đồ án :nghiên cứu và đề ra giải pháp cho dịch vụ định vị vị trí theo yêu cầu (Location based Service),

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH VẼ iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
LỜI MỞ ĐẦU 6
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ GIẢI PHÁP ĐỊNH VỊ DI ĐỘNG 8
1.1. Giới thiệu dịch vụ LBS 8
1.2. Ứng dụng LBS cho nghiệp vụ an ninh 10
1.3. Mục tiêu của giải pháp 12
1.4. Phạm vi nghiên cứu 15
1.5. Kết luận chương 1 15
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 16
2.1. Mô hình hệ thống 16
2.1.1. Mô hình hệ thống tổng quát 16
2.1.2. Lựa chọn giải pháp 17
2.1.3. Mô hình hệ thống chi tiết 20
2.2. Thiết kế modul chức năng 22
2.2.1. SMLC 22
2.2.2. GMLC 24
2.2.3. Location Engine 27
2.2.4. Dữ liệu quy hoạch mạng 28
2.2.5. Hệ thống bản đồ số GIS MapServer 29
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 i
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
2.2.6. Monitor Server 33
2.2.7. Thiết bị đầu cuối 38
2.3. Mô hình hoạt động của hệ thống 39
2.3.1. Tiến trình hoạt động 39
2.3.2. Trạng thái hoạt động của GMLC 44

2.3.3. Trạng thái SMLC 45
2.4. Tổng quan về Roaming trong dịch vụ LBS 47
2.4.1. Quá trình định vị giữa LCS client và MS thuộc mạng GSM 48
2.4.2. Quá trình định vị thuê bao MS thuộc mạng khách CDMA 51
2.5. Tăng độ chính xác 54
2.6. Kết luận chương 2 55
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MODUL CHỨC NĂNG TRÊN HỆ THỐNG VÀ MÔ
PHỎNG 57
3.1. Yêu cầu modul chức năng 57
3.1.1. ID-PassWord 57
3.1.2. Màn hình hiển thị 57
3.2. Chức năng chương trình 58
3.2.1. Chức năng thêm bớt đối tượng 58
3.2.2. Chức năng hiển thị trên bản đồ 58
3.2.3. Chức năng ghi log file theo dõi 59
3.2.4. Hiển thị lịch sử theo dõi 59
3.2.5. Cập nhật thông tin thuê bao 59
3.2.6. Gửi tin SMS vị trí đối tượng 59
3.3. Thiết kế mô phỏng 60
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 ii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
3.3.1. Các phương thức trong bản mô phỏng 60
3.3.2. Các file lưu trữ trong mô phỏng 62
3.3.3. Những sự kiện trong bản mô phỏng 63
3.4. Xây dựng chương trình 63
3.4.1. Quy trình thực hiện 63
3.4.2. Mô tả chi tiết sơ đồ 63
3.5. Giao diện thực hiện các chức năng chính 64
3.5.1. Xem log 65
3.5.2. Theo dõi 66

3.6. Kết luận chương 3 68
KẾT LUẬN 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO 71
PHỤ LỤC A: CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 72
A.1. Dữ liệu không gian 72
A.1.1. Hệ thống dữ liệu dạng Vector 72
A.1.2. Hệ thống dữ liệu dạng raster 74
A.1.2. Quan hệ giữa Dữ liệu Vector và Dữ liệu Raster 75
A.2. Dữ liệu phi không gian 76
PHỤ LỤC B: CÁCH ĐẶT TÊN LỚP ẢNH RASTER 77
PHỤ LỤC C: CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ TẠI SERVER GIS 79
C.1. Cơ sở dữ liệu bản đồ Raster 79
C.1.1. Cấu trúc của raster 79
C.1.2. Bản đồ Raster Việt Nam 80
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 iii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
C.2. Bản đồ Vector 80
C.2.1. Giới thiệu chung 80
C.2.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu 81
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 iv
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mục tiêu giải pháp 13
Hình 2.1: Mô hình cung cấp ứng dụng LBS 16
Hình 2.2: Phương pháp CGI đơn giản 18
Hình 2.3: Phương pháp CGI với sector 19
Hình 2.4: Ví dụ phương pháp CGI sector 19
Hình 2.5: Phương CGI + TA 20
Hình 2.6: Mô hình hệ thống chi tiết 21
Hình 2.7: Đối chiếu mô hình tổng quát 22

Hình 2.8: Các mô hình của SMLC 23
Hình 2.8: Chức năng của Location Engine 27
Hình 2.9: Mô hình BTS đơn giản 29
Hình 2.10: Mô hình hệ thống 31
Hình 2.11: Monitor Server 35
Hình 2.12: Tiến trình hoạt động của hệ thống đề xuất 40
Hình 2.13: Vị trí hiển thị trên LCS client 42
Hình 2.14: Vị trí hiển thị tại trung tâm 43
Hình 2.15: Vị trí hiển thị từ xa qua Internet 43
Hình 2.16: Quá trình chuyển đổi giữa các trạng thái trong GMLC 44
Hình 2.17: Các quá trình chuyển đổi trạng thái SMLC 46
Hình 2.18: LCS thuộc mạng nhà, MS là thuê bao thuộc mạng khách 49
Hình 2.19: Tiến trình Roaming trong quá trình định vị giữa LCS và MS 50
Hình 2.20: Quá trình định vị thuê bao MS thuộc mạng CDMA 53
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 iii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
Hình 2.21: Phát hiện MS thông qua nhiều BTS khác nhau 55
Hình 3.1: Các chức năng định vị di động 58
Hình 3.2: Mô hình tính năng gửi SMS của máy chủ ứng dụng 59
Hình 3.3: Quy trình thực hiện định vị di động 63
Hình 3.4 Giao diện thực hiện 64
Hình 3.5 Log file 65
66
Hình 3.6: Chức năng hiển thị log hình ảnh 66
Hình 3.7: Cập nhật thông tin thuê bao cần theo dõi 67
Hình 3.8: Thuê bao bị theo dõi xuất hiện trên bản đồ 68
Hình A.1: Dữ liệu Vector dưới dạng điểm 73
Hình A.2: Dữ liệu vector dưới dạng đường 73
Hình A.3: Dữ liệu vector dưới dạng vùng 74
Hình A.4: Biểu diễn bản đồ dưới dạng Raster 75

Hình A.5: Chuyển đổi dữ liệu dưới dạng Vector/Raster 75
Hình C.1: Lớp 1 Raster 79
Hình C.2: Lớp 2 (Góc trái trên) 80
Hình C.3: Quan hệ Quận/Huyện – Tỉnh/Thành phố 82
Hình C.4: Quan hệ Phường/Xãn - Quận/Huyện 82
Hình C.5: Quan hệ Đường/Phố – Tỉnh/Thành phố 83
Hình C.6: Lược đồ mô tả thực thể và quan hệ giữa các thực thể 84
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 iv
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng dữ liệu cố định cho BTS 24
Bảng 2.2: Các thông tin cố định được quản lý cho mỗi LCS Client tại GMLC 27
Bảng 3.1: Các Class trong mô phỏng 61
Bảng 3.2 Các phương thức thực hiện trong các class của MapAction 62
Bảng B.1: Quy ước tên ký tự sang số thập phân 77
Bảng B.2: Quy ước tên ký tự sang số nhị phân 77
Bảng B.3: Biến đổi từ tên ảnh sang tọa độ lưu trữ 77
Bảng C.1: Các trường dữ liệu 83
Bảng C.2: Các thuộc tính của người quản trị 84
Bảng C.3: Các thuộc tính của Tỉnh/Thành phố 85
Bảng C.4: Các thuộc tính của Quận/Huyện 85
Bảng C.5: Các thuộc tính của Phường/Xã 85
Bảng C.6: Các thuộc tính của Đường/Phố 86
Bảng C.7: Các thuộc tính của Sông suối 86
Bảng C.8: Các thuộc tính của số nhà 86
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 iii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AoA Angle of Arrival Góc tín hiệu đến
AMPS Advance Mobile Phone Service Dịch vụ di động tiên tiến

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền giao không
đồng bộ
BM
domain
Broadcast Messaging domain Miền nhắn tin quảng bá
CGI Cell Global ID Số nhận dạng ô toàn cầu
CPICH Common Pilot Channel Kênh điều khiển
CRNC Controlling RNC RNC điều khiển
CS domain Circuit-Switched domain Miền chuyển mạch kênh
CS-MGW Circuit-Switched Media Gateway Cổng phương tiện chuyển mạch
gói
DRNC Drift RNC RNC trôi
E-CGI Enhance Cell Global ID Nhận dạng ô toàn cầu có tiên tiến
EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận thực thiết bị
E-OTD Enhance Observed Time Difference Sai khác thời gian quan sát được
FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số
FEC Forward Error Correction Sửa lỗi chuyển tiếp
FER Frame Error Rate Tỷ lệ lỗi khung
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS
GMSC Gateway Mobile Services Switching Cổng chuyển mạch dịch vụ di động
GPS Gobal Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu
GSM Global System of Mobile
communications
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
HSCSD High Speed Circuit Switched Data Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ
cao
HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trú
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IMSI International Mobile Subscriber

Identity
Số nhận dạng thuê bao đi động
quốc tế
IMT International Mobile
Telecommunication
Chuẩn viễn thông di động quốc tế
IPDL Idle Period Downlink Đường xuống thời gian rỗi
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 iv
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
ITU International Telecommunication
Union
Liên minh viễn thông quốc tế
LCS Location Service Dịch vụ định vị
LMU Location Measurement Unit Thiết bị tính toán ví trí
MPS Mobile Positioning System Hệ thống định vị di động
OTD Observed Time Difference Khác biệt thời gian được quan sát
PDP Package Data Protocol Giao thức dữ liệu gói
PS domain Package-Switched domain Miền chuyền mạch gói
RAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến
RIT Radio Interface Timming Định thời giao diện vô tuyến
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến
RTT Round Trip Time Thời gian quay vòng
SFN Super Frame Number Số siêu khung
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
SLMC Serving Mobile Location Center Trung tâm định vị di động
SMS Short Message Services Dịch vụ bản tin ngắn
SN
domain
Serving Network domain Miền mạng phục vụ

SRNC Serving RNC RNC phục vụ
TA Timing Advance Định thời tiên tiến
TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian
TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối
UICC Universal Integrated Circuit Card Thẻ vi mạch tích hợp toàn cầu
UMTS Universal Mobile
Telecommunication System
Hệ thống viễn thông di động toàn
cầu
U-TDoA Uplink Time Diffirence of Arrival Sai khác thời gian của tín hiệu đến
ở đường lên
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access
Network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS
VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú
WCDMA Wide-band Code Devision Multi-
Access
Đa truy nhập băng thông rộng phân
chia theo mã
WMP Wireless Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu không dây
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 v
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu
LỜI MỞ ĐẦU
Dịch vụ định vị điện thoại di động hiện nay đã chiếm một vị trí rất quan trọng
trong các loại hình dịch vụ gia tăng, và đặc biệt là an ninh nhân dân. Hiện tại, dịch vụ
này đã rất phát triển ở Mỹ, Singapore, Malaysia… và được ứng dụng cho hệ thống an
ninh các nước này.
Từ dịch vụ định vị di động này, nhà khai thác mạng có thể thực hiện rất nhiều
các hỗ trợ cho nó như tìm người cứu nạn, theo dõi đối tượng (như kidcare, truy tìm tội

phạm …), dịch vụ dò tìm (tracking).
Ước tính trong bốn năm trở lại đây, dịch vụ Location Base Service đã mang lại
doanh thu từ 7-8 triệu USD. Đây là một loại hình dịch vụ rất phát triển ở các nước lớn
như Mỹ. Trong khi ở Việt Nam mới có những loại hình định vị phương tiện giao thông
như taxi, xe bus … yêu cầu phải liên lạc thông qua vệ tinh GPS.
Nhằm bắt kịp với sự phát triển công nghệ trên thế giới, và đưa ra một loại hình
dịch vụ có thể coi là Killer Application cho tương lai, đồ án này sẽ tập trung nghiên cứu
công nghệ này và đề ra giải pháp thực hiện. Nội dung chính của đồ án gồm ba phần
chính sau đây:
Chương 1: Giới thiệu về giải pháp định vị di động
Chương 2: Thiết kế hệ thống
Chương 3: Thiết kế modul chức năng trên hệ thống và mô phỏng.
Trong suốt thời kỳ làm đồ án, em đã nhận được sự tận tình giúp đỡ, chỉ bảo của
các thầy cô giáo và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Lê Nhật
Thăng, người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án. Em cũng xin
cảm ơn tất cả các thầy cô trong khoa Viễn thông đã chỉ bảo em trong các năm học vừa
qua để em có được kiến thức hoàn thành đồ án này.
Em mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ phía thầy cô và các bạn để đề tài
được hoàn thiện hơn, có khả năng đưa dự án này vào thực tế.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 03 tháng 10 năm 2008
Người thực hiện
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 6
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu
Sinh viên: Hoàng Anh Tuấn
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 7
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ GIẢI PHÁP ĐỊNH VỊ DI
ĐỘNG
1.1. Giới thiệu dịch vụ LBS

Ứng dụng dịch vụ viễn thông dựa trên công nghệ định vị là một trong các bài
toán phức tạp nhất của công nghệ viễn thông di động. Công nghệ định vị đang bắt đầu
phát triển và rất nhiều các ứng dụng được xây dựng nhằm phục vụ cho các nhà cung cấp
dịch vụ mạng di động và các khách hàng có yêu cầu. Sự khác biệt giữa Công nghệ định
vị toàn cầu (Global Positioning System – GPS) và công nghệ định vị di động (Mobile
Positioning Services – MPS) này là công nghệ GPS đòi hỏi phải có các thiết bị radio có
khả năng tiếp nhận tín hiệu từ các vệ tinh địa tĩnh và tính toán xác định vị trí của thiết bị
đầu cuối dựa trên các tín hiệu này, điều này có nghĩa là muốn có được vị trí của một đối
tượng nào đó cần cài chức năng GPS vào ngay chính thiết bị cầm tay của đối tượng đó,
rõ ràng đây là một phương án không khả thi trên khía cạnh cả về kinh tế lẫn kỹ thuật,
trong khi đó công nghệ MPS hoàn toàn dựa trên thiết bị đầu cuối GSM/CDMA và các
trạm thu phát sóng của mạng. Các dịch vụ MPS được ứng dụng rộng rãi trong các
ngành từ an ninh tới dân sự:
- Các dịch vụ giám sát, dò tìm được thực hiện trong lĩnh vực an ninh công cộng và
dân sự : Theo dõi tội phạm, di biến động của đối tượng; theo dõi nạn nhân bị bắt
cóc; cứu hộ, cứu nạn thiên tai, lũ lụt, hoả hạn; quản lý phương tiện, nhân lực của
các lực lượng (giám sát xe chở tội phạm, xe chở tiền, xe chở hàng quý hiếm, xe
taxi, xe vận chuyển hàng hoá); dò tìm hiện vật bị đánh cắp; dịch vụ tìm trẻ thất
lạc; các dịch vụ dẫn đường.
- Các dịch vụ khẩn cấp: Thuê bao có thể gọi các dịch vụ khẩn cấp từ máy di động
của họ, dịch vụ này sẽ xác định vị trí cũng như các thông tin cá nhân liên quan
đến họ, trên cơ sở này trung tâm sẽ thông báo với thời gian ngắn nhất cho các lực
lượng cảnh sát, cứu thương hoặc chữa cháy nơi gần nhất
Hầu hết trên thế giới coi đây là một dịch vụ an ninh công cộng tiềm năng, các
nước trong khu vực đã không ngừng phát triển và hoàn thiện các hệ thống dịch vụ an
ninh công cộng này.
- Tại Thái Lan hệ thống giám sát, định vị xe được triển khai vào năm 1997 tại
Trung tâm hỗ trợ cuộc gọi và điều phối Công An Tp Băng Cốc. Hệ thống này
được kết nối với trung tâm dịch vụ thông tin (AIS) của nhà cung cấp di động lớn
nhất tại Thái Lan. Trong các năm qua hệ thống đã hỗ trợ rất nhiều trong công tác

đảm bảo an ninh công cộng của lực lượng cảnh sát Băng Cốc.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 8
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
- Tại Nhật Bản 2 nhà cung cấp di động lớn nhất là KDDI và NTT DoCoMo đã
triển khai các dịch vụ liên quan tới xác định vị trí thuê bao vào năm 1998 và
2001 với các dịch vụ bao gồm : Cung cấp thông tin và dẫn đường cho thuê bao;
dịch vụ trợ giúp cuộc gọi khẩn cấp (HelpNet); theo dõi cá nhân (trẻ em đi học),
theo dõi di biến động đối tượng, của hàng hoá.
Để triển khai được các hệ thống như các nước nói trên, trên thế giới đã có các
sản phẩm thương mại đóng gói của các hãng lớn (Alcatel, Siemens, Nokia, Samsung)
nhưng với giá thành rất cao. Không những chi phí về phần cứng, phần mềm rất lớn mà
còn không có khả năng điều chỉnh phù hợp cho từng nhu cầu cụ thể, can thiệp sâu vào
trong hệ thống để thay đổi các thuật toán. Với việc không làm chủ được sản phẩm xuất,
hiện các lỗ hổng về bảo mật, an ninh an toàn, và các yêu cầu về cải tiến phù hợp với
điều kiện từng nơi.
Đây là yếu tố rất quan trọng trong việc định vị di động vì điều này hỗ trợ cho
việc theo dõi các đối tượng mà không cần thiết bất kỳ một thiết bị nào khác ngoài thiết
bị di động đầu cuối đối tượng đang sử dụng. Ngoài ra công nghệ này còn hỗ trợ cho
việc xác định các yếu tố thông tin ví dụ như đồn cảnh sát (yếu tố thông tin tĩnh), xe cơ
động (yếu tố động) gần nhất so với đối tượng. Dựa trên các khả năng này, ngành Công
An, Cảnh sát các nước theo dõi kiểm tra các đối tượng mà không cần bất kỳ thiết bị nào
khác lắp theo đối tượng.
Hiện nay trong nước chưa có một hình thức nghiên cứu toàn diện , hoặc áp dụng
có tính khả thi nào đối với giải pháp định vị các thuê bao di động phục vụ công tác
nghiệp vụ Công An cũng như các dịch vụ cho dân sự.
- Về góc độ nghiên cứu triển khai áp dụng thực tế : Các nghiên cứu về định vị di
động đã được thực hiện bước đầu tại Tổng cục Kỹ thuật – Bộ Công An. Đối với
các đơn vị nghiệp vụ của Bộ Công An đã áp dụng các phương pháp lấy số liệu vị
trí thuê bao từ các mạng di động nên sai số lớn tới hàng km không đáp ứng được
các yêu cầu nghiệp vụ.

- Việc phát triển các công cụ kiểm tra giám sát là một xu thế tất yếu cùng với quá
trình phát triển các mạng thông tin di động tại nước ta. Để có được một giải pháp
định vị di biến động của đối tượng có hiệu quả, phù hợp với thực tiễn của các
mạng di động và khả năng của từng đơn vị trong ngành bên cạnh tận dụng tốt các
lợi thế của công nghệ mới, tiên tiến mang lại cho các tác nghiệp của Bộ Công An,
rõ ràng cần có sự nghiên cứu, xây dựng giải pháp một cách hệ thống, xem xét một
cách toàn diện các yếu tố kỹ thuật liên quan tới việc xây dựng, kết nối và triển
khai hệ thống. Chính vì vậy, việc đặt vấn đề nghiên cứu theo mục tiêu của nhiệm
vụ này, ngoài ý nghĩa khoa học nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ kỹ thuật của
ngành Công An còn là vấn đề hết sức thời sự và cấp thiết đối với các tác nghiệp
của Bộ Công An để giải quyết các bài toán nói trên trong quá trình đảm bảo giữ
vững trật tự an toàn xã hội.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 9
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
1.2. Ứng dụng LBS cho nghiệp vụ an ninh
Hiện nay, các vấn đề an ninh đang gặp những thách thức nhất định trong các hoạt
động nghiệp vụ:
- Các loại tội phạm hiện nay, đặc biệt là tội phạm công nghệ cao thường sử dụng
các mạng viễn thông công cộng (mạng di động) để hoạt động mang tính chất đặc
biệt nguy hiểm. Phòng chống các loại tội phạm nay là một nhiệm vụ hết sức quan
trọng, phức tạp nhưng cũng hết sức mới mẻ để giữ vững an ninh quốc gia và trật
tự an toàn xã hội cấp bách trước mắt cũng như lâu dài mà lực lượng Công An là
nòng cốt.
- Cùng với sự phát triển kinh tế thị trường và mở cửa, hội nhập quốc tế , các loại tội
phạm và các đối tượng thù địch chống đối nước ta hoạt động ngày càng gia tăng,
đã và đang trở thành thách thức to lớn đối với lực lượng Công An. Một trong
những khó khăn, hạn chế của lực lượng Công An là chưa có biện pháp xác định
kịp thời vị trí của các loại tội phạm và các đối tượng thù địch cũng như theo dõi
đối tượng trong quá trình điều tra, trinh sát nghiệp vụ:
- Trong các vụ bạo loạn, gây rối trật tự vừa qua ở một số địa bàn trọng điểm, các

đối tượng chống đối sử dụng điện thoại di động để tiếp nhận thông tin từ bên
ngoài và chỉ đạo các hoạt động gây rối từ bên trong, song việc kịp thời xác định vị
trí các đối tượng này của các lực lượng Công An để có biện pháp xử lý là rất khó
khăn và chưa thực hiện được.
- Các loại tội phạm sau khi gây án thường chạy trốn (có sử dụng điện thoại di
động) nên các đơn vị Công An phải huy động lực lượng, triển khai các phương án
truy tìm tội phạm và mất nhiều thời gian công sức, đôi khi phải phối hợp trên địa
bàn rộng, tổ chức nhiều lực lượng để truy tìm đối tượng, tốn kém về thời gian,
nguồn nhân lực, vật chất, có khi không thành công.
- Việc tổ chức theo dõi, trinh sát di biến động của các loại tội phạm sử dụng điện
thoại di động trong quá trình điều tra hiện nay được thực hiện chủ yếu bằng nhân
công do đó không kịp thời phản ứng trước các di biến động của đối tượng và hiệu
quả thấp, để lọt đối tượng.
- Bên cạnh các hoạt động nghiệp vụ nêu trên, hiện nay lực lượng Công An chưa có
các phương tiện định vị để hỗ trợ kịp thời công dân trong việc xác định vị trí của
người gọi điện thoại có yêu cầu hỗ trợ khẩn cấp, tìm kiếm nạn nhân bị bắt cóc, trẻ
lạc; bảo vệ các mục tiêu quan trọng, các đoàn xe của lãnh đạo Đảng và Nhà
nước, các nguyên thủ quốc gia đến thăm nước ta, các đoàn xe chở tiền, hàng quý
hiếm
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 10
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
- Với sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ viễn thông, ngày nay điện thoại di
động đang trở nên phổ biến, là một phương tiện liên lạc chủ yếu của xã hội. Hiện
nay, Việt Nam có 6 nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động GSM và CDMA với
trên 20 triệu thuê bao di động. Trong tương lai không xa số thuê bao di động sẽ
vượt xa số thuê bao điện thoại cố định và chiếm khoảng 50% dân số. Vì vậy, việc
xác định vị trí đối tượng thông qua mạng di động là một trong các giải pháp hiệu
quả để giải quyết những vấn đề nêu trên.
- Trong thời gian qua, các đơn vị nghiệp vụ của Bộ Công An đã sử dụng phương
pháp xác định vị trí thuê bao từ số liệu trạm gốc của bản đồ bố trí mạng của các

nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động. Tuy nhiên, do chưa có công cụ xử lý nên
sai số rất lớn, phạm vi đối tượng được chỉ ra trên một địa bàn toàn bộ vùng phủ
sóng của trạm gốc vô tuyến có bán kính từ 3- 5 km. Vì vậy, việc xác định vị trí
chưa đáp ứng được các yêu cầu nghiệp vụ và đảm bảo an ninh công cộng.
Chính vì những khác biệt về trình độ công nghệ trong nước, ngoài nước và
những yêu cầu cấp bách về tác nghiệp nêu trên. Vì vậy việc đặt vấn đề nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu giải pháp định vị thuê bao qua mạng điện thoại di động không có GPS và
thiết bị chuyên dụng hỗ trợ phục vụ công tác nghiệp vụ Công An” là vấn đề hết sức cấp
thiết đối với Bộ Công An để giải quyết các yêu cầu nghiệp vụ phục vụ có hiệu quả công
tác đảm bảo an ninh quốc gia và trật tự an toàn xã hội với các mục tiêu chủ yếu đạt
được như sau:
- Xây dựng giải pháp, công cụ giám sát di biến động các thuê bao của các mạng
thông tin di động: Thông qua việc giám sát này được thực hiện trên cả hai công
nghệ GSM, W-CDMA trong toàn quốc. Giải pháp, công cụ được xây dựng đảm
bảo giám sát được tất cả các mạng di động đang phủ sóng tại Việt Nam hiện nay
giúp cho công tác trinh sát, theo dõi các đối tượng của ngành Công An, phục vụ
hiệu quả và khắc phục các yếu điểm hiện nay của ngành khi tác nghiệp
- Để thực hiện việc giám sát thuê bao cần thiết phải kết nối với cơ sở hạ tầng của
nhà cung cấp dịch vụ di động và tiến hành xây dựng các phần mềm nền ứng dụng,
các công cụ xử lý kết nối hệ thống, các phần mềm ứng dụng giám sát trên đầu
cuối. Đây chính là mục tiêu thứ 2 mà đề tài đạt được. Mục tiêu này nhằm xây
dựng một bộ công cụ phần mềm hoàn thiện đủ khả năng triển khai và kết nối với
một nhà cung cấp dịch vụ thuê bao di động nào. Thông qua việc tự xây dựng các
công cụ, thuật toán này, đảm bảo Bộ Công An có khả năng can thiệp sâu vào
phần mềm nền, hệ thống để hoàn toàn làm chủ công nghệ cũng như chỉnh sửa cho
phù hợp với từng đơn vị, địa phương Công An với các quy mô khác nhau.
- Trên cơ sở bộ công cụ phần mềm tự xây dựng được. Đề tài đề xuất phương án
triển khai hệ thống định vị đối tượng qua mạng điện thoại di động đáp ứng yêu
cầu nghiệp vụ của Bộ Công An triển khai trong toàn quốc. Mục tiêu này mang
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 11

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
tính thực tế cao với mong muốn triển khai sản phẩm hàng loạt các kết quả của đề
tài.
1.3. Mục tiêu của giải pháp
Như vậy bài toán đặt ra ở đây là chúng ta phải thiết kế một hệ thống cho phép
xác định vị trí của thuê bao cần theo dõi. Các bước thực hiện có thể được mô tả như sau:
- Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, nhân viên an ninh cần xác định vị trí của
thuê bao sẽ phải gửi một yêu cầu về trung tâm quản lý.
- Trung tâm sẽ xác định xem yêu cầu có được phép hay không. Nếu được phép thì
nó tiếp tục thực hiện lấy thông tin từ mạng di động (có thể là GSM hoặc CDMA)
và tính toán kết quả. Ngoài ra, tại trung tâm còn có thêm một hệ thống bản đồ số
để hỗ trợ quá trình định vị. Do tính chất của các nghiệp vụ an ninh nên hệ thống
định vị cần có độ chính xác cao (dưới 100m) và thời gian đáp ứng nhanh chóng.
- Sau khi có kết quả tính toán thì trung tâm sẽ gửi các thông tin về vị trí thuê bao
cho nhân viên an ninh để phục vụ quá trình công tác.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 12
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
Hình 1.1: Mục tiêu giải pháp
Hình 1.1 mô tả các vị trí mà chúng ta thực hiện theo dõi đối tượng. Các thiết bị
hỗ trợ nhân viên an ninh có thể là đầu cuối đi động hoặc máy tính. Nếu là đầu cuối di
động thì các thông tin trao đổi giữa nhân viên và trung tâm sẽ thông qua ngay chính các
mạng di động, nếu là máy tính thì thông tin sẽ được trao đổi thông qua mạng Internet
hoặc là các máy tính thực hiện theo dõi ngay tại trung tâm. Trong phạm vi đồ án này sẽ
tập trung nghiên cứu với trường hợp nhân viên an ninh sử dung đầu cuối di động. Trong
trường hợp sử dụng máy tình chúng ta chỉ cần thay đổi phầm mềm đầu cuối và máy chủ
để phù hợp với mạng Internet.
Tại trung tâm quản lý chịu các chức năng chính như sau:
- Nhận và xác thực các yêu cầu từ client
- Thu thập các thông tin, tính toán và trả về kết quả trên đầu cuối
- Hỗ trợ việc theo dõi qua màn hình tại trung tâm

- Cho phép điều khiển, quản lý toàn bộ các thiết bị định vị đang hoạt động trên
mạng
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 13
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
- Chức năng quản lý, lưu trữ các thông tin về yêu cầu cũng như kết quả định vị
Với mục tiêu đặt ra như vậy, để có thể có được một giải pháp tổng thể chúng ta
các tiến hành nghiên cứu, đề xuất giải pháp cho từng phần cụ thể như sau:
- Phần mềm hỗ trợ theo dõi, cho phép trao đổi thông tin với trung tâm trên máy
chủ thông qua mạng di động (GSM hoặc CDMA)
- Các thiết bị phần cứng tại trung tâm quản lý bao gồm hệ thống bản đồ số hỗ
trợ định vị GIS; các máy chủ ứng dụng cho phép nhận và xác thực các yêu cầu,
trao đổi các thông tin với mạng di động (GSM hoặc CDMA) để lấy thông tin
định vị, kết hợp với các thông tin từ GIS để thực hiện tính toán xác định vị trí
chính xác của mục tiêu, gửi các kết quả định vị về client thông qua mạng di
động.
- Các thiết bị hỗ trợ đo đạc thông tin trong các hệ thống di động như SMLC và
GMLC.
Trong quá trình thiết kế giải pháp phải chú ý các đặc điểm của hệ thống như:
- Theo kết quả phân tích thì phương pháp định vị được lựa chọn cho các hoạt
động nghiệp vụ của Bộ Công An là E-CGI kết hợp với bản đồ số GIS. Phương
pháp này không yêu cầu phải bổ sung phần mềm hay phần cứng trên thiết bị
mục tiêu.
- Tính tương thích: Hiện tại ở Việt Nam đang sử dụng cả GSM và CDMA nên
giải pháp phải hỗ trợ cả 2 hệ thống này. Mỗi mạng di động gần như phủ sóng
toàn quốc và chồng lấn lên nhau, do đó chúng ta có thể thực hiện triển khai
ngay trên hệ thống GSM của Gtel và sử dụng các kỹ thuật roaming để tận dung
khả năng của các mạng khác. Giải pháp khả thi ngoài ra cũng cần tính tới khả
năng phát triển trong tương lai các hệ thống UMTS sẽ ra đời.
- Tính mở rộng: việc triển khai hệ thống sẽ tiến hành theo từng bước. Trong thời
gian ban đầu sẽ chỉ triển khai ở một số trung tâm và vùng trọng điểm đối với

an ninh. Sau đó sẽ mở rộng ra có thể trên toàn quốc. Vì thế hệ thống triển khai
phải có khả năng mở rộng.
- Tính bảo mật: Vị trí thuê bao là thông tin mang tính chất cá nhân, giải pháp
phải đảm bảo các thông tin này chỉ được sử dụng cho mục đích an ninh và phải
được pháp luật cho phép.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 14
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu giải pháp
1.4. Phạm vi nghiên cứu
Đồ án sẽ đi nghiên cứu về các phương pháp tìm kiếm thuê bao di động, từ đó sẽ
đề ra mô hình thực hiện tương ứng. Trong mô hình này, đồ án sẽ đi nghiên cứu về từng
thiết bị và phần tử có trong hệ thống, đồng thời tìm hiểu chức năng và nhiệm vụ của các
thiết bị đó.
Việc theo dõi đối tượng là rất quan trọng, cho dù đối tượng đó sử dụng loại điện
thoại nào, hay sử dụng ở một mạng di động thuộc bất cứ nhà cung cấp dịch vụ viễn
thông nào. Yêu cầu thứ nhất thì đồ án đã đáp ứng được, vì hệ thống đề xuất không sử
dụng GPS. Đối với yêu cầu thứ hai, về theo dõi di động thuộc mạng viễn thông khác,
việc xử lý cũng được xem xét ở cuối phần hai, tìm hiểu về vấn đề roamming giữa các
mạng.
Do độ chính xác của hệ thống theo phương pháp này là khá thấp, do vậy ở phần
cuối tôi sẽ đề xuất một số phương pháp tham khảo và ưu nhược điểm của từng phương
pháp. Đồng thời đề ra giải pháp nhằm tăng độ chính xác của phương án thực hiện được
nghiên cứu trong đồ án này.
1.5. Kết luận chương 1
Chương này đã đã giới thiệu tổng quan về hệ thống LBS, nhu cầu cấp thiết của
dịch vụ LBS với yêu cầu an ninh hiện nay. Mục đích của đồ án cũng nhằm đáp ứng
được những yêu cầu đặt ra đối với định vị đi động, thiết kế hệ thống nhằm đáp ứng các
yêu cầu đó, đưa ra các giải pháp tăng độ chính xác, thực hiện định vị chính xác hơn.
Hệ thống được thiết kế nhằm đạt được các yêu cầu tại đất nước Việt Nam, với
chi phí phù hợp mà khả năng định vị có độ chính xác và thời gian đáp ứng chấp nhận
được. Hiện tại, hệ thống của Mỹ thực hiện định vị dựa trên bộ tính toán LMU được đặt

tại tất cả các BTS trên toàn quốc. Chi phí cho hệ thống này là khá đắt đỏ, và độ chính
xác vào khoảng 50-125 m trong nội thành, so với độ chính xác phương pháp đề xuất là
khoàng 100-200m là phù hợp.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 15
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. Mô hình hệ thống
2.1.1. Mô hình hệ thống tổng quát
Dưới đây trình bày tổng quan về một mô hình cơ bản nhất của hoạt động định vị,
mô hình này không phải là một chuẩn chung cho tất cả các phương pháp định vị, hay
chuẩn nhất thiết phải liên quan đến định vị, mà chỉ đóng vai trò giúp chúng ta hiểu rõ
hơn cơ chế hoạt động và các giao thức mà dịch vụ định vị sẽ sử dụng:
Hình 2.1: Mô hình cung cấp ứng dụng LBS
Trong mô hình trên mỗi khối giữ một vai trò quan trọng góp phần tạo nên mô
hình hoạt động định vị hoàn chỉnh. Chức năng và nhiệm vụ mỗi khối như sau:
• Mục tiêu cần định vị: thường là thiết bị đầu cuối di động, cần được định vị, theo
dõi hay giám sát. Cụ thể là các điện thoại đi động, PDA…
• Điểm định vị ban đầu: Đây là một thành phần tính toán, đo đạc đưa ra thông tin
về vị trí dưới dạng thô. Đối với các phương pháp định vị dựa trên thiết bị đầu
cuối (target) thành phần này đồng nhất với thiết bị đầu cuối hay nói cách khác là
trong thiết bị đầu cuối có sẵn chức năng tính toán này. Đối với các phương pháp
định vị dựa trên hạ tầng mạng viễn thông sẵn có thì vai trò của thành phần này
được quản lý bởi nhà vận hành hạ tầng mạng đó.
• Nhà cung cấp viễn thông: có nhiệm vụ thu thập các thông tin về vị trí của một
hay nhiều mục tiêu cần giám sát thông qua khối định vị ban đầu sau đó định
nghĩa lại thành dữ liệu về vị trí phức tạp hơn và trả về cho khối LBS Provider
(Khối cung cấp dịch vụ LBS). Dịch vụ này còn được gọi là dịch vụ định vị.
• Nhà cung cấp dịch vụ LBS: Giữ vai trò quan trọng hàng đầu trong việc đưa ra
dịch vụ định vị và duy trì dữ liệu về các thuê bao LBS bằng cách tập hợp thông
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 16

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống
tin từ một hoặc nhiều mục tiêu cần định vị, phân tích các yếu tố về không gian
đồng thời phối hợp với thông tin về địa lý để đưa ra kết quả là các dữ liệu ứng
dụng cho thuê bao định vị.
• Nhà cung cấp nội dung: Cung cấp cho nhà cung cấp dịch vụ LBS các thông tin
nội dung về địa lý, không gian ví dụ như: bản đồ số, điều hướng cho Hàng Hải
hơn thế nữa là GIS.
• Thuê bao LBS: Là đối tượng dùng dịch vụ định vị, thường là gửi yêu cầu định
vị qua thiết bị di động: máy cầm tay, PDA, đầu cuối cố định như PC.
Mô hình trên mô tả chuỗi trao đổi thông tin, dữ liệu giữa các khối với nhau. Có
thể chia ra làm 2 chức năng: cung cấp và sử dụng. Có khối chỉ giữ vai trò cung cấp dữ
liệu hoặc là chỉ sử dụng dữ liệu đó.
Để hiểu rõ quá trình định vị xem chi tiết các bước trong mô hình:
• Bước đầu tiên trong mô hình bắt đầu bằng việc định vị, quá trình này
được diễn ra giữa mục tiêu cần định vị và khối tạo ra thông tin định vị
(PO) để có được thông tin về vị trí mục tiêu dưới dạng thô, quá trình này
diễn ra với một phương pháp định vị nào đó. Sau đó PO đóng vai trò cung
cấp thông tin định vị thô này cho khối Location Provider, tại đây thông tin
thô được xử lý, và định nghĩa lại dưới dạng dữ liệu định vị rồi cung cấp
cho nhà cung cấp dịch vụ LBS.
• Nhà cung cấp dịch vụ LBS đóng 2 vai trò: Sử dụng dữ liệu định vị từ
thành phần cung cấp vị trí và tham chiếu thêm thông tin từ nhà cung cấp
nội dung, tổng hợp 2 nguồn thông tin này xử lý đưa ra được ứng dụng
định vị chính xác nhất cho các thuê bao định vị.
Trong đó, các thông tin dữ liệu thô là các thông tin về vị trí tương đối của MS
target đối với một BTS trực tiếp bao phủ nó. Các dạng thông tin này sau đó được kết
hợp với thông tin về kinh độ, vĩ độ của BTS sẽ đưa ra được vị trí cụ thể của MS Target
đó.
2.1.2. Lựa chọn giải pháp
Các phương pháp định vị sử dụng để truy tìm, giám sát một MS khác nhau, thì hệ

thống thiết kế cũng sẽ khác nhau. Để định vị ra vị trí một thuê bao mục tiêu chúng ta có
thể sử dụng một trong các phương pháp sau: GPS, A-GPS, E-OTD, U-TDOA, CGI.
Trong đề tài này tôi chỉ đề cập đến hệ thống dựa trên phương pháp định vị E-CGI. Sau
đó, để nhằm tăng độ chính xác thì chúng ta có thể có thêm một số các phương pháp hỗ
trợ như TA (Time Arrival), các phương pháp như dựa trên vùng địa lý …
2.1.2.1. Phương pháp CGI
Hình 2.2 miêu tả về phương pháp CGI đơn giản.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 17
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống
Hình 2.2: Phương pháp CGI đơn giản
Phương pháp CGI đơn giản là phương pháp chỉ cần nhận dạng một MS trực
thuộc một BTS nào, từ đó chúng ta sẽ khoanh vùng được vị trí xuất hiện của nó. Như
vậy độ chính xác của phương pháp sẽ tùy thuộc vào bán kính phủ của nó. Như vậy,
chúng ta có thể nhận thấy, tại các khu vực thành phố có số lượng cell khá lớn, và bán
kính cell khá nhỏ sẽ có độ chính xác khá cao so với các khu vực ngoại ô và nông thôn.
Ngoài ra, phương pháp CGI có thể sử dụng phân vùng sector để tăng độ chính
xác lên gấp 3 lần, như hình 2.3, và hình 2.4.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 18
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống
Hình 2.3: Phương pháp CGI với sector
Đây là phương pháp dựa trên đặc điểm của một BTS sử dụng 3 anten cho thu
phát tần số, do vậy, khi một MS trực thuộc sector nào chúng ta hoàn toàn có thể phát
hiện được, từ đó xác định được vị trí.
Hình 2.4: Ví dụ phương pháp CGI sector
2.1.2.2. Phương pháp CGI + TA
Phương pháp CGI+TA là phương pháp sử dụng khoảng thời gian từ lúc BTS
phát sóng đến khi nó nhận lại được thông tin phản hồi để xác định ra được khoảng cách
từ BTS đến MS. Giá trị TA rất quan trọng trong hệ thống TDMA của GSM, vì nó hỗ trợ
quá trình đồng bộ khe thời gian giữa MS và BTS. Do mỗi MS chiếm một khe thời gian
trong khung dữ liệu TDMA, trên dường xuống MS có thể sử dụng số khe để xác định số

liệu dành cho mình, còn ở đường lên, BTS cũng dựa vào khe thời gian của MS đó để
phát hiện ra được tín hiệu trả về. Do khoảng cách từ mỗi MS đến BTS là khác nhau và
MS luôn di chuyển vì vậy TA được dùng để hỗ trợ MS quyết định khi nào sẽ gửi dữ liệu
của mình đi. Giá trị TA được tính toán liên tục đối với mỗi MS thông qua các đoạn mã
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 19
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống
tuần tự gửi từ MS lên BTS. Mã tuần tự này là bắt buộc trong tất cả các khung dữ liệu
đường lên.
Như vậy thông qua giá trị TA khoảng cách từ MS đến BTS được xác định. Do đó
xác xuất vị trí của MS sẽ nằm trong đường tròn với bán kính là khoảng cách tính được
từ TA đến BTS. Với các ô được sector hóa thì độ chính xác của vị trí càng nhỏ đi.
Hình 2.5 mô tả về phương pháp CGI + TA.
Hình 2.5: Phương CGI + TA
2.1.2.3. Phương pháp E-CGI
Thực chất của phương pháp E-CGI chính là kết hợp thêm một số phương pháp
khác nhằm tăng độ chính xác của hệ thống, đó như là phát thử lặp nhiều lần, hay dựa
vào địa hình vật lý…
2.1.3. Mô hình hệ thống chi tiết
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 20
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Thiết kế hệ thống
Hình 2.6: Mô hình hệ thống chi tiết
Đây là mô hình hệ thống dựa trên nền tảng là mạng GSM. Hệ thống gồm có các
thiết bị sau:
• Client là thiết bị chuyên dụng, là người theo dõi đối tượng.
• BTS: Trạm thu phát sóng.
• BSC: Có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các
lệnh điều khiển từ xa. Đây là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán
đáng kể
• SMSC/MMSC: Tổng đài tin nhắn có khả năng gửi 60 tin nhắn trên 1s.
• Workstation là thiết bị máy tính theo dõi đối tượng, có thể thông qua

Internet hoặc đặt tại trung tâm xử lý.
• Monitor server: Trung tâm giám sát, nhận thực.
• Location Engine: Trung tâm xử lý.
• Network Planning Data: Dữ liệu quy hoạch mạng.
Hoàng Anh Tuấn – D04VT1 21