Vấn đề bảo vệ tính riêng tư trong các dịch vụ dựa trên vị trí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ








NGÔ THANH HUYỀN









VẤN ĐỀ BẢO VỆ TÍNH RIÊNG TƯ TRONG
CÁC DỊCH VỤ DỰA TRÊN VỊ TRÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ













Hà Nội – 2009

iii


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LOCATION BASED SERVICE – LBS 3
1.1. Giới thiệu về LBS 3

1.2. Các thành phần cơ bản của LBS 4
1.2. Các từ khóa sử dụng trong LBS 5
1.3. Push và Pull Service 6
1.4. Tính hữu dụng của LBS 6
1.5. Đặc điểm của LBS 13
1.6. Cách thức làm việc của LBS 17
CHƢƠNG 2 . BẢO VỆ TÍNH RIÊNG TƢ TRONG CÁC ỨNG DỤNG LBS 27
2.1. Vấn đề riêng tƣ của vị trí 27
2.2. Nhận thức về vị trí riêng tƣ trong các môi trƣờng di động 30
2.3. Các hệ thống kiến trúc bảo vệ tính riêng tƣ trong LBS 33
2.4. Các mô hình tấn công tính riêng tƣ 39
2.4. Một số giải pháp bảo vệ vị trí riêng tƣ 43
CHƢƠNG 3. KỸ THUẬT GIAO TIẾP ẨN DANH SỬ DỤNG CÁC VẬT GIẢ
CHO CÁC ỨNG DỤNG LBS 47
3.1. Vị trí riêng tƣ cho LBSs 47
3.2. Định nghĩa về vị trí ẩn danh 48
3.3. Làm tăng tập ẩn danh cho LBS 49
3.4. Kỹ thuật giao tiếp ẩn danh 52
3.5. Kỹ thuật giảm chi phí 57
CHƢƠNG 4. CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 60
4.1. Giới thiệu 60
4.2. Tập lệnh AT Command 60
iv

4.3. Gửi nhận tin nhắn SMS trong hệ thống di động 63
4.4. Dữ liệu bản đồ 65
4.5. Phần mềm phía máy khách 66
4.6. Thiết kế gói tin 66
4.7. Chọn câu trả lời đúng 67
4.8. Kết quả thử nghiệm 68

KẾT LUẬN 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
v

DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
Thuật ngữ
Ý nghĩa
GIS
Geographic Information
Systems
Hệ thống thông tin địa lý
GPRS
General Packet Radio Service
Dịch vụ sóng vô tuyến
GPS
Global Positioning System
Hệ thống định vị toàn cầu
GSM
Global System for Mobile
Hệ thống toàn cầu cho di động
ID
Identifying
Định danh
IP
Internet Protocol
Giao thức mạng
ISO
International

Standard Organisation
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
LBS
Location Based Service
Dịch vụ dựa trên vị trí địa lý
LBSs
Location Based Services
Các dịch vụ dựa trên vị trí địa lý
MBB
Maximum Movement
Boundary
Vùng biên di chuyển lớn nhất
OpenLS
Open Location Services
Các dịch vụ vị trí mở
PDA
Personal Digital Assistants
Máy hỗ trợ cá nhân dùng kỹ thuật
số
SMS
Short Message Service
Dịch vụ tin nhắn
SQL
Structure Query Language
Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc
UMTS
Universal Mobile
Telecommunication System
Hệ thống truyền thông vũ trụ
không dây

WLAN
Wireless Local Area Network
Mạng cục bộ không dây
WPAN
Wireless Personal Area
Network
Mạng cá nhân không dây
WWAN
Wireless Wide Area Networks
Mạng diện rộng không dây
vi


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Mối quan hệ giữa 5 hành động di động cơ sở 8
Bảng 1.2. Bảng phân loại các ứng dụng LBS 10
Bảng 2.1. Ví dụ về các tham số mô tả riêng tƣ tại các thời điểm khác nhau 33
Bảng 3.1. Ví dụ vị trí ẩn danh của hình 3.2 49
vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Các hệ thống thông tin tích hợp 3
Hình 1.2. Các thành phần cơ bản của LBS 4
Hình 1.3. Tổng quan hệ thống COSPAS – SARSAT (vệ tinh NOAA và dịch vụ
thông tin, 2005) 11
Hình 1.4. Dẫn đƣờng ô tô (Tomtom, 2005) 12
Hình 1.5. Các kiểu ngữ cảnh khác nhau 14

Hình 1.6. Các mức thích nghi của công nghệ di động 16
Hình 1.7. Các thành phần LBS và luồng thông tin 17
Hình 1.8. Các thiết bị di động 18
Hình 1.9. Phân loại mạng di động 19
Hình 1.10. Các kiểu định vị di động 20
Hình 1.11. Các phƣơng pháp định vị, độ chính xác và ứng dụng 22
Hình 1.12. Vai trò của GeoMobility server 23
Hình 1.13. Các kiểu dữ liệu của các dịch vụ di động và tính đa dạng của ứng
dụng 25
Hình 2.1. Sự thỏa hiệp giữa dịch vụ và sự riêng tƣ 28
Hình 2.2. Xáo trộn vị trí 30
Hình 2.3. Vùng chứa vị trí chính xác của ngƣời dùng 31
Hình 2.4. Không gian – thời gian che giấu 32
Hình 2.5. 10 – anonymity 32
Hình 2.6. Kiến trúc không kết hợp 34
Hình 2.7. Các vật giả 35
Hình 2.8. Giới hạn các đối tƣợng 36
Hình 2.9. Pha trộn các vùng 37
Hình 2.10. Vùng không gian che giấu 38
Hình 2.11. Vùng biên di chuyển lớn nhất 40
Hình 2.12. Thuộc tính cập nhật an toàn 42
Hình 2.13. Patching 42
Hình 2.14. Delaying 43
Hình 2.15. Hệ thống kiến trúc 45
Hình 3.1. Một ví dụ về LBS 47
viii

Hình 3.2. Ví dụ về phân tán dữ liệu vị trí 49
Hình 3.3. Ví dụ về AS(i) 51
Hình 3.3. Hai kỹ thuật giao tiếp ẩn danh cho LBS 52

Hình 3.4. Ví dụ của ẩn danh LBS sử dụng kỹ thuật này 53
Hình 3.5. Minh họa 2 giải thuật sinh vật giả 55
Hình 3.6. Kỹ thuật mới để giảm chi phí cho các tin nhắn yêu cầu 58
Hình 4.1. Mô hình gửi nhận dựa trên dịch vụ tin nhắn SMS 63
Hình 4.2. Mô hình giao tiếp ẩn danh 64
Hình 4.3. Menu lựa chọn yêu cầu dịch vụ 65
Hình 4.4. Bản đồ Hà Nội thiết kế bằng MapInfo 9.0 66
Hình 4.5. Tọa độ vị trí đúng và tọa độ các vật giả 67
Hình 4.6. Giao diện phần mềm phía máy chủ 68
Hình 4.7. Giao diện phần mềm phía máy khách (mới khởi động) 69
Hình 4.8. Các chức năng chính của phần mềm phía máy khách 70
Hình 4.9. Hiển thị kết quả tìm kiếm của phần mềm phía máy khách 71
ix

1

MỞ ĐẦU

Thiết bị di động và Internet đang tạo ra cuộc cách mạng hóa sự giao tiếp
và ảnh hƣởng sâu sắc đến cuộc sống của con ngƣời. Sự gia tăng điện thoại di
động và máy hỗ trợ cá nhân dùng kỹ thuật số PDA cho phép con ngƣời truy cập
Internet bất cứ nơi nào và lúc nào họ muốn. Từ Internet họ có thể biết đƣợc các
thông tin về các sự kiện (nhƣ rạp chiếu bóng, buổi hòa nhạc, buổi tiệc…), và
thông tin về các địa điểm (nhƣ nhà hàng, bệnh viện, bản đồ thành phố…).
Nhƣng kết quả trả về từ Internet có phạm vi tƣơng đối lớn, ví dụ trả về là các
trang Web của các nhà hàng trên thế giới hoặc có thể giới hạn ít hơn nếu bổ
sung thêm các tiêu chuẩn tìm kiếm, song một sự lựa chọn tốt đối với ngƣời sử
dụng là một nhà hàng gần vị trí điện thoại di động hiện tại của họ nhất. Một hệ
thống phát triển dựa trên tiền đề là các hạ tầng truyền tin (mạng di động), các
phƣơng pháp định vị, các thiết bị vào/ra di động và hệ thống thông tin địa lý,

trong đó vị trí địa lý của ngƣời sử dụng đƣợc xem nhƣ một tham số quan trọng
của hệ thống đƣợc gọi là dịch vụ dựa trên cơ sở địa lý (LBS). LBS và quảng cáo
cho phép khách hàng nhận các dịch vụ và quảng cáo dựa trên vị trí địa lý của
khách hàng tại một thời điểm nào đó. Các dịch vụ này có thể trả lời cho khách
hàng thông qua việc họ cung cấp vị trí của mình vào thiết bị di động hoặc sử
dụng công nghệ định vị tự động để xác định vị trí của khách hàng.
Dịch vụ dựa trên địa lý đã và đang đƣợc các nhóm nghiên cứu trong và
ngoài nƣớc quan tâm nghiên cứu. Các ứng dụng phổ biến của LBS thƣờng là:
Dẫn đƣờng ô tô; Hƣớng dẫn ngƣời đi bộ; Tìm kiếm các tiện ích, quảng cáo,
dịch vụ, nội dung; Ngƣời sử dụng phát sinh nội dung bản đồ; và chia sẻ nội dung
bản đồ. Trong đó, vị trí địa lý của khách hàng đƣợc xem là một thông số quan
trọng. Cho nên một vấn đề đặt ra là dữ liệu về vị trí của cá nhân phải đƣợc quan
tâm nhƣ là một thành phần của dữ liệu cá nhân. Kẻ địch có thể sử dụng thông tin
vị trí này để suy luận chi tiết về cuộc sống riêng tƣ của một cá thể, nhƣ mối quan
hệ chính trị, thói quen sống, hoặc các vấn đề về bệnh tật của cá thể, hoặc các bí
mật kinh doanh của một tổ chức. Các dịch vụ đem lại cho khách hàng sự thuận
tiện nhƣng khách hàng lo ngại rằng sự riêng tƣ và an ninh của họ bị đe dọa. LBS
dùng công nghệ nào để phục vụ thì nó lại dùng chính cách đó để xâm phạm vào
tính riêng tƣ của khách hàng.
Ngƣời sử dụng mong muốn đƣợc bảo vệ tính riêng tƣ của mình nhƣng tại
sao họ vẫn sử dụng LBS. Bởi lẽ, ngƣời sử dụng nhận thấy đƣợc rất rõ sự tiện
dụng, hữu ích mà các dịch vụ này mang lại. Điều đó có nghĩa là vấn đề bảo vệ
2

tính riêng tƣ của ngƣời sử dụng cần đƣợc các ứng dụng LBS tính đến. Hiện nay
có rất nhiều ứng dụng của LBS đƣợc triển khai nhƣng vấn đề này chƣa đƣợc
quan tâm nhiều. Xuất phát từ những lý do trên, tác giả đã chọn đề tài “Vấn đề
bảo vệ tính riêng tƣ trong các dịch vụ dựa trên vị trí”. Mục tiêu của đề tài là
tìm hiểu bài toán về tính riêng tƣ của ngƣời sử dụng trong các ứng dụng LBS,
các giải pháp bảo vệ tính riêng tƣ đó. Hiện nay, có nhiều hệ thống kiến trúc

đƣợc đƣa ra với các kỹ thuật và các thuật toán áp dụng. Trong phạm vi nghiên
cứu của đề tài, tác giả lựa chọn kiến trúc Client – Server và kỹ thuật giao tiếp ẩn
danh sử dụng các vật giả để cài đặt thử nghiệm nhằm bảo vệ vị trí riêng tƣ của
ngƣời dùng.
Luận văn bao gồm 4 chƣơng sau:

o Chƣơng 1. Tổng quan về Location Based Service – LBS.
Chƣơng này giới thiệu chung về dịch vụ dựa trên cơ sở vị trí địa lý
LBS, những ứng dụng trong thực tế, các thành phần cơ bản trong
mô hình này.
o Chƣơng 2. Bảo vệ tính riêng tƣ trong các ứng dụng LBS.
Chƣơng này trình bày vấn đề về tính riêng tƣ của ngƣời sử dụng
trong các ứng dụng LBS và một số giải pháp nhằm bảo vệ tính
riêng tƣ đó
o Chƣơng 3. Kỹ thuật giao tiếp ẩn danh sử dụng các vật giả cho
các ứng dụng LBS. Chƣơng này phân tích các yêu cầu của vị trí ẩn
danh cho các ứng dụng LBS, thuật toán sinh các vật giả để kẻ địch
khó khăn trong việc phát hiện vị trí đúng của ngƣời sử dụng.
o Chƣơng 4. Cài đặt thử nghiệm. Chƣơng này trình bày mô hình
gửi nhận tin nhắn SMS trong hệ thống di động và tập lệnh AT
Command để điều khiển Modem, dữ liệu bản đồ số, cài đặt kỹ thuật
giao tiếp ẩn danh sử dụng các vật giả nhằm bảo vệ tính riêng tƣ
trong ứng dụng LBS.
3

o
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LOCATION BASED SERVICE – LBS

Chương này giới thiệu chung về dịch vụ dựa trên cơ sở vị trí địa lý
LBS, những ứng dụng trong thực tế, các thành phần cơ bản trong

mô hình này.
1.1. Giới thiệu về LBS

LBS là dịch vụ thông tin sử dụng với thiết bị di động thông qua mạng
không dây và vị trí địa lý của thiết bị di động.
LBS là phần giao của ba công nghệ chính, bao gồm GIS/cơ sở dữ liệu
không gian, Internet và thiết bị di động/định vị toàn cầu [1] (Hình 1.1)

Hình 1.1. Các hệ thống thông tin tích hợp

LBS có khả năng đƣa ra 2 đƣờng là liên lạc thông tin và sự tƣơng tác qua
lại giữa khách hàng với dịch vụ. Vì thế, ngƣời sử dụng có thể cho nhà cung cấp
dịch vụ biết trong bối cảnh hiện tại loại thông tin họ cần và phù hợp với họ, với
vị trí của họ. Hệ thống sẽ cung cấp các thông tin hoàn toàn phù hợp tới ngƣời sử
dụng.
Các ứng dụng phổ biến của LBS hiện nay là [1,7]:
- Thông tin về giao thông: Ví dụ, ngƣời sử dụng muốn biết về tình trạng tắc
đƣờng, đƣờng đi từ vị trí của họ đến một nơi nào đó…
4

- Tìm kiếm địa điểm: Ví dụ, ngƣời sử dụng muốn biết có những nhà hàng
nào cách vị trí của họ một khoảng cách nào đó, hoặc nhà hàng gần vị trí
của họ nhất ở đâu?
- Quảng cáo, thƣơng mại: Ví dụ, nhà cung cấp gửi những thông tin quảng
cáo tới khách hàng, gửi các phiếu mua hàng điện tử…

1.2. Các thành phần cơ bản của LBS
Ngƣời sử dụng muốn sử dụng các dịch vụ LBS thì hệ thống phải có 5
thành phần sau [1]:

Hình 1.2. Các thành phần cơ bản của LBS

1.1.1. Các thiết bị di động:
Là công cụ để ngƣời sử dụng đƣa ra yêu cầu về thông tin mong muốn. Kết
quả trả về có thể là tiếng nói, hình ảnh, văn bản… Các thiết bị di động có thể là
PDA, điện thoại di động, máy tính cá nhân, các thiết bị dẫn đƣờng trên ô tô…
1.1.2. Mạng truyền tin:
Là mạng di động có nhiệm vụ truyền tải dữ liệu và yêu cầu dịch vụ từ
thiết bị di động đến các nhà cung cấp dịch vụ và truyền tải các thông tin kết quả
trở lại ngƣời sử dụng.
5

1.1.3. Thiết bị định vị :
Để các dịch vụ hoạt động, vị trí của ngƣời sử dụng cần đƣợc xác định. Vị
trí ngƣời sử dụng có thể thu nhận thông qua mạng truyền tin di động, GPS ở
ngoài trời (outdoor) và mạng sóng radio ở trong nhà (indoor). Nếu vị trí của
ngƣời sử dụng không đƣợc định vị tự động thì ngƣời sử dụng có thể cho biết vị
trí của mình một cách thủ công.
1.1.4. Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ :
Nhà cung cấp dịch vụ có trách nhiệm cung cấp các dịch vụ khác nhau tới
ngƣời sử dụng và có trách nhiệm xử lý các yêu cầu dịch vụ. Các dịch vụ phải có
khả năng nhƣ tính toán tìm ra địa điểm, tìm đƣờng đi, tìm các thông tin liên
quan đến vị trí theo yêu cầu của ngƣời sử dụng.
1.1.5. Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không gian:
Thông thƣờng nhà cung cấp dịch vụ không lƣu trữ và quản lý mọi thông
tin mà ngƣời sử dụng yêu cầu. Các dữ liệu và nội dung liên quan nhƣ trang
vàng, bản đồ, giao thông đều đƣợc các lƣu trữ tại các cơ quan, công ty có thẩm
quyền nhƣ Công ty đo đạc, bản đồ, Công ty giao thông …

1.2. Các từ khóa sử dụng trong LBS
Ứng dụng LBS có thể đƣợc mô tả thông qua các từ khóa và các câu hỏi
liên quan sau:
1.2.1. Ngƣời sử dụng di động:
Có thể là ngƣời hoặc vật. Đối tƣợng di động có thể là một ngƣời hoặc là
thiết bị di động ví dụ thiết bị dẫn đƣờng trên ô tô.
1.2.2. Tính di động:
Ngƣời sử dụng thƣờng có các câu hỏi và các vấn đề gì? Các yêu cầu thông
thƣờng của ngƣời sử dụng là: xác định vị trí, dẫn đƣờng, tìm kiếm, nhận biết,
kiểm tra các sự kiện. Hơn nữa các câu hỏi về hành động là phạm vi trong không
gian. Chúng ta có thể phân ra thành 3 kiểu phạm vi theo không gian [12]:
- Mức độ lớn: Tôi cần nhìn một cách khái quát đƣợc không?
- Mức độ trung bình: Cái gì ở gần tôi?
- Mức độ nhỏ: Tôi ở đâu?
6

1.2.3. Thông tin:
Cái gì là cần thiết để trả lời cho câu hỏi của ngƣời sử dụng? Đó chính
là một mô hình lấy thông tin. Ví dụ một mô hình câu hỏi, các định nghĩa là câu
truy vấn về cơ sở dữ liệu địa lý, dữ liệu về thông tin vị trí, các câu trả lời.
1.2.4. Tìm kiếm và phân tích không gian:
Cách thức và giải thuật nào phù hợp với truy vấn thông tin thời gian thực
trên Internet và phân tích dữ liệu không gian
1.2.5. Giao diện ngƣời sử dụng:
Con ngƣời sử dụng PDA, điện thoại di động hoặc các thứ khác tƣơng tự
làm giao diện.
1.2.6. Sự hình dung:
Thông tin đƣợc trả về từ LBS đƣợc giao tiếp với ngƣời dùng có thể là
tiếng nói, văn bản, hình ảnh, bản đồ, danh sách…
1.2.7. Công nghệ:

Yêu cầu về dịch vụ, dữ liệu đƣợc trao đổi giữa ngƣời sử dụng và nhà cung
cấp dịch vụ nhƣ thế nào? Những dịch vụ nào đƣợc cung cấp? Công nghệ định vị
nào đƣợc sử dụng? …
1.3. Push và Pull Service
Pull Service: phát thông tin theo yêu cầu trực tiếp từ ngƣời sử dụng.
Giống nhƣ là gọi một Website trên Internet qua việc nhập địa chỉ của nó vào
một trình duyệt Web. Pull Service có thể đƣợc chia nhỏ hơn nữa thành function
service, ví dụ gọi taxi hoặc xe cứu thƣờng bằng cách ấn nút trên thiết bị, hoặc
information service, tìm kiếm nhà hàng gần nhất [12].
Push Service: phát thông tin gián tiếp từ ngƣời sử dụng. Dịch vụ không
yêu cầu có thể là các tin quảng cáo nếu ở một vùng có nhiều cửa hàng, hoặc
cảnh báo về sự thay đổi của thời tiết (cảnh báo bão). Những thông tin ngƣời
dùng cần hoặc ƣa thích phải đƣợc gửi bởi hệ thống Push [12].
1.4. Tính hữu dụng của LBS
Nói đến LBS là nói đến các câu hỏi và các câu trả lời của ngƣời dùng. Ví
dụ: Tôi đang ở đâu? Các bạn của tôi ở đâu? Cái gì ở gần tôi? LBS cung cấp các
thông tin ngƣời dùng cần. Điều đó tạo nên sự hữu dụng của LBS.
7

Khi mọi ngƣời muốn tự tìm kiếm một điều gì đó trong một môi trƣờng mà
họ chƣa rõ, hành động của họ thƣờng là phỏng đoán. Mọi ngƣời muốn tìm một
nơi nào đó để ăn, có thể là cửa hàng dƣợc, nơi rút tiền, nơi đỗ taxi … Khi ở
nƣớc ngoài, họ có thêm một số nhu cầu khác nhƣ: tìm địa điểm du lịch hấp dẫn,
một khách sạn hoặc nơi đổi ngoại tệ… Khi lái xe nhờ các thiết bị giúp cho
ngƣời lái xe tìm đƣợc đƣờng đi dù không biết rõ thành phố đó. Nhƣ vậy ta thấy
rất rõ các hành động của ngƣời dùng nhƣ thế nào và những kiểu thông tin nhƣ
trên là rất cần thiết. Lợi ích thứ hai của LBS thông qua các ví dụ trên cho thấy là
rất thuận tiện và nhanh chóng.
1.4.1. Hành động của ngƣời dùng
a) Hành động và mục đích của người dùng:

Một hoạt động là một chuỗi các hành động của con ngƣời đã là mục tiêu
đạt đƣợc của một đối tƣợng nào đó. Vì vậy một đối tƣợng có thể giải quyết đƣợc
một vấn đề hoặc một nhiệm vụ. Một đối tƣợng di động là một ví dụ cho sự định
hƣớng, tìm ngƣời hoặc đƣờng đi từ một đối tƣợng.
Hoạt động trong thời gian di động, sẽ xảy ra mối quan hệ về không gian
của các hành động. Những hành động này là do các câu hỏi và yêu cầu của
ngƣời dùng. Chúng ta định nghĩa 5 hành động di động cơ sở về ngƣời sử dụng
cần thông tin địa lý [12]:
+ Locating: Biết ngƣời hoặc một vật ở đâu.
+ Searching: Ngƣời sử dụng có thể tìm ngƣời, đối tƣợng hoặc một
sự kiện.
+ Navigating: Họ đòi hỏi cách để dẫn đƣờng.
+ Identifying: Các câu hỏi khác yêu cầu về nhận dạng các thuộc
tính của một vị trí.
+ Checking: Họ có thể muốn tìm kiếm các sự kiện ở vị trí hiện tại
hoặc ở gần đó. Nó có thể đƣợc ngƣời sử dụng ghi nhớ không chỉ về
thông tin địa lý mà cả về thời gian.
Mối quan hệ giữa 5 hành động di động cơ sở đƣợc miêu tả qua bảng
(bảng 1.1) sau:

Action
Question
Operation

Sự định hƣớng và
sự định vị :
locating
Tôi ở đâu?
Con ngƣời hoặc
đối tƣợng nào đó

ở đâu?
Xác định vị trí,
mã hóa, giải mã
thông tin địa lý
8


Tìm đƣờng trong
không gian, lập kế
hoạch cho một
hành trình
Navigation
Làm thế nào tôi
đến đƣợc (tên địa
điểm, địa chỉ, tọa
độ xy…)?
Xác định vị trí,
mã hóa, giải mã
thông tin địa lý,
đƣờng đi

Search: Tìm kiếm
ngƣời hoặc đối
tƣợng?
Nơi nào gần nhất,
phù hợp nhất với
một ngƣời hoặc
một đối tƣợng nào
đó?
Xác định vị trí,

mã hóa, tính toán
khoảng cách và
khoanh vùng, tìm
các mối quan hệ

Identification:
Nhận dạng và
nhận ra một ngƣời
hoặc đối tƣợng
Cái gì hoặc ai ở
đây hay ở một nơi
nào đó?
Danh mục, lựa
chọn, chủ đề,
không gian, tìm
kiếm

Event check:
Kiểm tra các sự
kiện, xác định tình
trạng của đối
tƣợng

Cái gì xảy ra ở
đây hay ở đâu đó?


Bảng 1.1. Mối quan hệ giữa 5 hành động di động cơ sở

b) Thông tin tìm kiếm, nhận dạng và kiểm tra

Hai hành động cơ bản định vị và dẫn đƣờng dựa chủ yếu vào dữ liệu về
không gian địa lý. Còn hành động tìm kiếm, nhận dạng và kiểm tra thì cần một
lƣợng lớn thông tin phong phú và đa dạng. Hơn nữa thông tin và không gian địa
lý có nhiều kiểu thông tin:
+ Những thông tin tĩnh phần lớn là các nội dung ví dụ là các trang vàng.
Thông tin lƣu trữ không thay đổi theo thời gian có thể đƣợc lấy từ các phƣơng
tiện nhƣ sách, báo, bản đồ, tivi, internet…
+ Thông tin có tính thời sự có thể thay đổi theo sự di chuyển của ngƣời
dùng. Trong trƣờng hợp này, thông tin đƣợc kiểm tra trƣớc đó từ các phƣơng
tiện trên có thể không còn giá trị. Ví dụ thông tin có tính thời sự là thông tin về
giao thông, dự báo thời tiết, bán vé nhà hát hoặc chat trực tuyến. Hơn nữa, ngƣời
dùng cần hƣớng dẫn điều khiển nhƣ thế nào trong các tình huống thay đổi. Ví dụ
9

kế hoạch các chuyến thì có thể lƣu trữ ở bất cứ nơi nào, nhƣng tại thời điểm di
chuyển, ngƣời sử dụng muốn biết thông tin về thời gian trễ và ƣớc lƣợng thời
gian đến.
+ Thông tin an toàn có mấu chốt quan trọng, ví dụ thông tin hiện tại về
trạng thái của đƣờng phố hoặc kiểm tra cuộc hành quân, thời tiết thay đổi, sự
nguy hiểm của băng tan… Ngƣời lái xe hoặc lái cần các thông tin trong những
tình huống khẩn cấp, ví dụ giúp đỡ trong tình huống ô tô bị hỏng.
+ Thông tin cá nhân: Ngƣời dùng tham gia và cung cấp các ý kiến cá nhân
của họ và giới thiệu có thể làm tăng chất lƣợng một số dịch vụ với thông tin cá
nhân.
Ngƣời sử dụng mong muốn duy trì điều khiển thông qua nội dung thông
tin và tính riêng tƣ của ngƣời dùng đƣợc bảo vệ.
1.4.2. Một số ví dụ về ứng dụng LBS:
a) Phân loại các ứng dụng LBS
Có rất nhiều các dịch vụ dựa trên địa lý khác nhau. Chúng ta có thể phân
loại một cách tổng quan các ứng dụng LBS nhƣ bảng 1.2. Danh sách này qua

thời gian có thể đƣợc phát triển tiếp.
Một số ứng dụng nhƣ định hƣớng, thông tin, quảng cáo và trò chơi , môi
trƣờng và các kiểu dịch vụ [11].

10



Bảng 1.2. Bảng phân loại các ứng dụng LBS


b) Ví dụ về ứng dụng LBS
(1) Dịch vụ khẩn cấp:
Một trong những ứng dụng của LBS là khả năng định vị một các thể,
ngƣời đó không ý thức đƣợc vị trí chính xác của mình hay không có khả năng
phát hiện ra nó vì họ đang trong một tình huống khẩn cấp (nhƣ bị thƣơng, tội
phạm tấn công…). Ví dụ: ngƣời lái xe thƣờng không biết vị trí chính xác của họ
khi phƣơng tiện của họ bị tai nạn. Nhờ việc định vị chính xác tự động sẽ giúp
cho các dịch vụ trợ giúp khẩn cấp cung cấp nhanh chóng và hiệu quả. Nó bao
gồm cả loại công cộng và riêng tƣ cho cả ngƣời đi bộ và ngƣời lái xe. Các dịch
vụ khẩn cấp công cộng có thể gọi lính cứu hỏa, đội cứu thƣơng… theo đúng quy
định, các tổ chức công cộng giúp đỡ khẩn cấp trên đƣờng cho những ngƣời lái
xe xuất hiện là một trong những triển vọng của các dịch vụ giúp đỡ.
Ví dụ: dịch vụ SAR: Search and rescue (Hình 1.3). Dịch vụ này là một
trong những ví dụ lâu nhất cho một hệ thống dịch vụ khẩn cấp dựa trên vị trí.
Đèn hiệu Radio …trên những chiếc thuyền biển hoặc đèn hiệu nhỏ trên ngƣời
truyền tín hiệu radio trong trƣờng hợp khẩn cấp. Hệ thống sẽ khoanh vùng từ
11

đèn hiệu nhỏ với tín hiệu radio (nhƣ tín hiệu giải cứu hoặc vệ tinh) đến đèn hiệu

và chuyển vị trí GPS hiện tại của họ thông qua vệ tinh đến dịch vụ khẩn cấp.


Hình 1.3. Tổng quan hệ thống COSPAS – SARSAT (vệ tinh NOAA và dịch vụ
thông tin, 2005)

(2) Dịch vụ dẫn đƣờng:
Dịch vụ dẫn đƣờng dựa trên thiết bị di động của ngƣời dùng. Cần định
hƣớng trong giới hạn vị trí địa lý hiện tại của họ. Mạng di động có khả năng
định vị chính xác vị trí thiết bị di động của ngƣời dùng, có thể đƣợc đƣa vào một
loạt các dịch vụ dẫn đƣờng. thiết bị điều khiển sẽ cho ngƣời dùng biết chính xác
địa điểm họ muốn một cách tốt nhất, đƣa ra cho họ hƣớng chi tiết để đi nhƣ thế
nào đến đích.
Ví dụ: Từ vị trí của điện thoại di động, ngƣời điều khiển có thể cho phép
ngƣời dùng biết chính xác nơi họ muốn đến và xác định hƣớng đi nhƣ thế nào để
đến đích. Trong hầu hết các hệ thống dẫn đƣờng ô tô hiện nay, thông tin khác
với lộ trình và dữ liệu đƣờng đi không có trong thiết bị di động. ngƣời dùng tính
toán lại lộ trình thông qua mạng di động (Hình 1.4)
12


Hình 1.4. Dẫn đường ô tô (Tomtom, 2005)

(3) Dịch vụ thông tin:
Một số dịch vụ dựa trên vị trí địa lý: tìm kiếm dịch vụ gần nhất, truy cập
thông tin về giao thông, trợ giúp với dẫn đƣờng trong một thành phố không quen
đƣờng, thu đƣợc một bản đồ vị trí đƣờng phố. Dịch vụ thông tin về các vị trí
nhạy cảm hầy hết dựa vào sự phân phối kỹ thuật số của thông tin dựa vào thiết
bị định vị, thời gian đặc trƣng và hành vi ngƣời dùng.
Ví dụ: Dịch vụ du lịch hoặc hƣớng dẫn du lịch: các dịch vụ nhƣ hƣớng

dẫn du lịch (tự động hoặc thiết bị trợ giúp), khai báo về vị trí gần nhất mà ngƣời
dùng quan tâm, dịch vụ vận chuyển và các dịch vụ khác có thể cung cấp cho
khách du lịch đi lại trong một môi trƣờng không quen thuộc (thành phố, công
viên quốc tế…)

(4) Dịch vụ theo dõi và quản lý
Dịch vụ theo dõi có thể đƣợc cung cấp cho cả khách hàng và công ty. Một
ví dụ phổ biến nhờ theo dõi các gói hàng gửi bằng bƣu điện các công ty biết
đƣợc chúng bất cứ lúc nào. Theo dõi các phƣơng tiện có thể đƣợc ứng dụng để
định vị và có thể giải quyết cho xe cứu thƣơng gần nhất đến nơi yêu cầu. Một
ứng dụng tƣơng tự cho phép các công ty định vị nhân viên của họ (ví dụ, ngƣời
bán hàng và thợ sửa chữa) vì vậy họ có khả năng nhƣ cử ngay một kỹ sƣ gần
nhất và cung cấp cho khách hàng của họ với nhân viên phù hợp và đúng lúc.
Cuối cùng, có thể tận dụng phù hợp để cung cấp các sản phẩm theo dõi trong
phạm vi có thể để thiết bị di động quản lý.
13

(5) Dịch vụ quảng cáo:
Quảng cáo các vị trí nhạy cảm dựa vào khả năng của các dịch vụ định vị
di động cung cấp để chăm sóc tận tình ngƣời dùng của dịch vụ nói riêng phụ
thuộc vào vị trí của họ khi sử dụng hoặc truy cập dịch vụ.
(6) Tăng tính hiện thực:
Trong thập kỷ sau, các nhà nghiên cứu tiến hành đƣa đồ họa vào điện
thoại hoặc màn hình máy tính và tích hợp chúng vào trong môi trƣờng thế giới
thực. Công nghệ mới này gọi là tăng tính hiện thực, với các đƣờng kẻ mờ giữa
hiện thực và máy tính làm nổi bật những gì chúng ta nhìn, nghe, cảm nhận và
ngửi thấy. Ngoài ra, trong môi trƣờng ảo, trong sự tăng tính thực, ngƣời dùng
có thể nhìn thấy thế giới thực quanh họ, với đồ họa máy tính thêm vào hoặc bao
gồm thế giới thực. Thay thế thế giới thực đƣợc thêm vào.Vì vậy gọi là thiết bị
“see-through”, thƣờng đƣợc đeo vào đầu, đồ họa và văn bản trong tầm nhìn của

ngƣời dùng môi trƣờng quanh họ.
1.5. Đặc điểm của LBS
Các dịch vụ dựa trên vị trí địa lý là khác nhau dựa vào các phƣơng tiện
nhƣ biển chỉ đƣờng, danh bạ, bản đồ… bởi vì chúng đƣợc nhận thức trong từng
ngữ cảnh của ngƣời sử dụng và phù hợp với nội dung của họ và sự trình bày phù
hợp. Có nhiều lại ngữ cảnh khác nhau, thƣờng là những vấn đề quan tâm nhƣ vị
trí, thời gian, công việc:
- Ngƣời dùng ở đâu?
- Khi nào họ sử dụng dịch vụ và,
- Họ sử dụng dịch vụ nào?
Tuy nhiên, vấn đề quan tâm có thể là họ bao nhiêu tuổi, thời tiết hoặc ngƣời
dùng là ai. Dịch vụ dựa trên vị trí có thể phản ứng lại các ngữ cảnh đó theo
nhiều cách khác nhau. Chúng phải lọc thông tin, ví dụ chỉ trả về các nhà hàng
trong phạm vi 10 phút đi bộ với vị trí ngƣời dùng. Hoặc chúng phải đƣa ra thông
tin liên quan đến nó để ngữ cảnh của ngƣời dùng đƣợc tăng lên, ví dụ sử dụng
các ký hiệu bản đồ khác nhau cho các nhà hàng để ngƣời dùng so sánh và tìm ra
nhà hàng gần nhất. Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu “ngữ cảnh” là gì và sử
dụng nó nhƣ thế nào để phân biệt các ứng dụng LBS.
1.5.1. Ngữ cảnh là gì?
Ngữ cảnh là các thông tin có thể sử dụng để mô tả trạng thái của một thực
thể. Một thực thể có thể là con ngƣời, địa điểm, hoặc đối tƣợng đƣợc quan tâm
để gây ra tác động giữa ngƣời dùng và ứng dụng [12,7]. Các nhà nghiên cứu đã
14

phân loại các kiểu ngữ cảnh khác nhau để thích hợp với ngƣời dùng khi truy cập
thông tin dịch vụ. Ví dụ, Schilit (1994) nhấn mạnh 3 vấn đề quan trọng của ngữ
cảnh: Bạn ở đâu (ngữ cảnh không gian), ai đi cùng bạn (ngữ cảnh xã hội) và cái
gì ở gần đây (ngữ cảnh thông tin). Nhƣng Schilit (1994) bổ sung vấn đề về kỹ
thuật nhƣ băng truyền thông, mạng kết nối, tốc độ của ngƣời dùng và các tình
huống xã hội khác hoặc các điều kiện thời tiết. Ngoài ra còn có sự phân loại của

Abowd (1999), Chen (2000), Dey (2001) và Mitchell (2002).
Nivala (2003) đã phát triển một cách phân loại cho dịch vụ di động dựa
trên bản đồ. Có 9 kiểu ngữ cảnh đƣợc miêu tả nhƣ hình 1.5:


Hình 1.5. Các kiểu ngữ cảnh khác nhau

Trong đó:

- Vấn đề ngƣời dùng di động: Đặc điểm của ngƣời dùng rất quan trọng để
cho phép các dịch vụ quan tâm đến nhƣ các vấn đề sau:
o Tuổi và giới tính, ví dụ trẻ em thƣờng không quan tâm đến quầy bar
và quán rƣợu.
o Đặc điểm liên quan, ví dụ loại ngôn ngữ ngƣời dùng muốn sử dụng
trong dịch vụ.
o Bạn bè và cộng sự của họ, nếu họ muốn xã hội hóa và hợp tác.
- Vị trí: Vị trí là thành phần đƣợc quan tâm phổ biến của ngữ cảnh. Nó cho
phép thông tin và dịch vụ có thể định vị. Vị trí của ngƣời dùng có thể
đƣợc xác thực, ví dụ miêu tả bởi một liên kết địa lý, hoặc sự liên quan, ví
dụ một phòng bên trong một tòa nhà.
15

- Thời gian: Thời gian có thể là thời gian tức thời trong ngày hoặc khoảng
thời gian nhƣ buổi sáng, chiều hoặc tối, có thể là một ngày trong tuần,
tháng, mùa trong năm… Trong một môi trƣờng thời gian của dịch vụ, thời
gian phải đƣợc xác định.
- Sự định hƣớng: Sự định hƣớng của ngƣời dùng rất quan trọng để xác định
hƣớng của ngƣời dùng. Trong dịch vụ định hƣớng phải kiểm tra đƣợc
ngƣời dùng đang ở đâu trong thứ tự định hƣớng.
- Lịch sử dẫn hƣớng: cho phép ngƣời dùng quan sát họ đã ở đâu và họ đã

làm gì. Điều này rất hữu ích trong dẫn hƣớng ngƣời dùng trong khi họ
đang di chuyển và cho phép họ quay lại nếu họ bị lạc đƣờng. Nó còn giúp
tạo ra tiểu sử ngƣời dùng, làm tăng giá trị cho các thông tin liên quan.
- Mục đích sử dụng: đƣợc định nghĩa bằng các hành vi, mục tiêu, công việc
và các vai trò của ngƣời dùng. Có các kiểu khác nhau nhƣ:
o Kiểu thông tin
o Kiểu trình diễn, ví dụ bản đồ, văn bản hoặc âm thanh
o Mô hình tƣơng tác
- Tình huống xã hội và văn hóa: Tình huống xã hội của ngƣời dùng là các
đặc điểm nhƣ:
o Gần với các thứ khác
o Quan hệ xã hội
o Các công việc cộng tác
- Môi trƣờng vật lý: bao gồm nhƣ mức độ ánh sáng, tiếng ồn xung quanh
nhƣ thế nào. Ví dụ ánh sáng mặt trời sẽ tạo ra màn che phủ khó khăn để
đọc đƣợc độ tƣơng phản phù hợp để điều chỉnh.
- Hệ thống thuộc tính: các bộ phận máy tính của ngƣời dùng đƣợc sử dụng.
Thiết bị nào họ đang sử dụng và khả năng của chúng (ví dụ cảm nhận màu
sắc). Nếu chúng có thể truy nhập liên tục hoặc không liên tục vào Internet.
Băng thông kết nối. Chất lƣợng của thông tin định vị, ví dụ tin tức GPS.
1.5.2. Sự thích nghi – Dịch vụ phản ứng lại với ngữ cảnh nhƣ thế nào?
Các hệ thống có thể thay đổi mạnh mẽ hành vi của chúng do ngữ cảnh
khác nhau tạo ra; phản ứng lại, trả lời, tình huống xác định, ngữ cảnh nhạy cảm
và môi trƣờng trực tiếp. Tuy nhiên giới hạn khả năng thích nghi trở thành phổ
biến khi sử dụng bản đồ di động [12]
Sự thích nghi có thể có 4 mức khác nhau [12]
+ Mức thông tin
+ Mức công nghệ
16

+ Mức giao diện ngƣời dùng
+ Mức trình diễn















Hình 1.6. Các mức thích nghi của công nghệ di động







1.5.3. Tính riêng tƣ
Ý nghĩa của ngữ cảnh giúp cho việc phân phát thông tin hợp lý với đặc
tính riêng của ngƣời dùng. Mặt khác ý nghĩa của ngữ cảnh sẽ là tăng tính riêng
tƣ liên quan nếu mọi ngƣời bị theo dõi thông qua vị trí của họ hoặc qua sự phân
tích các yếu tố liên quan và lịch sử các hành động. Nhƣ việc phân tích lịch sử

một mặt giúp các ứng dụng kinh doanh nắm bắt đƣợc các kiểu khách hàng tiềm
năng nhƣng mặt khác lại làm cho ngƣời dùng lo sợ [12,7,9]. Vì vậy, ý nghĩa của
ngữ cảnh phải quan tâm hơn đến tính riêng tƣ của ngƣời dùng và bảo vệ nó. Để
giảm bớt sự lo sợ của ngƣời dùng cần phải luôn hiểu biết về các thông tin đƣợc
tập hợp và bảo vệ dữ liệu đó. Hơn nữa, ngƣời dùng LBS phải có tùy chọn đến
thiết bị tắt hoặc mở ngữ cảnh.











Người dùng và
các hành vi
Sự thích
nghi
Thông tin
Giao diện
Sự hình dung
17

1.6. Cách thức làm việc của LBS
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