Chương 1: Tổng quan Giới thiệu sơ lược về tình hình nghiên cứu hiện nay cũng như tính cấp thiết của đề tài. Chương 2: Kiến thức cơ bản Nêu các lý thuyết cần thiết để sử dụng trong đề tài. Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống Trình bày sơ đồ hệ thống và giải thích hoạt động của hệ thống. Đưa ra các phương pháp lựa chọn phần cứng và xác định lựa chọn phù hợp với yêu cầu của đề tài.
Chương 4: Kết quả thực hiện Tính toán đưa ra giải thuật, thuật toán phần mềm. Trình bày kết quả đã thực hiện về phần cứng và phần mềm. Chương 5: Đánh giá Đưa ra các kết quả thực nghiệm và đánh giá, nhận xét hệ thống. Chương 6: Kết luận và phạm vi ứng dụng Nêu các ưu điểm và các điểm cần cải thiện của đề tài, hướng khắc phục và phạm vi sử dụng trong tương lai gần.
4 do an Chương 2. Kiến thức cơ bản 2. Cấu trúc tin nhắn SMS SMS là một trong những phương thức giao tiếp và được sử dụng nhiều nhất trong truyền thông di động, SMS là tên viết tắt của dịch vụ tin nhắn ngắn (Short Messaging Service), một giao thức để gửi tin nhắn qua mạng không dây. Không giống như nhiều dịch vụ hiện nay, chẳng hạn như MMS và các dịch vụ gọi thoại khác, tin nhắn SMS vẫn hoạt động trên các mạng cơ bản và dựa trên 3 công nghệ mạng lớn đó là GSM, CDMA và TDMA, khiến nó trở thành một dịch vụ phổ cập cho mọi người.
Tin nhắn SMS cho phép bạn gửi một đoạn văn bản có chiều dài 160 ký tự (cả chữ cái, số và các ký tự khác). Tùy vào từng ngôn ngữ, ví dụ như tiếng Trung Quốc hoặc Ả Rập thì kích thước tối đa 1 tin nhắn SMS là 70 ký tự. Tại sao vậy? Cũng như chữ Việt Nam, nếu bạn viết có dấu thì tối đa chỉ được 70 ký tự, không dấu (như tiếng Anh) thì sẽ tối đa là 160 ký tự. Giới hạn 160 ký tự đã được quyết định bởi Friedhelm Hillebrand, một người đã quan sát và thử nghiệm rất nhiều tin nhắn, kết hợp với một số thỏa hiệp về băng thông mạng có sẵn ở thời điểm đó.
Đối với ông, tin nhắn 160 ký tự là vừa đủ để chuyển tải thông tin, không quá dài cũng không quá ngắn và thường một tin nhắn có độ dài ở trong khoảng 160 ký tự này. Ngày nay, băng thông đã không còn là vấn đề cần phải quan tâm nhưng với số lượng ký tự vừa phải, việc truyền gửi tin nhắn, đặc biệt là từ quốc gia này qua quốc gia khác sẽ có độ trễ rất thấp, gần như là ngay lập tức. Sau đây chúng ta sẽ nói về các tiêu chuẩn của SMS. Các tiêu chuẩn của tin nhắn SMS xác định những thông tin nào được gửi trong một tin nhắn, các bit của mã nhị phân tạo nên một lá thư và làm thế nào dữ liệu này được tổ chức, gửi và nhận qua lại giữa các thiết bị với nhau? Định dạng dữ liệu của một tin nhắn không chỉ có nội dung tin nhắn mà còn có thêm thời gian, số điện thoại gửi đến.
Chi tiết tin nhắn được mô tả từ các đơn vị giao thức PDU (Protocol Description Unit), trong các hình thức của một chuỗi hệ thập lục phân và bán số thập phân. Hệ thập lục phân là một hệ đếm có 16 ký tự, từ 0 đến 9 và từ A đến F để đại diện cho các giá trị từ 10 đến tương tự như bảng 1 mô tả bên dưới. 5 do an Decimal Hexadecimal Binary Decimal Hexadecimal Binary 0 0 0000 8 8 1000 1 1 0001 9 9 1001 2 2 0010 10 A 1010 3 3 0011 11 B 1011 4 4 0100 12 C 1100 5 5 0101 13 D 1101 6 6 0110 14 E 1110 7 7 0111 15 F 1111 Bảng 1. Bảng chuyển đổi giữa các hệ mã số.
Định dạng PDU bao gồm các mảng thông tin sau, vài bit đầu tiên chứa thông tin về nơi gửi đến, trong đó có trung tâm tin nhắn, số của người gửi. Các bit tiếp theo là chuỗi tin nhắn. Tiếp theo, thông tin người gửi và người nhận được chuyển thành một dạng giao thức và một thẻ để xác định chương trình mã hóa dữ liệu đã được sử dụng. Thẻ xác định mã nhằm giúp trung tâm nhận tin nhắn biết được tin nhắn đã sử dụng chương trình mã hóa nào để giải mã lại tin nhắn đó.
Ngoài ra còn có nhãn thời gian và thông tin về độ dài của tin nhắn. Cấu trúc cơ bản của một tin nhắn được trình bày ở hình 2. 6 do an Hình 2. Cấu trúc cơ bản của một tin nhắn.
Tiếp theo chúng ta sẽ trình bày về phần gửi dữ liệu của 1 tin nhắn SMS. Một tin nhắn văn bản từ điện thoại di động sẽ được lưu trữ trong trung tâm lưu trữ tin nhắn SMC (Stored Message Central), sau đó sẽ chuyển tiếp đến đích cần đến. Tin nhắn SMS thường sử dụng một kênh riêng biệt để gửi và kiểm soát các tin nhắn. Vì vậy các cuộc gọi và các dạng tin nhắn khác sẽ không bị cản trở bởi SMS.
Kênh điều khiển này được sử dụng để theo dõi vị trí điện thoại của bạn giúp tin nhắn có thể gửi chuẩn xác đến địa điểm mà bạn đang đứng. Sơ đồ mô tả việc truyền tin nhắn như hình 2. Sơ đồ truyền tin nhắn SMS. Như đã đề cập, SMC có nhiệm vụ lưu trữ và chuyển tiếp tin nhắn đến và đi từ trạm di động cùng các tổ chức tin nhắn khác – thường là chính điện thoại di động.
Lợi ích của việc lưu trữ là nhằm thông báo và gửi lại tin nếu người nhận chưa nhận được. Hoặc nếu người nhận đang ở ngoài vùng phủ sóng, mạng lỗi… thì tin nhắn vẫn được lưu trữ trong trung tâm và sẽ tự gửi lại khi người nhận đã kết nối trở lại. Tuy nhiên, để tìm ra vị trí chính xác nơi tin nhắn sẽ được gửi tới thì SMC cần phải nhận được vị trí của người nhận. Và đây chính là HLR (Home Location Register) – nơi lưu trữ vị trí của thuê bao trong mạng.
Nhưng quan trọng nhất, HLR cũng có thể theo dõi người dùng và cung cấp vị trí chính xác của thuê bao di động nếu bạn di chuyển đến những nơi khác. 7 do an Trung tâm tin nhắn MSC có trách nhiệm chuyển thông tin tới các trạm di động (BSS) mà thuê bao đang ở trong vùng phủ sóng của trạm đó. Và BSS là thiết bị cuối cùng truyền tin nhắn đến điện thoại di động của bạn, đó là một cuộc hành trình dài và phức tạp với 160 ký tự. SMS có thể là xương sống của truyền thông trong nhiều thập kỷ qua nhưng gần đây nhiều dịch vụ khác đã dần thay thế, đặc biệt là ở các nước phương Tây.
Tuy nhiên tại các nước đang phát triển như ở Việt Nam thì SMS vẫn là phương thức truyền nhận tin phổ biến và được yêu thích trong các hoạt động thường ngày. Sơ lược về UART Thuật ngữ USART trong tiếng anh là viết tắt của cụm từ: Universal Synchronous & Asynchronous serial Receiver and Transmitter, nghĩa là bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ. Cần chú ý rằng khái niệm USART (hay UART nếu chỉ nói đến bộ truyền nhận không đồng bộ) thường để chỉ thiết bị phần cứng (device, hardware), không phải chỉ một chuẩn giao tiếp. USART hay UART cần phải kết hợp với một thiết bị chuyển đổi mức điện áp để tạo ra một chuẩn giao tiếp nào đó.
Ví dụ, chuẩn RS232 (hay COM) trên các máy tính cá nhân là sự kết hợp của chip UART và chip chuyển đổi mức điện áp. Tín hiệu từ chip UART thường theo mức TTL: mức logic high là 5, mức low là 0V. Trong khi đó, tín hiệu theo chuẩn RS232 trên máy tính cá nhân thường là -12V cho mức logic high và +12 cho mức low. Chú ý là các giải 8 do an thích trong tài liệu này theo mức logic TTL của USART, không theo RS232.
Tín hiệu tƣơng đƣơng của UART và RS232. Truyền thông nối tiếp: giả sử bạn đang xây dựng một ứng dụng phức tạp cần sử dụng nhiều vi điều khiển (hoặc vi điều khiển và máy tính) kết nối với nhau. Trong quá trình làm việc các vi điều khiển cần trao đổi dữ liệu cho nhau, ví dụ tình huống Master truyền lệnh cho Slaver hoặc Slaver gởi tín hiệu thu thập được về Master xử lí…Giả sử dữ liệu cần trao đổi là các mã có chiều dài 8 bits, bạn có thể sẽ nghĩ đến cách kết nối đơn giản nhất là kết nối 1 PORT (8 bit) của mỗi vi điều khiển với nhau,mỗi line trên PORT sẽ chịu trách nhiệm truyền/nhận 1 bit dữ liệu. Đây gọi là cách giao tiếp song song, cách này là cách đơn giản nhất vì dữ liệu được xuất và nhận trực tiếp không thông qua bất kỳ một giải thuật biến đổi nào và vì thế tốc độ truyền cũng rất nhanh.
Tuy nhiên, như bạn thấy, nhược điểm của cách truyền này là số đường truyền quá nhiều, bạn hãy tưởng tượng nếu dữ liệu của bạn có giá trị càng lớn thì số đường truyền cũng sẽ nhiều thêm. Hệ thống truyền thông song song thường rất cồng kềnh và vì thế kém hiệu quả. Truyền thông nối tiếp sẽ giải quyết vần đề này, trong tuyền thông nối tiếp dữ liệu được truyền từng bit trên 1 (hoặc một ít) đường truyền. Vì lý do này, cho dù dữ liệu của bạn có lớn đến đâu bạn cũng chỉ dùng rất ít đường truyền.4 mô tả sự so sánh giữa 2 cách truyền song song và nối tiếp trong việc truyền con số 187 thập phân (tức 10111011 nhị phân).
Truyền 8 bit theo phƣơng pháp song song và nối tiếp. Một hạn chế rất dễ nhận thấy khi truyền nối tiếp so với song song là tốc độ truyền và độ chính xác của dữ liệu khi truyền và nhận. Vì dữ liệu cần được “chia nhỏ” 9 do an thành từng bit khi truyền/nhận, tốc độ truyền sẽ bị giảm. Mặt khác, để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu, bộ truyền và bộ nhận cần có những “thỏa hiệp” hay những tiêu chuẩn nhất định.
Phần tiếp theo trong chương này giới thiệu các tiêu chuẩn trong truyền thông nối tiếp không đồng bộ. Khái niệm “đồng bộ” để chỉ sự “báo trước” trong quá trình truyền. Lấy ví dụ thiết bị 1 (tb1) kết với với thiết bị 2 (tb2) bởi 2 đường, một đường dữ liệu và 1 đường xung nhịp. Cứ mỗi lần tb1 muốn send 1 bit dữ liệu, tb1 điều khiển đường xung nhịp chuyển từ mức thấp lên mức cao báo cho tb2 sẵn sàng nhận một bit.