3.3.1. Mục tiêu
Nội thành thành phố Hà Nội, nơi có mật độ dân cứ đông đúc, nhiều trung tâm thƣơng mại, dịch vụ với lƣợng ngƣời tham gia giao thông rất lớn. Thêm vào đó, hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông còn nhiều hạn chế, chƣa đáp ứng tốt nhu cầu ngƣời dân cho nên hiện tƣợng tắc đƣờng xảy ra thƣờng xuyên mỗi ngày, ở nhiều nơi, đặc biệt là vào các giờ cao điểm.
Dịch vụ tìm đƣờng đi trong thành phố nhằm mục tiêu cung cấp dịch vụ hỗ trợ ngƣời tham gia giao thông trong nội thành thành phố Hà Nội. Thông qua dịch vụ, họ có thể sử dụng điện thoại di động hay các thiết bị truyền thông di động khác có cấu hình phù hợp để tìm đƣờng đi “tốt nhất” từ một vị trí xuất phát nào đó (có thể là vị trí hiện tại của ngƣời tham gia giao thông) đến vị trí đích. Vấn đề đặt ra là con đƣờng “tốt nhất” tìm đƣợc thƣờng chịu tác động của nhiều yếu tố khác nhau do đó có ảnh hƣởng nhiều đến kết quả tìm kiếm. Dịch vụ không chỉ đơn thuần là tìm ra một đƣờng đi mà còn phải tính đến các yếu tố nhƣ đƣờng đi hiện tại có bị tắc hay không, nguy cơ tắc đƣờng, mật độ ngƣời và phƣơng tiện lƣu thông,...
Ngƣời khai thác dịch vụ có thể sử dụng điện thoại, thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số (PDA), thậm chí máy tính xách tay để gửi yêu cầu tìm đƣờng đi và nhận kết quả trả về. Trong điều kiện lý tƣởng là điện thoại thông minh có tính năng khai thác dữ liệu định vị toàn cầu (tích hợp thiết bị thu GPS), hỗ trợ duyệt web, hiển thị bản đồ số với bộ nhớ và khả năng tính toán đủ mạnh, đáp ứng đƣợc yêu cầu phần mềm. Hệ thống dịch vụ thƣờng xuyên cập nhật các số liệu trạng thái hiện hành các điểm nút, các tuyến giao thông để cung cấp dịch vụ cho ngƣời dùng.
3.3.2. Kiến trúc tổng quan của hệ thống
Hệ thống xây dựng dựa theo mô hình phối hợp sử dụng công nghệ web, mạng Internet với hệ thống thông tin di động GSM thông qua dịch vụ SMS.
Theo đó, hệ thống bao gồm các thành phần chính sau:
- Hệ thống máy chủ, nơi tiếp nhận yêu cầu và cung cấp các dịch vụ thông tin.
- Hệ thống máy khách: là các loại điện thoại di động, PDA hay các thiết bị di động cầm tay khác có khả năng khai thác dịch vụ web, SMS.
- Mạng truyền thông: sử dụng mạng Internet, mạng thông tin di động GSM với dịch vụ SMS.
- Dịch vụ định vị: khai thác dịch vụ định vị toàn cầu GPS.
Kiến trúc hệ thống đƣợc biểu diễn trên hình 3.4:
Hình 3.4: Kiến trúc tổng quan hệ thống cung cấp dịch vụ tìm đường
MẠNG TRUYỀN THÔNG
Internet GSM
Yêu cầu Thông tin
lộ trình Thông tin lộ trình Yêu cầu Vị trí Dịch vụ định vị toàn cầu HỆ THỐNG MÁY KHÁCH HỆ THỐNG MÁY CHỦ
3.3.3. Phần cứng hệ thống
Máy chủ
Máy chủ là máy tính có cấu hình đủ mạnh trên đó có cài đặt phần mềm cung cấp dịch vụ web (webserver), phần mềm tiếp nhận và xử lý các yêu cầu dịch vụ thông qua hệ thống tin nhắn SMS, kết nối Internet.
Máy chủ tích hợp sẵn hoặc có mô đun bổ sung khả năng giao tiếp trong mạng GSM để nhận và gửi tin nhắn SMS.
Máy chủ đƣợc lắp đặt tại trung tâm quản lý và cung cấp dịch vụ.
Máy trạm
Máy trạm (máy khách) là các thiết bị di động có khả năng khai thác dịch vụ web hay dịch vụ SMS. Máy khách có thể là các loại điện thoại thƣờng (chỉ nghe gọi, gửi nhận tin nhắn SMS), các loại điện thoại thông minh (có hệ điều hành với khả năng cài đặt phần mềm, truy cập Web, tích hợp bộ thu GPS), các thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thật số PDA, thậm chí có thể là laptop hay thiết bị chuyên dụng có thiết kế phù hợp yêu cầu khai thác dịch vụ.
Máy trạm đƣợc ngƣời tham gia giao thông tự trang bị và mang theo trong quá trình tham gia giao thông và khai thác dịch vụ.
3.3.4. Cơ sở hạ tầng mạng truyền thông
Mạng Internet cung cấp kết nối và dịch vụ web. Máy chủ kết nối vào mạng Internet bằng các loại đƣờng truyền thƣờng dùng trong mạng máy tính. Riêng với thiết bị di động, kết nối tới Internet có thể đƣợc thực hiện thông qua dịch vụ GPRS hay có thể là GSM Data. Kết nối Internet qua GPRS hay GSM Data nhìn chung cho tốc độ thấp (GSM: 9,6-14 kbps, GPRS: 20-110 kbps), không đủ đáp ứng nhu cầu tƣơng tác bản đồ [2]. Do vậy, việc hiển thị bản đồ để có chất lƣợng hình ảnh tốt và tốc độ cao thì cần do máy khách đảm nhiệm. Nếu dữ liệu hình ảnh đƣợc truyền tải thƣờng xuyên trong quá trình khai thác dịch vụ có thể phải chấp nhận tốc độ chậm, chất lƣợng hình ảnh không cao.
Mạng GSM với dịch vụ SMS cho phép máy khách gửi yêu cầu và tiếp nhận thông tin khá nhanh nhƣng chỉ thuần tuý văn bản. Yêu cầu gửi đi và kết quả trả về đƣợc thực hiện thông qua các bản tin SMS. Trong trƣờng hợp khai thác dịch vụ SMS để liên lạc giữa máy khách và máy chủ thì phía máy khách phải đảm nhiệm chức năng hiển thị bản đồ số, nhƣ vậy mới cho chất lƣợng dịch vụ cao trong điều kiện hạn chế về tốc độ và băng thông của mạng truyền dữ liệu.
3.3.5. Định vị
Máy khách có trách nhiệm cung cấp vị trí của mình cùng với yêu cầu cho máy chủ. Vị trí của máy khách có thể nhận đƣợc thông qua hệ thống định vị toàn cầu GPS nếu máy có tích hợp sẵn bộ thu GPS. Trong trƣờng hợp máy khách không có khả năng xác định vị trí thông qua dịch vụ GPS thì ngƣời sử dụng phải nhập vị trí vào máy để gửi đến cho máy chủ. Vị trí có thể đƣợc nhập vào theo nhiều cách khác nhau: toạ độ chính xác, tên địa danh, giao lộ, tuyến phố hay có thể chỉ định ngay trên bản đồ nếu máy khách có khả năng hiển thị dữ liệu bản đồ số và cho phép ngƣời dùng tƣơng tác trên bản đồ này.
3.3.6. Cơ sở dữ liệu GIS
Tại máy chủ sẽ lƣu trữ toàn bộ dữ liệu mà hệ thống khai thác để cung cấp các dịch vụ cho máy khách. Các dữ liệu này bao gồm bản đồ số nội thành thành phố Hà Nội, các dữ liệu về trạng thái hiện hành các tuyến đƣờng, nút giao thông. Hệ thống giao thông trong thành phố đƣợc biểu diễn thông qua một đồ thị có trọng số. Trong đó, các tuyến đƣờng là các cạnh của đồ thị, các nút giao thông, các điểm giao cắt là các đỉnh của đồ thị.
Trọng số trên các cạnh đƣợc tạo bằng cách phối hợp các yếu tố về độ rộng của đƣờng (khả năng đáp ứng cho các loại phƣơng tiện khác nhau nhƣ xe máy hay ô tô), mật độ ngƣời tham gia giao thông trên tuyến đƣờng, tình trạng tắc đƣờng.
Chiều đƣợc phép lƣu thông trên đƣờng xác định chiều của cạnh.
Ngoài trọng số trên các cạnh, ở đồ thị biểu diễn hệ thống giao thông này còn lƣu ý đến tính chất của từng đỉnh. Do các đỉnh biểu diễn các giao lộ, các nút giao thông nên vào những thời điểm bị tắc đƣờng hay mật độ giao thông trên nút quá lớn sẽ ảnh hƣởng tới quyết định có chọn đƣờng đi qua nút đó hay không.
3.3.7. Các kiểu dịch vụ và cách khai thác
1) Kiểu thứ nhất: áp dụng cho các thiết bị di động có khả năng kết nối Internet, duyệt web, tích hợp bộ thu GPS.
Mách khách truy cập vào trang web của hệ thống theo địa chỉ đã công bố. Trang web hiển thị giao diện chính là bản đồ số thành phố Hà Nội, các công cụ hỗ trợ.
Thiết bị thu GPS sẽ giúp xác định vị trí hiện hành và đƣợc biểu diễn ngay trên bản đồ.
Ngƣời dùng khởi động chức năng tìm đƣờng, sử dụng thiết bị trỏ hoặc nhập tên địa điểm cần đến, yêu cầu tìm.
Quá trình tìm kiếm đƣợc thực hiện trên máy chủ và kết quả trả về sẽ là hình ảnh bản đồ chỉ ra đƣờng đi tốt nhất theo yêu cầu tìm kiếm hoặc thông báo không tìm đƣợc nếu không tồn tại đƣờng đi thoả mãn yêu cầu.
Ngoài biểu thị kết quả trên bản đồ, phần mềm sẽ liệt kê danh sách các cung đƣờng phải qua, độ dài tƣơng ứng.
Hình 3.5: Minh hoạ giao diện hỗ trợ GPS, hiển thị bản đồ số
Ưu nhược điểm chính: về ƣu điểm, không đòi hỏi máy khách phải có cấu hình lớn (bộ nhớ, tốc độ xử lý), có tính cập nhật cao (luôn thể hiện đƣợc bản đồ mới nhất). Nhƣợc điểm chính là tốc độ đáp ứng chậm do thƣờng xuyên phải truyền tải dữ liệu bản đồ số qua mạng truyền thông. Để nâng cao chất lƣợng dịch vụ đòi hỏi phải nâng cao tốc độ cũng nhƣ mở rộng băng thông của hệ thống truyền thông.
2) Kiểu thứ hai: áp dụng cho các thiết bị di động có cấu hình mạnh, bộ nhớ lớn, có khả năng kết nối Internet hay khai thác dịch vụ SMS, tích hợp bộ thu GPS.
Về giao diện chính cũng là bản đồ thành phố nhƣng toàn bộ dữ liệu bản đồ đƣợc lƣu trên thiết bị di động.
Dữ liệu đƣợc truyền tải qua lại chỉ là yêu cầu dịch vụ và kết quả là danh sách các nút phải đi qua (thông qua tin nhắn SMS). Dựa vào dữ liệu trả về, giao diện phía máy khách sẽ thể hiện trực quan lộ trình tìm đƣợc trên bản đồ số.
Các thao tác vận hành về cơ bản giống nhƣ kiểu thứ nhất.
Một số ưu nhược điểm chính: tốc độ đáp ứng cao do không phải truyền tài dữ liệu lớn qua mạng truyền thông, bản đồ có thể trình bày đƣợc chi tiết và đẹp hơn. Nhƣợc điểm chính là đòi hỏi máy trạm phải có bộ nhớ đủ lớn, tốc độ xử lý cao để xử lý dữ liệu bản đồ số tại máy, khả năng cập nhật bản đồ thấp và phải thực hiện độc lập.
3) Kiểu thứ ba: áp dụng cho các thiết bị di động có khả năng kết nối Internet, duyệt web, không tích hợp bộ thu GPS.
Về giao diện chính cũng nhƣ cách khai thác cơ bản giống nhƣ kiểu thứ nhất.
Không tự động xác định vị trí hiện hành do không tích hợp bộ thu GPS, nếu dùng phƣơng pháp định vụ qua mạng di động thì sai số khá lớn, hiệu quả mang lại không cao.
Khi ngƣời dùng có yêu cầu tìm đƣờng thì phải xác định rõ cả điểm xuất phát và điểm tới (bằng thiết bị trỏ hoặc nhập bằng văn bản).
4) Kiểu thứ tư: áp dụng cho các thiết bị di động có cấu hình thấp, không duyệt đƣợc web, không tích hợp GPS mà chỉ khai thác dịch vụ SMS (điện thoại thƣờng), có khả năng cài đặt phần mềm.
Giao diện chính không thể hiện bản đồ mà chỉ có các công cụ nhập số liệu, gửi yêu cầu.
Ngƣời dùng phải nhập điểm xuất phát, điểm đến.
Kết quả đƣợc trả về dƣới dạng danh sách các cung đƣờng phải đi qua cùng độ dài tƣơng ứng.
5) Kiểu thứ năm: áp dụng cho các thiết bị di động có cấu hình rất thấp, chỉ khai thác dịch vụ SMS, không có khả năng cài đặt phần mềm (điện thoại chỉ nghe gọi và gửi tin nhắn).
Ngƣời dùng đƣợc cung cấp thông tin về số điện thoại dịch vụ. Khi có nhu cầu tìm đƣờng, ngƣời dùng sử dụng điện thoại, gửi tin nhắn đến số trung tâm dịch vụ với nội dung yêu cầu chỉ rõ điểm xuất phát, điểm đến và một số thông tin phụ khác.
Hệ thống sẽ “so sánh” thông tin này với dữ liệu có tại máy chủ, nếu trùng khớp sẽ tiến hành tìm kiếm ngay. Trƣờng hợp thông tin không chính xác, hệ thống sẽ gửi về danh sách các địa danh gợi ý yêu cầu xác nhận từ phía ngƣời dùng. Sau khi có thông tin xác nhận sẽ tiến hành tìm kiếm.
Kết quả trả về là danh sách các cung đƣờng phải qua và độ dài tƣơng ứng qua tin nhắn.
Đánh giá: kiểu dịch vụ này phù hợp cho mọi đối tƣợng ngƣời dùng có cấu hình thiết bị di động từ thấp nhất đến cao. Tuy nhiên chất lƣợng dịch vụ không cao do không có khả năng biểu diễn trực quan bản đồ, mất nhiều thời gian cung cấp vị trí xuất phát và vị trí đến.
Hình 3.6: Minh hoạ giao diện chỉ sử dụng tin nhắn SMS
Tóm lại, hệ thống cung cấp dịch vụ tìm đƣờng trong thành phố đƣợc thiết kế với khả năng đáp ứng yêu cầu dịch vụ khá đa dạng, phù hợp cho nhiều đối tƣợng sử dụng khác nhau. Hệ thống hỗ trợ đồng thời tất cả các kiểu dịch vụ nêu trên. Mỗi kiểu dịch vụ có thể đƣợc coi nhƣ là một gói dịch vụ độc lập nhƣng thống nhất về hệ thống thông tin, mục đích khai thác.
Để thận tiện cho tham chiếu và sử dụng trong các nội dung trình bày sau, mỗi kiểu khác thác dịch vụ trên đƣợc coi là một gói dịch vụ trong hệ thống dịch vụ tìm đƣờng và ký hiệu nhƣ sau:
Gói TD1: triển khai dịch vụ theo kiểu thứ nhất Gói TD2: triển khai dịch vụ theo kiểu thứ hai Gói TD3: triển khai dịch vụ theo kiểu thứ ba Gói TD4: triển khai dịch vụ theo kiểu thứ tƣ Gói TD5: triển khai dịch vụ theo kiểu thứ năm
Sơ đồ tổng quát của hệ thống dịch vụ và khách hàng khai thác dịch vụ đƣợc thể hiện nhƣ sau (hình 3.7):
Hình 3.7: Sơ đồ tổng quát hệ thống dịch vụ tìm đường
KHÁCH HÀNG DỊCH VỤ TÌM ĐƢỜNG
Máy chủ, cơ sở dữ liệu chung
Gói TD1 Gói TD2 Gói TD3 Gói TD4 Gói TD4
Duyệt web, GPS, hiển thị bản đồ GPS, SMS, hiển thị bản đồ Duyệt web, hiển thị bản đồ SMS, phần mềm nhập vị trí Chỉ dùng tin nhắn SMS Mạng Internet, dịch vụ Web Mạng GSM, dịch vụ SMS GPS
3.3.8. Vấn đề cập nhật tình trạng hệ thống giao thông
Cập nhật trạng thái của hệ thống giao thông là một nhiệm vụ quan trọng. Ý nghĩa lớn nhất của dịch vụ tìm đƣờng này là chỉ ra đƣờng đi thực sự hữu ích có tính đến các yếu tố biến động thƣờng xuyên, tác động lên đƣờng đi tìm đƣợc nhƣ yếu tố tắc đƣờng chẳng hạn.
Thực hiện việc cập nhật trạng thái tuyến đƣờng có thể tiến hành theo nhiều cách khác nhau hoặc phối hợp đồng thời nhiều cách:
Thứ nhất: lắp đặt hệ thống camera quan sát tại các điểm trọng yếu (nút giao thông, các cung đƣờng hay xảy ra tắc nghẽn). Theo phƣơng án này, hệ thống cần phải có chức năng phân tích hình ảnh, xác định trạng thái tuyến đƣợc. Công việc phân tích hình ảnh này có thể đƣợc thực hiện một cách tự động bởi phần mềm máy tính hoặc do ngƣời làm thủ công. Giải pháp này có ƣu điểm là đảm bảo tính cập nhật (ngay tức thời), thông tin chính xác. Tuy nhiên đây là giải pháp tốn kém do phải chi phí nhiều cho trang bị và duy trì hoạt động của hệ thống camera, cùng với đó là phải giải quyết vấn đề truyền thông giữa các camera với trung tâm.
Thứ hai: kết hợp với trung tâm dịch vụ điện thoại để tiếp nhận các thông tin về trạng thái các nút giao thông qua điện thoại. Mỗi ngƣời dân tham gia giao thông sẽ đƣợc khuyến nghị tham gia vào hệ thống. Họ sẽ gọi điện hay nhắn tin đến hệ thống để thông báo về tình trạng giao thông (một cách tự nguyện). Phía hệ thống phải có bộ phận tiếp nhận và cập nhật các thông tin này, cần có sự tham gia trực tiếp của con ngƣời với sự hỗ trợ của thiết bị, phần mềm. Giải pháp này có ƣu điểm là chi phí đầu tƣ thấp. Thực chất, các chi phí này đƣợc san sẻ cho những ngƣời tham gia giao thông. Tuy nhiên, giải pháp này có một số nhƣợc điểm lớn đó là tính cập nhật thấp, bị động (tuỳ thuộc vào ngƣời tham gia giao thông), độ tin cậy của thông tin nhận đƣợc không cao, khó kiểm chứng.
Thứ ba: về phƣơng tiện và cách thức thu thập thông tin thì tƣơng tự nhƣ cách thứ hai nhƣng đối tƣợng cung cấp thông tin có bổ sung thêm nhóm ngƣời khai thác dịch vụ. Đối với ngƣời khai thác dịch vụ, họ đƣợc yêu cầu phải cung cấp thông tin về trạng thái của hệ thống giao thông tại vị trí hiện tại của họ (với