Nghiên ứu về loation index và xây dựng ứng dụng

Một trong những tính năng quan trọng và ngày càng trở nên phổ biến, đó là xác định được vị trí của người dùng, và cung cấp những thông tin hữu ích cho người dùng dựa vào vị trí của họ.Có

ĐỖ MẠNH HÀ

NGHIÊN CỨU VỀ LOCATION INDEX

VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG

Chuyên ngành : KỸ TTHUẬT MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ K Ỹ THU ẬT

K T Ỹ HUẬT MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS PHẠM HUY HOÀNG

Hà Nội Năm 201 – 2

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131560761000000

1

Em xin cam đoan đây là luận văn do bản thân em nghiên c u và biên so n, ứ ạ dướ ựi s hướng d n c a TS Ph m Huy Hoàng Các s li u có ngu n g c rõ ràng tuân th ẫ ủ ạ ố ệ ồ ố ủđúng nguyên tắc; k t qu trình bày trong luế ả ận văn được thu th p trong quá trình ậnghiên c u là trung thứ ực, không phải là sao chép toàn văn của bấ ỳ t k công trình nào khác

Hà N i, tháng ộ 03 năm 2012

Tác gi luả ận văn

2

-L I C Ờ ẢM ƠN

Luận văn được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Huy Hoàng – Vi n ệCông ngh thông tin và Truy n thông – ệ ề Trường Đạ ọi h c Bách Khoa Hà N i Em xin ộbày t lòng biỏ ết ơn sâu sắ ớc t i th y ầ đã có nh ng ữ ý kiến chỉ ẫn quý báu trong quá dtrình em làm luận văn

Em xin chân thành c m ả ơn các ầth y cô trong Viện Công ngh thông tin và truyệ ền thông, Viện đào tạo sau đạ ọi h c đã tạo điều ki cho em trong quá trình hện ọc tập và nghiên c u t i tứ ạ rường

Cuối cùng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ để hoàn thành bem ản luận văn này

Hà N i, tháng 03 ộ năm 2012

Tác gi luả ận văn

3

-DANH M C CÁC T VI Ụ Ừ Ế T TẮ T VÀ THU T NG Ậ Ữ

AP Access Point

MAC Media Access Control Address

WPS Wifi Positioning System

LBS Location based service

SSID Service Set Identifier

GPS Global Position System

3G 3rd Generation

- 4 -

DANH M C HÌNH MINH H A Ụ Ọ

Hình 1.1 - Phương pháp định v ị Time Of Arrival (TOA) 11

-Hình 1.2 - Phương pháp định v ị Time Difference Of Arrival (TDOA) 12

-Hình 1.3 - Phương pháp định v ịAngle of Arrival (AOA) 13

-Hình 1.4 - Phương pháp định v ịAssisted –GPS 13

-Hình 1.5 - Các phương pháp xác định v trí - 15 -ị Hình 1.6 - Gói tin chứa địa chỉ MAC trong m ng Wifi - 18 -ạ Hình 1.7 - Bản đồ ạng lướ m i AP ghi nhận được của hệ thố ng SkyHook 19

-Hình 1.8 - Mô t ả 5 bước của quá trình xác định v trí s dị ử ụng WPS 22

-Hình 1.9 - Bi ểu đồ ự ến độ s bi ng của cường độ tín hi u theo khoệ ảng cách 23

-Hình 1.10 - Biểu đồ ự ến độ s bi ng của tỷ ệ ả ồ l ph n h i theo kho ng cách - 24 -ả Hình 1.11 - Ví d v Particle Filter - 30 -ụ ề Hình 1.12 - Biều đồ ể ệ th hi n mật độ các AP trong quá trình thu th p d li u - 31 -ậ ữ ệ Hình 2.1 - Công ngh trong h th ng LBS - 37 -ệ ệ ố Hình 2.2 - Các thành ph n c h ng LBS - 40 -ầ ủa ệ thố Hình 2.3 - Nh ng yêu cữ ầu người dùng liên quan đến v ị trí địa lý 42

-Hình 2.4 - Các ứng d ng LBS - 43 -ụ Hình 2.5 - Ví d v d ch v kh n c p – LBS - 44 -ụ ề ị ụ ẩ ấ Hình 2.6 - Ví d v d ch v dụ ề ị ụ ẫn đường – LBS 45

-Hình 2.7 - Ví d v d ch v thông tin - LBS - 46 -ụ ề ị ụ Hình 2.8 - Hình nh v ng d ng LBS c a Diadiem JSC - 47 -ả ề ứ ụ ủ Hình 2.9 - Hình nh v ng d ng LBS c a Diadiem JSC - 48 -ả ề ứ ụ ủ Hình 2.10 - Hình nh v ng d ng LBS cả ề ứ ụ ủa Vietbando 49

-Hình 2.11 - -Hình nh v ng d ng LBS cả ề ứ ụ ủa Vietbando 49

-Hình 2.12 - Mô hình hoạt động c a LBS - 50 -ủ Hình 3.1 Activity Stack 59 -Hình 3.2 - Chu k s ng c a Activity - 59 -ỳ ố ủ Hình 3.3 - Các sự ệ ki n trong chu k sỳ ống của ứng d ng - 61 -ụ Hình 3.4 - Thành ph n giao di n trên Android - 62 -ầ ệ

- 5 -

Hình 3.5 - Intents trên Android 64

-Hình 3.6 - Công c gi l p v trí thi t b ụ ả ậ ị ế ịtrong Eclipse 65

-Hình 3.7 - Ví d v Mapview trên Android - 70 -ụ ề Hình 4.2 - Biều đồ phân rã chức năng của hệ thố ng 77

-Hình 4.3 - Thi t k giao di n chính cế ế ệ ủa chương trình 78

-Hình 4.4 - Thi t k giao di n hiế ệ ệ ện thị đị a danh và v ị trí người dùng 78

-Hình 4.5 - Thi t k giao di n hi n th ế ế ệ ể ị danh sách địa danh 79

-Hình 4.6 - Thi t k giao diế ế ện địa danh chi ti t - 79 -ế Hình 4.7 - Thi t k lế ế ớp MapViewaAtivity 80

-Hình 4.8 - Thi t k lế ế ớp Place 80

-Hình 4.9 - Thi t k lế ế ớp PlaceManager 81

-Hình 4.10 - Giao diện chương trình thử nghi m - 82 -ệ Hình 4.11 - Giao diện hiển th v ị ị trí người dùng và địa danh 82 -Hình 4.11 - Giao diện danh sách địa danh và thông tin chi ti t - 83 -ế

- 6 -

M C L C Ụ Ụ

LỜI CAM ĐOAN 1

-L I C Ờ ẢM ƠN 2

-DANH M C CÁC T VI Ụ Ừ Ế T TẮ T VÀ THU T NG Ậ Ữ 3

-DANH M C HÌNH MINH H A Ụ Ọ 4

-M C L C Ụ Ụ 6

-PH N M Ầ Ở ĐẦ U 8

-Đặ ấn đề t v 8

-M ụ c tiêu củ ề a đ - 9 - tài Nhiệm v ụ và ph ạ m vi th ự c hi ệ n c ủ a lu ận văn 9

-CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN V LOCATION INDEX - 10 - Ề 1.1 Gi ớ i thiệu các phương pháp xác đị nh v - 10 - ị trí 1.1.1 Handset based : - 10

-1.1.2 Network based : - 11

1.1.3 Hybrid : 13

-1.1.4 T ng k - 14 - ổ ế t: 1.2 Giớ i thi u v ệ ềLocation Index 15

-1.2.1 Ưu điể m 16

-1.2.2 Nhược điể m 16

-1.2.3 Th ành ph n c ầ ủ a hệ thống đị nh v d ị ựa trên “Location Index” : 16

-1.3 Location Index ử ụs d ng trong h ệ thống đị nh v d ị ự a trên ạ m ng Wifi 17

-1.3.1 Xây dựng cơ sở ữ liệ d u cho h ng WPS - 20 - ệ thố 1.3.2 Xác đị nh v ị trí ngườ i dùng cu ố i dự a trên cơ s ở d ữ liệu thu đượ c 21

-1.3.3 Khoảng cách trong định vị 22

-1.3.4 Các gi ả i thuật đị nh v dùng trong WPS - 25 - ị 1.3.5 V ấn đề ả b o m t thông tin trong h ng WPS - 32 - ậ ệ thố 1.4 K ế t luậ n 34

-CHƯƠNG 2 : LOCATION BASED SERVICE 36

-2.1.Th ế nào là LBS 37

-2.1.1 M i quan h gi ố ệ ữ a GIS và LBS 37

-2.1.2 Thành ph n c ầ ủ a LBS 38

7

2.1.3.Push – Pull services 40

-2.2 ng d ng c Ứ ụ ủ a LBS 41

2.2.1.Yêu cầu của người dùng 41

-2.2.2 Ví d v ụ ề LBS 42

-2.3 Các hệ thố ng LBS ở Việt Nam 46

-2.4.Mô hình ho ạt độ ng c ủ a LBS 50

-2.5 Nh ng yêu c u c ữ ầ ủ a một hệ thố ng LBS 51

-2.6 K ế t luậ n 52

-CHƯƠNG 3 : Ậ L P TRÌNH NG D NG TRÊN ANDROID - 53 - Ứ Ụ 3.1 Android SDK 55

-3.2 Máy ảo DALVIK: 55

-3.3 Cá c gói JAVA cầ n thi t - 56 - ế 3.4 Thành ph n quan tr ng trong m t Android project - 57 - ầ ọ ộ 3.5 Chu k s ng c ỳ ố ủ a ứ ng d ng Android - 57 - ụ 3.6 Thành ph n giao di n trên Android - 62 -ầ ệ 3.7 Map, geocoding, location based service 64

3.8 Services trên Adnroid 72

-3.9 K ế t luậ n 74

-CHƯƠNG 4 : XÂY DỰ NG NG D NG LOCATION BASED SERVICE - 75 - Ứ Ụ 4.1.T ng quan h ng - 75 - ổ ệ thố 4.2 Phân tích 77

-4.3.Thi ế t kế 78

-4.3.1.Thi ế t kế giao di n - 78 - ệ 4.3.2.Thi ế t kế ớ l p 80

-4.4.Cài đặ t và th c nghi m - 81 - ự ệ 4.4.1 Cài đặ t 81

-4.4.2.K t qu c nghi m - 81 - ế ả thự ệ 4.4.3.Đánh giá hệ ố th ng 83

-K T LU N - 85 -Ế Ậ TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Ở Việt Nam, số lượng các thiết bị di động cũng như số lượng người sử dụng ngày càng tăng Không chỉ dừng lại ở việc nghe gọi đơn thuần, các thiết bị di – động ngày nay còn đáp ứng rất nhiều các nhu cầu của người dùng, như giải trí, tra cứu thông tin, học tập và làm việc Một trong những tính năng quan trọng

và ngày càng trở nên phổ biến, đó là xác định được vị trí của người dùng, và cung cấp những thông tin hữu ích cho người dùng dựa vào vị trí của họ.Có rất nhiều phương pháp khác nhau dùng để xác định được vị trí của người dùng, trong đó “Location Index” là một phương pháp mang lại độ chính xác cao, phạm

vi đáp ứng lớn, có thể xác định vị trí người dùng ở cả trong môi trường ngoài trời lẫn môi trường trong nhà

Nhận thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu về các phương pháp xác định vị trí người dùng, mô hình của hệ thống dịch vụ dựa trên vị trí người dùng, cũng như tính ứng dụng thực tiễn cao, và hướng phát triển của các dịch vụ dựa trên vị trí tại Việt nam tác giả đã chọn đề, tài: “Nghiên cứu về Location Index và xây

dựng ứng dụng.”

- 9 -

M c tiêu c ụ ủa đề tài

- Nghiên cứ ề các phương pháp xác địu v nh v trí cị ủa người dùng d a trên thi t b ự ế ị

di động T p trung nghiên cậ ứu các phương pháp sử ụ d ng “Location Index”.

- Nghiên c u v mô hình h th ng d ch v d a trên v trí ứ ề ệ ố ị ụ ự ị

- T nh ng nghiên c u lý thuy t trên, áp d ng xây d ng ng d ng thừ ữ ứ ế ụ ự ứ ụ ực tế

- 10 -

N ộ i dung:

- Gi i thiớ ệu về các phương pháp xác định v trí ị

- Gi i thiớ ệu về Location Index

- Location Index ử ụ s d ng trong h ng nh v d a trên m ng Wifi ệthố đị ị ự ạ

- Gi i thi u các nhà cung c p ớ ệ ấ Location Index

Chương này sẽ gi i thi u t ng quan v ớ ệ ổ ề các phương pháp xác định v , v Location ị ềIndex cũng như giới thi u chi ti t v ệ ế ềLocation Index d ng trong h th sử ụ ệ ống định v ị

mạng 3G và mạng Wifi, đặc biệt phân tích chi tiết quá trình thu thập dữ ệu và đị li nh

v ị trong mạng Wifi.Cuối cùng, sẽ ởi thiệu một số ổ chức, công ty đang xây dự gi t ng

và cung c p ấ Location Index

1.1 Gi ớ i thiệu các phương pháp xác định vị trí

Có r t nhiấ ều các phương pháp khác nhau để xác đ nh vị ị trí c a thiủ ết bị di động Độchính xác cũng như chi phí thực hi n là r t khác nhau, tùy thu c vào yêu c u c a ệ ấ ộ ầ ủ

từng hệ ống mà áp dụng phương pháp thích hợp, hoặc kết hợp nhiều phương pháp th

để cho hi u qu ệ ả cao hơn

- Global Positioning System (GPS): Phương pháp phổ ế bi n nhất là sử ụ d ng

h thệ ống định vị toàn cầu GPS, thiết bị ải có thành phần hỗ ợ GPS ph tr

mới có thể ử ụng được phương pháp này.Phương pháp này cho độ s dchính xác r t cao, tuy nhiên r t h n chấ ấ ạ ế trong môi trường trong nhà hoặc trong khu vực nội thành v i nhi u tòa nhà cao t ng ớ ề ầ

- 11 -

- Time Of Arrival (TOA) : thiế ịt b do th i gian truy n tín hi u t ít nh t 3 ờ ề ệ ừ ấđiểm tham chi u ( có th là tr m phát sóng, ho c Wifi Acess Point (AP)) ế ể ạ ặ

Ưu điểm của phương pháp này là không yêu cầu đơn vị đo lường v trí ị

của hạ ầng mạng, tuy nhiên, lại phải dự t a vào cơ sở d li u v ữ ệ ịtrí rất lớn (

s ẽ được nói rõ hơn ởphần sau )

Hình 1.1 - Phương pháp định v ị Time Of Arrival (TOA)

- Fingerprint: phương pháp này sẽ so sánh t p các tín hi u thi t b nh n ậ ệ ế ị ậđược v i d liớ ữ ệu đã thu thập được trong cơ sở ữ ệu.Cũng như phương d lipháp trên, Fingerprint yêu c u mầ ột hệ ống cơ sở ữ ệu rấ ớ th d li t l n

1.1.2 Network-based :

H tạ ầng mạng sẽ thu thập các dữ ệu cần thiết để tính toán ra vị trí của thiế li t

b Thiị ết bị chỉ đóng vai trò bị động trong toàn bộ quá trình xác định vị trí Các phương pháp này không yêu cầu b t c thi t b ph n c ng nào trên thi t b ấ ứ ế ị ầ ứ ế ị di động,

độ ớ l n c a vùng gi i h n mà thi t b có th k t n i vủ ớ ạ ế ị ể ế ố ới điểm tham chi u ế

- Time Difference Of Arrival (TDOA): phương pháp này dựa trên độ ệ l ch

thời gian đến của tín hiệu từ các trạm phát sóng Phương pháp này yêu

cầu phải đồng bộ ời gian chính xác giữa các thành phần đo lường và thtính toán v trí.ị

Hình 1.2 - Phương pháp định v ị Time Difference Of Arrival (TDOA)

- Angle of Arrival (AOA) : dựa trên góc của tín hiệu nhận được từ ột thiế m t

b ị di động tại một trạm phát sóng Để tính toán vị trí, cần có tối thiệu 2

trạm phát sóng Ở ỗi trạm phát sóng cần có một tập các angten để m có

th ể đo được góc đến c a tín hi u t thi t b ủ ệ ừ ế ị

- Assisted Global Positioning System (A-GPS): dựa trên phương pháp GPS

thông thường, nhưng có thêm cải ti n là s d ng các thông tin tr giúp ế ử ụ ợđược cung c p t h t ng m ng ấ ừ ạ ầ ạ

Hình 1.4 - Phương pháp định v ịAssisted –GPS

- 14 -

- Assisted Galileo and Additional Navigation Satellite Systems(A-GANSS) :

tương tự phương pháp A GPS, nhưng thay vì sử ụ- d ng v tinh GPS, ềphương pháp này sử ụ d ng h th ng v tinh Galileo ệ ố ề

First Fix) Tốt (1 s) Tốt (5 s)

T ố t (5 ->10 s) Tốt (5->10 s)

- 15 -

Hình 1.5 - Các phương pháp xác đị nh v trí ị

1.2 Gi i thi ớ ệ u về Location Index

Trong các phương pháp xác định v trí trên, có th th y r ng m t s ị ở ể ấ ằ ộ ố phương pháp

s d ng ử ụ các thông tin về ị trí củ v a các điểm tham chiếu (Trạm phát sóng, Access Point), được lưu trữ trong cơ sở ữ ệ Cơ sở ữ ệ d li u d li u v i các thông tin v v ớ ể ị trí như

th ế được gọi là “Location Index”.

V y “ậ Location Index” có th ể được định nghĩa như sau :

Location Index là một bộ ữ ệ d li u về ị trí đị v a lý của các thiế ị ớ ịt b v i đnh danh duy

nh t ấ

-Các thiế ị t b : có thể là trạm phát sóng với định danh Cell ID, hoặc Access

Point với định danh là địa chỉ MAC

Location Index được sử ụng trong các hệ ống định vị, dựa vào các thông tin lưu d th

tr ữ trong cơ sở ữ ệu, đố d li i chiếu với thông tin gửi từ ết bị di động để tính toán ra thi

v trí cị ủa người dùng

- Không yêu c u cầ ảm biến GPS trên thi t b ế ị di động

- Phạm vi đáp ứng rộng hơn, bao gồm c ả môi trường ngoài tr i l n môi ờ ẫtrường trong nhà

- Độ chính xác c a v ủ ị trí ước lượng cũng tương đương các phương pháp xác định v trí khác, thị ậm chí còn chính xác hơn trong mộ ố trườt s ng h p ợ

- Tính ổn định cao, thời gian đáp ứng nhanh

- Có kh ả năng mở ộ r ng t t ố

1.2.2 Nhược đ ểi m

Khi áp dụng Location Index trong các phương pháp định vị, nhược điểm duy nhất

đó là phải xây d ng m t h thự ộ ệ ống cơ sở ữ ệ d li u “Location Index”.

Muốn cho khả năng đáp ứng và độ chính xác cao, hệ ống cơ sở ữ ệu phải lớ th d li n, đồng nghĩa với vi c thu th p d liệ ậ ữ ệu cũng tốn nhi u công sề ức hơn, chi phí đầu tư thi t b ế ị lưu trữ, đường truyền cũng tăng

Tuy nhiên, v i s phát tri n c a khoa hớ ự ể ủ ọc kỹ thuật, các chi phí trên ngày càng ở

gi m, dả ẫn đến những nhược điểm của “Location Index” ngày càng được hạn ch ế

1.2.3 Thành phần của h ệ thống định vị ự d a trên “Location Index” :

Trong quá trình xây d ng m t hự ộ ệ ống đị th nh vị ự d a trên “Location Index”, bao giờcũng phải xây d ng 2 thành ph n chính c a h th ng : ự ầ ủ ệ ố

- Thành phầ n xây d ng cơ sở ữ ệ ự d li u : bao gồm các quá trình thăm dò, ghi

nh n d liậ ữ ệu, phân tích và lưu trữ ữ ệ d li u, cập nhậ ự thay đổ ủa dữ ệt s i c li u

- 17 -

- Thành phầ xác đị n nh v trí s d ị : ử ụng cơ sở ữ ệu đã thu thập được, so sánh d li

với các thông tin gửi lên từ thiết bị di động, sau đó sử ụng các thuật toán dước lượng để đưa ra vị trí của người dùng

Tuy phân tách thành 2 thành ph n riêng biầ ệt, nhưng trên thực tế, 2 thành ph n này ầ

l i th c hiạ ự ện đồng th i, b tr cho nhau ờ ổ ợ

Ví dụ : khi người dùng g i truy vử ấn để xác định v trí, các thông tin c a thi t bị ủ ế ị ạ t i

v ị trí đấy cũng được gửi lên, trong khi thành phầ ị n v trí s tính toán, ước lượng vị ẽ

trsi người dùng, thì thành phầ n xây d ựng cơ sở ữ ệ d li u cũng có thể ấ l y nh ng thông ữtin người dùng gửi lên để phân tích và thêm vào cơ sở ữ ệ d li u

1.3 Location Index s d ng trong h ử ụ ệ thố ng đ ị nh vị ự d a trên m ng Wifi ạ

( Wifi Positioning System – WPS )

Kiến trúc của Mạng kết nối không dây (Wifi) bao gồm các chuẩn và giao thức cho các chức năng không dây của các thành ph n m ng Có r t nhi u các công vi c ph i ầ ạ ấ ề ệ ảđược x lý t ng, bao g m vi c khám phá các d ch v m ng, các gói tin gử ự độ ồ ệ ị ụ ạ ửi đến

s ẽchứa các thông tin để đị nh danh thi t b cế ị ủa người dùng trong m ng ạ

Media Access Control Address ( MAC Address ), địa ch MAC chính là thành ph n ỉ ầ

cốt lõi trong kiến trúc ở trên Địa chỉ MAC được tạo bởi chuẩn IEEE 802, ới mục vđích định danh cho các thi t b trong mế ị ạng Địa ch ỉ MAC còn được g i là địọ a ch ỉ

Vật Lý, vì nó tạo ra để xác định các thiết bị ật lý, các thành phần vật lý của thiết v

b , có th ị ểáp dụng cho r t nhi u lo i thi t b khác nhau ấ ề ạ ế ị

Ví dụ : đ a chỉ ị MAC của router trong m t mộ ạng máy tính, địa chỉ MAC c a Card ủ

mạng trên từng máy tính, tất cả địa chỉ MAC đều đượ ặc đ t cho thiết bị ngay từ khi

s n xu t ả ấ

Trong m t hộ ệ th ng mạố ng, t t cấ ả các thành phần đều có địa chỉ MAC, từ router, máy tính để bàn, máy in, máy fax, đến các thi t b ế ị di động có k t n i mế ố ạng như điện thoại di động, máy tính b ng , laptop Vì các thi t b m ng này có th ả ế ị ạ ể ởtrong r t nhi u m ng n i bấ ề ạ ộ ộ khác nhau, do đó việc gán địa chỉ MAC duy nh t cho ấ

- 18 -

từng thiết bị ẽ ất cần thiết, để s r tránh trường hợp xung đột khi có 2 thiết bị cùng địa chỉ MAC trong m t m ng n i b ộ ạ ộ ộ

Điều quan tr ng ọ ở đây là Địa ch ỉ MAC được c a các Access Point và đ a ch MAC ủ ị ỉ

của người dùng được dùng để ửi đi trong các gói tin trao đổ g i

Hình 1.6 - Gói tin ch ứa địa chỉ MAC trong m ng Wifi ạ

Đị a ch ỉ MAC đượ ử ụng như thế c s d nào trong Wifi Positioning System :

Một mục đích mới củ ịa đ a chỉ MAC , so với mục đích ban đầu là hơ trợ giao ti p ếtrong mạng, đó là dùng đểphát tri n hể ệ ố th ng Wifi Positioning System Các d ch vị ụ

định v ị như là bản đồ tương tác, các ng d ng ch ứ ụ ỉ đường, định tuy n, hay các lo i ế ạ

d ch v m ng xã h i ngày càng ph bi n trị ụ ạ ộ ổ ế ên các thiết bị di động thông minh Trong

đó, vị trí của ngươi dùng, hay những v ị trí và người dùng đã đi qua là những thông tin r t quan trong cho nh ng nhà cung c p d ch v , nh ng nhà làm qu ng cáo có thấ ữ ấ ị ụ ữ ả ểxác định được đặc điểm, thói quen của người dùng.t ừ đó đưa ra dịch v , qu ng cáo ụ ảthích hợp cho người dùng

Mặc dù đã có các phương pháp xác định vị trí (GPS, xác định dựa trên trạm phát sóng ), Hệ ống đị th nh vị ự d a trên sóng Wifi ngày càng tr nên quan trở ọng, đặc biệt trong nh ng khu vữ ực nội thành, nơi mà tín hi u GPS có thệ ể ấ r t y u hoế ặc những nơi

mà việc sử ụ d ng GPS t n r t nhiố ấ ều dung lượng pin c a thi t b ủ ế ị di động

thống sẽ ử ụng địa chỉ MAC đó để xác định vị trí của Access Point ( vị trí của s dngười dùng ) Có r t nhiấ ều access point được thi t l p, ph c v cho mế ậ ụ ụ ục đích cá nhân ho c cho doanh nghiặ ệp, hoặc cũng có thể các access point được thiết lậ ởp những khu vực tập trung đông người, như : sân bay, khách sạn, quán caffe, thư viện công c ng ộ

Có r t nhi u d án xây d ng và phát triấ ề ự ự ển hệ ống Access Point để th cung cấp Internet cho t t c ấ ả người dân trong thành ph ố

Ở Việt Nam, cũng đang triển khai các d án xây d ng các đi m truy c p Internet ự ự ể ậkhông dây trong thành ph Qu ng Ninh ố ả

Hình 1.7 – Bản đồ ạng lướ m i Access Point ghi nhận được của hệ ố th ng SkyHook

1.3.1 Xây dựng cơ sở ữ ệu cho hệ thống WPS d li

Việc thu thập dữ ệu ví trí của các Access point là mộ công việc cần tập trung li t nguồn lực rất lớn, thiết bị thu thập phải di chuyển đến vùng giới hạn tín hiệu của

từng access point.Do đó, để có thể ạo và cập nhật dữ ệu về ị trí của chúng, hệ t li v

thống phải thường xuyên sử ụng một công nghệ được gọi là “wardri d ving” Wardriving liên quan đến vi c tìm ki m các vùng gi i h n c a các m ng Wi-fi, s ệ ế ớ ạ ủ ạ ử

dụng các thiết bị di động như laptop hoặc điện thoại di động có thể truy cập Wi-fi, trong khi di chuy n xung quang các vùng cể ần xác định Khi thi t bế ị dò được một

mạng không dây, nó sẽ ghi lại địa chỉ MAC của access point , cường độ tín hi u, ệcùng v i v trí c a nó ( sớ ị ủ ử ụ d ng GPS hoặc các phương pháp khác ).Sau đó ghi vào

cơ sở ữ ệ d li u c a h th ng ủ ệ ố

Tập hợp địa chỉ MAC của Access point có thể đạt được theo 2 cách : Chủ độ ng

hoặc bị độ ng

• Ch ủ động : các thiết bị chủ động gửi các gói tin thăm dò đến các AP, và ghi

lại các thông tin định danh của chúng ( địa chỉ MAC và SSID).Sử ụng mộ d t

s ph n mố ầ ềm như : NetStumbler, dStumbler, and MiniStumbler,

• B ng : thi t b ị độ ế ịchỉ ghi l i các gói tin ạ định ký được truyền đi từcác AP

Những người mà xây dựng hệ ống WPS cho mục đích thương mại được gọi là th

“nh ững ngườ i thu thập vị ” Những người này sẽ cũng cấp cho bên thứ ba các trí

thông tin về đị a chỉ MAC, cũng như vị trí của chúng để ử ụng để s d phát triển các

ứng d ng d a trên v trí và qu ng cáo ụ ự ị ả

- 21 -

Cũng phải nói thêm r ng, ch c a các thi t b kêt n i Wi fi sằ ủ ủ ế ị ố - ẽ không có kh ả năng

lựa chọn các Access point ngoài t p hậ ợp đã thu thập được

1.3.2 Xác định vị trí người dùng cuối dựa trên cơ sở ữ ệu thu đượ d li c

Khi mà một lượng đủ ớn các thông tin về AP được lưu trữ trong cơ sở ữ ệu, các thông tin này có th ể được sử ụng để xác định vị d trí của người dùng

Khi một người dùng sử ụ d ng d ch v WPS trên thi t bị ụ ế ị ủa mình để c yêu c u xác ầ

định v ị trí, đầu tiên, thi t b s xác đ nh các AP có th k t nế ị ẽ ị ể ế ối được trong ph m vi ạ

của nó.Sau đó, nó sẽ ửi đị g a chỉ MC của các AP đó đến hệ ống WPS, các vị trí đã th

biết của 1 ặc nhiều AP trong số các AP gửi lên sẽ đượho c xác định, từ đó xử ụ d ng các thuật toán để xác đ nh chính xác v trí c a thi t bị ị ủ ế ị.Độ chính xác của WPS phụthu c vào s ộ ố lượng AP được thu thập trong cơ sở ữ ệ d li u

H th ng WPS Skyhool yêu cệ ố ầu 5 bước để xác định v trí : ị

1 Thiết bị di động sử ụng phần mềm của hãng Skyhook để phát đi một gói dtin thăm dò và dữ ệ li u yêu cầu đế ấ ản t t c các AP gần đấy

2 Các Wi fi AP sẽ ản hồi lại thiết bị ột gói tin hướng dẫn chứa thông - ph mtin địa ch MAC c a chúng ỉ ủ

3 Thiết bị ẽ ập hợ ại các thông tin đấy, bao gồm cả cường độ tín hiệ s t p l u,

và gửi đến cho hệ thống WPS (thi t bế ị ầ c n có k t nế ối Internet để ử g i thông tin)

4 H th ệ ống sau khi nhận được các thông tin bao gồm địa chỉ MAC của AP,

s ẽso sánh với địa chỉ MAC trong cơ sở ữ ệu, gửi t ả ại vị trí của các d li r l

AP đó ( nếu có trong cơ sở ữ ệ d li u)

5 Thiết bị ẽ tính toán vị trí của nó dựa trên thông tin vị trí nhận được sử s

d ng các gi i thu t tính toán thích h p ụ ả ậ ợ

- 22 -

Hình 1.8 - Mô t ả 5 bước của quá trình xác định v trí s d ng WPS ị ử ụ

Các truy vấn này đồng thời cũng được dùng để ậ c p nh t và c i thiậ ả ện cơ sở ữ ệ d li u v ịtrí của hệ ố th ng, khi mà có r t nhiấ ều AP không có thông tin trong cơ sở ữ ệ d li u,

hoặc dữ ệu trước đó khác với thông tin vị trí bây giờ, sẽ đượ li c xác định trong suốt quá trình xư lý và vị trí m i c a AP s ớ ủ ẽ được tính toán l i B ng cách này, các thông ạ ằtin v trí cị ủa AP sẽ càng nhiều và chính xác hơn, làm cho hệ th ng WPS tự ậố c p

nh t, làm m i ậ ớ

Ch củ ủa các AP, chủ ủa các thiết bị đầu cuối có thể không biết rằng các thông tin c

của họ ị khai thác bới chính thiết bị ủa họ, hoặc họ không mong muốn vị trí mà b c

h ọtruy vấn được cập nhật trong cơ sở ữ ệu thương mại hóa Ở đây đã có mối lo d li

ngại về ấ ề v n đ b mảo ật, xuất hiện ngay trong việc khởi tạo cơ sở ữ ệ ủ ệ d li u c a h

th ng WPS ố

Thêm vào đó, nếu m t công ty thu th p thông tin v trí gán mộ ậ ị ột định danh duy nh t ấcho m i thi t b ỗ ế ị truy vấn, công ty đó có thể ạ t o một tiể ử các quãng đườu s ng di chuyển của người dùng ữ ệu vị trí chi tiết được thu thập trong thời gian thực mở.D li

đầu cho m t t m m i c a vi c thu th p d li u v trí ộ ầ ớ ủ ệ ậ ữ ệ ị

1.3.3 Khoảng cách trong định vị

Rất nhiều hệ ống định vị ựa trên sóng radio trước đây đều sử ụng cường độ th d d tín

hiệu như là một thể ện của khoảng cách so với nguồn sóng radio.Tuy nhiên, trên hi

thực tế, điều đó chỉ ực sự đúng khi cường độ sóng radio bị suy yếu đúng như tính th

c ộ đi lại trong vùng sóng radio, điều này khiến cho sự suy giảm cường độ sóng trong m t vùng là khác nhau theo th i gian ộ ờ

Để mô t s khác bi t gi a cưả ự ệ ữ ờng độ tín hi u v i kho ng cách so v i ngu n c a ệ ớ ả ớ ồ ủsóng Wifi, bảng dưới đây thể ệ hi n sự ến độ bi ng của cường độ tín hiệu của một AP trong một quán cafe đông người

Hình 1.9 – Biểu đồ ự ến độ s bi ng của cường độ tín hi u theo khoệ ảng cách

Trong đồ ị ở trên, các điể th m màu tr ng th hiắ ể ện tương quan giữa cường độ tín hi u ệ

và khoảng cách, còn đường liền màu đen là thể hiện tương quan giữa cường độtrung bình và kho ng cách ả

- 24 -

T ừ đồ thị, có th th y rể ấ ằng cường độ sóng trung bình y u (-ế 70 đến -90 dBm) đo đượ ở ấ ảc t t c các kho ng cách khác nhau.Nguyên nhân do các tác nhân bên ngoài ảtác động làm giảm cường độ tín hi u m t cách nhanh chóng ệ ộ

Đường li n th hiề ể ện cường độ trung bình c a tín hi u có th ủ ệ ể được dùng để ể ệ th hi n khoảng cách, tuy nhiên cường độ tín hiệu lại có xu hướng giữ nguyên ( đi thằng ) khi khoảng cách đến AP càng lớn.Ví thế, cường độ tin hi u là m t thê hi n y u cệ ộ ệ ế ủa khoảng cách, và chúng chỉ dùng để ải thiện việ ớc lượ c c ư ng vị trí so với các quan sát thông thường

Để tăng cường độ chính xác trong vi c d ệ ự đoán vị trí, người ta s d ng mử ụ ột đơn vị

đo lường khác, đó là “response rate” (t l ph n h i) Trong quá trình thu th p d ỷ ệ ả ồ ậ ữ

liệu, người ta sẽ thu thập tất cả các dữ ệu ở li cùng một khoảng cách từ cùng một AP,sau đó tính toán số ầ l n AP ph n h i l i Trong kho ng cách g n, t l ph n h i ả ồ ạ ả ầ ỷ ệ ả ồnày phải cao hơn so vớ ỷ ệi t l phản hồi đo được ở khoảng cách xa hơn.Vì thế, tỷ ệ l

phản hồi có thể dùng để ể ện khoảng cách đến AP.Đồ ị dướ đây thể ện sử th hi th i hitương quan giữ ỷ ệa t l ph n h i và khoả ồ ảng cách đến AP

Hình 1.10 – Biểu đồ ự ến độ s bi ng của tỷ ệ phả ồ l n h i theo kho ng cách ả

- 25 -

Quan sát ở trên đã giải quyế ấn đề t v khi sử ụng cườ d ng độtín hiệu đểmô tả kho ng ảcách.Tỷ ệ l phản h i có th ồ ể dùng để ự đoán khoảng cách chính xác hơn so vớ d i cường độ tín hi u ệ

1.3.4 Các gi i thuả ật định vị dùng trong WPS

a Centroid ( Trọ ng tâm)

Đây là giải thuật đơn giản nh t Trong su t quá trình thu th p d li u, t t c các b n ấ ố ậ ữ ệ ấ ả ảghi về ộ m t AP sẽ được kế ợ ạt h p l i v i nhau (thông tin v trí và tớ ị ỷ ệ l phản h i), tồ ừ đó ước lượng v ị trí địa lý của AP đó Từ đó, “Location Index” ch ch a 1 b n ghi cho ỉ ứ ả

m i AP, bao gỗ ồm tọa độ ước lượng cùng với địa chỉ MAC

S dử ụng cơ sở ữ ệ d li u này, giải thuật trọng tâm sẽ định vị người dùng tại trung tâm

của tất cả các AP mà thiết bị có thể tìm thấy, bằng việc tính trung bình các vị trí của các AP đó.Một phiên b n c i ti n c a gi i thu t này, là vi c s dả ả ế ủ ả ậ ệ ử ụng cường độ tìn

hiệu để đánh trọng số cho mỗi AP trong quá trình tính toán vị trí trung bình của tất

c ảcác AP

b Fingerprinting (Vân tay)

Giải thuật này dựa trên một cơ chếxác định vị trí trong môi trường trong nhà, được

s dử ụng trong RADAR.Giả thuyết được đưa ra : ở một ví trí, người dùng có thể ắt bđược tín hi u c a các AP vệ ủ ới cường độ khác nhau, m t t p các AP vộ ậ ới cường độ tín

hiệu tương ứng được gọi là một “fingerprinting Ở ột vị trí, thì “fingerprinting” ” m

là duy nh t ấ

Do đó, “fingerprinting” có kh ả năng là một công c tụ ốt dùng để xác đ nh v trí ị ịngười dùng.Để ử ụ s d ng cho gi i thu t “fingerprinting”, “Location index” không ch ả ậ ỉlưu trữ nguyên địa ch MAC và t a đ c a AP, mà ỉ ọ ộ ủ lưu trữ ấ ả t t c các d li u thô thu ữ ệđược trong quá trình thu th p T i mậ ạ ỗi điểm s có t a đ và m t “fingerprinting” ẽ ọ ộ ộtương ứng chưa các thông tin về AP và cường độ tín hi u t i v ệ ạ ị trí đấy

- 26 -

Trong quá trình định v , m t thi t b cị ộ ế ị ủa người dùng s quét môi tr ng xung quanh ẽ ườ

nó và gửi tấ ả t c các thông tin về các AP nhân được đến hệ ố th ng Hệ ố th ng sẽ so sánh với tấ ảt c các “fingerprinting” có trong cơ sở ữ ệ d li u, tìm ra cái gần đúng nhất

với thông tin gửi lên từ ết bị ại lượng để thi Đ đánh giá tính “gần đúng ” khi so sánh

giữa các “fingerprinting” được tính như sau:

Gi s thiả ử ết bị nhận được tín hiệu của 3 AP : A, B, C, với cường độ tín hiệu tương

ứng là SSA, SSB, SSC Một “fingerprinting” trong cơ sở ữ ệ d li u ch a 3 AP: A, B, C ứ

với cường độtín hiệu là SS’A, SS’B, SS’C, khi đó giả ị d dùng để so sánh đượ tr c tính

b i công th c sau : ở ứ

Để tính toán ra v trí cị ủa người dùng, người ta thường l a ch n 1 h ng s k : s ự ọ ằ ố ố

“fingerprinting” gần với thông tin gửi từ ết bị ất, sau đó tính trung bình của tấ thi nh t

c ả các tọa độ ủa k “fingerprinting” đó.Dựa trên thực nghiệm, người ta thấy rằ c ng giá tr ị k = 4 cho độ chính các cao nhất

Để ý r ng, có th có nh ng AP trong tằ ể ữ ập AP người dùng gửi lên không có trong cơ

s d liở ữ ệu (có thể ới được thiết lạp sau quá trình thu thập thông tin, hoặctrong quá mtrình thu th p b m t tín hiậ ị ấ ệu của AP đó ), vì thế người ta phải áp dụng phương pháp sau :

• Đầu tiên, lo i b t t c ạ ỏ ấ ả các AP không có trong cơ sở ữ ệ d li u

• Trong quá trình tìm “fingerprinting” gần nh t, nấ ếu không tìm được các

“fingerprnting” có bộ các AP trùng với thông tin gửi lên, hệ ống sẽ tìm đến thcác “fingerprinting” có bộ AP ch a các AP đưứ ợc gửi lên ( sau khi đã loạ ỏi b

ở bước 1).Trong đó, chỉ ấ l y nh ng “fingerprinting” chữ ứa các AP trong đó chỉ

có p AP khác so v i bớ ộ ử g i lên.Điều này đã cải thi n tệ ỷ ệ l tìm thấy

- 27 -

“fingerprinting” từ 70% lên 99% Trong đó, hằng số p = 2 cho tỷ ệ tìm thấ l y

t t nh t mà không làm ố ấ ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí tìm được

Giải thuật Fingerprinting dựa trên sự ừa nhận rằng thiết bị Wifi sử ụng trong quá th dtrình thu th p và thiậ ết bị ử ụng trong quá trình đị s d nh v là gi ng nhau Tuy nhiên, ị ốtrên thực tế, các thiết bị này rất khác nhau, phụ thu c vào nhà s n xu t, link kiộ ả ấ ện

hay hướng quay của thiết bị ới mỗi thiết bị, cường độ tín hiệu lại có thể.V khác nhau, nên không th so sánh tr c tiể ự ếp cường độ tín hi u ệ

Để gi i quy t vả ế ấn đề này, người ta đã thực hi n m t bi n th cệ ộ ế ể ủa phương pháp Fingerprinting, g i là ranking, m t gi i thuọ ộ ả ật được đề xu t b i h ng ấ ở ệthố RightSpot.

Gi i thuả ật được trình bày như sau :

Thay b ng vi c so sánh tuy ằ ệ ệt đố i cư ờng độ tín hi ệu, phương pháp này sẽ so sánh

t ập các AP đã đượ c sắ ếp theo cường độ p x tín hi u ệ

Ví dụ : cường độtín hiệu được gửi lên của 3 AP là (SSA; SSB; SSC) = (-20;-90;-40), khi đó, thay vì sử ụ d ng t p h p các cưậ ợ ờng độ tín hi u trên, chúng ta s s d ng ệ ở ẽ ử ụ

tập các thứ ạng tương ứ h ng (RA; RB; RC) = (1;3;-2)

Tương tự ớ, v i m t “fingerprinting” có t p cưộ ậ ờng độ tín hi u (SS’ệ A; SS’B; SS’C) = 30;-15;-45), t p th h ng s là (R’ậ ứ ạ ẽ A; R’B; R’C) = (2;3;-1)

(-Sau đó, phương pháp này sẽ so sánh các t p th hậ ứ ạng tương đố ởi trên s d ng h ử ụ ệ

s th hố ứ ạng tương quan Spearman :

- 28 -

Trong đó, R và R’ là độ ớn tương ứ l ng c a các vector th h ng H s Spearman là ủ ứ ạ ệ ố

một dải từ 1 đến 1, trong đó, giá trị cao hơn ứng mới mứ ộ - c đ th hứ ạng giống nhau cao Sử ụ d ng x p hế ạng tương đố ủi c a cường độ tín hiệu theo cách này sẽ giúp tìm

thấy “fingerprinting” dù cho có sự khác biệt về độ ớn, độ ệch hay bất cứ giá trị l lthay đổi nào c a cư ng đ tín hi u theo các thi t b Wifi khác nhau ủ ờ ộ ệ ế ị

Giá trị rS ở trên s đư c dùng thay th d trong gi i thu t Fingerprinting thông ẽ ợ ế ả ậthường khi so sánh gi a các “fingerprinting” ữ

c Particle Filters

Particle Filters đã được s d ng trong qua kh , ch y u trong ngành ch tử ụ ứ ủ ế ế ạo người máy, để ậ t p h p m t dòng cá d li u c m bi n thành v ợ ộ ữ ệ ả ế ị trí ước lượng.M t “Particle ộ

Filters” là mộ ảt gi i thu t xác su t gậ ấ ần đúng, thực hi n m t b l c Bayes.Nó mô t ệ ộ ộ ọ ả

v ị trí ước lượng của một người dùng tại thời điểm t sử ụ g tập các “particles” P d n ti,

có tr ng sọ ố Wt i, (i = 1 n ) M i Pỗ ti ;à một giả thuyết riêng biệt về ị trí hiện tại của v người dùng.M i “particles” có tr ng s Wỗ ọ ố ti hithể ện khả năng đúng của “particles”

đó, tức là xác suất ví trí người dùng chính là v ị trí được gi thuy t trong “particle” ả ếđó

Công nghệ định vị ự d a trên Particle Filters yêu c u 2 kiầ ểu d li u đữ ệ ầu vào : “d li u ữ ệ

c ả m biế ” và “ ữ ệu chuyển độ ” ữ ệu cảm biế có vai trò trong việc tính n d li ng D li n

toán xác suất đúng của một giả thuyết “particle” Nhiệm vụ ủ c a D li ữ ệ u chuyể n động là di chuyển vị trí của các “particle” theo hướng gần đúng với chuy n đ ng ể ộ

- 29 -

- Tại thời điểm đầu tiên, vị trí của người dùng chưa xác định Trên hình 1.11a, thanh bar màu đên ở dưới tương ứng các gi thuy t “particle” v v ả ế ề ị trí người dùng.Xác su t cấ ủa tấ ả các giảt c thuyết là như nhau

- Hình 1.11b, khi camera phát hiệ ị trí đứn v ng hi n t i có cánh c a, do có 3 ệ ạ ửcánh c a, nên khử ả năng đúng của các giả thuyết v trí g n 3 cánh cị ầ ửa tăng,

tr ng s cọ ố ủa “particle” tăng.

- Hình 1.11c, khi người dùng di chuyển đến cánh c a th 2, b l c s th c ử ứ ộ ọ ẽ ự

hiện bước dự báo, dựa vào trọng số đượ ớc lược ư ng ở hình b, bộ ọc sẽ l tính toán l i các giạ ả thuy t “particleế ”.Có thể th y các giảấ thuy t tậế p trung ở 3 vùng k tiế ếp các cánh cửa

- Hình 1.11d, khi camera phát hiện ra cánh c a ti p theo, kh ử ế ả năng đúng cửa các giả thuy t tế ại các cánh cửa tăng lên, trọng s ố tăng

- Hình 1.11e, khi người dùng ti p t c di chuy n, b l c tính toán l i các gi ế ụ ể ộ ọ ạ ảthuy t, lế ần này, các giả thuy t t p trung nhiế ậ ều hơn ở đ úng v ị trí người dùng

- Cuối cùng, vị trí của người dùng được tính bằng trung bình vị trí của các giảthuy t nhân v i tr ng s ế ớ ọ ố tương ứng c a chúng ủ

- 30 -

Hình 1.11 – Ví d v Particle Filter ụ ề

Có thể ấ th y rằng khi s trang thái biố ết trước càng nhi u (sề ố ị v trí các cánh c a ) và ử

thời gian di chuyển của người dùng càng lâu, thì vị trí của người dùng càng được xác định chính xác

Để ử ụ s d ng cho vi c xác đ nh v trí dệ ị ị ựa trên AP, người ta đã xây dựng 2 d li u ữ ệ

c m bi n : m t dả ế ộ ựa trên cường độ tín hiệu, mộ ựt d a trên t l ph n h i ỷ ệ ả ồ

Trong su t quá trình thu th p dố ậ ữ ệ li u, sẽ xây d ng m t mô hình kinh nghiự ộ ệm thể

hiện sự ế ộ bi n đ ng của cường độ tín hiệu và tỷ ệ phả l n hồi khi thay đổi kho ng ả

- 31 -

cách.Hệ ố th ng s xây d ng m t bẽ ự ộ ảng lưu trữ các bản ghi theo khoảng cách tăng dần

so v i v trí dớ ị ự đoán của AP.Trong đó, tỷ ệ l phản h i sồ ẽ được lưu dưới d ng %, còn ạcường độ tín hi u s ệ ẽ được chia làm 3 m c: th p, trung bình, và cao ứ ấ

Khi m t thông tin vộ ề các AP được người dùng gửi đến, hệ ố th ng sẽ ự d a vào các dữ

liệu cảm biến đã có ( tỷ ệ ản hồ l ph i và m c cưứ ờng độ tín hiệu ), sau đó xác định

trọng số ủa các giả c thuyết “particle”, mỗi khi người dùng di chuyển, hệ ống sử th

dụng bộ ọ ể l c đ cập nhật lại các giả thuyết và các trọng số tương ứng, từ đó tính toán

ra v ị trí người dùng

So sánh kết quả thực nghiệm của 3 phương pháp trên (dựa theo nghiên cứu của trường Đạ ọi h c California và trung tâm nghiên c u c a Intel và Microsoft): ứ ủ

Các khu v c ti n hành th c nghi m : ự ế ự ệ

• Khu v c trung tâm thành ph : tự ố ập trung các khu thương mại và dân cư

• Khu dân cư : khu vực nhà dân v i mớ ật độ trung bình

• Khu ngo i ô : khu vạ ực dân cư thưa thớt

A, Khu trung tâm B, Khu dân cư C, Khu ngo i ô ạ

Hình 1.12 - Biều đồ ể ệ th hi n mật độ các AP trong quá trình thu th p d li u ậ ữ ệ

- 32 -

B ng 1.2 – B ng hiả ả thể ện độ sai l ch v ệ ịtrí so vớ ực tế ủa các giải th c i thu t ậ

1.3.5 Vấ n đ ề b o m t thông tin trong h th ng WPS ả ậ ệ ố

Địa ch MAC có th nhìn thỉ ể ấy rõ ràng, do đó thông tin này nên được công khai, và

có th truy c p mi n phí, th m chí mể ậ ễ ậ ục đích sử ụ d ng c a chúng có thủ ể ằ n m ngoài mong đợi và n m ngoài ng c nh ằ ữ ả

giữa các dữ ệu vị trí quan sát được và giữ ệu vị trí được ghi lại, bởi vì dữ ệu vị li li litrí được ghi lại thường có chất lượng t t hơn và nhiố ều ý nghĩa hơn.Các bản ghi khác

với sự quan sát, chúng cụ ể, chính xác, có thể duy trí lâu dài và rất dễ dàng phân thtích hoặc kế ợ ớt h p v i các thông tin khác

Có r t nhi u khấ ề ả năng không lường trước của việc sử ụng đị d a chỉ MAC lưu trong

h thệ ống WPS, khi kết hợp với các thông tin khác Xác định, phân loại và sắp xếp các thông tin về các thiêt b ị được định danh duy nh t trong hấ ệ ố th ng tạo ra khả năng

kết nỗi các dữ ệu lại với nhau Các dữ ệu, cùng với cơ sở ữ ệ li li d li u, không bao gi ờ

- 33 -

đứng độ ậc l p.S thự ật, nó thương được k t h p vế ợ ới nhau để ở tr thành các thông tin kín đáo đáng lo ngại

Như đã biết, có r t nhi u d ch v có th chuyấ ề ị ụ ể ển đổ ấ ứ ữ ệi b t c d li u s v v trí (kinh ố ề ị

độ, vĩ độ ủ) c a một AP thành địa ch th c t cỉ ự ế ủa chúng (tên đường, thành ph , qu c ố ố

gia) Khi mà các thông tin đây được thiết lập, địa chỉ đấy có thể ết hợp với các kthông tin khác (v trí cị ủa một ngôi nhà) để ết đượ bi c tên của chủ AP

Một vài kỹ thuật quét bị động còn có thể ắt được tất cà các gói tin Wi fi, chứ b không ch các gói tin broadcast tu n t Th m chí còn có thỉ ầ ự ậ ể ấy đượ l c các dữ ệ li u khác ngoài địa ch MAC, trong m i gói tin bỉ ỗ ắt được

-Nếu như phương pháp này được sử ụng mà không tuân theo các quy định về ự d s riêng tư, thì nó có thể được dùng để thu th p t t c các d liậ ấ ả ữ ệu trao đổi gi a AP và ữcác thiết b k t nốị ế i trong m ng Bạ ằng cách đó, địa chỉ MAC vủa máy tính để bàn, laptop, máy in cũng có thể được ghi l i ạ

Không chỉ đị a chỉ MAC của AP được ghi lại, mà còn địa chỉ MAC của các thiết bị

k t nế ối đến AP, bao g m c thi t b di ng cá nhân ồ ả ế ị độ

Phương pháp thu thập b ị động đã bắt được địa ch MAC c a thi t b cỉ ủ ế ị ủa người dùng cu i trong gói tin truyố ền đến AP để ạ t o m t k t n i gi a 2 thi t bộ ế ố ữ ế ị, đặc biệt

nếu gói tin chứa cùng địa chỉ MAC của AP và địa ch MAC c a thi t b ỉ ủ ế ị được ghi

l i nhi u l n khác nhau ạ ề ầ

Nếu vị trí của AP là một ngôi nhà, thì có thể đoán rằng người dùng thiết bị ố s ng trong ngôi nhà đó, đồng nghĩa với vi c chúng ta có th biệ ể ết được tên c a h N u v ủ ọ ế ịtrí c a AP trong m t công ty, có thủ ộ ể đoán được người dùng thiết bị là nhân viên

hoặc ít nhất là người hay đến công ty đó.Với một số lượng thông tin được ghi lại thường xuyên đủ ớ l n, có th xác đ nh cùng mể ị ột người dùng cu i có th nhi u v ố ể ở ề ịtrí khác nhau, t ừ đó có thể ết đượ bi c quá trình di chuy n c a thiể ủ ết bị (đông nghĩa ớv i người dùng thi t b ) ế ị

- 34 -

Tuy nhiên, trong m t ph m vi nh , dộ ạ ỏ ữ ệu thường xuyên đủ ớ li l n có thể được ghi lại chỉ ằ b ng m t ô tô, m t laptop và m t ph n mềộ ộ ộ ầ m mi n phí ễ

Một ví dụ : Một người có thể lái xe trên đường xung quanh nhà hàng xóm, đồng

thời tạo một cơ sở ữ ệu củ ị d li a đ a chỉ MAC của hầu hết các thiết bị di động hỗ ợ tr Wi-fi và máy tính của những người cư trú trong nhà hàng xóm.Mở ộng thêm, anh r

ta cũng có thể thi t l p m t AP g n mế ậ ộ ở ầ ột công viên, và sau đó anh ta có thể ấ l y được địa ch MAC c a nh ng ỉ ủ ữ người có mang theo điện tho i h tr -ạ ỗ ợ Wi fi gần đó

Kết hợp với dữ ệu thu thập từ trước trong mỗi nhà, anh ta có thể xác định đượ ị li c đa chỉ nhà c a từng người ở đó Và anh cũng có thểủ xác định được thông tin các nhân

của những người này, khi kết hợp vớ ịi đ a chỉ nhà của họ.Vậy là, một người có thể

biết được thông tin cá nhân của người lạ trong một địa điểm công cộng, dù không được phép c a h ủ ọ

Vấn đề quan trọng cần phải hiểu là việc bảo mật thông tin và các quy tắc dữ ệu áp li

dụng cho các công ty viễn thông có thể không bao gồm tập hợp dữ ệu của hệ li

thống WPS Các công ty viễn thông luôn được phép xác định vị trí của thiết bị để cung c p vùng k t n i trong mấ ế ố ột điều kiện được quy định, việc theo dõi này đựa trên hạ ầ t ng m ng.Tuy nhiên, r t nhiạ ấ ều dịch vụ ự d a trên vị trí mới, như một hệ

thống WPS, đã vượt qua các quy định đó, điều này đã mở ra vần đề ới trong bảo m

mật thông tin.Ví dụ, ở ỹ, luật yêu cầu một hãng viễn thông phải được người dùng Mcho phép trước khi s d ng ho c cung c p các thông tin m ng thu c s h u c a ử ụ ặ ấ ạ ộ ở ữ ủkhách hàng, bao g m có các thông tin vồ ề ị v trí và sô phone Tuy nhiên, các nhà cung c p công nghấ ệ định vị ự d a trên Wi-fi l i có th không c n thiạ ể ầ ết quan tâm đến điều đó

1.4 K t lu n ế ậ

“Location Index” đang ngày càng trở nên quan trọng trong các hệ thống định vị Sử

dụng “Location Index”, các hệ ống định vị ẽ có khả năng đáp ứng tốt hơn, độ th s chính xác tốt hơn và sự ổn định cũng như khả năng mở ộ r ng d dàng ễ

- 35 -

Một trong các hệ ống định vị ử ụng “Location Index” phổ ến hiện này là hệth s d bi

thống định vị ựa trên mạng không đây WPS Cùng với sự phát triển của các thiết d

b mị ạng không dây, ngày càng có nhiều AP được cài đặt Viở ệt Nam, do đó hệ

thống WPS sẽ ngày càng hữu ích nếu được triển khai ở ệt Nam Tuy nhiên vấn đề Vi

v bề ảo mật thông tin cũng sẽ là một vấn đề quan trọng, cần đầu tư nghiên cứu tìm ra

gi i pháp thích h p ả ợ

tức sự ệ ki n trong ngày , tìm kiếm địa điểm , tra cứu các dịch v mụ ột cách dễ dàng

Một ví dụ đưa ra là : Một khách hàng muốn tìm kiếm một nhà hàng để ăn tối.Để

hạn chế các kết qu tìm kiả ếm , khách hàng đó phải b sung thêm m t s tiêu chí ổ ộ ốkèm theo : như địa điểm ( có gần nơi họ ở không ? ) , giá c , chả ất lượng đồ ăn…

Một trong những tiêu chí tìm kiếm là vị trí nhà hàng có thể được thực hiện thông qua m t h thộ ệ ống , được gọi là Location Based Service (LBS )

Có th ể 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 s d ng v trí c a thi t b ử ụ ị ủ ế ị di động (Virrantaus et al 2001)

+ Một định nghĩa tương tự được OpenGeospatial Consortium(OGC – 2005) đưa ra: Là mộ ịt d ch v Internet không dây s d ng các thông tin v v ụ ử ụ ề ị trí địa lý đểđáp ứng các yêu c u t ầ ừ nhưng khách hàng di động.B t c ng d ng d ch v nào ấ ứ ứ ụ ị ụkhai thác thông tin v trí c a thi t b ị ủ ế ị di động đầu cu i ố

Những định nghĩa trên đã mô tả LBS như là mộ ự ế ợt s k t h p của 3 công ngh : ệ

- 37 -

• Những công nghệ thông tin và truyền thống mới (NICTS) : như là hệ

th ng viố ễn thông di động và các thi t b c m tay ế ị ầ

• Internet

• Các hệ thống thông tin địa lý ( GIS) với không gian cơ sở ữ ệ d li u

Hình 2.1: Công ngh trong h th ng LBS ệ ệ ố

2.1.Th nào là LBS ế

2.1.1 Mối quan hệ ữ gi a GIS và LBS

LBS và GIS có m t s ộ ố điểm tương đồng.C hai cùng ả liên quan đến v ị trí địa lý Thông thường vi c x lý các thông tin v i tham chi u v trí và phân tích các ch ng ệ ử ớ ế ị ứnăng ( LBS) để đưa ra câu trả ờ l i cho câu h i : ỏ

• Tôi đang ở đâu ?

• Những gì đang ở ầ g n tôi ?

• Tôi phải đi như thế nào ?

- 38 -

Tuy nhiên, GIS và LBS có nguồ ốn g c khác nhau và phục vụ cho các nhóm người dùng khác nhau

GIS có từ ấ r ớt s m , được phát tri n trong nhi u thể ề ập kỷ và d a trên nhự ững ứng dụng

d liữ ệu địa lý chuyên nghiệp.Trong khi đó , LBS mới được phát triển khá gần đây,

do s phát tri n cự ể ủa dịch ụ di độ v ng

GIS có thể được xem như là hệ ố th ng truy n th ng chuyên nghiề ố ệp, dành cho người dùng có kinh nghiệm vớ ố lượi s ng lớn các chức năng.Hơn nữa, GIS yêu c u nhiầ ều tài nguyên máy tính.Ngượ ạc l i, LBS lại được phát triển như là các dịch v gi i h n , ụ ớ ạhướng tới nhóm người dùng không chuyên.Các ứng dụng LBS hoạt động v i h n ớ ạchế ủa môi trường tính toán di động như : khả năng tính toán thấ c p, vùng hi n th ệ ị

nh ,th i gian ch y pin c a thi t b ỏ ờ ạ ủ ế ị di động

• Mạng kết nối : Thành phần thứ 2 là mạng di động , truyền dữ ệu và yêu cầ li u

dịch vụ ừ t thiết bị đầu cuối đến nhà cung cấp dịch vụ và sau đó , truyền thông tin ph n hả ồi lại người dùng

• Thành phần định v : Trong quá trình x lý c a m t d ch v , v trí cị ử ủ ộ ị ụ ị ủa người dùng cần đư c xác đợ ịnh.V ị trí người dùng có thể được xác định thông qua hạ

tầng mạng di động hoặc thông qua Hệ ống định vị toàn cầu ( GPS).Hơn th

nữa , còn có thể xác định vị trí thông qua các trạm WLAN , dấu hiệu hoạt

động hay tr m phát sóng vô tuyạ ến.Các phương pháp sau có thể đượ ử ục s d ng

- 39 -

trong việc chỉ đường trong nhà như trong bảo tàng, nơi mà GPS không thểxác định được vị trí N u v trí không th t ế ị ể ự động xác định thì nó có th ểđược c u hình bấ ởi người dùng

• Thành phần cung c p d ch v và ng d ng : Nhà cung c p d ch v cung c p ấ ị ụ ứ ụ ấ ị ụ ấnhiều dịch vụ khác nhau cho người dùng và chịu trách nhiệm xử lý các yêu

cầu.Các dịch ụ có thể tính toán đươck vị trí , dẫn đường , tìm kiếm các v thông tin liên quan đến v ị trí địa lý ho c tìm ki m thông tin c th v m t ặ ế ụ ể ề ộđối tượng mà h quan tâm ọ

• Thành phần cung c p d li u và n i dung : Nhà cung c p d ch v ấ ữ ệ ộ ấ ị ụ thường không lưu dữ và duy trì t t c các thông tin mà có th ấ ả ể được yêu c u t phía ầ ừngười dùng.Vì th , nh ng d liế ữ ữ ệu địa lý và thông tin v ị trí thường được yêu

cầu từ những nguồn đáng tin cậy( dữ ệu bản đồ ) hoặ li c các đối tác kinh doanh ( thông tin giao thông , v ị trí các địa điểm …)