Nghiên cứu kiến trúc hệ thống tích hợp điện toán đám mây và LBS

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG 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
NGƯỜI HƯỚNG 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 người khác, nó mang tính độc lập nhất định với tất cả các công trình nghiên cứu
trước 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 hướng dẫn khoa
học PGS.TS Đặng Văn Đức, người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi từ những buổi đầu
tiên khi tiếp cận với đề tài khoa học. Thầy đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi
về phương 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 trường 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 người 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
CHƯƠNG 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 được ứng dụng trong LBS với các
hệ thống tương
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. Ưu, nhược điểm của điện toán đám mây .............................................36

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

4

1.9. Kết luận chương 1 ............................................................................................37
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC TÍCH HỢP LBS VÀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .............39

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

5

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 ..........................................................................................................................4
3
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. Ưu 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 trường chạy thực và lưu trữ dữ liệu .............................................49
2.4.3. Phát triển ứng dụng App Engine trên nền tảng ngôn ngữ Java ...........50
2.4.4. Môi trường 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 chương 2 ............................................................................................62
CHƯƠNG III: CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM ....................................63
TRÊN NỀN TẢNG GOOGLE APP ENGINE..............................................................63
3.1. Giới thiệu, lựa chọn công nghệ cho lưu 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 chương trình.......................................................75
3.3.1. Thu thập dữ liệu...................................................................................75
3.3.2. Giao diện chương trình ........................................................................75
KẾT LUẬN ...................................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................79
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt
Đường truyền thuê bao số

1

ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line

4

API

Application Programming Interface

5

CSDL

6

EDGE

7

E-OTD

Enhanced observed tme difference

8

GAE

Google App Engine

Google App Engine

9

GIS

Geographical Informaton 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 hướng đối tượng

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 được

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 tượng
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 người 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 đường 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 được cung cấp nằm bên trong
đám mây được 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 Mult-tenant ..................................................................................44
Hình 2. 5: Doanh thu dịch vụ điện toán đám mây theo giai đoạn
................................45
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại
học Thái Nguyên
/>

9

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

/>

1
0

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 người 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 tượng 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 đường ...........77

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

1

1

MỞ ĐẦU
Theo số liệu của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU), số thuê bao di động trên
thế giới ước khoảng 7 tỷ vào giữa năm 2014, trong đó hơn một nửa số thuê bao
hiện nay là ở châu Á - động lực tăng trưởng của toàn cầu (nguồn www.mic.gov.vn ).
Nếu như trước đây, nói tới điện thoại di động, ta thường chỉ nhắc tới 2 dịch vụ
chính: gọi điện và gửi tin nhắn. Nhưng bây giờ, với đà tăng trưởng chóng mặt của tỷ
lệ thuê bao di động trên đầu người tại Việt Nam cũng như 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 người.
Điện thoại di động và Internet đã tạo nên cuộc cách mạng trong lĩnh vực truyền
thông và có tác động lớn đến đời sống xã hội, làm thay đổi lối sống của nhiều người.
Việc gia tăng về số lượng điện thoại di động, điện thoại thông minh, các thiết bị trợ
giúp cá nhân kỹ thuật số (PDA - Personal Digital Assistants)... cho phép chúng ta có
thể truy cập Internet bất cứ đâu, ở bất cứ thời điểm nào mong muốn. Từ Internet, ta
có thể nhận được 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 đưa 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 được sinh ra từ mỗi thiết bị di động của người dùng nhưng lại được
tích hợp lên trên các đám mây. Người dùng có thể có thể chia sẻ các thông tin
của mình cho người 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 người dùng và các server

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

1
2

tốt hơn khác dưới dạng sử dụng tri thức. Nói tóm lại, tương lai của LBS là trên điện
toán đám mây.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

1
3

Ở Việt Nam hiện nay, việc xây dựng dịch vụ trên nền tảng Điện toán đám mây
còn là một lĩnh vực mới đang được nghiên cứu và ứng dụng.
Những nội dung nghiên cứu chính
Trong khuôn khổ đề tài được giao, luận văn được trình bày trong 3 chương, có
phần mở đầu, phần kết luận, phần mục lục, tài liệu tham khảo. Các nội dung cơ
bản của luận văn được trình bày theo cấu trúc như sau:
Chương 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.
Chương 2: Kiến trúc tch 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.
Chương 3: Cài đặt chương 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

/>

1
4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LBS VÀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
-

Chương này đưa ra 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.

-

Ngoài ra, nội dung chương này giới thiệu chung về
dịch vụ dựa trên vị trí (Locaton Based Services –

LBS) và những ứng dụng của dịch vụ này trong thực
tiễn.

1.1. Giới thiệu chung về LBS
Dịch vụ LBS viết tắt của Location-based Services (dịch vụ dựa trên vị trí địa lý) là
dịch vụ thông tin sử dụng với thiết bị di động qua mạng không dây và vị trí địa lý của
thiết bị di động [10].
LBS là dịch vụ được tạo ra từ sự kết hợp của ba công nghệ bao gồm: GIS
(Geographic Informaton Systems - Hệ thống thông tin địa lý), Internet và thiết bị di
động - GPS (Global Positioning System – Hệ thống định vị toàn cầu).

Hình 1. 1: Các hệ thống thông tin tích hợp
Hình 1.1 cho thấy các loại hệ thống thông tn tích hợp được hình thành như sau:
- Hệ thống WebGIS được hình thành từ việc tích hợp Internet và GIS/CSDL
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

không gian.

1
5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

1
6

- Hệ thống GIS di động (Mobile GIS) được hình thành từ việc tích hợp
GIS/CSDL không gian và các thiết bị di động như điện thoại di động và GPS.
-

Hệ thống Internet di động (Mobile Internet) được hình thành trên cơ sở

tích hợp các thiết bị di động như điện thoại di động và Internet.
Dịch vụ LBS có khả năng cung cấp hai nhóm hoạt động chính là liên lạc thông tin
và tương tác qua lại giữa khách hàng và dịch vụ. Vì vậy, khách hàng có thể cho nhà
cung cấp dịch vụ biết các thông tin cần thiết, phù hợp với họ, với vị trí của họ trong
thời điểm hiện tại.
Bảng dưới đây mô tả một số hành động của người sử dụng điện thoại di động với
những câu hỏi họ cố gắng để trả lời, và các thao tác cơ bản về địa lý được sử dụng.
Minh họa

Hoạt động của người dùng

Câu hỏi liên quan

Định hướng và định vị trong

Tôi đang ở đâu?

khu vực

Người này/cái kia đang ở đâu?

Điều hướng trong một khu
vực, lập tuyến đường

Làm thế nào để tôi đến được nơi đó?

Tìm kiếm người, vật thể hoặc

Đâu là người/vật/đối tượng thích hợp

đối tượng

gần tôi nhất?

Xác nhận cá nhân hoặc đối
tượng
Kiểm tra các sự kiện, xác định
trạng thái của các đối tượng

Ai/vật gì/Số lượng đang ở đây/ở đó?

Cái gì diễn ra ở đây/ở đó?

Bảng 1. 1: Các hoạt động của người dùng dịch vụ LBS
Cácbởi
ứng
dụng
dịch
vụliệu
LBS– được
chia
thành
một số nhóm
chính

Số hóa
Trung
tâm
Học
Đại học
Thái
Nguyên
http://w
ww.lrnhư
c-tnusau:
.edu.vn/


1
7

-

Dịch vụ thông tin và dẫn đường (Information and navigaton services): LBS

cung cấp dữ liệu trực tiếp cho người dùng cuối (end-user). Các thông tin này bao gồm
vị trí hiện tại, vị trí đích, một số gợi ý nâng cao tương ứng…
-

Dịch vụ hỗ trợ khẩn cấp (Emergency assistance): dịch vụ LBS cung cấp vị trí

người dùng trong trường hợp rủi ro, tai nạn cần hỗ trợ.
-

Dịch vụ lưu vết (Tracking services): dịch vụ này cho phép lưu lại các vị trí của

người dùng theo thời gian. Tuy nhiên, với các yêu cầu về an ninh nên các thông tin
này thường không được sử dụng công khai.
-

Dịch vụ thanh toán (Billing services): Bao gồm các dịch vụ tính phí người sử

dụng khi họ sử dụng dịch vụ nào đó, tùy thuộc vào vị trí khi họ sử dụng dịch vụ thu
phí theo tuyến đường, theo khu vực…
- Dịch vụ shopping, game và giải trí bao gồm các dịch vụ cho phép gửi các thẻ ưu
đãi, khuyến mại tới người mua hàng…
1.2. Các thành phần cơ bản của LBS
Theo [9], LBS bao gồm các thành phần chính sau (thể hiện trên hình 1.2):
- Các thiết bị di động (Mobile Devices)
- Thiết bị định vị (Positioning)
- Mạng truyền tn (Communication Network)
- Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ (Service and Content Provider)
- Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không gian (Geodatabase)
Các thành phần của hệ thống dịch vụ LBS được mô tả như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

1
8

Hình 1. 2: Các thành phần cơ bản của LBS

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

1
9

Các thiết bị di động (Mobile Devices)
Là các công cụ để người dùng yêu cầu và truy cập các thông tin mong muốn. Kết
quả trả về có thể là lời nói, tranh ảnh hay văn bản... Các thiết bị có thể là điện thoại di
động, thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số (PDA), máy tính xách tay, thậm chí là thiết bị
dẫn đường trên ô tô...
Mạng truyền thông (Communicaton Network)
Thành phần thứ hai là mạng truyền thông với vai trò truyền các dữ liệu
người dùng, các yêu cầu dịch vụ từ các thiết bị di động đầu cuối đến các nhà cung
cấp dịch vụ và sau đó tải các thông tn về phía người dùng.
Hệ thống định vị (Positioning)
Để dịch vụ có thể hoạt động được, cần thiết phải xác định được vị trí của người
dùng. Vị trí của người có thể được xác định bằng thiết bị định vị toàn cầu (GPS) hay
thông qua mạng truyền thông. Thậm chí còn có thể xác định nhờ vào các dấu hiệu
hoạt động, các tín hiệu sóng radio. Nếu vị trí không thể xác định một cách tự động
thông qua mạng hay các thiết bị định vị thì người sử dụng có thể cập nhật bằng
tay và tự cung cấp cho hệ thống.
Các nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng (Service and Content Provider)
Các nhà cung cấp dịch có thể cung cấp các dịch vụ khác nhau cho người dùng và
có trách nhiệm xử lý các yêu cầu dịch vụ của người dùng. Các dịch vụ cung cấp có thể
là tính toán vị trí, tìm đường đi, tìm các trang vàng (yellow pages) theo các khía cạnh
về vị trí hoặc tìm kiếm các thông tin xác định của các đối tượng mà người dùng quan
tâm...
Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không gian (Geodatabase)
Nhà cung cấp dịch vụ thường không lưu trữ và bảo quản các thông tin mà người

dùng quan tâm. Các dữ liệu và nội dung liên quan như trang vàng, bản đồ, dữ liệu về
giao thông ... đều được lưu trữ tại các công ty, các cơ quan có thẩm quyền cung cấp và
chịu trách nhiệm về nội dung cung cấp các thông tn đó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

2
0

1.3. Các kiểu dịch vụ LBS
Có hai kiểu dịch vụ là Push (đẩy) và Pull (kéo) được phân biệt dựa vào đặc điểm
là thông tn được cung cấp có tương tác với người dùng hay không [9][6]:
Dịch vụ kiểu Pull: Cung cấp thông tin theo các yêu cầu trực tiếp của người dùng.
Kiểu dịch vụ này tương tự như khi người dùng duyệt một trang web trên Internet bằng
cách gõ địa chỉ trang web vào thanh địa chỉ của trình duyệt và yêu cầu mở. Hơn nữa,
các dịch vụ kiểu Pull có thể chia thành các dịch vụ chức năng (functonal services)
kiểu như gọi xe taxi hay xe cứu thương chỉ bằng một động tác nhấn nút trên thiết bị và
các dịch vụ thông tin (Information services) giống như việc tìm kiếm một nhà hàng,
hay trạm xăng gần nhất vậy.
Dịch vụ kiểu Push: Cung cấp thông tin theo yêu cầu trực tiếp hoặc không trực tiếp
của người dùng. Dịch vụ hoạt động theo các sự kiện. Các sự kiện có thể xuất hiện khi
đi vào một vùng xác định hay theo thời gian. Ví dụ như các thông tin quảng cáo tự
động được gửi đến cho người dùng khi họ đi vào khu phố buôn bán, có nhiều
nhà hàng, siêu thị hay thông tin cảnh báo về thời tiết khi có sự thay đổi.
1.4. Cách thức xử lý các yêu cầu của LBS
Mục 1.2 đã giới thiệu các thành phần của LBS bao gồm: các thiết bị di động, mạng
truyền thông, Internet, hệ thống định vị, các nhà cung cấp dịch vụ và nội dung. Vậy
các thành phần này có mối quan hệ và tương tác với nhau thế nào để hệ thống dịch vụ
LBS hoạt động nhịp nhàng?

Giả sử người dùng khai thác dịch vụ LBS để tìm kiếm một cửa hàng ăn nhanh, các
thông tin về việc yêu cầu sẽ được thể hiện phía dưới. Thông tin mà người dùng cần là
đường đi từ vị trí yêu cầu hiện tại đến cửa hàng ăn nhanh gần nhất. Khi đó người dùng
có thể sử dụng thiết bị di động mà họ có (ví dụ như một Smart Phone hay một PDA),
khởi động chức năng cần thiết để gửi yêu cầu, ví dụ: Tìm kiếm => Cửa hàng ăn =>
kiểu tìm kiếm: đường đi ngắn nhất. Luồng thông tin yêu cầu của người dùng cũng như
các trả lời được thể hiện trên hình 1.3:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

2
1

Hình 1. 3: Luồng thông tin trao đổi giữa các thành phần của LBS
Sau khi chức năng được kích hoạt, vị trí của thiết bị di động (cũng chính là vị trí
của người dùng) được xác định và cung cấp bởi dịch vụ định vị. Vị trí này có thể được
xác định nhờ vào dịch vụ GPS hoặc một dịch vụ định vị bởi mạng truyền thông. Tiếp
theo đó, thiết bị di động của người dùng sẽ gửi các thông tin yêu cầu bao gồm
đối tượng cần tìm kiếm và vị trí hiện tại thông qua một mạng truyền thông được
gọi gateway.
Gateway có nhiệm vụ truyền tải các thông điệp giữa mạng truyền thông di động
và Internet. Các thông điệp có thể được truyền tải thông qua một vài máy chủ ứng
dụng để đến một máy chủ xác định đồng thời lưu giữ lại các thông tin về yêu cầu và
vị trí của người dùng.
Máy chủ ứng dụng sẽ đọc yêu cầu và kích hoạt dịch vụ phù hợp để đáp ứng
yêu cầu (trong ví dụ này, một dịch vụ tìm kiếm không gian sẽ được kích hoạt).
Tiếp theo, dịch vụ tìm kiếm sẽ phân tích thông điệp thêm lần nữa và quyết định
thông tin gì cần được bổ sung vào điều kiện tìm kiếm và vị trí của người gửi yêu cầu.
Trong tình huống này, dịch vụ sẽ tìm kiếm các thông tin cần thiết về nhà hàng từ các

trang vàng của một khu vực cụ thể và yêu cầu nhà cung cấp dữ liệu về các thông
tin cần thiết.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

2
2

Tiếp theo dịch vụ sẽ tìm các tuyến đường dẫn đến nhà hàng cần tìm thỏa mãn yêu
cầu tìm kiếm và đánh dấu lại.
Sau khi đã có được các thông tin cần thiết, dịch vụ sẽ hoạt động trên bộ
đệm không gian để tìm đường đi đến các nhà hàng. Sau khi tính toán và liệt kê ra
được danh sách các nhà hàng gần nhất, dịch vụ sẽ gửi lại cho người dùng kết quả
thông qua mạng Internet, gateway, qua mạng thông tin di động đến với thiết bị di
động của người dùng.
Kết quả tìm kiếm có thể được gửi về cho người dùng dưới dạng văn bản (một danh
sách các nhà hàng được sắp xếp theo thứ tự khoảng cách) hoặc vẽ trên bản đồ. Người
dùng có thể yêu cầu thêm các thông tin chi tiết về nhà hàng họ quan tâm (sẽ làm kích
hoạt các dịch vụ khác). Cuối cùng họ chọn một nhà hàng cụ thể và tiếp tục yêu cầu chỉ
đường đi đến nhà hàng.
1.5. Hệ thống định vị
1.5.1. Giới thiệu chung
Hệ thống định vị có vai trò rất lớn trong việc triển khai các dịch vụ LBS. Hệ thống
này cung cấp dịch vụ xác định vị trí của thiết bị di động và cung cấp cho các thiết bị
này thông tin về vị trí của chúng để các thiết bị gửi kèm theo các yêu cầu dịch vụ LBS
đến các nhà cung cấp dịch vụ LBS.
Ngoại trừ trường hợp người dùng nhập trực tiếp tọa độ (vị trí), phương pháp
xác định vị trí có thể được chia thành hai nhóm [9]:

Định vị dựa trên mạng (network-based positioning)
Nhóm này bao gồm hai phương pháp định vị là Cell Global Identty (CGI) và
Time of Arrival (TOA).
Trong nhóm này, việc xác định vị trí của các thiết bị di động hay người dùng được
thực hiện nhờ vào các trạm cơ sở của mạng. Trong khi hoạt động, các thiết bị di động
thường gửi tín hiệu liên lạc với các trạm cơ sở của mạng, mỗi trạm cơ sở chỉ kiểm soát
trong một phạm vi giới hạn nên chỉ có một số trạm là có thể thu được tín hiệu gửi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

2
3

từ thiết bị di động, do vậy dựa vào tín thiệu thu nhận được từ các trạm cơ sở này mà
xác định được thiết bị di động đang ở khu vực nào (thể hiện như ở hình 1.4).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>