MiddleWare LBS chuyên dụng hơn cho nhiều mục tiêu tương tự nhau. Nó tập chung vào tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và triển khai những ứng dụng của LBS trong môi trường mạng không đồng nhất .
MiddleWare LBS phải khắc phục được giao thức, công nghệ mạng trong thế giới viễn thông với công nghệ mạng không dây và công nghệ mạng Internet. Đó là phần cơ bản mà MiddleWare LBS phải hợp nhất hệ thống, kết nối qua hệ thống báo hiệu 7 (SS7), công nghệ mạng, mạng Internet và công nghệ không dây .
MiddleWare LBS cũng được triển khai trong các nhà điều hành mạng di động hay nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng.
Trong ngữ cảnh triển khai, MiddleWare LBS kết nối những khách hàng trên thiết bị di động đầu cuối và Internet, nhà cung cấp ứng dụng thứ 3 và nhà điều hành mạng.
Những khía cạnh xử lý của 1 hệ thống LBS
Khía cạnh về không gian : Một MiddleWare LBS phải có khả năng tập hợp thông tin quanh vị trí và những phần tử cố định
Khía cạnh tạm thời : Thông tin định vị thể hiện trong một khoảng thời gian (không phải là vĩnh viễn)
Khía cạnh không chính xác, không đúng và không chắc chắn : LBS phải giải quyết được vấn đề thông tin không chính xác hay sai số liên quan đến những công nghệ định vị vị trí khác nhau.
Khía cạnh về quy mô dung lượng : LBS phải xử lý được dữ liệu quy mô lớn, bởi vậy tính chuyển đổi là một vấn đề rất quan trọng .
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD 3.1.3.2 Kiến trúc của MiddleWare LBS
Hình 3.1. Sơ đồ MiddleWare LBS
MiddleWare LBS bao gồm nhiều lớp khác nhau, nằm giữa tầng Application LBS và Positioning methods – Geographic content & GIS functions. Ứng dụng LBS thông thường bao gồm nhà cung cấp LBS và người dùng.
Trên cùng là Core services :
Lớp ‘Core services’ trong MiddleWare LBS là chức năng xây dựng những khối để xử lý bất kỳ loại thông tin nào như: geocoding, point] of] interest search, navigation data hoặc tính toán khoảng cách.
Core Services xử lý thông tin định vị suy ra từ dịch vụ định vị và nội dung bản đồ sau đó trả lại kết quả cho ứng dụng.
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD
Management services là một lớp quan trọng trong MiddleWare LBS chịu trách nhiệm về hỗ trợ và điều khiển cho những ứng dụng và liên quan đến core services như : chất lượng dịch vụ, sự riêng tư của dịch vụ, báo cáo, truy vấn ….
Lớp thấp hơn trong MiddleWare LBS là các dịch vụ định vị (Location services) và ngôn ngữ/giao thức trao đổi thông tin địa lý. Giao thức và ngôn ngữ cho trao đổi nội dung địa lý được yêu cầu khi cần tiếp nhận nội dung đến từ một nhà cung cấp nội dung bên ngoài.
3.1.3.3 Tìm hiểu về middleware Open GIS Consortium (OGC)
Tập đoàn Open GIS là một trong những nhà phát triển tiên phong trong việc xây dựng middleware cho ứng dụng LBS, và được biết đến với tên gọi Open GIS Location Services(OpenLS). Thành phần lõi là GeoMobility services, làm việc kết nối giữa ứng dụng và server trong phạm vi cung cấp dịch vụ của nhà cung cấp LBS
Hình 3.2. Sơ đồ của GeoMobility server
GeoMobility server được trang bị một không gian cơ sở dữ liệu cho việc lưu trữ và truy nhập vào nội dung địa lý. Để chọn, middleware có thể được nối tới những cơ sở dữ liệu không gian khác của nhà cung cấp nội dung bên ngoài.
Nhiệm vụ chính của GeoMobility server sẽ điều khiển và thi hành những ứng dụng LBS cài đặt lên server. Phạm vi của những ứng dụng có thể bao gồm bất kỳ loại ứng dụng nào như tra cứu địa điểm quán ăn, dịch vụ dẫn đường, tiếp thị di động …
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD Kiến trúc của OpenLS
Hình 3.3. Sơ đồ kiến trúc OpenLS Phiên bản OpenLS Version 1.0 dịch vụ lõi bao gồm các thành phần :
directory service : Dịch vụ Directory cho phép tìm kiếm địa chỉ đường phố, tên địa điểm dịch vụ hoặc nhóm dịch vụ, từ khóa
gateway service : Gửi yêu cầu và nhận dữ liệu định vị từ một GMLC qua MLP geocoder service : Trả về vị trí địa lý của 1 địa chỉ cụ thể (tên đường phố hoặc tên địa điểm dịch vụ)
reverse geocoder service : Chuyển đổi tọa độ không gian thành mô tả về địa điểm có tọa độ tương ứng (Phép chuyển đổi ngược với geocoder).
route service : Được sử dụng để thực thi những ứng dụng dẫn đường. Một đường đi được tính toán từ điềm bắt đầu đến điểm kết thúc
presentation service : Chuyển và hiển thị bản đồ lên màn hình thiết bị di động đầu cuối. Mỗi bản đồ có thể kết hợp nhiều lớp (layer)
Chu trình gửi nhận trong OpenLS
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD
+ Thông qua bộ trình duyệt WAP phối hợp với một WAP được uỷ nhiệm định vị trong mạng di động tế bào, thể hiện bằng ký tự A trong sơ đồ
+ Thông qua một ứng dụng J2ME chuyên dụng phía khách (client), thể hiện bằng ký tự B trong sơ đồ
+ Chức năng SMS trên thiết bị đầu cuối phối hợp với một mạng di động tế bào thông qua trung tâm SMS (SMS – C), thể hiện bằng ký tự C trong sơ đồ.
Phụ thuộc vào từng cách thể hiện tương ứng mà ứng dụng gửi yêu cầu thông qua giao thức HTTP, thông báo WSP hay bằng việc gửi 1 SMS.
Hình 3.4. Sơ đồ gửi nhận thông tin trong OpenLS
Trong trường hợp A và B, ứng dụng có lẽ được thực hiện bởi Common Gateway Interface (CGI – giao diện cổng vào chung) của 1 web server, 1 serverlet hay một giải pháp công nghệ mạng.
Trong trường hợp C, ứng dụng kết nối đến SMS]C của nhà điều hành mạng tương ứng theo những giao thức khác nhau
Trong bước tiếp theo, ứng dụng sẽ mã hoá yêu cầu từ người sử dụng Mô hình thông tin của OpenLS
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD
Những dịch vụ lõi được đề cập trước đó dựa vào mô hình thông tin OpenLS, định nghĩa các ADT để chỉ rõ những phần tử dữ liệu XML được dùng làm tham số đầu vào hay tham số đầu ra của dịch vụ lõi
Định nghĩa về ADT : Cấu trúc dữ liệu có thể chỉ được truy nhập với những thao tác được định nghĩa. Tập hợp những thao tác này được gọi là giao diện và được sinh ra bởi thực thể. Một thực thể với những thuộc tính chỉ mô tả kiểu được gọi một dữ liệu trừu tượng là (ADT).
Position ADT : ADT này được dùng để đại diện cho một không gian định vị
Address ADT : ADT này được dùng để đại diện cho sự mô tả vị trí theo địa chỉ đường phố. Người sử dụng có thể quyết định chỉ rõ một địa chỉ cụ thể hoặc sử dụng một cấu trúc mô tả gần đúng địa chỉ như: tên đường phố, sự giao nhau giữa đường phố, địa điểm, bưu điện,…
PointOfInterest ADT : Cung cấp phương tiện mô tả địa điểm mà người dùng quan tâm.
AreaOfInterest ADT : Đơn giản là một phương tiện để mô tả hình dạng và vị trí của một vùng nhất định nào đó. Nó có thể xác định bởi một đường tròn, hình nhiều cạnh và không chứa bất kỳ thuột tính miêu tả nào.
Location ADT : ADT này là một ADT phụ trừu tượng
RouteSummary ADT : Được dùng để mô tả toàn bộ đặc trưng của 1 tuyến đường, bao gồm cả việc ước lượng thời gian cần để đi hết tuyến đường.
RouteGeometry ADT : ADT này được dùng để đại diện cho một tuyến đường như một danh sách phân đoạn tuyến tính.
RouteInstructionList ADT Map ADT
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD
Hình 3.5. Mô hình thông tin OpenLS
3.1.3.4 Các tính năng quản lý của MiddleWare trên nền định vị
Quản lý sự lưu động vốn có với tất cả ứng dụng LBS theo cách hỗ trợ hoạt động không kết nối (connectionless)
Quản lý hàng triệu thông tin khách hàng Quản lý nhà cung cấp dịch vụ thông tin.
Quản lý số lượng lớn nội dung gửi đến hệ thống có chọn lọc, thích ứng và tương quan.
Quản lý tính không ổn định cao của người sử dụng.
Hỗ trợ những khuôn dạng nội dung khác nhau (như XML, HTML, WML hay ASCII)
Hỗ trợ tốc độ của thông tin vào cao (như tin tức, sự định vị, thông tin người sử dụng)
Hỗ trợ những kênh thông báo hỗn tạp (như Email, giao thức Internet, Fax, điện thoại, WAP, SMS) và giao thức giao vận (như UDP, TCP, RMI, SOAP, SMTP, WAP)
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD Hỗ trợ tính sẵn sàng cao
3.1.4 Một số mô hình MiddleWare LBS 3.1.4.1 Mô hình Publish/Subscribe 3.1.4.1 Mô hình Publish/Subscribe
Mô hình Publish/Subscribe là một trong phương thức MiddleWare nổi bật nhất được dùng trong di động. Sự quan trọng của mô hình này là sử dụng một dạng thức truyền thông phù hợp cho sự hoạt động không kết nối và phân phối thông tin hiệu quả.
Mô hình Publish/Subcribe gồm các thành phần cung cấp thông tin về các sự kiện (trong đó bao gồm thông tin về location và các dữ liệu khác) gọi là event producer và một bên là các đối tượng đăng ký để được cung cấp thông tin về các sự kiện mà nó quan tâm gọi là event consumer.
Publish : Là thuật ngữ chỉ thành phần cung cấp thông tin về các sự kiện
Subcribe : Là thuật ngữ chỉ các đối tượng phải đăng ký để được cung cấp thông tin về các sự kiện.
Những đặc trưng chính của mô hình Publish/Subscribe :
Không đồng bộ : Một truyền thông có thể nối tiếp sự kiện nếu nơi đến không sẵn sàng để dùng.
Truyền thông nhiều điểm : Sự truyền thông tin là bản chất bởi vì nhiều hơn một khách hàng có thể đăng ký sự quan tâm cho đồng thời một sự kiện.
Tuyệt đối : Nơi đến thực của những sự kiện là tuyệt đối.( khi biết mục tiêu mà một sự kiện cần gửi đến, sự kiện đó chắc chắn được gửi mục tiêu đó)
Tồn tại của sự kiện : Sự kiện không được lưu lại trong hệ thống sau khi gửi đến người đăng ký.
Những mô hình trên nền nội dung và không gian phụ thuộc là một cách tiếp cận đầy đủ nhất những yêu cầu của một hệ thống trên nền định vị.
a. Mô hình trên nền nội dung
Trong mô hình trên nền nội dung, một sự kiện được thể hiện bằng 1 cặp (thuộc tính, giá trị).
Mô hình này thích hợp cho phân phối thông tin. Ví dụ như một ứng dụng hay một khách hàng có thể nhận được những thông báo về sự thay đồi trạng thái của hệ
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD
thống. Thông tin vị trí là những toạ độ được biểu diễn như: vĩ độ, kinh độ, độ cao. Tương tự như thiết bị di động, thông tin xác định nó là số hiệu
Mô hình hệ thống Publish/Subscribe hỗ trợ những dịch vụ trên nền định vị
Hình 3.6. Mô hình hệ thống Pblish/subscribe Mỗi khối là một thành phần của mô hình Publish/subscribe .
Khối Publish/Subscribe filter engine : Là bộ lọc Publish/subscribe Khối Repository : Là kho dữ liệu.
Khối Notification : Đưa ra thông báo và gửi cho người sử dụng.
Khối Location constraint matching engine : Sự đối sánh có ràng buộc về vị trí. Khối Location staging area : Thông tin hay sự diễn giải của vị trí đó.
Khối Location update : Cập nhật các vị trí. Hoạt động của mô hình
Thông tin xuất bản và đăng kí sau khi qua bộ lọc Publish/subscribe mang theo dữ liệu được đưa đến bộ đối sánh có ràng buộc vị trí, tại đây cho kết quả về dữ liệu phù hợp và gửi thông báo cho người dùng (khách hàng).
Tại khối Location constraint matching engine mọi thông tin dữ liệu về vị trí được gửi tới khối này thông qua 2 khối Location staging area và Location update. Như vậy kết thúc 1 (vòng) chu trình làm việc của mô hình.
Ví dụ
Publisher cung cấp thông tin về một dịch vụ du lịch tại địa điểm A. Người sử dụng dịch vụ gần vị trí A đăng kí thông tin(Subscribe) về dịch vụ du lịch. Sau khi thông
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD
tin của dịch vụ và người sử dụng này qua bộ đối sánh có ràng buộc về vị trí thì nó cho kết quả phù hợp và tạo thông báo gửi cho người sử dụng biết mọi thông tin cần thiết về dịch vụ du lịch tại A.
b. Mô hình không gian phụ thuộc Định nghĩa
Mô hình không gian phụ thuộc là một mô hình hệ thống tổng quát biểu thị sự tương tác không đồng bộ của những thực thể riêng rẽ.
Một không gian phụ thuộc là một nhóm xuất bản và đăng ký có liên quan được mô tả bởi tập hợp những thuộc tính, và mỗi chiều (không gian) đại diện cho một thuộc tính.
Trong mô hình không gian phụ thuộc, một hệ thống Publish/Subscribe được mô tả như chủ thể không gian. Chủ thể không gian là siêu dữ liệu của hệ thống Publish/Subscribe và trợ giúp việc mô tả những giá trị và mối quan hệ giữa sự xuất bản thông tin và đăng ký thu nhận thông tin.
Những lợi thế của mô hình không gian phụ thuộc + Tránh việc thông báo thừa
+ Trong một hệ thống đối xứng Publish/Subscribe, một thông báo chỉ được gửi nếu thông tin xuất bản phù hợp với thông tin đăng ký. Đặc trưng này có ý nghĩa quan trọng trong LBS vì nó cho phép người sử dụng lọc ra thông tin không cần thiết và tránh phân phối thông tin vô ích.
+ Khi vị trí của người sử dụng thay đổi, mô hình sẽ cập nhật thông tin trong tất cả đăng ký đã có.
Trong hệ thống Publish/Subscribe truyền thống, khi một ví trí thay đổi tất cả sự đăng ký sẽ bị loại bỏ và được thông tin mới sẽ được chèn vào trong hệ thống.
3.1.4.2 Mô hình không gian bộ dữ liệu (Tuple Spaces)
Trong mô hình không gian bộ dữ liệu, một tiến trình giao tiếp với một tiến trình khác bằng cách sử dụng một bộ dữ liệu không gian. Bộ dữ liệu là một phần tử dữ liệu mà chứa giá trị hay chỉ rõ kiểu dữ liệu.
Không gian bộ dữ liệu là một tập hợp tổng thể những bộ dữ liệu được dùng trong hệ thống.
Sinh viên TH : Nguyễn Nho Bình – Lớp 49PM2 ĐHXD
Sự thực thi của 1 MiddleWare trên không gian bộ dữ liệu được hỗ trợ bởi 3 thao tác cơ bản.
Out(t): Chèn 1 bộ dữ liệu t vào không gian bộ dữ liệu
In(p): Lấy ra 1 bộ dữ liệu t nào đó từ không gian bộ dữ liệu để phù hợp với khung bộ dữ liệu p cho trước.
Rd(p): Giống như sự hoạt động của in(p), phần lấy ra bộ dữ liệu t không thể loại bỏ khỏi không gian bộ dữ liệu.
Mô hình không gian bộ dữ liệu phát biểu đầy đủ và linh hoạt nhằm hỗ trợ phát triển ứng dụng trên nền định vị cơ bản.
Trong một ứng dụng trên nền định vị thông tin, người xuất bản thông tin và khách hàng cần thông tin tương tác qua một không gian bộ dữ liệu bằng việc chèn vào và lấy ra bộ dữ liệu.
3.1.4.3 Mô hình DBMS – based
Mô hình DBMS – based sử dụng cơ sở dữ liệu để thực hiện một mô hình truyền thông và phối hợp.
Mô hình này cho phép sự tương tác giữa một thiết bị đầu cuối và cơ sở dữ liệu, cất giữ thông tin liên quan đến thiết bị đầu cuối.
Một thiết bị đầu cuối gửi yêu cầu, hệ thống ước lượng trên cơ sở dữ liệu và trả lại bất kỳ kết quả nào phù hợp tới thiết bị.
3.2 Sự thu thập và trao đổi dữ liệu trong LBS 3.2.1 Thu thập dữ liệu trong LBS 3.2.1 Thu thập dữ liệu trong LBS
Những hệ thống định vị khác nhau cung cấp dữ liệu định vị với những đặc trưng khác nhau. Dưới đây là một số thuộc tính của bộ dữ liệu định vị trong LBS
Hệ tọa độ : Có 2 loại
+ Vĩ độ, kinh độ và cao độ (LLA) sử dụng 2 góc và một chiều cao.
+ Hệ thống sử dụng tọa độ Đề Các với gốc tọa độ O là trọng tâm của trái đất
Phạm vi : Một hệ thống định vị có phạm vi bao phủ nhất định. Phạm vi thực