Chương 1: Tìm hiểu mục đích xác định vị trí máy di động. Chương 2: Hệ thống mạng GSM. Chương 3: Các hệ tọa độ xác định vị trí. Trong chương này giới thiệu một số hệ thống khác nhau để xác định vị trí và đề xuất một hệ thống để sử dụng trong hệ thống định vị trạm di động.
Chương 4: Kỹ thuật định vị thiết bị di động. Trong chương này trọng tâm chính là đưa ra các phương pháp khác nhau trong việc đo khoảng cách giữa máy di động đến các trạm thu phát cơ sở BTS và tính toán để xác định vị trí máy di động dựa trên những thông tin này. Chương 5: Thực hiện xác định vị trí máy di động trong GSM. Trần Chí Nam 12/2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn cao học 3 CHƢƠNG 1 MỤC ĐÍCH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MÁY DI ĐỘNG 1.1 Ứng dụng trong các dịch vụ cứu hộ khẩn cấp Lý do chính mà các dịch vụ gọi khẩn cấp đưa ra bài toán định vị di động là cần phải xác định chính xác vị trí trạm di động một cách nhanh chóng thì mới thực hiện được dịch vụ.
Ở phần này, ta xem xét một số vấn đề tổng thể như sau. Trung tâm cƣ́u hô ̣ khẩ n cấ p. Trong xã hội hiện đại, có nhiều dịch vụ tồn tại để bảo vệ con người. Có những dịch vụ cần phải phản ứng nhanh để có thể phát tín hiệu trong việc bảo vệ con người một cách tốt nhất.
Trong số đó có lực lượng cảnh sát, dịch vụ cứu hoả, và các dịch vụ cứu thương. Để hỗ chợ cho việc này, một hoặc nhiều trung tâm cuộc gọi khẩn cấp đã được thành lập. Các trung tâm này thường cố gắng dùng các số đơn giản và sẽ phản ứng tức thì khi có các trường hợp khẩn cấp xảy ra, chẳng hạn số điện thoại khẩn cấp ở châu Âu là 112. Trung tâm gọi khẩn cấp là một trung tâm nhận các cuộc gọi khẩn cấp.
Mỗi một trung tâm chỉ hoạt động trong một vùng đặc biệt và làm việc liên tục 24/24h. Ở Norway, số điện thoại cứu hoả là 110, số của lực lượng cảnh sát là 112 và số điện thoại cho cứu thương là 113. Ở Việt Nam thì số 113 là số gọi cảnh sát cơ động, 114 dịch vụ cứu hỏa, 115 là dịch vụ cứu thương.Vấ n đề xác đinh ̣ vi tri ̣ ́. Các trung tâm cứu hô ̣ khẩ n cấ p có khả năng gọi là “marking of origin''.
Số điện thoại và địa chỉ tương ứng của người gọi được truyền qua mạng và dựa vào đó tìm được địa chỉ người gọi trong cơ sở dữ liệu của nhà cung cấp mạng điện thoại. Sử dụng bản đồ số và các ứng dụng bản đồ, vị trí của các địa chỉ có thể được chỉ ra trên bản đồ ngay lập tức khi cuộc gọi kết thúc. Chức năng này là rất có giá trị cho các hoạt động khẩn cấp để sự trợ giúp có thể Trần Chí Nam 12/2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn cao học 4 được đưa đến một cách nhanh chóng và chính xác. Tuy nhiên, điều này chỉ có thể với những điện thoại dây dẫn cố định.
Tháng 10 năm 1998, số thuê bao di động ở Na-uy vượt quá số thuê bao sử dụng dây dẫn cố định thông thường. Theo đó, 42% người Na-uy có điện thoại di dộng. Khi ngày càng nhiều người dùng điện thoại di động, các cuộc gọi khẩn cấp từ máy di động đến các trung tâm gọi khẩn cấp cũng tăng lên. Dịch vụ cứu hoả ở Bergen nhận được 2702 cuộc gọi khẩn cấp trong thời gian từ 16 tháng 6 đến 21 tháng 8 năm 1998.
Trong đó có 1067 cuộc là gọi đến từ máy di động tương đương với 39. Dịch vụ cấp cứu ở Bergen ước tính số lượng cuộc gọi khẩn cấp có nguồn gốc là di động trong mùa hè năm 1998 là trên 50%. Nhiều nước khác cũng có những thống kê tương tự. Cũng giống như điện thoại dây dẫn cố định, số của máy điện thoại di động cũng được truyền qua mạng điện thoại tới các trung tâm.
Nhưng máy di động thì không dùng địa chỉ khi khai báo đăng ký của chủ thuê bao hay đúng hơn là vị trí người gọi. Điều này có nghĩa là người dùng di động có thể đăng ký một địa điểm nào đó để thanh toán nhưng khi thực hiện cuộc gọi thì không có một vị trí chính xác nào cả. Ngoài ra, các trung tâm tìm ra được thông tin vị trí có thể có nhiều giá trị khi người gọi là ở trong một tế bào. Thêm nữa là người gọi thường không biết chính xác anh ta đang ở đâu khi gọi dịch vụ khẩn cấp.
Người gọi có thể mất phương hướng khi đang trên biển hoặc khi đang ở trên núi. Với những lý do đó, trung tâm khẩn cấp mong muốn xác định vị trí của cuộc gọi đã được thực hiện từ máy di động. Chúng ta gọi dịch vụ xác định này là “Xác định vị trí điện thoại di động (Mobile station Location (MSL))”. Các trung tâm có khả năng MSL phải đạt được các yêu cầu dưới đây: - Thông tin về vị trí phải duy nhất trong một vùng GSM.
- Độ chính xác phải chấp nhận được – Trong phạm vi một vài trăm mét. Trần Chí Nam 12/2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn cao học 5 - Vị trí có thể được tính toán trong khoảng vài giây kể từ khi cuộc gọi bắt đầu. - Thông tin vị trí phải đựơc chỉ ra trên bản đồ. - Sai số về vị trí trên bản đồ cũng được chỉ ra trên bản đồ để người quản lý có thể hỏi thêm những thông tin cần thiết khác để từ đó đưa ra những quyết định bổ sung.2 Nhƣ̃ng ƣ́ng du ̣ng cho công cụ pháp luật.
Cảnh sát hoặc các tổ chức thực thi pháp luật khác cũng cần dịch vụ MSL. MSL có thể dùng để xác định vị trí của một tên trộm điện thoại di động. Điện thoại bị trộm được ghi vào sổ đen và có thể xác định bởi MSL khi nó được dùng ngay từ lần dùng đầu tiên. Thực hiện điều này chắc chắn sẽ làm ngăn chặn âm mưu trộm điện thoại di động.
Các ứng dụng khác cho cảnh sát cũng có thể sẽ được tìm ra. MSL có thể trợ giúp ngay lập tức trong việc xác định những ô tô bị ăn trộm, những tên tù trốn trại, những người khả nghi, những người mất tích và những người bi ̣ nghi ngờ hoặc những người đang bỏ trố n .3 Nhƣ̃ng ƣ́ng du ̣ng trong thƣơng ma ̣i 1.1 Cung cấ p thông tin vi trí. ̣ MSL cũng được coi là một dịch vụ cho thuê bao máy di động (xác định vị trí). Với dịch vụ này, người dùng có thể lấy thông tin về vị trí của mình và trả tiền dịch vụ qua hóa đơn điện thoại.
Mô hình đơn giản này có thể dùng dịch vụ bản tin ngắn SMS (Short Message Service) cho cả việc gửi yêu cầu vị trí và trả lời thông tin vị trí. Dịch vụ này có ứng dụng tiềm năng và lâu dài. Một ví dụ ứng dụng tiêu biểu có thể là dịch vụ xác định vị trí bưu kiện ở Na- Uy. Trong dịch vụ này các máy tính với một bộ thu GPS và một tế bào điện thoại GSM được đặt trong các xe lửa.
Những người sử dụng có thể kiểm tra trên Internet xem gói bưu kiện họ gửi đã đi đến đâu. Khi mà MSL được thực hiện thì việc đưa vào sử dụng các dịch vụ này sẽ đơn giản hơn. Trần Chí Nam 12/2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn cao học 6 1.2 Nhƣ̃ng dich ̣ vu ̣ thông tin vi trí ̣ đă ̣c biêṭ Thêm một ứng dụng tiềm năng khác của MSL là các dịch vụ thông tin vị trí đặc biệt khác. Thông tin có thể cung cấp cho người dùng liên quan đến vị trí của người đó.
Người dùng có thể gửi một thông điệp ngắn ví dụ như “Nhà hàng sang trọng gần nhất ở đâu”, và nhận được câu trả lời “Qua hai khu nhà nữa và nó ở bên trái”. Ngày nay dịch vụ tìm bản đồ trả tiền qua cuộc gọi được thực hiện thì phải có một người phục vụ trực tiếp cung cấp thông tin cho người sử dụng. Nhưng với các hệ thống trong tương lai, người dùng có thể tải một bản đồ của vùng lân cận về máy của người đó rồi đánh dấu vị trí của chính họ (giống như bản đồ số trong hệ thóng GPS).3 Tìm các thông tin thống kê MSL cũng có thể dùng cho các mục đích thống kê. Nhà cung cấp mạng di động có thể dùng nó để khai thác phát triển mạng của mình thống kê trong các phần cell đã dùng, và xem các thuê bao tập trung chủ yếu ở đâu.
Thông tin này là rất có giá trị trong việc điều chỉnh mạng di động và lập kế hoạch cho việc thực hiện một mạng mới.4 So sánh với GPS GPS là dịch vụ cung cấp thông tin vị trí qua vệ tinh với độ chính xác cao, song có 2 nhược điểm: - Giá thành thiết bị còn cao. - Nếu người dùng ở trong tòa nhà (bị che khuất) GPS không thực hiện được. Do đó việc nghiên cứu định vị máy di động qua mạng mặt đất nếu triển khai được vẫn có giá trị riêng của nó. Trần Chí Nam 12/2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn cao học 7 CHƢƠNG 2 HỆ THỐNG MẠNG GSM 2.1 Vài nét lịch sử Vào đầu những năm 80 một vài hệ thống khác nhau cho thông tin di động đã được phát triển ở Châu Âu.
Người ta đã sớm nhận thấy cần thiết phải có một hệ thống chung cho phép chuyển giao (roaming) giữa các quốc gia. Năm 1982, một số quốc gia Châu Âu đã thành lập một tổ chức mới gọi là GSM. Nhiệm vụ của tổ chức này là phát triển một mạng di động chung cho các quốc gia sáng lập. Từ năm 1988 trở đi các chuẩn phát triển bởi GSM đã trở thành chuẩn chung cho tất cả các quốc gia Châu Âu.
Những công việc chính liên quan đến GSM được thực hiện từ năm 1988 đến năm 1990 và đã cho kết quả là có 12 nhóm đặc điểm kỹ thuật được miêu tả cụ thể trong nội mạng GSM. Vào năm 1990, khi giai đoạn đầu của công nghệ này hoàn thành, trên thế giới đã có tất cả 3 hệ thống tự động chính cho hệ thông tin di động: Từ những năm 1984 mạng AMPS hoạt động ở Mỹ. Từ những năm 1985 thì mạng TACS hoạt động ở Anh .