1.6.1. Dịch vụ yêu cầu LBS
Ví dụ tìm kiếm một nhà hàng Trung Quốc, các thông tin từ việc yêu cầu dịch vụ trả lời sẽ đƣợc mô tả theo hình 1.7. Thông tin ngƣời dùng mong muốn
là đƣờng đi đến nhà hàng Trung Quốc gần nhất. Vì vậy ngƣời dùng miêu tả mong muốn của anh ta bằng cách lựa chọn chức năng thích hợp trên thiết bị di động của anh ta: ví dụ thực đơn: thông tin vị trí => tìm kiếm => Nhà hàng => nhà hàng Trung Quốc.
Hình 1.7. Các thành phần LBS và luồng thông tin
1.6.2. Thiết bị di động
Thiết bị: Đối tƣợng sử dụng LBS có thể là ngƣời hoặc các máy móc. Phụ thuộc vào kỹ năng của ngƣời dùng sử dụng thiết bị điện cầm tay, khả năng lƣu trữ của thiết bị, có thể chia thiết bị LBS thành 2 loại: đơn mục đích và đa mục đích (hình 1.8):
o Thiết bị đơn mục đích nhƣ hộp dẫn đƣờng ô tô, hộp công cụ hoặc thiết bị khẩn cấp cho ngƣời già hoặc ngƣời tàn tật
o Thiết bị đa mục đích đƣợc sử dụng theo bảng số của mọi ngƣời và sẽ trở thành một phần của cuộc sống chúng ta. Thiết bị này có thể là điện thoại di động, máy hỗ trợ cá nhân dùng kỹ thuật số (PDA) hoặc cũng có thể là máy tính xách tay, máy tính để bàn
Giới hạn: Hầu hết các thiết bị đa mục đích đều có chức năng tính toán và bộ nhớ nguồn và có giới hạn không gian tính toán tìm kiếm, các điều khiển và tạo ra cho ngƣời dùng bản đồ di động. Vì vậy các tính toán đƣợc thực hiện trên dịch vụ server rồi gửi kết quả tới ngƣời dùng. Hơn nữa các giới hạn còn là nguồn pin, màn hình hiển thị nhỏ, ảnh hƣởng thời tiết (mặt trời có thể làm cho khó quan sát màn hình).
Hình 1.8. Các thiết bị di động
1.6.3. Mạng di động không dây
Mạng di động không dây chuyển đổi dữ liệu ngƣời dùng và thông điệp yêu cầu dịch vụ từ thiết bị di động đầu cuối đến nhà cung cấp dịch vụ và hơn nữa gửi các thông tin đƣợc yêu cầu trở lại ngƣời dùng. Mạng thƣờng dùng là Wireless Wide Area Network (WWAN) ví dụ GSM và UMTS, Wireless Local Area Network (WLAN) ví dụ IEEE 802.11 và Wireless Personal Area Network (WPAN) ví dụ Bluetooth (nhƣ hình 1.10) [12]
Hình 1.9. Phân loại mạng di động
WWAN: phạm vi phủ khoảng 100m – 35km . Các tần số phổ thƣờng không miễn phí, nghĩa là phải đăng ký. Thế hệ mạng đầu tiên (tƣơng tự G1) đƣợc đƣa ra cho truyền thông tiếng nói tốc độ truyền dữ liệu khá thấp (4.8kbps). Hệ thống di động toàn cầu (GSM) và dịch vụ sóng vô tuyến (GPRS) là loại mạng thế hệ thứ 2 (kỹ thuật số G2) tốc độ truyền dữ liệu cao (GSM: 9.6-14kbps; GPRS: 20-115kbps). Nhƣng tôc độ này không đủ cho các ứng dụng đa phƣơng tiện. Phục vụ cho mục đích này có thế hệ mạng thứ 3 đƣợc Làm tăng. Ở châu Âu hệ thống băng tần UMTS (hệ thống truyền thông vũ trụ không dây) cho phép tốc độ lên tới 2Mbps
WLAN: khoảng cách phủ từ 10m đến 150m (300m ngoài trời). Sử dụng phổ không phải đăng ký và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn mạng WWAN (100 Mbps)
WPAN: Vùng phủ khoảng 10m đến 100m trong tƣơng lai.
1.6.4. Phƣơng thức định vị và độ chính xác
Wireless Network
Range & Coverage Topology
Wide Are
Local Are
Personal Are
Infrastructure
Nếu chúng ta không xét đến định vị thủ công là một phƣơng thức thì có thể phân loại phƣơng thức định vị thành 2 nhóm: Nhóm 1 là Định vị dựa vào mạng. Nhóm này theo dõi và ƣớc lƣợng vị trí ngƣời dùng dựa vào mạng. Vì vậy, thiết bị di động gửi tín hiệu thông qua mạng. Nhóm định vị thứ 2 định vị dựa vào thiết bị đầu cuối. Nhóm này đƣợc tính toán thông qua thiết bị của ngƣời dùng. Ví dụ hệ thống định vị dựa trên thiết bị đầu cuối là Global Positioning System (GPS) (hình 1.10). Trạm phát của hệ thống GPS là vệ tinh GPS. Cuối
cùng là một nhóm thứ 3 sử dụng kỹ thuật định vị kết hợp mạng và thiết bị đầu cuối [11].
Hình 1.10. Các kiểu định vị di động
Lý thuyết cơ bản để tính toán vị trí của ngƣời dùng cho tất cả các nhóm là:
(1) Các trạm cơ sở biết một vị trí
(2)Thông tin từ một tín hiệu đƣợc biến đổi thành khoảng cách
(3)Tính toán vị trí bằng cách sử dụng khoảng cách thu đƣợc đến trạm cơ sở
Các kỹ thuật cơ bản sau đây sử dụng để định vị: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cell of origin (COO), dấu hiệu vị trí, vị trí đèn báo hiệu: Đơn vị ô này thƣờng là các định danh của trạm cơ sở gần nhất, ví dụ ăng ten của điện thoại di động. Với kỹ thuật này vị trí đƣợc biết trong một vòng định nghĩa hoặc ô xung quanh trạm cơ sở biết vị trí. Đèn báo hiệu ví dụ nhƣ tia hồng ngoại, sóng siêu âm, hoặc RFID đƣợc sử dụng hầu hết ở trong nhà.
Ở đây, đèn báo hiệu có các đơn vị định danh hoặc truyền vị trí chính xác của họ đến thiết bị di động trong phạm vi cho phép.
- Thời gian đến (TOA): là các tín hiệu điện từ di chuyển theo tốc độ ánh sáng. Khoảng cách tốc độ và thời gian khác nhau giữa việc gửi và nhận có thể tính toán đƣợc. Tốc độ ánh sáng xấp xỉ 300.000km/s vì vậy thời gian chạy là rất ngắn và thời gian chính xác là cần thiết.
- Thời gian đến khác nhau (TDOA), tăng thời gian đến khác nhau (E- OTD): các kỹ thuật này thực hiện việc tính toán khoảng cách bằng việc đo thời gian chạy, chúng sử dụng thời gian khác nhau giữa các tín hiệu từ 3 trạm cơ sở. Vì vậy, các tín hiệu từ vị trí các trạm lân cận có thể làm thành hình tam giác. Trong trƣờng hợp TDOA tính toán vị trí nhờ nhà cung cấp mạng, trong trƣờng hợp E-OTD đƣợc tính trong thiết bị di động.
- Góc đến (AOA), hƣớng đến (DOA): nhờ Ăng ten với các đặc điểm hƣớng góc đến trong thiết bị di động đƣợc tìm ra. Do sự di chuyển của thiết bị di động nên nó không chính xác. Khả năng khác là nhiều trạm cơ sở có nhiều đoạn Awngten (thƣờng khoảng 2-4) phân chia lịch vòng của các trạm cơ sở thành các đoạn 90, 120 hoặc 180 độ.
Hiện nay có 2 kỹ thuật định vị phổ biến thƣờng đƣợc kể đến là GPS và tính toán vị trí sử dụng Cell_ID từ trạm thu phát vô tuyến cơ sở. Trong khi GPS phân phát một vị trí rất chính xác (độ chính xác đến 5m) thì Cell_ID phân phát vị trí rất rộng (chính xác khoảng 100m đến km). Đặc biệt hiện nay GPS sử dụng phƣơng pháp định vị ngoài trời. Để lƣu trữ vị trí trong nhà với độ chính xác cao, phƣơng pháp xác định vị trí dựa trên WLAN, Bluetooth hoặc tia hồng ngoại cần đƣợc áp dụng.
Hình 1.11 sau cho thấy một số phƣơng pháp định vị với độ chính xác và khả
Hình 1.11. Các phương pháp định vị, độ chính xác và ứng dụng
1.6.5. Các yêu cầu của một kiến trúc LBS
Xuất phát từ hành động ngƣời dùng làm nổi bật các yêu cầu khác nhau trên hệ thống kiến trúc LBS. Hơn nữa các kiểu dịch vụ khác nhau đƣợc đƣa ra bởi các công ty để thỏa mãn các yêu cầu cần thiết. Ví dụ nhƣ các kiểu dịch vụ sẽ đƣợc mô tả sau đây:
Trái ngƣợc với hệ thống thông tin địa lý thƣờng là máy để bàn hoặc các ứng dụng khách chủ giới hạn số ngƣời dùng, LBS cung cấp sự truy nhập và thông tin tới nhiều ngƣời dùng. Danh sách theo khả năng của các dịch vụ dựa trên vị trí và thƣờng vƣợt quá các yêu cầu trên GIS tĩnh [12]:
Sự thực thi cao: Phân phát các câu trả lời nếu thông tin truy vấn từ internet và cơ sở dữ liệu.
Kiến trúc bậc thang: Chăm sóc hàng nghìn khách hàng hiện tại và hàng TB dữ liệu
Xác thực: khả năng phân phát trên 99.999%
Hiện thời: Chịu sự phân phát thời gian thực, thông tin động Di động: Có hiệu lực từ bất kỳ thiết bị nào và vị trí nào
Tính mở: Chịu đƣợc các chuẩn thông dụng và các giao thức (HTTP, Wireless Application Protocol - WAP, Wireless Markup Language - WML, Extensible Markup Language – XML, Multimedia Markup Language – MML)
Bảo mật: Quản lý các khóa dữ liệu cơ bản và các dịch vụ bảo mật. Tích hợp: Tích hợp đƣợc với các ứng dụng kinh doanh điện tử nhƣ
Quản lý khách hàng thân thiết, quảng cáo, cá nhân hóa và các cổng định vị di động.
1.6.6. Dịch vụ di động – các dịch vụ định vị mở (OpenLB)
Để hiểu rõ một dịch vụ dựa trên vị trí địa lý có số ngƣời dùng phạm vi khác nhau từ các kỹ thuật cung cấp đến dữ liệu cung cấp phải đƣợc chú ý. Nó bao gồm cả phần cứng và phần mềm, nội dung và các dịch vụ cung cấp trực tuyến; mạng di động và cơ sở hạ tầng các nhà cung cấp, máy thu phát di động và các loại cổng. Để bảo đảm rằng tất cả các kỹ thuật khác nhau và các thiết bị làm việc cùng nhau theo các chuẩn cho các giao diện và miêu tả phải đƣợc định nghĩa. Nhƣ các chuẩn đối với LBS đƣợc định ra bởi tổ chức tiêu chuẩn thế giới (ISO) và Open Geospatial Consortium (OGC). Trong khi chuẩn ISO 19119 cung cấp một dịch vụ khung chung và ISO 19101 đem lại sự phân loại các dịch vụ địa lý, thì OGC định rõ cho các dịch vụ định vị mở (OpenLS). OpenLS định nghĩa nhân của các dịch vụ, chúng truy cập và trừu tƣợng các kiểu dữ liệu , tạo thành một khung cho một dịch vụ mở nền, đƣợc gọi là GeoMobility server. Server hành động nhƣ một ứng dụng server và trả lời các yêu cầu dịch vụ. Vai trò của server đƣợc mô tả trong hình 1.12. Nó mô tả các yêu cầu dịch vụ từ một GeoMobility server có thể đƣợc gửi đến ngƣời dùng di động, từ ngƣời dùng Internet các có thể từ các ứng dụng server khác.
Hình 1.12. Vai trò của GeoMobility server
Dịch vụ thƣ mục: Dịch vụ này cung cấp với truy nhập vào một thƣ mục trực tuyến để tìm một địa điểm gần nhất
hoặc địa điểm cụ thể, sản phẩm hoặc dịch vụ. Ví dụ: “Nhà hàng Rồng đỏ Trung Quốc ở đâu?”; “Các nhà hàng Trung Quốc ở đâu?”; Nhà hàng Trung Quốc gần khách sạn của tôi ở đâu?”; “Những nhà hàng Trung Quốc nào cách khách sạn của tôi trong vòng 500m?”
Dịch vụ cổng vào: Đây là giao diện giữa GeoMobility server và Location Server từ dịch vụ định vị. Nó hữu dụng để yêu cầu cho vị trí hiện tại với các kiểu khác nhau (ví dụ thiết bị đầu cuối đơn hoặc đa, vị trí tức thời hay tuần hoàn)
Dịch vụ vị trí hữu dụng: Dịch vụ này thực hiện nhƣ một Geocode bằng việc xác định rõ vị trí địa lý, có thể là tên địa điểm, địa chỉ đƣờng phố hoặc mã thƣ tín.
Dịch vụ trình diễn: Dịch vụ này trả lại thông tin địa lý để hiển thị trên thiết bị đầu cuối di động. Một ứng dụng OpenLS có thể gọi nhờ dịch vụ này để thu đƣợc bản đồ của vùng mong muốn, hoặc bản đồ phủ miêu tả lộ trình hình học, điểm quan tâm, vùng quan tâm, địa điểm, vị trí hoặc địa chỉ. Ví dụ: Ngƣời dùng Joe
muốn nhìn thấy nhà của anh ta ở vị trí nào trên bản đồ; Để lên kế hoạch gia đình đi chơi, ngƣời dùng Joe muốn quan sát từ nhà anh ta ở Calgary, Alberta đến khách sạn anh ta đã đặt phòng ở SanDiego, California đi nhƣ thế nào.
Dịch vụ định tuyến: Dịch vụ này xác định một lộ trình nhƣ đăng ký. Ngƣời dùng phải cho biết vị trí xuất phát (thƣờng vị trí thu đƣợc thông qua dịch vụ cổng vào nhƣng có thể là một địa điểm trên danh nghĩa, hoặc nhà
của họ cho hành trình kế hoạch) và điểm đích (bất kỳ địa điểm nào, giống nhƣ một địa điểm mà họ chỉ có số điện thoại hoặc một địa chỉ, hoặc địa điểm thu đƣợc thông qua một dịch vụ thƣ mục). Ngƣời đăng
ký có thể tùy ý chỉ các điểm trên đƣờng, đƣờng đi liên quan (nhanh nhất, ngắn nhất, ít tắc đƣờng nhất, lãng mạn nhất…). Thông tin định tuyến trở lại có thể là nguyên bản, có thể là mã (miêu tả sự thay đổi và các khaongr cách) hoặc là hình học, hữu dụng là một bản đồ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.6.7. Ngƣời cung cấp nội dung và dữ liệu
Các kiểu dữ liệu cần thiết có thể là rất khác nhau và phụ thuộc vào các kiểu dịch vụ đƣợc đề nghị (hình 1.13)
- Các ứng dụng LBS với mục đích chuyên biệt: thể hiện qua các dịch vụ nhƣ trợ giúp những ngƣời tàn tật hoặc các dịch vụ cung cấp ở công viên quốc gia. Ví dụ đầu tiên là kiểm tra ngƣời tàn tật chỉ có vị trí và bản đồ dữ liệu là cần thiết (để quan sát vị trí của bệnh nhân tốt hơn). Hơn nữa dịch vụ kiểm tra có thể giới thiệu các vùng nguy hiểm và phải kích hoạt hệ thống báo động khi bệnh nhân vào vùng này. Ví dụ thứ hai là công viên quốc gia LBS vùng dữ liệu để thông tin định vị là hữu dụng.
Hình 1.13. Các kiểu dữ liệu của các dịch vụ di động và tính đa dạng của ứng dụng
- Các ứng dụng LBS phổ biến đƣợc đƣa ra bởi các nhà cung cấp truyền thông nhƣ NTT DoCoMo, Telecom, Vodaphone, AT&T hoặc các công ty
Dữ liệu chung Dữ liệu mục đích đặc trƣng Ví dụ: - Các trang vàng - Dữ liệu đo đạc bản đồ - Dữ liệu đƣờng phố …. Ví dụ: - Vùng động vật sinh sống trong công viên hoang dã - Thông tin về khu mua bán Sử dụng trong các
chuyên dụng, cung cấp các dịch vụ của họ đến ngƣời dùng của các mạng khác nhau.
Chúng ta có thể chia ra các nhà cung cấp dữ liệu khác nhau:
Dịch vụ thƣ mục: nhà cung cấp các trang vàng trong vùng, quốc gia hoặc quốc tế; các công ty vận tải (tàu điện và xe buýt); các dịch vụ tìm kiếm Internet (nhƣ Google.com, Yahoo.com); các dịch vụ thông tin tiêu dùng Internet (Ciao.com) và các trang Web cá nhân (trang Web nhà hàng, trang Web công ty); thƣ viện điện tử nhƣ Wikipedia (www.wikipedia.org); các dịch vụ thời tiết, giải trí và các dịch vụ thông tin thời sự…
Dịch vụ cổng vào: các dịch vụ định vị, các nhà cung cấp vị trí.
Các dịch vụ vị trí hữu dụng: các nhà cung cấp dữ liệu (Chi nhánh bƣu điện quốc gia) và dữ liệu đƣờng phố (NAVTEQ, tele Atlas)
Dịch vụ trình diễn: Nhà cung cấp ảnh dây Ăngten và vệ tinh (Chi nhánh không gian quốc gia, chi nhánh đo đạc quốc gia) và nhà cung cấp bản đồ (chi nhánh bản đồ quốc gia, các công ty bản đồ vafcacs nhà xuất bản)
Dịch vụ định tuyến: các nhà cung cấp dữ liệu đƣờng phố (NAVTEQ, Tele Atlas, các nhà quản trị đƣờng phố quốc gia) và các dịch vụ định tuyến có thể đƣợc kết nối với các dịch vụ trình diễn (nhƣ Michelin.com, Map24.com)
CHƢƠNG 2 . BẢO VỆ TÍNH RIÊNG TƢ TRONG CÁC ỨNG DỤNG LBS
Chương này trình bày vấn đề về tính riêng tư của người sử dụng trong các ứng dụng LBS và một số giải pháp nhằm bảo vệ tính riêng tư đó.
2.1. Vấn đề riêng tƣ của vị trí
Ngày nay, con ngƣời ngày càng có nhiều các thiết bị di động sử dụng các dịch vụ dựa trên vị trí. Các công nghệ mới có thể xác định vị trí của ngƣời dùng bất cứ nơi nào và bất cứ thời điểm nào. Do đó, ngƣời dùng sẽ có cảm giác mình bị theo dõi.
Theo Beresford et al. [3]: “Sự riêng tƣ của vị trí là khả năng ngăn cản những ngƣời khác từ việc học một vị trí hiện tại hoặc vị trí đã biết”.
Sự cần thiết để ngăn chặn nhƣ: Theo dõi ngƣời dùng ở bất cứ chỗ nào hay khám phá ra các thói quen cá nhân.
2.1.1. Nhận thức của ngƣời dùng về tính riêng tƣ của vị trí
Công nghiệp LBS sử dụng cách thức nào để mang đến các dịch vụ dựa trên vị trí ngƣời dùng mong đợi thì công nghiệp riêng tƣ cũng dùng cách đó để xâm phạm dựa trên vị trí của ngƣời dùng [9].