Đang tải... (xem toàn văn)
Bài toán đặt ra là từ dữ liệu đƣợc xử lý là chọn một hƣớng phủ sóng của từng trạm BTS sao cho giữa hai trạm không trùng lắp quá a% diện tích, mỗi BTS chỉ phát một hƣớng.. Phần mềm tích h
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ VẬN HÀNH TỐI ƢU MẠNG LƢỚI BTS (TRẠM THU PHÁT GỐC) TRÊN ĐỊA BÀN THỦ ĐÔ HÀ NỘI Tiểu luận tôt nghiệp Họ tên sinh viên: TRƢƠNG ĐÌNH MINH ĐỨC Ngành: Hệ Thống Thơng Tin Mơi Trƣờng Niên khóa: 2010 – 2014 Tháng năm 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô môn Tài nguyên GIS thuộc khoa Môi trƣờng Tài nguyên, đặc biệt PGS.TS Nguyễn Kim Lợi – Trƣởng môn tận tâm dạy bảo, truyền đạt nhiều kiến thức quý báu làm tảng hoàn thành tiểu luận Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Duy Liêm thầy Lê Hồng Tú tích cực bảo, góp ý để có viết thật tốt Tôi chân thành cảm ơn Thạc sĩ Khƣu Minh Cảnh công tác Trung tâm ứng dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý – Sở Khoa Học Cơng Nghệ TP.HCM, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo, truyền đạt kiến thức góp ý suốt q trình thực đề tài Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến nhà khoa học Ashay Dharwadker, nghiên cứu Viện Toán Học Ấn Độ, ngƣời thực phần mềm Independent Set Algorithm, đóng góp lớn cho q trình thực đề tài Tiểu luận tôt nghiệp Tôi xin gửi lời tri ân đến chuyên viên tra quân Viễn Thơng Kiên Giang Lê Cơng Hồng - ngƣời dành khơng thời gian q báu cung cấp thơng tin thiết yếu phục vụ cho đề tài Gia đình bạn bè nguồn động lực to lớn mặt tinh thần giúp cho tơi vƣợt khó khăn học tập sống Trƣơng Đình Minh Đức Bộ môn Tài nguyên GIS Khoa Môi trƣờng Tài nguyên Trƣờng Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Trang TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng GIS hỗ trợ vận hành tối ƣu mạng lƣới BTS địa bàn thủ đô Hà Nội” đƣợc thực Trung Tâm Địa Lý Ứng Dụng – Sở Khoa Học Cơng Nghệ Tp.Hồ Chí Minh, khoảng thời gian từ tháng 3/2014 đến 5/2014 Đề tài đƣợc thực nhằm đáp ứng phát triển vƣợt bậc cơng nghệ phát sóng di động, kéo theo số lƣợng trạm BTS tăng vọt, phân bố dày đặc phân bố phủ sóng địa lý chƣa hợp lý Trong phát triển đó, vấn đề tối ƣu chất lƣợng phủ sóng để phục vụ ln tiềm tàng Trong đó, việc tìm kiếm lời giải bố trí điều hƣớng phát sóng BTS điều cần thiết nhằm tiết kiệm lƣợng giảm bớt nhiễu sóng, giảm thiểu gây ảnh hƣởng sức khỏe ngƣời dân, đô thị Từ liệu 1600 trạm BTS phục vụ điện thoại di động Hà Nội cho thấy hệ thống BTS dày đặc cần phát sóng địa lý hợp lý Với BTS có ba hƣớng phát Tiểu luận tơt nghiệp sóng, ta cần tạo ba phƣơng án phủ sóng ứng với trạm BTS Trong liệu dạng điểm Do đó, liệu phải trải qua q trình xử lý cơng cụ phân tích khơng gian GIS để tạo vùng phủ sóng theo ba hƣớng trạm Bài toán đặt từ liệu đƣợc xử lý chọn hƣớng phủ sóng trạm BTS cho hai trạm không trùng lắp a% diện tích, BTS phát hƣớng Qua đó, đề tài sử dụng phƣơng pháp tập bền vững (tập độc lập-indepent set) để giải Kết đề tài đạt đƣợc, xây dựng đƣợc phần mềm xử lý tập bền vững (tập độc lập) đồ thị để mơ hình hóa việc tối ƣu dựa định hƣớng phát sóng hình học hai chiều (2D) nhằm mơ hình hóa Đồng thời, phần mềm tích hợp hiển thị kết nhằm giúp cho ngƣời quản lý có cách nhìn trực quan mặt liệu Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU Chƣơng Mở Đầu 10 Đặt vấn đề 10 Mục tiêu nghiên cứu 11 Đối tƣợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 11 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 11 3.2 Phạm vi nghiên cứu 11 CHƢƠNG TỔNG QUAN 12 Tiểu luận tôt nghiệp Tổng quan BTS 12 Khu vực nghiên cứu 14 2.1 Tổng quan Hà Nội 14 2.2 Hiện trạng đối tƣợng nghiên cứu khu vực .15 Cở sở lý thuyết 16 3.1 Phân tích khơng gian 16 3.2 Lý thuyết đồ thị 17 3.2.1 Tổng quan 17 3.2.2 Tập bền vững (independent set) 19 3.2.3 Tập bền vững cực đại (Maximum Independent set) 20 3.3 Phép biến đổi không gian hai chiều 21 3.3.1 Phép biến đổi affine .21 3.3.2 Phép Quay (Rotation) 21 3.4 SQL .23 Tình hình nghiên cứu 23 4.1 Ngoài nƣớc .23 4.2 Trong nƣớc .24 Tổng quan phần mềm sử dụng đề tài 25 5.1 Postgresql 25 5.1.1 Giới thiệu 25 Trang 5.1.2 So sánh Postgresql HQTCSDL khác .25 5.2 Postgis 28 5.3 ArcGIS 28 5.4 Arc Engine 29 5.5 Independent Set Algorithm 30 Tổng quan toán hỗ trợ vận hành trạm BTS 31 6.1 Phân tích tốn 31 6.2 Mơ hình hóa tốn 31 Chƣơng Dữ liệu phƣơng pháp nghiên cứu 33 1.1 Mô tả liệu 33 1.2 Đồng liệu 34 1.3 Dữ liệu phủ sóng 34 2.3.1 Thu thập liệu 39 2.3.2 Xấp xỉ hình học dạng phát sóng phủ 39 2.3.3 Xây dựng mơ hình lớp liệu khơng gian phủ sóng tất hƣớng m điểm phát sóng BTS 46 2.3.4 Giải toán độc lập cực đại đồ thị 47 2.3.5 Hiển thị liệu không gian 48 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 Tiểu luận tôt nghiệp Kết 51 1.1 Xây dựng chƣơng trình thực thi 51 1.2 Kết thực thi 54 1.3 Sơ đồ hoạt động phần mềm 55 Thảo luận .55 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 Kết luận .57 1.1 Kết luận mục tiêu đề tài 57 1.2 Ý nghĩa thực tiễn 57 Kiến nghị .58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 Trang DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTS (Basic Transce iver Station): Trạm thu phát gốc MS (Mobile Station): Trạm di động GIS (Georaphycal Information System): Hệ thống thông tin địa lý CSDL: Cơ sở liệu HQTCSDLQH: Hệ quản trị sở liệu quan hệ HQTCSDL: Hệ quản trị sở liệu Tiểu luận tơt nghiệp Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Hình dạng phủ sóng BTS 13 Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động 13 Hình 2.3 Dữ liệu thủ đô Hà Nội 15 Hình 2.4 Thủ tục erase phân tích đơn lớp 17 Hình 2.5 Ảnh minh họa tạo vùng đệm không gian 17 Hình 2.6 Đồ thị có hƣớng 18 Hình 2.7 Đồ thị vơ hƣớng 19 Hình 2.8 Ảnh minh họa tập bền vững (Independent set) 20 Hình 2.9 Ví dụ Maximum Independent set 20 Tiểu luận tơt nghiệp Hình 2.10 Phép quay quanh gốc tọa độ góc α 22 Hình 2.11 Phép quay quanh điểm V góc α 23 Hình 2.11 Giao diện phần mềm 31 Hình 3.1 Xấp xỉ hình học cho vùng phủ sóng 40 Hình 3.2 Buffer điểm BTS 41 Hình 3.3 Điểm A, B điểm BTS 42 Hình 3.4 Tam giác IAB 43 Hình 3.5 Kết tạo điểm i 44 Hình 3.5 Tạo buffer điểm i 45 Hình 3.6 Điểm BTS hƣớng phát sóng 0o 46 Hình 3.7 Kết giải toán tập độc 48 Hình 3.8 Hiển thị liệu không gian Form 49 Hình 4.1 Giao diện phần mềm đƣợc thiết kế 51 Trang Hình 4.2 Mơ hình hóa lớp phủ sóng 1682 điểm BTS 52 Hình 4.3 Một nghiệm sau chạy Independent Set Algorithm 52 Hình 4.4 chọn hƣớng từ bảng liệu phƣơng án phủ sóng 53 Hình 4.5 Bảng kết cuối để hiển thị vào khung nhìn trực quan 53 Hình 4.6 Kết cuối 54 Tiểu luận tôt nghiệp Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng thống kê số khu vực hành từ liệu thu thập đƣợc hệ thống BTS Viettel Hà Nội 16 Bảng 2.2 Tổng hợp phần tử độc lập .20 Bảng 2.3 So sánh tính hệ điều hành hỗ trợ 26 Bảng 2.4 So sánh hiệu suất lƣu trữ liệu 26 Bảng 2.5 So sánh tính bảo mật 27 Bảng 3.1 Bảng liệu 33 Bảng 3.2 Bảng liệu trạm BTS 33 Bảng 3.3 Bảng liệu thông số kỹ thuật 34 Bảng 3.4 Bảng liệu phủ sóng 35 Tiểu luận tôt nghiệp Trang Chƣơng Mở Đầu Đặt vấn đề Trong địa bàn thủ đô, nhà doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực bƣu viễn thơng tập trung nhiều Do đó, thành phần hạ tầng tập trung với độ phủ sóng dày đặc với chất lƣợng phục vụ ngày cao, cơng nghệ ngày đại Ngành bƣu viễn thông đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng dịch vụ ngƣời dân, doanh nghiệp nhà đầu tƣ Tuy nhiên, thời gian qua, liệu hạ tầng thông tin ngày tản mát quản lý dƣới nhiều định dạng khác nhau, cấu trúc xác định Các liệu chủ yếu tồn dƣới dạng báo cáo, số liệu thống kê, … Điều gây khó khăn cho ngƣời quản lý nắm đƣợc thông tin đối tƣợng Với việc gia tăng dân cƣ thành thị số trạm BTS tăng nhanh việc giải toán việc tối ƣu vận hành trở thành vấn đề khó khăn Trong tình trạng thực trạm phát sóng phân bố dày đặc dẫn đến mật độ phủ sóng vào nhiều Tiểu luận tơt nghiệp Điều gây ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe cho ngƣời dân vùng có mật độ sóng dày đặc Mặt khác, trạm BTS phát sóng tập trung vào chỗ gây tình trạng rớt gọi (hand over) Việc thành lập phần mềm quản lý liệu có sử dụng chức GIS giải vấn đề nêu Phần mềm GIS có ƣu cao hẳn so với việc quản lý liệu giấy tờ Phần mềm giúp tổ chức liệu thành hệ thống rõ ràng, khả lƣu trữ liệu với dung lƣợng lớn với khả truy xuất thông tin cách nhanh chóng giúp ngƣời quản lý dễ dàng nắm bắt thơng tin nhanh chóng Phần mềm tích hợp GIS cịn có khả hiển thị liệu cách trực quan mặt không gian đối tƣợng đồ Cung cấp cơng cụ giải tốn tối ƣu phát sóng nhằm tối ƣu chất lƣợng phục vụ lĩnh vực Viễn Thơng Đã có nhiều đề tài ứng dụng GIS vào lĩnh vực bƣu viễn thơng Tuy nhiên, cách xây dựng phần mềm có tích hợp GIS đảm bảo cho liệu an tồn mặt an ninh lĩnh vực thông tin quan trọng Vì đề tài: “Ứng dụng GIS hỗ trợ vận hành tối ƣu mạng BTS địa bàn thủ đô Hà Nội” đƣợc thực