Nghiên cứu kiến trúc hệ thống tích hợp điện toán đám mây và LBS( Luận văn thạc sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (539.3 KB, 80 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
ĐỖ THỊ NHUNG
NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC HỆ THỐNG TÍCH HỢP
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ LBS
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60 48 01
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS ĐẶNG VĂN ĐỨC
Thái Nguyên - 2014
1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng luận văn của tôi hoàn thành là công trình nghiên cứu của
bản thân. Luận văn hoàn toàn không phải là bản sao chép công trình nghiên cứu của
một ngƣời khác, nó mang tính độc lập nhất định với tất cả các công trình nghiên cứu
trƣớc đây. Nếu có vi phạm, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 6 năm 2014
Học viên
ĐỖ THỊ NHUNG
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
2
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, cán bộ hƣớng dẫn khoa
học PGS.TS Đặng Văn Đức, ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi từ những buổi đầu
tiên khi tiếp cận với đề tài khoa học. Thầy đã hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi về
phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, cách làm việc khoa học trong suốt thời gian qua.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo ở trƣờng Đại học Công nghệ
thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, các cán bộ Trung tâm Công nghệ
phần mềm – Sở Thông tin và Truyền thông thành phố Hải Phòng đã tạo mọi điều kiện
cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn học viên K11B – Khoa học máy tính đã giúp
đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, đồng nghiệp và bạn
bè tôi, những ngƣời đã động viên, tạo mọi điều kiện cho tôi lao động và học tập trong
suốt thời gian qua.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 6 năm 2014
Học viên
ĐỖ THỊ NHUNG
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................2
MỤC LỤC .......................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................5
DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN ........................................................7
DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN .............................................................8
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LBS VÀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ........................12
1.1. Giới thiệu chung về LBS ..................................................................................12
1.2. Các thành phần cơ bản của LBS.......................................................................14
1.3. Các kiểu dịch vụ LBS .......................................................................................16
1.4. Cách thức xử lý các yêu cầu của LBS ..............................................................16
1.5. Hệ thống định vị ...............................................................................................18
1.5.1. Giới thiệu chung ..................................................................................18
1.5.2. Hệ thống định vị toàn cầu GPS ...........................................................20
1.5.3. Các loại thiết bị có tính năng định vị ứng dụng trong LBS .................21
1.5.4. Khác biệt giữa các hệ thống định vị đƣợc ứng dụng trong LBS với các
hệ thống tƣơng tự..............................................................................................22
1.6. Công nghệ truyền tải dữ liệu ............................................................................24
1.6.1. WAP/ GPRS/ EDGE ...........................................................................24
1.6.2. Bluetooth/ Wifi/ WiMax ......................................................................25
1.6.3. Truyền thông vệ tinh............................................................................26
1.7. Các mô hình dịch vụ LBS ................................................................................27
1.8. Điện toán đám mây...........................................................................................28
1.8.1. Khái niệm chung về điện toán đám mây .............................................28
1.8.2. Các tính chất cơ bản của điện toán đám mây ......................................30
1.8.3. Kiến trúc, mô hình và các thành phần của điện toán đám mây ...........32
1.8.4. Ƣu, nhƣợc điểm của điện toán đám mây .............................................36
1.9. Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................37
CHƢƠNG II: KIẾN TRÚC TÍCH HỢP LBS VÀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .............39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
4
2.1. Hình thức tổ chức LBS truyền thống ...............................................................39
2.2. Lợi ích và ứng dụng của việc tích hợp điện toán đám mây và LBS đối với xã
hội
..........................................................................................................................43
2.3. Lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây ........................................45
2.3.1. Các nhà cung cấp .................................................................................45
2.3.2. Ƣu điểm của dịch vụ điện toán đám mây của Google .........................46
2.4. Google App Engine (GAE) ..............................................................................47
2.4.1. Tổng quan về Google App Engine ......................................................47
2.4.2. Môi trƣờng chạy thực và lƣu trữ dữ liệu .............................................49
2.4.3. Phát triển ứng dụng App Engine trên nền tảng ngôn ngữ Java ...........50
2.4.4. Môi trƣờng ứng dụng ...........................................................................51
2.5. Nghiên cứu mô hình tổ chức dữ liệu trên đám mây .........................................51
2.6. Nghiên cứu kiến trúc tích hợp điện toán đám mây và LBS .............................57
2.6.1. Kiến trúc chung ...................................................................................57
2.6.2. Chức năng của hệ thống ......................................................................59
2.7. Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................62
CHƢƠNG III: CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM ....................................63
TRÊN NỀN TẢNG GOOGLE APP ENGINE..............................................................63
3.1. Giới thiệu, lựa chọn công nghệ cho lƣu trữ dữ liệu .........................................63
3.2. Đặt bài toán và phân tích thiết kế hệ thống ......................................................65
3.2.1. Đặt bài toán và mô tả thuật toán ..........................................................65
3.2.2. Phân tích hệ thống ...............................................................................69
3.2.3. Thiết kế hệ thống .................................................................................69
3.3. Cài đặt bài toán và giao diện chƣơng trình.......................................................75
3.3.1. Thu thập dữ liệu ...................................................................................75
3.3.2. Giao diện chƣơng trình ........................................................................75
KẾT LUẬN ...................................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................79
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
5
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
Từ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
Đƣờng truyền thuê bao số
1
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Line
4
API
Application Programming Interface
5
CSDL
6
EDGE
7
E-OTD
Enhanced observed time difference
8
GAE
Google App Engine
Google App Engine
9
GIS
Geographical Information System
Hệ thống thông tin địa lý
10
GPRS
General Packet Radio Service
11
GPS
Global Position System
12
HTML
HyperText Markup Language
13
HTTP
Hypertext Transfer Protocol
14
JDBC
Java Database Connectivity
15
JSON
JavaScript Object Notation
16
LBS
Location-based Services
Dịch vụ dựa trên vị trí
24
OOP
Object Oriented Programming
Lập trình hƣớng đối tƣợng
17
PDA
Personal Digital Assistant
18
TDOA
Time difference of arrival
19
TOA
Time of arrival
20
WAP
Wireless Application Protocol
bất đối xứng
Giao diện lập trình ứng
dụng
Cơ sở dữ liệu
Enhanced Data rates for GSM
Công nghệ di động đƣợc
Evolution
nâng cấp từ GPRS
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Dịch vụ vô tuyến gói tổng
hợp
Hệ thống định vị toàn cầu
Ngôn ngữ đánh dấu siêu
văn bản
Giao thức truyền siêu văn
bản
Kết nối cơ sở dữ liệu Java
Ký pháp đối tƣợng
JavaScript
Thiết bị di động số cá
nhân
Giao thức ứng dụng không
dây
/>
6
21
WLAN
Wireless Local Area Network
22
WML
Wireless Mark-up Language
23
XHTML
Mạng nội bộ không dây
Ngôn ngữ đánh dấu vô
tuyến
Extensible HyperText Markup
Ngôn ngữ đánh dấu siêu
Language
văn bản mở rộng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
7
DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN
Bảng 1. 1: Các hoạt động của ngƣời dùng dịch vụ LBS ...............................................13
Bảng 2. 1: Mô tả giới hạn sử dụng của một ứng dụng GAE miễn phí ..........................48
Bảng 2. 2: Bảng mô tả free quota của một ứng dụng GAE miễn phí............................49
Bảng 3. 1: Tập dữ liệu thử nghiệm ................................................................................75
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
8
DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
Hình 1. 1: Các hệ thống thông tin tích hợp ...................................................................12
Hình 1. 2: Các thành phần cơ bản của LBS ..................................................................14
Hình 1. 3: Luồng thông tin trao đổi giữa các thành phần của LBS ...............................17
Hình 1. 4: Định vị dựa trên mạng truyền thông ............................................................19
Hình 1. 5: Định vị dựa trên thiết bị đầu cuối .................................................................20
Hình 1. 6: Các phần của hệ thống GPS .........................................................................20
Hình 1. 7: Quỹ đạo các vệ tinh của hệ thống GPS ........................................................21
Hình 1. 8: Thiết bị dẫn đƣờng dành cho ô tô .................................................................22
Hình 1. 9: Thiết bị điện thoại thông minh (Smartphone) ..............................................22
Hình 1. 10: Sơ đồ hệ thống định vị bằng Radar. ...........................................................24
Hình 1. 11: Mọi thiết bị, nội dung đều tập trung vào đám mây ....................................28
Hình 1. 12: Hình ảnh Cloud Computing .......................................................................29
Hình 1. 13: Sơ đồ điện toán đám mây, với các dịch vụ đƣợc cung cấp nằm bên trong
đám mây đƣợc truy cập từ các máy tính nằm bên ngoài ...............................................30
Hình 1. 14: Các loại dịch vụ Cloud Computing ............................................................32
Hình 1. 15: Dịch vụ Public Cloud, Private Cloud và Hybrid Cloud .............................35
Hình 1. 16: Kiến trúc Cloud Computing .......................................................................35
Hình 2. 1: Kiến trúc truyền thống của LBS ...................................................................40
Hình 2. 2: Phần trung gian của LBS ..............................................................................42
Hình 2. 3: Kiến trúc Single-tenant.................................................................................44
Hình 2. 4: Kiến trúc Multi-tenant ..................................................................................44
Hình 2. 5: Doanh thu dịch vụ điện toán đám mây theo giai đoạn ................................45
Hình 2. 6: Dịch vụ điện toán đám mây – thị phần và những nhà cung cấp .................46
Hình 2. 7: Kiến trúc cổ điển ..........................................................................................52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
9
Hình 2. 8: Kiến trúc phân đoạn .....................................................................................53
Hình 2. 9: Kiến trúc sao lặp ...........................................................................................55
Hình 2. 10: Kiến trúc phân tán ......................................................................................56
Hình 2. 11: Kiến trúc caching........................................................................................57
Hình 2. 12: Sơ đồ kiến trúc của ứng dụng trên điện toán đám mây ..............................58
Hình 2. 13: Ứng dụng di động phát triển trên điện toán đám mây................................59
Hình 2. 14: Sơ đồ chức năng của nhà cung cấp dịch vụ dựa trên vị trí (LSP) ..............60
Hình 2. 15: Sơ đồ chức năng của ngƣời dùng ...............................................................60
Hình 2. 16: Sơ đồ chức năng của nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây ................61
Hình 2. 17: Sơ đồ chức năng của đám mây ...................................................................61
Hình 3. 1: Mô hình hệ thống .........................................................................................70
Hình 3. 2: Biểu đồ ca sử dụng quản trị dữ liệu các địa điểm ........................................72
Hình 3. 3: Biểu đồ ca sử dụng hiển thị bản đồ ..............................................................72
Hình 3. 4: Biểu đồ ca sử dụng truy vấn địa điểm ..........................................................73
Hình 3. 5: Biểu đồ triển khai hệ thống ..........................................................................74
Hình 3. 6: Quan hệ giữa các đối tƣợng trong cơ sở dữ liệu ..........................................74
Hình 3. 7: Giao diện trên web – Đăng nhập hệ thống ...................................................76
Hình 3. 8: Giao diện cập nhật địa điểm mới..................................................................76
Hình 3. 9: Tìm các nhà hàng có trong phạm vi 6km, trả kết quả và dẫn đƣờng ...........77
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
10
MỞ ĐẦU
Theo số liệu của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU), số thuê bao di động trên
thế giới ƣớc khoảng 7 tỷ vào giữa năm 2014, trong đó hơn một nửa số thuê bao hiện
nay là ở châu Á - động lực tăng trƣởng của toàn cầu (nguồn www.mic.gov.vn ). Nếu
nhƣ trƣớc đây, nói tới điện thoại di động, ta thƣờng chỉ nhắc tới 2 dịch vụ chính: gọi
điện và gửi tin nhắn. Nhƣng bây giờ, với đà tăng trƣởng chóng mặt của tỷ lệ thuê bao
di động trên đầu ngƣời tại Việt Nam cũng nhƣ sự gia tăng về nhu cầu dịch vụ, văn
hóa…, điện thoại đã trở thành một phần không thể thiếu cho cuộc sống phục vụ nhu
cầu liên lạc và giải trí của con ngƣời.
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 ngƣời.
Việc gia tăng về số lƣợng 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. Từ Internet, ta có
thể nhận đƣợc mọi thông tin mà ta cần (tin tức sự kiện, thông tin mua sắm, dự báo thời
tiết, vị trí các trạm xăng, nhà hàng – khách sạn – bệnh viện,...) dựa trên chính vị trí địa
lý của mình. Các dịch vụ dựa trên vị trí (LBS) ra đời từ đó.
Song song với sự ra đời và phát triển của LBS, sự lớn mạnh của điện toán đám
mây trong thời gian qua đã mang lại nhiều cơ hội mới cho LBS và đƣa LBS vào kỷ
nguyên mới. Các nhà cung cấp dịch vụ LBS sẽ trở thành khách hàng của các nhà cung
cấp dịch vụ điện toán đám mây. Thay vì cần một hệ thống tài nguyên và nhân sự cồng
kềnh để vận hành, nhà cung cấp dịch vụ LBS sẽ sở hữu một hệ thống 4 không: không
cần máy chủ, không cần bảo trì, không sợ rủi ro, không có bản quyền – nghĩa là họ chỉ
phải trả tiền cho những gì họ sử dụng. Trong LBS tích hợp điện toán đám mây, các
thông tin về vị trí đƣợc sinh ra từ mỗi thiết bị di động của ngƣời dùng nhƣng lại đƣợc
tích hợp lên trên các đám mây. Ngƣời dùng có thể có thể chia sẻ các thông tin của
mình cho ngƣời khác thông qua điện toán đám mây. Hơn nữa, các nhà cung cấp LBS
có thể khai thác tri thức từ các tập dữ liệu này của vô số ngƣời dùng và các server tốt
hơn khác dƣới dạng sử dụng tri thức. Nói tóm lại, tƣơng lai của LBS là trên điện toán
đám mây.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
11
Ở Việt Nam hiện nay, việc xây dựng dịch vụ trên nền tảng Điện toán đám mây
còn là một lĩnh vực mới đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng.
Những nội dung nghiên cứu chính
Trong khuôn khổ đề tài đƣợc giao, luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng, có
phần mở đầu, phần kết luận, phần mục lục, tài liệu tham khảo. Các nội dung cơ bản
của luận văn đƣợc trình bày theo cấu trúc nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về LBS và điện toán đám mây
Chương này giới thiệu chung về dịch vụ dựa trên vị trí (LBS) và
những ứng dụng của dịch vụ LBS trong thực tiễn.
Ngoài ra, chương nàygiới thiệu một cái nhìn tổng quan nhất về Điện
toán đám mây, về lợi ích và hạn chế khi áp dụng Điện toán đám mây
trong thực tiễn.
Chƣơng 2: Kiến trúc tích hợp điện toán đám mây và LBS
Tổng quan nhất về các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây và
công nghệ Google App Engine của Google.
Trình bày kiến trúc tích hợp điện toán đám mây của Google và LBS
cũng như lợi ích của hệ thống này đối với xã hội.
Chƣơng 3: Cài đặt chƣơng trình thử nghiệm trên nền tảng Google App
Engine
Giới thiệu công nghệ của Google với tập dữ liệu thử nghiệm tại Thái
Nguyên.
Phát triển dịch vụ dựa trên vị trí trên nền tảng điện toán đám mây
trong việc tìm kiếm các trạm xăng, cây ATM, siêu thị... xung quanh
một vị trí trên bản đồ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
/>
Luận vận đậy đu ở file:Luận vận Full
