Ứng dụng GIS hỗ trợ vận hành tối ưu mạng lưới BTS (trạm thu phát gốc) trên địa bàn thủ đô hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
Tháng 6 năm 2014
TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ VẬN HÀNH TỐI ƢU MẠNG LƢỚI BTS
(TRẠM THU PHÁT GỐC) TRÊN ĐỊA BÀN THỦ ĐÔ HÀ NỘI
Họ và tên sinh viên: TRƢƠNG ĐÌNH MINH ĐỨC
Ngành: Hệ Thống Thông Tin Môi Trƣờng
Niên khóa: 2010 – 2014


Trang 2

LỜI CẢM ƠN
   
TS.  
  
  
 

 Ta L  Khoa HTP.HCM,
n,  
.

Independent Set
.

  
 - g tin
 
 

Trƣơng Đình Minh Đức


 

Trang 3


TÓM TẮT

  


, S   
 
 


 
  
 ra ba 

  
ra  


 -


            
              

Trang 4


MỤC LỤC
LI C 2
T 3
DANH M VIT TT 6
DANH MNH 7
DANH MC BNG BIU 9
 u 10
1. t v 10
2. Mu 11
3. i u 11
3.1. u 11
3.2. Phu 11
 2. TNG QUAN 12
1. Tng quan v BTS 12
2. Khu vu 14
2.1. Tng quan v i 14
2.2. Hin tru ti khu vc 15
3. C s t 16
3.1.  16
3.2.  th 17
3.2.1. Tng quan 17

3.2.2. Tp bn vng trong (independent set) 19
3.2.3. Tp bn vng trong ci (Maximum Independent set) 20
3.3. u 21
3.3.1. i affine 21
3.3.2.  21
3.4. SQL 23
4. u 23
4.1. c 23
4.2. Trong c 24
5. Tng quan v phn mm s d  25
5.1. Postgresql 25
5.1.1 Gii thiu 25

Trang 5

5.1.2  25
5.2. Postgis 28
5.3. ArcGIS 28
5.4. Arc Engine 29
5.5. Independent Set Algorithm 30
6.  31
6.1.  31
6.2.  31
 liu 33
1.1.  33
1.2.  34
1.3.  34
2.3.1. Thu thp d liu 39
2.3.2.  39
2.3.3. p d li t c 

ng c 46
2.3.4. Gic lp c th 47
2.3.5.  48
T QU O LUN 51
1.  51
1.1.  51
1.2. Kt qu thc thi 54
1.3.  hong ca phn mm 55
2. Tho lun 55
T LUN NGH 57
1. Kt lun 57
1.1. Kt lun m  57
1.2. c tin 57
2. Kin ngh 58
U THAM KHO 59

Trang 6


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTS (Basic Transce iver Station)
MS 
GIS 
 
 



Trang 7

DANH MỤC HÌNH ẢNH
ng ph a BTS 13
ng 13
 liu v th i 15
 tp 17
nh minh ha t 17
 th ng 18
 th ng 19
nh minh ha tp bn vng trong (Independent set) 20
 v Maximum Independent set 20
c t m 22
m V m 23
n phn mm 31
p x   40
a tm BTS 41
m BTS 42
 43
t qu tm i 44
o buffer cm i 45

o
46
t qu gic 48
n th d li 49
n phn mc thit k 51

Trang 8

p ph m BTS 52

t nghim sau khi chy Independent Set Algorithm 52
ng t bng d li  53
ng kt qu cu hin th c quan 53
t qu cui  54

Trang 9


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bng 2.1. Bng tht s khu v d liu thu thc v h
thng BTS Viettel ti 16
Bng 2.2. Tng hn t c lp 20
B  tr 26
Bu su d liu 26
Bo mt 27
Bng 3.1. Bng d liu nn 33
Bng 3.2. Bng d liu trm BTS 33
Bng 3.3. Bng d liu v  k thut 34
Bng 3.4. Bng d liu ph  35



Chƣơng 1. Mở Đầu
1. Đặt vấn đề
i th p ho
vin h tng tp trung v ph
i chng phc v  n
ic nhu cu s dng dch v ci

 liu h t

v qui nhinh d liu
ch yu tn ti d liu th
i qung.
Vi vi  s trm BTS c gii
quy vic t tr  ng
thc t c dn m ph u.
ng xn sc kh 
c. Mt ch  ng rt
cuc gi (hand over).
Vip phn mm qu li dng ch
gii quy n m n so vi vic
qu liy t. Phn m chc d lit h th
  d liu vng li kh 
tin mi qu m b
Phn m n th d liu mc quan v mt
. Cung c gii quy
m tng phc v cc Vi
 ng dng GI
ng phn m m bo cho d li mt
t sc quan trng.
  ng dng GIS h tr va b
c thc hin.

Trang 11

2. Mục tiêu nghiên cứu


 Qu chc d lit h thng.
 ng phn mm thc hing lp d liu ph 

 Gic l  liu t.
 Hin th d lip ph ng c BTS.
3. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
m BTS ti th i
3.2. Phạm vi nghiên cứu
V c ving d vit phn mn
h 
 H qun tr  d liu: Postgresql 9.3
 n th d li
trc quan t k
  th
 






  

Trang 12


CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN
1. Tổng quan về BTS
 m:
t b tu kit b
t b n thot b kt ni internet


 ng ca BTS:
Thc hin tt c n giao din
 u  m nhnh. V mt s n  xem
n phc tp nh MS ri
bi li truyn
d liu t mng GSM ri bio
  v  ca
mng.
 ng ph a BTS:
     


o
, 120
o
, -120
o
.
-90
o

-150
o

o

o


.

Trang 13


Hình 2.1. Hình dạng phủ sóng của BTS
 ng:
Khi ta nhn tho gn thong s 
hi n trm BTS gng nhnh
x i trc truyn tr
truyn trm BTS gn vn gi.

Hình 2.2. Nguyên lý hoạt động

Trang 14

2. Khu vực nghiên cứu
2.1. Tổng quan về Hà Nội
Th  - a Vitp trung 
 s n cc truy- i ph
dng nhu cc phc v 
V m trong khong t  Bc 
 
 i t
 i t
 i tnh Bc Giang, B
 i t.
Vi v n li, th  n v mi mt, k c
c truy
Sau cuc m ra gi

3.3324,92 km
2
nm  c  p trung ch yu ngn.


Trang 15



Hình 2.3. Dữ liệu về thủ đô Hà Nội
2.2. 
ng s ng tr
gn 1200 tr h tng gip vii nhau
hong h tng dng c
mng g       -  
 ng l.




Trang 16

Bảng 2.1. Bảng thống kê một số khu vực hành chính từ dữ liệu thu thập được về hệ
thống BTS Viettel tại Hà Nội
Khu vực
hành chính
Số
lƣợng
BTS
Diện tích (km

2
) và tỉ lệ
trạm/km2

105


119


61


131


30




3. Cở sở lý thuyết
3.1. Phân tích không gian










X ng quan tr
lit dp cho hin th 
 
  cn chng mi ln mt lp d liu.
  cn chng cho nhiu lp d liu.
  dp v tc sau:
Th t: B n giao gia lp clip. Kt qu
c ph

Trang 17


Hình 2.4. Thủ tục erase trong phân tích đơn lớp

 



Hình 2.5. Ảnh minh họa tạo vùng đệm không gian
3.2. Lý thuyết đồ thị
3.2.1. Tổng quan
 th:
  th ng:
M th i:
 Tp h c gnh c th;
 Tp hnh c th;
 Mi cnh ut vi mt cnh (i, j)  X2.

Trang 18

 minh ha:
 c ca m th 
 T
 Tp c
  m:
 t vi cp (A, B)
 t vi cp (A, C)
 t vi cp (D, A)
 t vi cp (C, B)
 t vi cp (C, D)

Hình 2.6. Đồ thị có hướng
  th ng:
Nt th t ca ct vi mi c 
th  th i:
 Tp h c gnh c th.
 Tp hnh c th
 Mi cnh e  t vi mt cnh {i, j}  t th t.

 minh ha:
 c ca m th 
 T
 Tp c

Trang 19

  m:
 t vi cp (A, B)

 t vi cp (A, C)
 t vi cp (D, A)
 t vi cp (C, B)
 t vi cp (C, D)
 Mt s t ng c:
Khi mt ct vi cnh (i, j):
 Cnh u k vnh j k vi cnh u)
  i hiu u

 N th c ni vi nhau. N th 
c ni vnh j.
 N th  cnh bu t nh j, ta
nh j

Hình 2.7. Đồ thị vô hướng
3.2.2. Tập bền vững trong (independent set)
ng trong  l
  ,

p ITrong


Trang 20


Hình 2.8. Ảnh minh họa tập bền vững trong (Independent set)

3.2.3. Tập bền vững trong cực đại (Maximum Independent set)
 
1

, I
2
, I
3

 
    Maximum I        -Non
deterministic Polynomial).
 

Hình 2.9. Ví dụ về Maximum Independent set

c lc ling sau:
Bảng 2.2. Tổng hợp các phần tử độc lập
p
I
1
I
2
I
3
I
4
I
5
I
6

Trang 21

Phn t
c lp
a, h
a, f, h, c
e,c
b, h
e, b, d, g
f, d
Vp I
2

5
p Maximum Indepent set
3.3. Phép biến đổi trong không gian hai chiều
Mi hai chiu s bii m P trong mt phm mi Q
theo mt qui lu th i t 
m  b
T(P
x
, P
y
) = (Q
x
, Q
y
)
hay T(P) = Q vi P = (P
x
, P
y

), Q = (Q
x
, Q
y
)
:
 
 (P
x
, P
y
 m P
 (Q
x
, Q
y
 m Q
   khi affine
3.3.1. Phép biến đổi affine
M  i affine hai chi      bi m P(P
x
, P
y

Q(Q
x
,Q
y
) theo h 
Q

x
= aP
x
+ cP
y
+ tr
x

Q
y
= bP
x
+ dP
y
+ tr
y

Vii dng ma tr
(Q
x
, Q
y
) = (P
x
, P
y
)

 
 


+ (tr
x
,tr
y
)
Hay  d
Vi Q = (Q
x
, Q
y
); P = (P
x
, P
y
); tr = (tr
x
, tr
y
n

 
 


 ng hp suy bin, ta gi s c chi
i tuy di tr (tr
c gnh tin).
M dng t vic kt hp bi
 sau: Tnh tin (Translation), Bii t l (Scaling), Quay (Rotation), Bin dng

(Shearing).
Trong phm vi c  ng d
3.3.2. Phép Quay (Rotation)

 c t:
ng:
Q
x
= P
x
 P
y

Q
y
= P
x
 P
y

 c ching h
Ma trng h
M =

 
 



Trang 22

Hình 2.10. Phép quay quanh gốc tọa độ một góc α
 m:
 m P(P
x
, P
y
) m V(V
x
, V
y
) 
x
, Q
y
)c
ng t nhi sau:
 Tnh tin (-V
x
, V
y
 ng hp quay quanh gc t)c
m P




  quanh O (gc t)
 Tnh tin (V

x
, V
y
) v li v 
c bii:
Q = (P  tr)M + tr
Hay: (Q
x
, Q
y
) = (P
x
, P
y
)M + (1 - M)tr

tr = (V
x
, V
y
)
M =

 
 


P
Q


O

Trang 23


Hình 2.11. Phép quay quanh một điểm V một góc α
3.4. SQL
  giao tip vi HQTCSDLQH nh
i qui d li





4. Tình hình nghiên cứu
 Vi
 
dn v khot trm.
4.1. Ngoài nƣớc

 Vincenzo Barrile, GIS h tr quy hong trong bi cnh
  (GIS supporting the Plan of BTS (Base Transceiver Stations) for mobile
network in urban context),  Italya: d  d 
t b  t trm BTS, d  dng d
liu.




O

P


P
Q


Q
V

Trang 24

  m gc
GSM (GSM Base Station Location Monitoring), Thp hp d liu phc v
qum BTS trong khu vn th d liu mc quan.
 SunZou, Qu   trm h th    
infomation management system based on GIS), Trung Quc: s d  
ARCGIS nhm qung l tr 
nn d lic u qu.
4.2. Trong nƣớc
ng phc v cho cuc s
tt cp trong ving v mt v c
hu d ng d i quy  
c th:
 2011. ng dng GIS trong qu tng ngn
   ch trm BTS ti Tp. Hu,        
Ngh, B  Khoa H Tp. Hu: s dng
kh   t hp v hi
ngh  thc qu
ng s dng chung mng ca nhing mu

qu    
 ng dng WebGIS qu h ti Qung Ninh,
 ph  d WebGIS nhm
h tr ch mi, c  tin
gip ho
     ng h thng qu   t    Vin
ng Dng GIS, hi tho ng dng phn mc
lp b qu lim h tr trong
t k mng, qu h tng, qu


Trang 25

5. Tổng quan về phần mềm sử dụng trong đề tài
5.1. Postgresql
5.1.1 Giới thiệu
t h qun tr CSDL quan h ng, mang lch s i
i d i hc California ti Berkeley, M
cung cp mc  cao s  vn ANSI- y
 vi ACID.
PostgreSQL h tr phn li:
 n phc tp
  (foreign keys)
 
 
 n ca giao dch
 King thi nhin
 i s dng m rng theo nhic,
 bng vic b i
 ng d liu

 
 
 ng hp (aggregate functions)
  s
  th tc
  c bt k ai s dng, si
i mt k m i

5.1.2 So sánh Postgresql và các HQTCSDL khác
               
 
c,