng GSM bao gồm ba thành phần chính: thiết bị di động, hệ thống trạm gốc và hệ thống mạng chuyển mạch Thiết bị di động cung cấp khả năng liên lạc, trong khi hệ thống trạm gốc điều khiển kết nối vô tuyến với các thiết bị di động Cuối cùng, hệ thống mạng chuyển mạch thực hiện chức năng chuyển mạch các cuộc gọi giữa các thuê bao di động.
• Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phầ (hình 2.1): n
• Thiế ịt b di đ ng (Mobile Station) đư c ngư i thuê bao mang theo ộ ợ ờ
• H ệ thống trạm gốc (Base Station Subsystem BSS) điều khiển kết nối vô tuyến - với trạm di đ ng ộ
Hệ thống mạng di động bao gồm trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC), chịu trách nhiệm chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động cũng như giữa thuê bao di động và thuê bao cố định Ngoài ra, MSC còn thực hiện các chức năng quản lý di động quan trọng trong hệ thống.
Trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC) không được hiển thị trong hình 2.1, nhưng có chức năng quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động và thiết lập mạng Hệ thống truyền thông được thực hiện qua giao diện Um, cho phép kết nối không gian hoặc kết nối vô tuyến.
H ệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A.
PSTN, ISDN, PSPDN CSPDN BTS
BSC: Base Station Controller HLR: Home Location Register VLR: Visitor Location Register
MSC: Mobile service Switching Center EIR: Equipment Identify Register AuC: Authentication Center Mobile Station Base station subsystem Network subsystem
Hình 2.1 Cấu trúc mạng GSM 2.1.2 Thiết bị di động
Thiết bị di động bao gồm điện thoại di động và thẻ SIM, cho phép người dùng kết nối và truy cập dịch vụ qua máy điện thoại GSM Thẻ SIM chứa số IMSI để nhận diện thuê bao và mật mã để xác thực, đảm bảo tính di động cá nhân IMEI và IMSI hoạt động độc lập, và thẻ SIM có thể được bảo vệ bằng mật khẩu hoặc mã PIN để ngăn chặn việc sử dụng trái phép.
Hệ thống trạm gốc bao gồm Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều khiển gốc (BSC), liên kết với nhau thông qua giao diện Abis Giao diện này cho phép các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau tương tác và hoạt động hiệu quả cùng nhau.
Trạm thu phát gốc (BTS) có nhiệm vụ xác định ô (cell) và thiết lập giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động Trong các khu đô thị lớn, số lượng BTS cần lắp đặt rất nhiều, do đó yêu cầu đặt ra cho các trạm này là phải chắc chắn, ổn định, có khả năng di chuyển và giá thành tối thiểu.
Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm BTS
BSC thực hiện việc thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số và chuyển vùng, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC.
Tổng đài chuyển mạch di động (MSC) là thành phần trung tâm của hệ thống mạng, hoạt động tương tự như tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc ISDN thông thường MSC cung cấp các chức năng cần thiết cho thuê bao di động như đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng và định tuyến cuộc gọi đến thuê bao roaming Đồng thời, MSC cũng đảm bảo kết nối với mạng cố định (PSTN hoặc ISDN) Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) được sử dụng để thực hiện báo hiệu giữa các thành phần chức năng trong hệ thống mạng.
Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) kết hợp với tổng đài chuyển mạch di động MSC để cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi và roaming cho mạng GSM HLR lưu trữ thông tin quản trị của các thuê bao đã đăng ký, bao gồm cả vị trí hiện tại của họ Vị trí này thường được biểu diễn dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tương ứng với trạm di động Mặc dù có thể triển khai HLR dưới dạng cơ sở dữ liệu phân bố, nhưng chỉ có một HLR logic cho toàn bộ mạng GSM.
Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) chứa thông tin quản trị từ HLR, cần thiết cho việc điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ cho các thuê bao di động Mặc dù các chức năng này có thể hoạt động trên thiết bị độc lập, hầu hết các nhà sản xuất tổng đài đều tích hợp VLR vào MSC Điều này giúp đơn giản hóa quá trình báo hiệu giữa MSC và VLR, trong khi MSC không lưu trữ thông tin cụ thể về trạm di động, mà thông tin này được lưu giữ trong bộ ghi địa chỉ.
Có hai bộ ghi quan trọng trong việc xác thực và bảo mật mạng di động: Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) và Trung tâm xác thực (AuC) EIR là cơ sở dữ liệu lưu trữ danh sách các thiết bị di động hợp lệ, mỗi thiết bị được nhận diện qua số IMEI, trong khi IMEI sẽ bị đánh dấu không hợp lệ nếu thiết bị bị báo mất hoặc không tương thích AuC là cơ sở dữ liệu bảo vệ, lưu trữ bản sao các khóa bảo mật của từng thẻ SIM, phục vụ cho việc xác thực và mã hóa thông tin trên kênh vô tuyến.
2.2 Các dịch vụ ự d a trên vị trí thuê bao trên mạng GSM/GPRS ([13])
Việc xác định vị trí thuê bao giúp các nhà khai thác cung cấp dịch vụ mong muốn cho khách hàng và mở ra cơ hội phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng mới để thu hút thêm người dùng Dịch vụ dựa trên vị trí (LBS - Location Based Services) được phân thành 4 loại chính.
• Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí (Location based information services)
• Tính cước theo vị trí địa lý (Location sensitive billing)
• Các dịch vụ khẩn cấp (Emergency services)
• Dịch vụ dò tìm (Tracking)
2.2.1 Dịch vụ thông tin d a trên vị trí ự
Dịch vụ này bao gồm nhiều ứng dụng cung cấp thông tin được chọn lọc dựa trên vị trí của người dùng Ví dụ, khách hàng sử dụng điện thoại di động hoặc thiết bị hỗ trợ WAP có thể tìm kiếm nhà hàng phù hợp bằng cách gửi yêu cầu đến hệ thống Ứng dụng LBS sẽ tương tác với các thành phần khác trong mạng để xác định vị trí của khách hàng và cung cấp danh sách các nhà hàng gần nhất để họ lựa chọn.
Các dịch vụ khác nhau yêu cầu mức độ chính xác vị trí thuê bao khác nhau, tùy thuộc vào loại thông tin mà hệ thống cung cấp Chẳng hạn, dịch vụ dẫn đường cần độ chính xác cao, trong khi dịch vụ cung cấp thông tin thời tiết chỉ yêu cầu độ chính xác tương đối.
2.2.2 Tính cước theo vị trí địa lý
Ứng dụng này cho phép tính cước ưu đãi dựa trên vị trí địa lý, giúp khách hàng dễ dàng thiết lập các vùng riêng biệt để tối ưu hóa chi phí.
Các kỹ thuật định v ị trong m ạ ng GSM/GPRS
Việc xác định vị trí thuê bao di động là một trong những thách thức quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ LBS Các nhà cung cấp dịch vụ LBS sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để xác định vị trí, được chia thành hai loại chính: dựa trên cơ sở mạng như Cell ID, TOA, AOA, TDOA và dựa trên máy di động như E-OTD, A-GPS Ngoài ra, các kỹ thuật này cũng có thể được phân loại dựa trên việc hệ thống định vị có phụ thuộc vào GPS hay không Bài viết này sẽ tập trung vào các kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất trong mạng GSM/GPRS, bao gồm Cell ID, E-OTD và A-GPS, cũng như các kỹ thuật kết hợp giữa chúng.
2.3.1 Cell ID (Cell site Identification)-
Cell-ID là phương pháp xác định vị trí thuê bao đơn giản nhất trong mạng GSM, GPRS và WCDMA Phương pháp này yêu cầu mạng xác định vị trí của BTS mà MS (trạm di động) đang kết nối Khi có thông tin về vị trí của BTS, vị trí của thuê bao có thể được xác định một cách chính xác.
Vị trí của MS trong mạng di động phụ thuộc vào kích cỡ cell, với độ chính xác cao hơn trong vùng đô thị có mật độ đông dân Ở vùng ngoại ô, kích cỡ cell lớn hơn có thể dẫn đến sai lệch vị trí lên tới chục km Để cải thiện độ chính xác, người ta sử dụng Sector-ID và kết hợp với kỹ thuật Timing Advance (TA) cùng với độ mạnh tín hiệu Kỹ thuật TA giúp xác định khoảng cách từ MS đến BTS dựa trên thông tin sai lệch thời gian, tuy nhiên chỉ cho biết MS nằm trong vùng phục vụ của BTS với bán kính xác định Ngoài ra, MS thường đo độ mạnh tín hiệu từ nhiều BTS và gửi thông tin này đến BTS đang phục vụ, cho phép tính toán vị trí với độ chính xác cao hơn Tuy nhiên, nhiều yếu tố như địa hình và suy hao trong môi trường nội thất có thể hạn chế hiệu quả của phương pháp này.
Hình 2.2 Cell ID kết hợp với Sector-ID hoặc TA(Timing Advance) -
Cell-ID và các kỹ thuật tăng cường hỗ trợ nó mặc dù có một số ưu điểm như ít phải thay đổi phân tích và ít tốn kém, nhưng vẫn có những nhược điểm như độ chính xác không cao và phụ thuộc vào mật độ tế bào Điều này khiến cho phương pháp xác định này chỉ có khả năng hỗ trợ cho một số ít các dịch vụ.
Đánh giá độ ổn định của hệ thống cho thấy mức độ kém, với độ chính xác phụ thuộc vào mật độ trạm phát sóng BTS và các kỹ thuật hỗ trợ khác Độ chính xác trung bình đạt từ 500 mét đến 20 km.
First Fix) Tốt Khoảng 1 giây Đầu cuối Tốt Không cần có sự thay đổi nào, không tốn pin
Roaming Tốt Yêu cầu có LS (Location server) ở mạng khách
Hiệu suất Tốt Sử dụng tối thiểu băng thông và dung lượng của mạng
Khả năng mở rộng Tốt Rất dễ dàng khi mở rộng mạng
Tính tương thích Rất tốt Cell-ID có thể dùng trong tất cả các mạng
Bảng 2.1.Các đặc tính và chỉ tiêu của phương pháp Cell-ID.
2.3.2 E-OTD (Enhanced Observed Time Difference)
E-OTD chỉ có thể sử dụng trong mạng GSM/ GPRS Trong phương pháp này
MS đánh giá tín hiệu từ các BTS lân cận và đo độ lệch thời gian khung, là cơ sở cho phương pháp xác định vị trí Độ chính xác của phương pháp E-OTD phụ thuộc vào độ phân giải của phép đo độ lệch thời gian, vị trí địa lý của các BTS lân cận và môi trường truyền sóng Để xác định vị trí, MS cần đo thời gian chênh lệch từ ít nhất ba BTS.
Hình 2.3 Nguyên lý hoạ ột đ ng c a Eủ -OTD.
Phương pháp E-OTD yêu cầu độ chính xác cao trong việc xác định độ lệch thời gian để xác định vị trí của MS Do đó, trong mạng GSM/GPRS, cần bổ sung các phần tử LMU (Location Measurement Unit) với tỷ lệ 1,5 LMU cho mỗi BTS.
Việc tích hợp phần tử mới LMU vào mạng sẽ gây ra sự thay đổi lớn trong cấu trúc mạng Để triển khai dịch vụ này rộng rãi, cần lắp đặt nhiều LMU cho các BTS, yêu cầu kỹ sư phải định cỡ mạng và đánh giá tác động đến phần vô tuyến Đồng thời, nhà cung cấp dịch vụ (MS) cần nâng cấp phần mềm để hỗ trợ E OTD, và khách hàng phải đến trung tâm để cập nhật phần mềm Hơn nữa, MS sẽ gặp khó khăn khi roaming sang mạng khác không cài đặt LMU.
E-OTD là giải pháp cải thiện được các chỉ tiêu so với cell ID, tuy nhiên lại yêu - cầu rất nhiều LMU Điều này có nghĩa là làm tăng chi phí, khó thực hiện…Ngoài ra, E-TOD yêu cầu có được thông tin từ ít nhất 3BTS do đó phương pháp này sẽ cho độ chính xác kém ở những vùng mật độ BTS thưa, hoặc trong trường hợp các BTS thẳng hàng (dọc các đường quốc lộ, )
Chỉ tiêu Đánh giá Chú thích Độ ổn định Trung bình Độ chính xác phụ thuộc vào mật độ, vị trí
BTS Độ chính xác Trung bình Từ 100 đến 500 m
First Fix) Tốt Khoảng 5 giây Đầu cuối Tốt Chỉ yêu cầu thay đổi phần mềm, không tốn pin
Roaming Kém Yêu cầu phải có LS(Location server) và
Hiệu suất Kém Sử dụng băng thông và dung lượng của mạng cho lưu lượng của LMU
Khả năng mở rộng Kém Khi mở rộng yêu cầu lắp đặt thêm các
LMU Tính tương thích Kém
Chỉ sử dụng được trong mạng GPRS/GSM, không thể áp dụng cho mạng WCDMA
A-GPS có thể sử dụng trong các mạng GSM, GPRS và WCDMA A GPS sử - dụng các vệ tinh làm các điểm tham chiếu để xác định vị trí Bằng cách đo chính xác khoảng cách tới 3 vệ tinh từ đó máy thu xác định được vị trí của nó ở trên mặt đất Máy thu đo khoảng cách bằng cách đo thời gian mà tín hiệu đi từ vệ tinh tới máy thu, vì vậy cần yêu cầu độ chính xác thông tin về thời gian là rất cao Thời gian chính xác có thể nhận được từ các tín hiệu vệ tinh tuy nhiên quá trình để nhận được thông tin này khá lâu và khó khăn khi tín hiệu từ vệ tinh quá yếu Để giải quyết vấn đề này người ta sử dụng một server (A GPS Location server) cung cấp các thông tin liên quan đến vệ - tinh cho các máy thu Những thông tin hỗ trợ từ server này giúp máy thu giảm được thời gian xác định vị trí và cho phép các máy thu A-GPS hoạt động trong các môi trường khác nhau
Đầu thu A-GPS hoạt động chủ yếu theo hai phương thức: dựa trên MS (MS-Based) và hỗ trợ từ MS (MS-Assisted) Trong phương thức hỗ trợ từ MS, đầu thu A-GPS trong thiết bị di động nhận thông tin từ server A-GPS để tính toán khoảng cách đến các vệ tinh, sau đó gửi thông tin này trở lại server nhằm xác định vị trí của thiết bị Ngược lại, trong phương thức dựa trên MS, thiết bị di động tự xác định vị trí của mình bằng cách sử dụng thông tin hỗ trợ từ server.
A-GPS cho độ chính xác cao hơn so với Cell ID, E OTD và có thể hoạt động ở - - mạng đồng bộ hoặc không đồng bộ mà không cần lắp thêm các LMU Việc thực hiện A-GPS hầu như không ảnh hưởng nhiều đến hạ tầng mạng và có thể hỗ trợ tốt cho việc roaming, tuy nhiên với các MS yêu cầu phải có thêm đầu thu A-GPS
Chỉ tiêu Đánh giá Chú thích Độ ổn định Tốt Độ chính xác cao ở mọi vị trí địa lý Độ chính xác Tốt Từ 5 đến 50 m
Fix) Tốt Khoảng 5 đến 10 giây Đầu cuối Kém Yêu cầu thay đổi cả phần cứng, phần mềm
Roaming Tốt Yêu cầu phải có A GPS LS ở mạng khách-
Hiệu suất Tốt Sử dụng ít băng thông và dung lượng của mạng Khả năng mở rộng Tốt Rất dễ dàng mở rộng
Tính tương thích Tốt Hỗ trợ tất cả các mạng GSM, GPRS và
Bảng 2.3.Các đặc tính, chỉtiêu A GPS- 2.3.4 Các phương pháp kế ợt h p
Với mạng GSM/GPRS và WCDMA, phương pháp phổ biến nhất là kết hợp A-GPS với Cell ID Sự kết hợp này không chỉ mở rộng vùng dịch vụ của A-GPS mà còn cải thiện độ chính xác trong mọi tình huống Mặc dù độ chính xác và vùng phủ của A-GPS rất tốt ở hầu hết các địa điểm, nhưng nó sẽ giảm đáng kể khi người dùng ở trong các tòa nhà hoặc khu vực đông đúc Tuy nhiên, những khu vực này thường có mật độ cell cao, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định vị trí.
C -ell ID có khả năng xác định vị trí tương đối chính xác, mặc dù không đạt đến độ chính xác của GPS Việc kết hợp hai phương pháp này không chỉ nâng cao khả năng roaming cho thuê bao mà còn hỗ trợ cho nhiều loại thiết bị di động hiện có trong mạng.
Ngoài việc kết hợp A-GPS với Cell-ID, còn có phương án kết hợp A-GPS với E-OTD Trong phương án này, A-GPS được sử dụng chủ yếu trong các mạng, trong khi E-OTD được triển khai cho những khu vực nhất định mà tín hiệu GPS kém hiệu quả.
Các đ ề xu t và giả ấ i pháp th c hi ự ệ n trong đ ề tài
2.1 Tổng quan về ạ m ng GSM
Mạng GSM bao gồm ba thành phần chính: thiết bị di động, hệ thống trạm gốc và mạng chuyển mạch Thiết bị di động cung cấp khả năng liên lạc, trong khi hệ thống trạm gốc điều khiển kết nối vô tuyến với các trạm di động Mạng chuyển mạch thực hiện chức năng chuyển mạch các cuộc gọi giữa các thuê bao di động.
• Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phầ (hình 2.1): n
• Thiế ịt b di đ ng (Mobile Station) đư c ngư i thuê bao mang theo ộ ợ ờ
• H ệ thống trạm gốc (Base Station Subsystem BSS) điều khiển kết nối vô tuyến - với trạm di đ ng ộ
Hệ thống mạng di động bao gồm trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC), có nhiệm vụ chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa thuê bao di động với thuê bao cố định MSC cũng đảm nhận các chức năng quản lý di động quan trọng.
Trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC) không được thể hiện trong hình 2.1, nhưng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động và thiết lập mạng lưới Hệ thống này sử dụng giao tiếp qua giao diện UM, đồng thời hỗ trợ kết nối không gian hoặc kết nối vô tuyến.
H ệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A.
PSTN, ISDN, PSPDN CSPDN BTS
BSC: Base Station Controller HLR: Home Location Register VLR: Visitor Location Register
MSC: Mobile service Switching Center EIR: Equipment Identify Register AuC: Authentication Center Mobile Station Base station subsystem Network subsystem
Hình 2.1 Cấu trúc mạng GSM 2.1.2 Thiết bị di động
Thiết bị di động bao gồm điện thoại di động và thẻ SIM, cho phép người sử dụng linh hoạt trong việc kết nối Thẻ SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, có thể lắp vào bất kỳ điện thoại GSM nào với dịch vụ IMEI đã kích hoạt Nó chứa số IMSI để nhận diện thuê bao, mật mã xác thực và thông tin khác IMEI và IMSI hoạt động độc lập, đảm bảo tính di động cá nhân Thẻ SIM cũng có khả năng bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép thông qua mật khẩu hoặc PIN.
Hệ thống trạm gốc bao gồm hai thành phần chính: Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều khiển gốc (BSC) Hai thành phần này kết nối với nhau thông qua giao diện Abis, tạo điều kiện cho các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau có thể tương tác và hoạt động hiệu quả.
Trạm thu phát gốc (BTS) có chức năng xác định ô (cell) và thiết lập giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động Trong các khu đô thị lớn, số lượng BTS cần lắp đặt rất cao, do đó yêu cầu đặt ra là trạm phải chắc chắn, ổn định, dễ di chuyển và có giá thành tối thiểu.
Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm BTS
BSC thực hiện việc thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số và chuyển vùng, đồng thời đóng vai trò kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC.
Tổng đài chuyển mạch di động (MSC) là thành phần trung tâm của hệ thống mạng, hoạt động tương tự như tổng đài PSTN hoặc ISDN truyền thống MSC cung cấp các chức năng thiết yếu cho thuê bao di động, bao gồm đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng và định tuyến cuộc gọi tới thuê bao roaming Ngoài ra, MSC còn kết nối với mạng cố định như PSTN hoặc ISDN Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) được sử dụng để thực hiện báo hiệu giữa các thành phần chức năng trong hệ thống mạng.
Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) kết hợp với tổng đài chuyển mạch di động MSC để cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi và roaming cho mạng GSM HLR chứa thông tin quản trị của các thuê bao đã đăng ký, bao gồm vị trí hiện tại của thuê bao, thường được biểu thị bằng địa chỉ báo hiệu của VLR tương ứng Mặc dù có thể được triển khai dưới dạng cơ sở dữ liệu phân bố, mạng GSM chỉ có một HLR logic duy nhất.
Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) chứa thông tin quản trị từ HLR, cần thiết cho việc điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ cho thuê bao di động đang ở vị trí quản lý Mặc dù các chức năng này có thể được triển khai độc lập, hầu hết các nhà sản xuất tổng đài tích hợp VLR vào MSC, giúp đơn giản hóa việc báo hiệu giữa MSC và VLR Cần lưu ý rằng MSC không lưu trữ thông tin về trạm di động cụ thể; thông tin này được lưu tại bộ ghi địa chỉ.
Có hai bộ ghi quan trọng cho xác thực và an ninh trong mạng di động Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) là cơ sở dữ liệu liệt kê tất cả các máy điện thoại hợp lệ, phân biệt bằng số IMEI, với các IMEI không hợp lệ được đánh dấu nếu bị báo mất hoặc không tương thích Trung tâm xác thực (AuC) là cơ sở dữ liệu bảo vệ chứa bản sao các khoá bảo mật của mỗi thẻ SIM, được sử dụng cho xác thực và mã hoá trên kênh vô tuyến.
2.2 Các dịch vụ ự d a trên vị trí thuê bao trên mạng GSM/GPRS ([13])
Việc xác định vị trí thuê bao giúp các nhà khai thác cung cấp dịch vụ phù hợp với nhu cầu của khách hàng, đồng thời mở ra cơ hội phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng mới để thu hút thêm người dùng Dịch vụ dựa trên vị trí (LBS) có thể được phân loại thành bốn loại chính.
• Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí (Location based information services)
• Tính cước theo vị trí địa lý (Location sensitive billing)
• Các dịch vụ khẩn cấp (Emergency services)
• Dịch vụ dò tìm (Tracking)
2.2.1 Dịch vụ thông tin d a trên vị trí ự
Dịch vụ LBS (Location-Based Services) cung cấp thông tin được chọn lọc và chuyển tải đến người dùng dựa trên vị trí của họ Ví dụ, khách hàng sử dụng điện thoại di động hoặc thiết bị hỗ trợ WAP có thể tìm kiếm nhà hàng phù hợp bằng cách gửi yêu cầu đến hệ thống Ứng dụng LBS sẽ tương tác với các thành phần trong mạng để xác định vị trí của khách hàng và cung cấp danh sách các nhà hàng gần nhất, giúp khách hàng dễ dàng lựa chọn.
Các dịch vụ khác nhau yêu cầu độ chính xác vị trí thuê bao khác nhau, tùy thuộc vào loại thông tin mà hệ thống cung cấp Chẳng hạn, dịch vụ dẫn đường cần độ chính xác cao, trong khi dịch vụ thông tin thời tiết chỉ yêu cầu độ chính xác tương đối.
2.2.2 Tính cước theo vị trí địa lý
Ứng dụng này cho phép tính cước ưu đãi dựa trên vị trí địa lý, giúp khách hàng thiết lập các vùng dành riêng để tối ưu hóa chi phí.
Gi ả i pháp xác đ nh dịch chuyển củ ị a thuê bao di đ ng dự ộ a trên vùng đ ị a lý trên
nền tảng webservice và giao thức MLP (Mobile Location Protocol) Error! Bookmark not defined.
Giải pháp mô phỏng dịch chuyển củ a thuê bao di đ ng dự ộ a trên Map API c a ủ Google
3.1 Giải pháp xác định dịch chuy n c a thuê bao dể ủ ựa trên vùng đia lý Để xác đ nh s d ch chuy n c a thuê bao di đ ng tr ng m ng GSM ta ch có th ị ự ị ể ủ ộ ọ ạ ỉ ể căn cứ trên s d ch chuy n c a thuê bao từự ị ể ủ vùng ph sóng c a BTS này sang vùng phủ ủ ủ sóng của trạm BTS khác Do đó để xác đ nh đư c sự ịị ợ d ch chuyển đang đi vào (Entering) hoặc đang r i khờ ỏi (Leaving) vùng địa lý ta cần xác đ nh đưị ợc v trí và ị phạm vi của vùng địa lý đó d a trên các Cell-ID ự
3.1.1 Xác định vùng địa lý d a trên các Cell-ự ID.
Mỗi trạm BTS có một vùng phủ sóng xác định, được tính từ vị trí của trạm với bán kính nhất định Vùng phủ sóng này có thể được coi là một Cell-ID đầy đủ hoặc chia thành 3 Cell-ID theo các góc 120 độ Khi hoạt động trong mạng, một thuê bao di động chỉ có thể nằm trong vùng phủ sóng của một BTS duy nhất, điều này có nghĩa là vị trí của thuê bao chỉ có thể xác định thông qua vị trí tương đối của một trạm BTS.
Hình 3.1 Các dạng Cell- (ID [7])
Để xác định một khu vực địa lý dựa trên các Cell ID, chúng ta có thể phân tích vùng giao nhau giữa Cell và khu vực địa lý Có ba khả năng xảy ra trong quá trình này.
- Cell nằm hoàn toàn bên trong vùng địa lý (White cell)
- Cell giao nhau với đư ng bao vùng đ a lý(một phần nằm bên trong, một ờ ị phần n m bên ngoàiằ - Gray cell)
Hình 3.2 Các dạng cell cơ bản
Khi thuê bao di chuyển từ White cell sang Black cell, ta có thể kết luận rằng thuê bao đang rời khỏi khu vực địa lý Ngược lại, nếu thuê bao di chuyển từ Black cell sang White cell, điều đó có nghĩa là thuê bao đang vào khu vực Tuy nhiên, việc xác định chính xác vị trí di chuyển của thuê bao không phải lúc nào cũng dễ dàng, bởi có thể xảy ra trường hợp không xác định được các Cell trong một số vùng địa lý, hoặc vùng địa lý quá rộng khiến việc xác định thời gian thực trở nên khó khăn Thống kê cho thấy tỷ lệ xảy ra các trường hợp này là khá cao.
Để xác định dịch chuyển của thuê bao trong những trường hợp khó khăn, ta sử dụng các Gray cell với ngưỡng Φ được xác định bằng tỷ lệ phần trăm giữa diện tích giao nhau của khu vực địa lý và diện tích của cell Nếu Φ lớn hơn 60%, cell được coi là White cell; nếu nhỏ hơn 40%, cell là Black cell; còn lại là Gray cell Ngưỡng max và min này có thể thay đổi tùy theo yêu cầu của hệ thống Khi diện tích giao nhau đạt 60% trở lên, khả năng xác định thuê bao nằm trong vùng địa lý sẽ chính xác hơn Việc chuyển đổi một số Gray cell thành White cell giúp tăng độ chính xác trong việc xác định vùng địa lý dựa trên Cell-ID Nếu chỉ sử dụng White cell, có thể dẫn đến việc xác định sai vùng địa lý, do đó việc chuyển đổi Gray cell với Φ >= 60% thành White cell sẽ cải thiện độ chính xác khi xác định vùng địa lý.
Hình 3.4 Quy đổi vùng địa lý sang vùng bao phủ ủ c a Cell
Việc sử dụng thêm các Gray cell giúp nâng cao tính chính xác trong việc xác định dịch chuyển của thuê bao di động, từ đó cải thiện khả năng theo dõi và quản lý thời gian thực.
3.1.2 Giải pháp xác định dịch chuy n cể ủa thuê bao dựa trên Cell-ID.
Việc sử dụng các Gray cell giúp xác định chính xác hơn sự dịch chuyển của thuê bao di động, cho phép theo dõi sự chuyển đổi giữa các loại cell như từ White cell sang Gray cell, từ Gray cell sang Black cell, hoặc ngược lại Mặc dù không thể kết luận rõ ràng về trạng thái di chuyển của thuê bao, chúng ta có thể ghi nhận các quá trình này để đưa ra quy tắc quyết định dựa trên sự dịch chuyển tiếp theo của thuê bao.
Khi thuê bao dịch chuyển từ ô trắng sang ô xám, sau đó tiếp tục từ ô xám sang ô đen, ta có thể kết luận rằng thuê bao đang rời khỏi khu vực Dựa trên cơ sở này, chúng ta có thể phát triển thuật toán để xác định diễn biến di chuyển của thuê bao theo bảng dưới đây.
Ví trí quá kh ứ ủ c a MS V ị trí hi ệ n t ạ i MS D ị ch chuy ể n c ủ a MS
White cell Black cell MS đang rời kh i ỏ
While cell Gray cell Vẫn đang trong vùng địa lý (1)ở White cell White cell MS ở trong vùng địa lý
MS đang tiến vào vùng địa lý mới, trong khi vẫn có những khu vực ngoài vùng địa lý Hiện tại, MS đang ở ngoài vùng địa lý, và có dấu hiệu rời khỏi khu vực này nếu trạng thái trước đó là đúng.
• MS đang ở trong vùng địa lý nếu trạng thái cũ là (1) Gray cell Black cell • MS đang rời khỏi vùng đ a lý ị nếu trạng thái cũ là (1)
• MS đang ở ngoài vùng địa lý nếu trạng thái cũ là (2) Gray cell Gray cell • Không xác định
• Dựa trên trạng thái cũ là (1) hay (2) và tr ng thái tiạ ếp theo để xác đ nh chuy n đ ng ị ể ộ
Bảng 3.1 Thuậ toán xác định dịch chuyển của thuê bao dựa trên Cell t
3.2 Gi i thu t tính diả ậ ện tích giao nhau giữa vùng địa lý và cell c a tr m BTS ủ ạ Để áp d ng gi i thu t trên m t yêu c u quan tr ng là xác địụ ả ậ ộ ầ ọ nh di n tích giao ệ nhau giữa cell và vùng đ a lý Hình dị ạng vùng địa lý được lựa chọn ở đây có 3 dạng chính là hình tròn, hình elip và đa giác có hình dạng b t kỳ ấ (đa giác l i, đa giác lõm và ồ đa giác tựgiao nhau) Do hình tròn ch ỉ là trường h p đ c biệt của elip nên ta có thể áp ợ ặ dụng thuật toán áp dụng tính diện tích giao nhau với vùng đ a lý có dạng elip cho vùng ị địa lý d ng hình tròn mà không c n xây dạ ầ ựng thu t toán riêng cho hình tròn ậ
3.2.1 Thuật toán tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý dạng elip và cell
Trước khi triển khai thuật toán, cần lưu ý rằng hầu hết các cell có hình dạng tròn với bán kính xác định Do đó, chúng ta có thể chuyển đổi thuật toán tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý dùng elip và cell thành việc tính diện tích giao nhau giữa elip và hình tròn.
Dạng elip của vùng đ a lý đượị c xác đ nh thông qua b 5 tham sị ộ ố
• Tọa đ địa lý của tâm Elip (kinh độ và vĩ độộ )
• Bán trụ ớc l n a và bán trục nh b ỏ
• Góc nghiêng (A | 0≤A≤π) (góc nghiêng trục lớn của elip so v i tr c ớ ụ nam bắc c a trái đ t) ủ ấ
Hình 3.5 Hình dạng của Elip
Hình dạng của cell được xác đ nh dư i dạng hình tròn với tâm và bán kính xác ị ớ định (bán kính phủ sóng c a cell): ủ
• Tọa đ địa lý củộ a tâm đư ng tròn (kinh độ và vĩ độờ )
• Bán kính đường tròn(R bán kính phủ sóng hiệu dụng của cell)
Do tọa độ địa lý được xác định bởi kinh độ và vĩ độ, việc chuyển đổi từ hệ tọa độ WGS84 sang tọa độ xy trở nên dễ dàng hơn Trong quá trình này, tôi sử dụng công thức chuyển đổi từ tọa độ WGS84 sang hệ tọa độ Lambert II Để thuận tiện cho việc tính toán, chúng ta thực hiện dịch chuyển và xoay elip cùng đường tròn sao cho tâm elip trùng với gốc tọa độ, đồng thời trục elip cũng trùng với trục tọa độ Với phương pháp dịch chuyển và xoay này, chúng ta có thể áp dụng cho tất cả các elip có góc nghiêng khác nhau.
Hình 3.7 Xoay và dịch v trí cị ủa elip
Sau khi dịch và xoay, elip và đư ng tròn có thểờ đư c xác đ nh bằng 2 phương ợ ị trình sau:
2 2 1 x y a +b = (Phương trình tọa độ Elip)
(x x− ) + −(y y) =R (Phương trình tọa độ đư ng tròn) ờ
Và vùng diện tích gi i h n b i đư ng tròn và elip đư c xác đ nh b ng 2 b t ớ ạ ờ ờ ợ ị ằ ấ phương trình sau:
(x ≤ a) (Vùng diện tích giới hạn bởi elip)
(Vùng diện tích gi i h n cớ ạ ủa đường tròn)
Do đó diện tích giao nhau giữa elip và đư ng tròn phảờ i th a mãn h b t phương ỏ ệ ấ trình sau:
Dựa vào hệ phương trình và các điểm giao nhau giữa đường tròn và elip, chúng ta có thể sử dụng thuật toán tích phân để tính toán diện tích giao nhau giữa hai hình này Đầu tiên, bước 1 là xoay và dịch chuyển vị trí của elip và đường tròn để xác định tọa độ chính xác.
Quá trình dịch chuyển và xoay vị trí của elip và đường tròn thực chất là sự thay đổi vị trí tương đối giữa chúng Tâm của đường tròn được ký hiệu là G(x0, y0), với α là góc nghiêng so với trục Ox Tọa độ tâm của elip được biểu thị bằng (ElpX, ElpY) và β là góc nghiêng của elip so với trục Ox Sau khi thực hiện dịch chuyển và xoay, tọa độ tâm mới của đường tròn sẽ được xác định thông qua các phép toán liên quan.
Với a là khoảng cách giữa tâm của đường tròn và tâm elip:
Để xác định giao điểm giữa đường tròn và elip, cần giải và tìm nghiệm của hệ phương trình liên quan.
Đánh giá các kế t qu 71 ả 4.1 Đánh giá gi i pháp xác đả ịnh dị ch chuy n c a thuê bao dểủ ự a trên vùng đ ịa lý
Đánh giá gi ả i thu ậ t xác đ ị nh di n tích giao nhau giữ ệ a vùng đ a lý và cell BTS 73 ị 4.3 Đánh giá kế t qu thực hiệả n gi i pháp d a trên n n t ng WebService 77 ảựề ả Chương 5 Kế t lu n 82 ậ 5.1 Các kết quả nghiên c u mới 83 ứ 5.2 Đi ể m còn h n ch cạ ế ủ a đ ồ án 84 5.3 Khuyến nghị và hư ng nghiên cứớ u ti p theo 84 ế
4.2 Đánh giá giải thuật xác định di n tích giao nhau giữệ a vùng đ a lý và cell BTSị Error! Bookmark not defined 4.3 Đánh giá kết qu thực hiệả n gi i pháp d a trên n n t ng WebService Error! ả ự ề ảBookmark not defined
4.1 Đánh giá gi i pháp xác đả ịnh d ch chuy n của thuê bao dị ể ựa trên vùng địa lý.
Giải pháp xác định dịch chuyển của thuê bao dựa trên vùng địa lý được trình bày trong chương 3, với điểm nhấn là việc sử dụng ngưỡng θ, là phần trăm tỷ lệ giữa diện tích giao nhau của cell với vùng địa lý so với diện tích phủ sóng của cell Với ngưỡng θ này, chúng ta có thể áp dụng các Gray Cell (chỉ giao nhau một phần với vùng địa lý) để xác định vùng địa lý, từ đó nâng cao độ chính xác trong việc chuyển đổi vùng địa lý mà người sử dụng yêu cầu sang vùng địa lý logic dựa trên vùng phủ sóng của các cell Nếu chỉ sử dụng các White Cell (cell nằm hoàn toàn bên trong đa giác), trong nhiều trường hợp, vùng địa lý logic khi chuyển đổi chỉ là một phần rất nhỏ so với vùng địa lý thực tế, làm cho độ chính xác trong việc xác định dịch chuyển của thuê bao không còn đảm bảo tính thời gian thực, hoặc trong nhiều trường hợp không xác định được dịch chuyển mặc dù thực tế thuê bao đã vào (Entering) hoặc rời khỏi (Leaving) khu vực đó.
Trong hình 4.1, với cùng một vùng địa lý có hình dạng đa giác, khi thay đổi giá trị θ%, diện tích cell bao phủ sẽ thay đổi tương ứng Cụ thể, khi θ nhỏ, diện tích bao phủ sẽ nhỏ hơn so với diện tích thực tế của vùng Khi giá trị θ tăng, diện tích bao phủ gần hơn với diện tích thực tế Tuy nhiên, cần lưu ý rằng giá trị nhỏ nhất của θ chỉ đạt khoảng 50%, vì tại một thời điểm, thuê bao di động chỉ nằm trong vùng phủ sóng của một trạm BTS duy nhất, dẫn đến độ chính xác tối thiểu là 50% Điều này cũng cho thấy rằng việc xác định vị trí thực tế của thuê bao chỉ dựa vào vị trí tương đối của trạm BTS, do đó độ chính xác chưa cao, đặc biệt ở khu vực đông dân cư với bán kính cell nhỏ Ngược lại, ở các khu vực thưa dân cư, bán kính cell lớn có thể lên tới vài km, khiến cho giải pháp này không đảm bảo độ tin cậy cao.
4.2 Đánh giá giải thuật xác định di n tích giao nhau giệ ữa vùng địa lý và cell BTS
Giải pháp xác định diện tích giao nhau giữa địa lý và cell BTS được trình bày trong chương 3 là kết quả nghiên cứu quan trọng nhất trong dự án của tôi Việc tìm ra giải pháp tối ưu này giúp xác định chính xác và tin cậy các dịch vụ của thuê bao, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động.
Hình 4.2.a Kết quả tính toán cho vùng địa lý dạng hình tròn
Giới thiệu về các dạng hình học trong GIS, bài viết nêu rõ ba loại hình: hình tròn với bán kính tùy ý, hình elip với hai trục lớn và nhỏ nghiêng từ 0-180 độ so với trục Bắc-Nam, và đa giác với nhiều loại như đa giác lồi, đa giác lõm, và đa giác bất kỳ với số đỉnh tùy chọn Các hình minh họa (hình 4.2) cho thấy kết quả của các dạng hình này, bao gồm hình tròn (hình 4.2.a), hình elip phẳng (hình 4.2.b), hình elip nghiêng 53 độ (hình 4.2.c), và đa giác giao nhau với 10 đỉnh (hình 4.2.d) Trong các hình, vùng địa lý được tô màu đỏ, các cell có màu trắng và viền xanh.
Hình 4.2.b Kết quả tính toán cho vùng địa lý d ng elip thạ ẳng đứng
Kết quả tính toán cho vùng địa lý dạng đa giác tự giao cắt được thể hiện trong Hình 4.2.d Hình 4.3 cho thấy tỷ lệ giữa diện tích giao nhau và diện tích phủ sóng của cell Độ chính xác của việc tính toán là khá cao nhờ vào việc sử dụng phương pháp tích phân để tính gần đúng diện tích giao nhau với giá trị độ chia ∆x = 0.001m.
4.3 ta có các kết quả tính toán với tỷ ệ α % giao cắt khác nhau l
Thời gian tính toán của giải thuật đáp ứng yêu cầu tính toán thực tế của hệ thống, như thể hiện trong hình 4.4 Diện tích được tính toán là toàn bộ vùng trung tâm thủ đô Paris với đường kính khoảng 12km Thời gian tính toán đạt 3.11 giây với số lượng cell là 2264 cell, chạy trên máy Dual Core 2.5GHz, 2GB RAM.
Hình 4 K.4 ết quảtính toán cho khu vực trung tâm Paris
Hình 4.5 trình bày kết quả thống kê và so sánh thời gian tính toán của giải thuật ban đầu và giải thuật sau khi được tối ưu hóa Kết quả cho thấy, với cùng một đầu vào, thời gian tính toán của giải thuật đã được tối ưu hóa giảm đi đáng kể.
4.3 Đánh giá kết qu th c hi n giảả ự ệ i pháp d a trên n n t ng WebService ự ề ả Để ử th nghi m và xây d ng ng d ng cho phép ngư i s d ng có th mô t khu ệ ụ ứ ụ ờ ử ụ ể ả vực đ a lý và gửi yêu cầị u xác đ nh dịch chuyển của thuê bao tới hệ thống tôi đã xây ị dựng giao diện bằng một website cho phép ngư i dùng nhập các tham số yêu cầu như ờ
• S ố điện thoại của thuê bao cần xác đ nh dịch chuyểị n
H ệ thống hỗ trợ 2 cơ chế xác định dịch chuyển: o T ự xác định dịch chuyển của mình o Xác định d ch chuy n c a m t thuê bao khác ị ể ủ ộ
• Thời đi m b t đ u và th i đi m k t thúc quá trính xác đ nh d ch chuy n ề ắ ầ ờ ể ế ị ị ể
• Kiểu d ch chuy n củị ể a thuê bao c n xác đ nh (Entering hay Leaving) ầ ị
• Hình dạng c a vùng đ a lý (Circle, Ellipse, Polygon)ủ ị
Hình 4 6 Giao diện cho phép ngư i dùng đưa ra ờ các yêu cầu d
Website được phát triển bằng công nghệ AJAX, giúp hiển thị ngay lập tức các trợ giúp, hướng dẫn và thông báo lỗi dựa trên thao tác của người dùng Ví dụ, như hình 4.7 minh họa, các thông báo lỗi và hướng dẫn xuất hiện khi người dùng nhập số thuê bao không đúng theo chuẩn quốc tế.
Hình 4.7.Thông báo lỗi khi người dùng nhập sai số ệ đi n thoại
Người dùng có thể nhập thời gian bắt đầu và kết thúc để xác định khoảng thời gian dịch chuyển (stop time < start time) Đồng thời, website sử dụng Google Map API cho phép người dùng click chuột lên bản đồ và vẽ khu vực địa lý mà họ muốn xác định Điều này tạo thuận lợi cho người sử dụng, vì việc nhập các tọa độ địa lý có thể khó khăn cho những người không có kiến thức về địa lý và tọa độ địa lý để mô tả vùng địa lý mong muốn.
Hình 4.9.Vùng địa lý người sử ụng mô tả ằ d b ng click chu t lên bộ ản đồ
Sau khi yêu cầu của người dùng được xử lý và tính toán, hệ thống sẽ thông báo kết quả cho người dùng Nếu có lỗi xảy ra trong yêu cầu, thông báo lỗi sẽ được trả lại ngay trên giao diện website Ngược lại, khi yêu cầu được chấp nhận, thông tin sẽ được đưa vào danh sách yêu cầu ở cuối trang web Đồng thời, một tin nhắn SMS sẽ được gửi đến số điện thoại của người dùng để thông báo về quá trình xác định dịch chuyển.
Hình 4.11.Kết quả đưa ra trên websitekhi yêu cầu được chấp nhận.
Kết quả được thông báo tới điện thoại của người dùng bằng SMS Để mô phỏng sự di chuyển của thuê bao di động, tôi đã xây dựng một Simulation server để mô phỏng vị trí của thuê bao đang di chuyển trên bãi biển và hình ảnh của BTS mà thuê bao đang nằm trong vùng phủ sóng.
Hình 4.13 Mô ph ng dỏ ịch chuy n c a thuê bao.ể ủ
Hình 4.14 Thông báo dịch chuy n của thuê bao tớể i ngườ ử ụi s d ng
5.1 Các kết quả nghiên c u mới Error! Bookmark not defined ứ5.2 Điểm còn h n ch cạ ế ủa đồ án Error! Bookmark not defined 5.3 Khuyến nghị và hư ng nghiên cứớ u ti p theo Error! Bookmark not defined.ế