HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG NGUYỄN THỊ THU GIANG NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH DỊCH VỤ DỰA TRÊN VỊ TRÍ VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính Mã số: 60.48.15 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS ĐẶNG VĂN ĐỨC TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2013 1 MỞ ĐẦU Điện thoại di động và Internet đã tạo nên cuộc cách mạng trong lĩnh vực truyền thông và có tác động lớn đến đời sống xã hội, làm thay đổi lối sống của nhiều người. Việc gia tăng về số lượng điện thoại di động, điện thoại thông minh, các thiết bị trợ giúp cá nhân kỹ thuật số (PDA- Personal Digital Assistants), cho phép chúng ta có thể truy cập Internet bất cứ đâu, ở bất cứ thời điểm nào mong muốn. Với các hỗ trợ từ Internet, mạng di động, thiết bị định vị toàn cầu, bản đồ số đã làm cho các ứng dụng trên thiết bị di động càng trở lên phong phú đa dạng, đặc biệt là các ứng dụng dịch vụ dựa trên vị trí địa lý như các hệ thống dẫn đường ô tô, hướng dẫn người đi bộ, tìm kiếm các tiện ích, quảng cáo, Mặc dù đã có nhiều sản phẩm phần mềm, dịch vụ dựa trên vị trí địa lý được triển khai khá hiệu quả nhưng những sản phẩm, dịch vụ mang đặc thù riêng, phù hợp với điều kiện kinh tế, xã hội hiện tại của Việt Nam thì vẫn còn rất thiếu. Việc nghiên cứu, xây dựng và triển khai các dịch vụ này cho phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam là rất cần thiết. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, đề tài “Nghiên cứu mô hình dịch vụ dựa trên vị trí và ứng dụng” nhằm mục tiêu tiếp cận, nghiên cứu các đặc điểm, ứng dụng, cơ sở hạ tầng, các mô hình triển khai dịch vụ dựa trên vị trí địa lý. Trên cơ sở đó, đề tài đưa ra đề xuất giải pháp mô hình ứng dụng LBS hỗ trợ quản lý, theo dõi phương tiện taxi. Cấu trúc nội dung của luận văn bao gồm các phần sau: Chương 1: Tổng quan về LBS Chương 2: Cơ sở hạ tầng của hệ thống LBS Chương 3: Đề xuất mô hình ứng dụng LBS hỗ trợ quản lý theo dõi taxi. Chương 4: Kết quả và bàn luận Kết luận: Phần này tóm tắt những kết quả mà luận văn đã đạt được và đề xuất hướng nghiên cứu trong thời gian tới. 2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LBS Giới thiệu tổng quan về LBS, trình bày các định nghĩa về LBS, các lĩnh vực liên quan, khả năng nghiên cứu, ứng dụng hiện nay của LBS. 1.1. Định nghĩa LBS LBS viết tắt của Location-based Service (dịch vụ dựa trên vị trí địa lý) là dịch vụ được tạo ra từ sự kết hợp của công nghệ GPS (Global Positioning System – Hệ thống định vị toàn cầu), công nghệ truyền thông không dây, công nghệ GIS (Geographic Information Systems - Hệ thống thông tin địa lý) và công nghệ Internet. LBS là phần giao giữa ba nhóm công nghệ là các công nghệ thông tin và truyền thông hiện đại như các hệ thống truyền thông di động, thiết bị di động cầm tay với Internet và các hệ thống thông tin địa lý (GIS)/cơ sở dữ liệu (CSDL) không gian. Hình 1.1: LBS là phần giao của các công nghệ Luận văn tập trung nghiên cứu về LBS, các thành phần, các mô hình triển khai của LBS, trên cơ sở đó thiết kế mô hình ứng dụng LBS trong quản lí phương tiện taxi. 1.2. Các thành phần cơ bản của LBS Theo [9], LBS bao gồm các thành phần chính sau (thể hiện trên hình 1.2): Hình 1.2: Các thành phần cơ bản của LBS GIS/CSDL không gian Các thi ết bị di đ ộng Internet Các thành phần của LBS Các thành phần của LBS Thiết bị di động Mạng truyền thông Nhà cun g c ấp dịch vụ và nội dung Hệ thống định vị 3 Các thiết bị di động: Là các công cụ để người dùng yêu cầu và truy cập các thông tin mong muốn. Kết quả trả về có thể là lời nói, tranh ảnh hay văn bản Các thiết bị có thể là điện thoại di động, thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số (PDA), máy tính xách tay, thậm chí là thiết bị dẫn đường trên ô tô Mạng truyền thông: thành phần thứ hai là mạng truyền thông với vai trò truyền các dữ liệu người dùng, các yêu cầu dịch vụ từ các thiết bị di động đầu cuối đến các nhà cung cấp dịch vụ và sau đó tải các thông tin về phía người dùng. Hệ thống định vị: Để dịch vụ có thể hoạt động được, cần thiết phải xác định được vị trí của người dùng Các nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng: Các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các dịch vụ khác nhau cho người dùng và có trách nhiệm xử lý các yêu cầu dịch vụ của người dùng Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung: Các dữ liệu và nội dung liên quan như bản đồ, dữ liệu về giao thông đều được lưu trữ tại các công ty, các cơ quan có thẩm quyền. 1.3. Các kiểu dịch vụ LBS Có hai kiểu dịch vụ là Push (đẩy) và Pull (kéo) được phân biệt dựa vào đặc điểm là thông tin được cung cấp có tương tác với người dùng hay không [9]: Dịch vụ kiểu Pull: cung cấp thông tin theo các yêu cầu trực tiếp của người dùng. Dịch vụ kiểu Push: cung cấp thông tin theo yêu cầu trực tiếp hoặc không trực tiếp của người dùng 1.4. Các mô hình dịch vụ LBS Tùy thuộc vào khả năng của các thành phần tham gia trong hệ thống dịch vụ LBS như tốc độ và băng thông của đường truyền, tài nguyên và khả năng xử lý của các thiết bị di động, khả năng của máy chủ cung cấp dịch vụ các dịch vụ LBS có thể được triển khai theo các mô hình khác nhau như: Mô hình nặng máy chủ, nhẹ máy trạm Mô hình nhẹ máy chủ, nặng máy trạm Mô hình cân bằng 1.5. Khả năng ứng dụng của LBS 1.5.1. Tính hữu dụng của LBS 1.5.2. Khả năng ứng dụng 4 Các ứng dụng phổ biến hiện nay của các dịch vụ LBS là rất phong phú và đa dạng. Chúng được phân chia thành các nhóm chính sau đây: Dẫn đường ô tô, hướng dẫn người đi bộ; Theo dõi (tracking), quản lý đội ngũ xe cơ giới, các gói bưu phẩm… Các dịch vụ cứu nạn/cứu hộ (Emergency Services): cứu nạn xe cộ hỏng hóc trên đường, hỏa hoạn, cấp cứu sức khỏe. Tìm kiếm các tiện ích, quảng cáo, dịch vụ du lịch, vận tải, tìm kiếm nội dung (trang vàng); Người sử dụng phát sinh nội dung bản đồ. Chia sẻ nội dung bản đồ; Tìm kiếm thông tin, truyền thông điệp trong mạng xã hội 1.5.3. Ví dụ về ứng dụng LBS 5 Chương 2: CƠ SỞ HẠ TẦNG CỦA HỆ THỐNG LBS Chương 2 giới thiệu kiến trúc tổng thể và các kiểu thiết dịch vụ LBS, các thành phần cơ bản của LBS: Các thiết bị di động, hệ thống định vị toàn cầu, truyền tin không dây, tích hợp Web-GIS… 2.1. Kiến trúc tổng thể LBS Hình 2.1: Luồng thông tin giữa các thành phần của LBS 2.2. Các mô hình dịch vụ thiết kế 2.2.1. Mô hình triển khai trên nền dịch vụ Web Mô hình này đòi hỏi cả hai phía cung cấp dịch vụ (máy chủ) và phía khai thác dịch vụ (máy khách) phải có cấu hình phần cứng đủ mạnh, khả năng xử lý tốt. Các thành phần chính trong mô hình này bao gồm: Máy chủ cung cấp dịch vụ, Máy khách, Môi trường truyền thông. Hình 2.2: Mô hình dịch vụ LBS trên nền Web Các dịch vụ: - Tìm nhà hàng - Dẫn đường xe - Tìm bạn - Bàn đồ - Trợ giúp khách du lịch Công ty X Nhà cung cấp dữ liệu/nội dung Thiết bị/ người dùng M ạng truyền thông Internet Hệ thống định vị 6 Một số đặc điểm chính của mô hình này: - Giao diện người dùng, dữ liệu, thông tin được thể hiện trên nền web. - Môi trường truyền tải thông tin chính là Internet. - Máy chủ phải có cấu hình đủ mạnh để cung cấp dịch vụ và lưu trữ dữ liệu. - Máy khách cần có cấu hình đủ mạnh để có thể duyệt web và thể hiện thông tin dưới dạng hình ảnh (bản đồ). Ưu điểm: Do được triển khai trên nền web nên có khả năng cung cấp dịch vụ phong phú, tính tương thích cao (ít bị phụ thuộc vào nền tảng phần cứng hay phần mềm). Dữ liệu có thể được biểu diễn trực quan bằng hình ảnh, kết hợp văn bản, thậm chí cả âm thanh. Nhược điểm: Đòi hỏi máy chủ phải có cấu hình đủ mạnh; Máy khách cũng phải có cấu hình đủ mạnh với khả năng kết nối Internet, hỗ trợ trình duyệt web. Theo yêu cầu này, một số loại máy điện thoại cấu hình thấp nhưng đang được sử dụng khá phổ biến hiện nay khó có thể khai thác được dịch vụ. Đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cao, băng thông lớn. 2.2.2. Mô hình triển khai dựa trên dịch vụ SMS Mô hình này dựa vào mạng truyền thông GSM (dịch vụ SMS). Máy chủ cung cấp dịch vụ cũng như máy khách khai thác dịch vụ đều phải có khả năng gửi nhận thông tin qua mạng GSM. Hình 2.3: Mô hình dịch vụ LBS trên dịch vụ tin nhắn SMS 7 - Máy khách: thông thường là các loại điện thoại di động, smart phone hay các PDA có khả năng đàm thoại, gửi nhận tin nhắn SMS. Nếu là máy tính hay thiết bị chuyên dụng khác thì yêu cầu phải có khả năng gửi nhận tin nhắn SMS - Môi trường truyền thông: mô hình này được sử dụng SMS của mạng GSM để truyền dữ liệu. Khả năng khai thác dịch vụ SMS là mặc định cho hầu hết các thiết bị đàm thoại trong mạng truyền thông di động. - Dịch vụ định vị: giống mô hình trên. Một số đặc điểm của mô hình này: - Môi trường truyền tải thông tin chính là mạng SMS, băng thông hẹp. - Máy chủ ngoài khả năng lưu trữ dữ liệu, xử lý, đáp ứng các yêu cầu dịch vụ đến từ máy khách còn phải có khả năng kết nối và khai thác dịch vụ của mạng GSM. - Cấu hình yêu cầu phía máy khách phải khá linh hoạt, tuỳ thuộc lựa chọn giao diện, chất lượng dịch vụ. Ưu điểm: Yêu cầu về phần cứng nói chung và môi trường truyền thông là đơn giản. Mô hình này dễ triển khai rộng do yêu cầu phần cứng cho máy khách linh hoạt, các máy cấu hình thấp cũng có thể đáp ứng được. Nhược điểm: Tốc độ thấp và băng thông sử dụng hẹp nên khó triển khai được các dịch vụ chất lượng cao. Yêu cầu cài đặt giao diện phía khách trên từng máy, phụ thuộc nhiều vào cấu hình phần cứng và hệ điều hành của máy khách. 2.2.3. Mô hình kết hợp dịch vụ web và SMS Hai mô hình dịch vụ triển khai trên nền web và mô hình dựa trên SMS được giới thiệu ở trên đều có các ưu nhược điểm riêng. Việc kết hợp hai mô hình này sẽ mang lại một mô hình dịch vụ mới linh hoạt, phát huy được các ưu điểm của mỗi mô hình riêng lẻ đồng thời giúp hạn chế bớt các nhược điểm. Đặc biệt là khả năng đáp ứng nhu cầu khai thác dịch vụ cho máy khách sẽ được nâng cao vì không đòi hỏi khắt khe về yêu cầu phần cứng phía máy khách. Mô hình kết hợp này sẽ cung cấp dịch vụ qua mạng Internet dựa trên công nghệ web đồng thời cho phép người dùng có thể khai thác dịch vụ thông qua tin nhắn SMS. 8 Hình 2.4: Mô hình dịch vụ LBS trên nền Web và SMS 2.3. Các thiết bị di động 2.3.1. Các loại thiết bị 2.3.2. Các hạn chế của thiết bị 2.4. Hệ thống định vị toàn cầu 2.4.1. Giới thiệu chung 2.4.2. Hệ thống định vị toàn cầu GPS 2.5. Truyền tin không dây 2.5.1. Mạng thông tin di động không dây 2.5.2. Mạng không dây diện rộng 2.5.3. Mạng không dây cục bộ 2.5.4. Mạng không dây cá nhân 2.6. Tích hợp Web-GIS 2.6.1. Công nghệ bản đồ trực tuyến Công nghệ GIS trên nền Web (hay còn gọi là WebGIS) là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên mạng Internet. Công nghệ WebGIS này tương tự kiến trúc Client - Server của web. Xử lý thông tin không gian địa lý được xử lý ở cả phía Server và phía Client. Điều này cho phép người dùng có thể khai thác thông tin GIS qua trình duyệt web. Để WebGIS có thể chạy được trên 9 tất cả các trình duyệt web thì các ứng dụng GIS trên nền web phải được thiết kế theo các kỹ thuật của mạng Internet. Hình 2.14: Sơ đồ hoạt động của WebGIS Khi nhu cầu phát sinh, phía máy khách sẽ gửi yêu cầu đến Web Server, nếu yêu cầu là dữ liệu không gian địa lý thì Web Server sẽ gửi tiếp yêu cầu đến ứng dụng GIS, và tại đây nó sẽ truy vấn để lấy dữ liệu cần thiết từ kho dữ liệu. Sau đó dữ liệu bản đồ sẽ được gửi trả lại WebServer. Dữ liệu sẽ được định dạng lại và hiển thị lên web brower của Client. 2.6.2. Các giải pháp bản đồ trực tuyến Ngày nay, có rất nhiều giải pháp bản đồ trực tuyến như MapBuilder, Mapbender, MapServer, GeoServer, OpenLayers … tuy nhiên trong khuôn khổ luận văn sẽ nghiên cứu về GeoServer, OpenLayers. 2.6.2.1. Công nghệ GeoServer GeoServer là máy chủ mã nguồn mở dùng để kết nối những thông tin địa lý có sẵn tới các trang Web địa lý (Geoweb) sử dụng chuẩn mở. GeoServer cho phép xuất dữ liệu địa lý ra các dạng bản đồ/ảnh (sử dụng Web Map Server), dữ liệu thực tế (sử dụng Web Feature Server), và cho phép người sử dụng cập nhật, thêm, xóa các thuộc tính (sử dụng Web Feature Server-Transactional). 2.6.2.2 Thư viện JavaScript nguồn mở OpenLayers OpenLayers là một dự án của Open Source Geospatial Foundation. OpenLayers cho phép đưa bản đồ động lên bất kỳ trang Web nào một cách dễ dàng. OpenLayers là thư viện JavaScript hoàn chỉnh để hiển thị dữ liệu bản đồ lên tất cả các trình duyệt Web mà không phụ thuộc vào phía server. OpenLayers cung cấp thư viện JavaScript API hỗ trợ hoàn chỉnh việc xây dựng các ứng dụng bản đồ trên nền Web, tương tự như Google Maps hay MSN Virtual Earth APIs. [...]... t k Cơ s d li u Hình 3.20: Các b ng d li u và m i quan h 23 Chương 4: NH N XÉT, ĐÁNH GIÁ VÀ Đ XU T Lu n văn đã t p trung nghiên c u t ng quan, đi sâu vào tìm hi u cơ s h t ng, mô hình ki n trúc t ng th cũng như các mô hình thi t k c a d ch v d a trên v trí LBS Qua đó, lu n văn đã xây d ng mô hình ng d ng LBS h tr qu n lý theo dõi taxi M c đích c a h th ng này là qu n lý thông tin, v trí c a phương ti... taxi theo th i gian th c thông qua các d ch v b n đ trên n n web k t h p v i h th ng đ nh v toàn c u (GPS) và h th ng tin nh n c a các m ng di đ ng 3.2 Mô hình h th ng 3.2.1 Mô hình t ng quát c a h th ng H th ng xây d ng d a theo mô hình ph i h p s d ng công ngh web, m ng Internet v i h th ng thông tin di đ ng GSM thông qua d ch v SMS Hình 3.1: Mô hình h th ng LBS H th ng bao g m m t trung tâm đi u... commands Thông tin ch a trong n i dung tin nh n đư c phân tích, tách và lưu vào v trí c n thi t trên máy ch đ GIS Server có th qu n lý 13 GIS SERVER GPRS Modem M ng GSM/CDMA S M S M S M S M Hình 3.3: H th ng v i k t n i qua SMS Mô hình h th ng s d ng GPRS: - Nguyên lý c a h th ng (hình 3.4) Trên các phương ti n, đư c trang b thi t b và ph n m m có kh năng k t n i d ch v GPRS, thi t b đ nh v GPS,… Sau... ng c a h th ng LBS: Mô hình ki n trúc t ng th LBS; các mô hình thi t k ; các thành ph n cơ b n c a LBS: Các thi t b di đ ng, h th ng đ nh v toàn c u, truy n tin không dây, tích h p Web-GIS… • Đ xu t mô hình ng d ng LBS h tr qu n lý theo dõi Taxi M t s v n đ ti p t c nghiên c u và đ xu t • Ti p t c hoàn thi n ng d ng nh t là khâu l p trình đ có th đưa ng d ng vào th c t • M r ng nghiên c u v các v n... ng d ng mà trong đó v trí đ a lý c a ngư i s d ng đư c xem như m t tham s quan tr ng c a h th ng M t h th ng ph n c ng/ph n m m tin h c và truy n thông như v y đư c g i là d ch v trên cơ s v trí đ a lý (LBS) Lu n văn đã nghiên c u và trình bày m t s v n đ sau: • Nghiên c u lý thuy t v LBS: Gi i thi u t ng quan v LBS, trình bày các đ nh nghĩa v LBS, các lĩnh v c liên quan, kh năng nghiên c u, ng d ng... theo th i gian th c thông qua các d ch v b n đ trên n n web k t hơp v i h th ng đ nh v toàn c u (GPS) và h th ng tin nh n c a các m ng di đ ng Lu n văn đã cơ b n xây d ng đư c mô hình cho h th ng, đ xu t các công ngh s d ng cho c hai phía Server và Client; Phân tích – thi t k các ch c năng và CSDL cho h th ng Trên th c t đ phát tri n đư c m t ph n m m LBS trên các thi t b di đ ng là r t ph c t p, có... riêng tư c a h th ng d ch v d a trên v trí LBS… 24 K T LU N S k t h p công ngh đ nh v v tinh (GPS), công ngh truy n thông không dây (GSM/GPRS, WiFi, WiMax…), công ngh Internet và công ngh GIS đã t o ra m t môi trư ng m i trong đó t t c các đ i tư ng chuy n đ ng có th đư c qu n lý thông qua v trí đ a lý c a chúng Các công ngh này là cơ s cho vi c xây d ng các d ch v d a trên v trí (Location-Based Service...10 Chương 3: Đ XU T MÔ HÌNH NG D NG LBS H TR QU N LÝ THEO DÕI TAXI Trình bày các n i dung: xác đ nh nhi m v , xây d ng mô hình h th ng t t ng quát đ n chi ti t các thành ph n, phân tích thi t k h th ng 3.1 Nhi m v chính c a h th ng Lu n văn bư c đ u đ xu t mô hình ng d ng LBS h tr vi c qu n lý, theo dõi, đi u hành taxi V i nhi m v chính c a h th ng là: Qu n lý thông tin, v trí c a các xe taxi theo... n và ngư i đi u khi n phương ti n như: tên, s đi n tho i, đ a ch ngư i đi u khi n phương ti n, s hi u phương ti n - Ch c năng c u hình k t n i Server t i Modem GSM/GRPS - Ch c năng g i tin nh n: Yêu c u nh p s c n g i đ n và n i dung tin c n g i và nh n “G i tin” Tin g i đi s đư c đưa vào m c “Tin đã g i” - Ch c năng nh n tin: ch c năng nh n tin có nhi m v ki m tra, l c n i dung tin nh n và lưu vào... cho công tác đi u hành nhanh chóng và k p th i: 18 3.1 B ng mô t ch c năng Ca s d ng Tìm ki m thông tin Input Thông tin c n tìm ki m Thông tin này có th là b t kỳ m t thu c tính nào c a đ i tư ng như tên, t a đ ,… Output Danh sách chính xác hay g n đúng các đ i tư ng đư c qu n lý tùy thu c giá tr đ u vào Process T giá tr đ u vào, h th ng phân tích và tìm ki m đ i tư ng trên các layer tương ng K t qu tr . đề tài Nghiên cứu mô hình dịch vụ dựa trên vị trí và ứng dụng nhằm mục tiêu tiếp cận, nghiên cứu các đặc điểm, ứng dụng, cơ sở hạ tầng, các mô hình triển. NGUYỄN THỊ THU GIANG NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH DỊCH VỤ DỰA TRÊN VỊ TRÍ VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính Mã số: 60.48.15