1. Trang Chủ
    2. ›
  2. Luận Văn Tốt Nghiệp
    3. ›
  3. Công Nghệ Thông Tin

Luận văn Xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ qua SMS dựa trên vị trí thuê bao di động

Download
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  
PHẠM THỊ HIỀN  
XÂY DỰNG HỆ THỐNG  
CUNG CẤP DỊCH VỤ QUA SMS  
DỰA TRÊN VỊ TRÍ THUÊ BAO DI ĐỘNG  
LUẬN VĂN THẠC SĨ  
Hà Nội – 2009  
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  
PHẠM THỊ HIỀN  
XÂY DỰNG HỆ THỐNG  
CUNG CẤP DỊCH VỤ QUA SMS  
DỰA TRÊN VỊ TRÍ THUÊ BAO DI ĐỘNG  
Ngành: Công nghệ thông tin  
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin  
Mã số: 60 48 05  
LUẬN VĂN THẠC SĨ  
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC  
TS. NGUYỄN HẢI CHÂU  
Hà Nội – 2009  
LỜI CẢM ƠN  
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành TS. Nguyễn Hải Châu, chủ  
nhiệm Bộ môn Các hệ thống thông tin, là người tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời  
gian làm luận văn tốt nghiệp.  
Tôi xin cảm ơn các thầy, cô giáo ở khoa Công nghệ thông tin, phòng Sau đại  
học, trường Đại học Công nghệ - ĐHQG HN đã giảng dạy tôi trong suốt thời gian học  
tập tại trường và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Cảm ơn các bạn  
bè, đồng nghiệp đã cổ vũ động viên tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.  
Tuy đã có những cố gắng nhất định nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên  
chắc chắn luận văn này còn nhiều thiếu sót và hạn chế nhất định. Kính mong nhận  
được sự góp ý của thầy cô và các bạn.  
Luận văn thạc sĩ này được thực hiện trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu mang  
mã số QG.09.27, Đại học Quốc gia Hà Nội.  
Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2009  
Học viên  
Phạm Thị Hiền  
LỜI CAM ĐOAN  
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm nghiên cứu, tìm  
hiểu của riêng cá nhân tôi. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được  
trình bày hoặc là của cá nhân tôi hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả  
các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp.  
Tôi xin hoàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho  
lời cam đoan của mình.  
Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2009  
Người cam đoan  
Phạm Thị Hiền  
MỤC LỤC  
CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................... 6  
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................ 8  
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 10  
CHƯƠNG 1 - HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM ............................. 13  
1.1. Giới thiệu.............................................................................................. 13  
1.1.1. Hệ thống thông tin di động GSM .................................................... 13  
1.1.2. Các đặc điểm của hệ thống thông tin di động GSM ........................ 13  
1.2. Cấu trúc và chức năng của các thành phần trong hệ thống thông tin di  
động GSM.................................................................................................... 15  
1.2.1. Cấu trúc hệ thống............................................................................ 15  
1.2.2. Chức năng các thành phần .............................................................. 16  
1.3. Dịch vụ SMS trong hệ thống thông tin di động GSM ............................ 22  
1.3.1. Tổng quan về SMS ......................................................................... 22  
1.3.2. Một số thành phần mạng liên quan đến việc gửi/ nhận SMS........... 23  
1.3.3. Các dịch vụ cơ bản của SMS .......................................................... 24  
CHƯƠNG 2 - KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ THUÊ BAO QUA CÁC TRẠM BTS ... 25  
2.1. Một số dịch vụ dựa trên vị trí................................................................. 25  
2.2. Kỹ thuật định vị thuê bao trong mạng thông tin di động GSM............... 26  
2.2.1. Kỹ thuật định vị Cell site Identification (Cell-ID)........................... 29  
2.2.2. Kỹ thuật định vị Enhanced Observed Time Difference (EOTD) ..... 31  
2.2.3. Công nghệ định vị Assisted GPS (A-GPS)...................................... 33  
2.2.4. Phương pháp kết hợp ...................................................................... 35  
2.3. Một số dịch vụ dựa trên vị trí cho điện thoại di động ở Việt Nam.......... 38  
2.3.1. Dịch vụ SMS Locator của MobiFone.............................................. 38  
2.3.2. Google My Location (bản beta) ...................................................... 41  
2.3.3. Dịch vụ tìm đường đi ngắn nhất của công ty DolSoft ..................... 42  
CHƯƠNG 3 - XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP DỊCH VỤ SMS DỰA  
TRÊN VỊ TRÍ THUÊ BAO DI ĐỘNG............................................................. 45  
3.1. Phát biểu bài toán .................................................................................. 45  
3.2. Khảo sát bài toán ................................................................................... 45  
3.3. Kiến trúc hệ thống và các công cụ hỗ trợ hệ thống bằng nguồn mở ....... 46  
3.3.1. Kiến trúc hệ thống .......................................................................... 46  
3.3.2. Kannel và SMS gateway................................................................. 47  
3.3.3. Selenium SMSC Simulator (SMPPSim) ......................................... 50  
3.3.4. Kết nối Kannel và SMPPSim để gửi tin nhắn.................................. 51  
3.4. Phân tích và thiết kế hệ thống................................................................ 53  
3.5. Xây dựng hệ thống ................................................................................ 56  
KẾT LUẬN...................................................................................................... 66  
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................ 68  
6
CÁC TỪ VIẾT TẮT  
Tên đầy đủ - Mô tả  
Viết tắt  
AuC  
Authentication Center – Trung tâm nhận thực  
Base Station Center - Bộ điều khiển trạm gốc  
Base Station Subsystem - Phân hệ trạm gốc  
Base Transceiver Station – Trạm vô tuyến gốc  
Equipment Identification Register - Bộ nhận dạng thiết bị  
BSC  
BSS  
BTS  
EIR  
FDMA.  
Frequency Division Multiple Access – Đa truy cập phân chia theo tần số  
Gateway GPRS Support Node – Gateway giữa GPRS và mạng ngoài  
GGSN  
GMSC Gateway Mobile Switching Center - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di  
động cổng  
GPRS General Packet Radio Service – Dịch vụ vô tuyến gói chung  
GSM  
Global System for Mobile Communication – Hệ thống thông tin di động  
toàn cầu  
HLR  
IMEI  
Home Location Register - Bộ định vị thường trú  
International Mobile Equipment Identity – Số nhận dạng Quốc tế  
Integrated Service Digital Network - Mạng số tổ hợp dịch vụ bởi các giao  
diện theo tiêu chuẩn chung.  
ISDN  
Location Based Services – Dịch vụ dựa trên vị trí  
LBS  
LMU  
Location Measurement Units – Thiết bị tính toán vị trí  
Multimedia Messaging Service – Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện  
MMS  
MOSM  
Mobile Originated Short Message - Chuyển thông điệp từ các trạm di  
động đến tổng đài tin nhắn SMSC.  
MS  
Mobile Station – Trạm di động  
MSC  
Mobile service Switching Center - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di  
động  
7
MTSM (Mobile Terminated Short Message – Chuyển thông điệp từ tổng  
đài tin nhắn SMSC đến các trạm di động hay một số thiết bị khác.  
MTSM  
NMC  
NSS  
Network Management Center - Trung tâm quản lí mạng  
Network switching SubSystem - Phân hệ chuyển mạch  
Operation & Maintenance Center - Trung tâm quản lí và bảo dưỡng  
OMC  
Operation and Maintenance SubSystem - Phân hệ vận hành và bảo dưỡng  
Packet Control Unit - khối điều khiển gói  
OMS  
PCU  
PIN  
Personal Identity Number – Số nhận dạng cá nhân  
PLMN Public Land Mobile Network – Mạng điện thoại mặt đất công cộng  
PSTN Public Switched Telephone Network - Mạng điện thoại chuyển mạch công  
cộng  
RSS  
Radio SubSystem - Phân hệ vô tuyến  
Serving GPRS Support Node - một phần tử trong mạng lõi GPRS nhằm  
nối kết giữa mạng truy nhập và gateway GGSN  
SGSN  
SIM  
Subscriber Identity Module – Modul nhận dạng thuê bao  
Short Message Peer-to-peer Protocol - Giao thức gửi tin nhắn ngắn trong  
mạng ngang hàng  
SMPP  
SMS  
Short Message Services – Dịch vụ tin nhắn ngắn  
SMSC Short Message Services Center – Trung tâm dịch vụ tin nhắn ngắn  
Signaling System #7 – Hệ thống báo hiệu số 7  
SS7  
TDMA  
VLR  
Time Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo thời gian  
Visitor Location Register - Bộ định vị tạm trú  
8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ  
Hình 1: Mô hình hệ thống thông tin di động GSM .................................................. 13  
Hình 2: SMS Gateway với chức năng chuyển tiếp .................................................. 21  
Hình 3: SMS Gateway với chức năng làm cổng kết nối .......................................... 21  
Hình 4: BTS phát sóng theo 3 hướng...................................................................... 25  
Hình 5: Kỹ thuật định vị Cell-ID............................................................................. 27  
Hình 6: Định vị sử dụng Cell-ID và TA.................................................................. 29  
Hình 7: Định vị dựa trên: E-OTD hyperbol............................................................. 30  
Hình 8: Kiến trúc A-GPS........................................................................................ 32  
Hình 9: Dịch vụ SMS Locator của MobiFone ......................................................... 36  
Hình 10: Kiến trúc hệ thống.................................................................................... 45  
Hình 11: Giao diện gửi tin nhắn từ SMPPSim......................................................... 49  
Hình 12: Một phần bản đồ Google Static Map ........................................................ 57  
Hình 13: Bản đồ một vùng ở Hà Nội lấy được từ Google Static Map...................... 59  
Hình 14: Bản đồ một vùng ở TP. Hồ Chí Minh lấy được từ Google Static Map ...... 60  
Hình 15: Một ví dụ về bản đồ trả lại kết quả cho người dùng.................................. 62  
Hình 16: Một ví dụ về bản đồ trả lại kết quả cho người dùng.................................. 63  
9
DANH MỤC CÁC BẢNG  
Bảng 1: Bảng đánh giá kỹ thuật định vị Cell-ID...................................................... 28  
Bảng 2: Bảng đánh giá kỹ thuật định vị EOTD ...................................................... 31  
Bảng 3: Bảng đánh giá kỹ thuật định vị A-GPS ..................................................... 33  
Bảng 4: Bảng đánh giá kỹ thuật định vị Cell-ID kết hợp A-GPS............................. 34  
Bảng 5: Bảng tổng hợp các đặc tính của các kỹ thuật định vị ................................. 35  
Bảng 6: Danh sách các dịch vụ của MobiFone........................................................ 37  
Bảng 7: Danh sách các mã ngân hàng có thể sử dụng dịch vụ SMS Locator của  
MobiFone ............................................................................................................... 38  
Bảng 8: Danh sách một số BTS của MobiFone ....................................................... 52  
Bảng 9: Bảng các thuộc tính cảu BTS..................................................................... 53  
Bảng 10: Bảng các thuộc tính của các điểm dịch vụ................................................ 53  
Bảng 11: Bảng các thuộc tính của URL .................................................................. 54  
10  
MỞ ĐẦU  
Hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa, công  
nghệ thông tin và viễn thông được xem là một trong những ngành mũi nhọn. Với sự ra  
đời của hàng loạt các nhà cung cấp dịch vụ mạng điện thoại di động, số lượng thuê bao  
ngày càng tăng và điện thoại di động ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn. Công nghệ  
phát triển cho phép con người có thể liên lạc với nhau một cách dễ dàng hơn rất nhiều.  
GSM (Global System for Mobile Communications) là mạng thông tin di động  
toàn cầu đang, là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động, lợi thế chính của GSM là  
chất lượng cuộc gọi tốt, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn đơn giản. Chưa từng có một  
công nghệ liên lạc nào lại có ảnh hưởng rộng đến như vậy. Nói về số người sử dụng,  
GSM đã vượt qua cả Internet, máy tính cá nhân và điện thoại cố định.  
Trong số các dịch vụ được ứng dụng trong GSM không thể không nhắc đến  
dịch vụ tin nhắn ngắn SMS, nó được xem là phát triển nhanh nhất, với hàng tỷ tin nhắn  
được gửi đi trên toàn thế giới mỗi tháng. Dựa trên nền tảng đó, nhiều ứng dụng đã ra  
đời nhằm khai thác tối đa khả năng của SMS và thực tế đã chứng minh khả năng ứng  
dụng của SMS là rất lớn, những ứng dụng dựa trên nền SMS đã thu được nhiều thành  
công.  
Tính cấp thiết của đề tài:  
Công nghệ định vị thuê bao di động bằng trạm phát sóng (Cell site  
Identification - Cell-ID) hiện đã được Mobifone triển khai tại Việt Nam để cung cấp  
các dịch vụ tìm đường, địa điểm dịch vụ công cộng cho khách hàng (dịch vụ SMS  
Locator).  
Với những người đã quen thuộc đường phố thì việc tìm các địa điểm công cộng  
không phải là vấn đề khó, nên dịch vụ tìm đường đi và địa điểm thường phù hợp với  
những người đến thành phố lạ, và thường phải dựa trên hình vẽ bản đồ.  
Nếu có một hệ thống có thể vừa cung cấp cho người dùng địa chỉ những điểm  
mà người dùng muốn đến vừa cung cấp bản đồ dưới dạng ảnh có các điểm dịch vụ thì  
sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề đối với người sử dụng.  
Khi được áp vị trí thuê bao lên một bản đồ, với các thông tin dịch vụ trực quan  
được hiển thị xung quanh, người dùng sẽ rất thuận tiện trong việc xác định phương  
hướng, đường đi tới các điểm dịch vụ mình cần.  
Mục tiêu của luận văn:  
11  
Chính vì những lí do trên mà tôi chọn đề tài “Xây dựng hệ thống cung cấp  
dịch vụ qua SMS dựa trên vị trí thuê bao di động”, với mục tiêu phát triển ứng  
dụng cho thuê bao tầm trung, có cấu hình thấp:  
- Không có GPS (chiếm khoảng 85% lượng điện thoại bán ra trên toàn  
cầu).  
- Không có trình duyệt web.  
- Có trình duyệt web nhưng chưa đủ mạnh để có thể sử dụng các dịch vụ  
định vị tốt như My Location của Google.  
Đối tượng và nhiệm vụ của luận văn là:  
- Nghiên cứu về hệ thống thông tin di động GSM.  
- Tìm hiểu một số kỹ thuật định vị qua các trạm thu phát sóng (BTS) trong  
mạng GSM.  
- Tìm hiểu và sử dụng phần mềm nguồn mở Kannel làm SMS Gateway.  
Do không thể kết nối trực tiếp với SMSC thật nên phải dùng bộ mô  
phỏng Selenium SMSC Simulator (SMPPSim) làm SMSC để test hệ  
thống.  
- Xây dựng một hệ thống cung cấp dịch vụ qua SMS dựa trên vị trí thuê  
bao di động, hoạt động kiểu như SMS Locator của Mobifone và có gửi  
bản đồ dưới dạng ảnh có các điểm dịch vụ mà người dùng yêu cầu.  
Phương pháp và nội dung nghiên cứu được sử dụng trong suốt quá trình  
làm luận văn là:  
- Nghiên cứu về hệ thống thông tin di động GSM, cấu trúc và các thành  
phần của hệ thống. Tìm hiểu về dịch vụ tin nhắn SMS trong mạng thông  
tin di động GSM, các thành phần liên quan đến việc gửi và nhận tin nhắn  
SMS.  
- Tìm hiểu về một số dịch vụ dựa trên vị trí thuê bao đã triển khai ở Việt  
Nam, dịch vụ SMS.  
- Nghiên cứu, tìm hiểu một số kỹ thuật định vị thuê bao qua các trạm BTS  
trong mạng GSM.  
- Nghiên cứu, cài đặt và chạy thử phần mềm nguồn mở dùng làm SMS  
Gateway, SMSC. Tìm hiểu cách gửi và nhận tin nhắn qua các phần mềm  
đó.  
12  
- Nghiên cứu kỹ thuật cắt bản đồ Google Static Map theo tọa độ để gửi kết  
quả cho người sử dụng dịch vụ.  
Bố cục của luận văn được trình bày như sau:  
Mở đầu: Đặt vấn đề về ý nghĩa, tính cấp thiết, nhiệm vụ và tính thực  
tiễn của đề tài.  
Chương 1 – Hệ thống thông tin di động GSM  
- Giới thiệu về hệ thống thông tin di động GSM.  
- Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM.  
- Dịch vụ tin nhắn SMS trong mạng GSM.  
Chương 2 – Kỹ thuật định vị thuê bao qua các trạm BTS  
- Tìm hiểu một số dịch vụ dựa trên vị trí.  
- Một số kỹ thuật định vị thuê bao qua các trạm BTS.  
- Một số dịch vụ dựa trên vị trí đã có ở Việt Nam  
Chương 3 – Xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ qua SMS dựa trên vị  
trí thuê bao di động  
-
-
-
Đặt vấn đề bài toán  
Các công cụ hỗ trợ bằng nguồn mở.  
Xây dựng hệ thống mô phỏng.  
Kết luận: Đánh giá kết quả đạt được, xác định những ưu, nhược điểm và  
định hướng phát triển.  
13  
CHƯƠNG 1 - HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM  
1.1. Giới thiệu  
1.1.1. Hệ thống thông tin di động GSM  
GSM (Global System for Mobile Communications) là mạng thông tin di động  
toàn cầu. GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên ở Châu Âu và các tiêu  
chuẩn, đặc tính của GSM được công bố lần đầu tiên vào năm 1990. Vào cuối năm  
1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên  
48 quốc gia. Đến nay GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên 212 quốc gia và  
vùng lãnh thổ [11].  
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động trên thế giới do khả năng  
phủ sóng rộng khắp nơi cho phép người sử dụng có thể sử dụng điện thoại di động của  
họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu  
và tốc độ, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống điện thoại di động  
thế hệ thứ hai (Second Generation, 2G). Lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi  
tốt, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn dễ dàng.  
Tại Việt Nam, công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993 qua việc cung  
cấp hệ thống đầu tiên ở miền Bắc. Hiện nay, ba mạng GSM của Việt Nam là  
Mobifone, VinaPhone, và Viettel đã có tổng cộng trên 11 triệu thuê bao, chiếm khoảng  
trên 90% số người dùng điện thoại di động tại Việt Nam [12].  
Với công nghệ SIM thuận tiện và roaming với hầu hết các quốc gia, đáp ứng  
những nhu cầu căn bản hiện tại của khách hàng như thoại, nhắn tin, truyền số liệu tốc  
độ thấp, GSM được dự đoán sẽ còn tiếp tục thống trị thị trường thoại di động toàn cầu  
trong thời gian tương đối dài nữa.  
1.1.2. Các đặc điểm của hệ thống thông tin di động GSM  
GSM là mạng điện thoại di động thiết kế gồm nhiều tế bào (cellular) do đó các  
máy điện thoại di động kết nối với mạng bằng cách tìm kiếm các cell gần nó nhất. Cell  
là đơn vị nhỏ nhất của mạng, có hình dạng (trên lý thuyết) là một tổ ong hình lục giác.  
Trong mỗi cell có một trạm vô tuyến gốc BTS (Base Transceiver Station) liên lạc với  
tất cả các máy di động MS (Mobile Station) có mặt trong cell. Khi MS di chuyển ra  
ngoài vùng phủ sóng của cell, nó phải được chuyển giao sang làm việc với BTS của  
cell khác.  
Thông thường, một cuộc gọi di động không thể kết thúc trong một cell nên hệ  
thống thông tin di động tế bào phải có khả năng điều khiển và chuyển giao cuộc gọi từ  
cell này sang cell lân cận mà cuộc gọi được chuyển giao không bị gián đoạn.  
14  
Các đặc điểm chủ yếu của hệ thống GSM như sau:  
+) Có thể phục vụ được một số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích cho thuê bao  
cả trong thông tin thoại và truyền số liệu.  
Đối với thông tin thoại có thể có các dịch vụ:  
- Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện.  
- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận.  
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra Quốc tế.  
- Giữ cuộc gọi.  
- Thông báo cước phí....  
Đối với dịch vụ số liệu có thể có các dịch vụ:  
- Truyền số liệu  
- Dịch vụ nhắn tin:  
+) Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng sẵn có:  
- PSTN (Public Switched Telephone Network): Mạng điện thoại chuyển  
mạch công cộng.  
- ISDN (Integrated Service Digital Network): Mạng số tổ hợp dịch vụ bởi  
các giao diện theo tiêu chuẩn chung.  
Sự tương thích này cho phép các thuê bao lưu động (Roaming) ở các nước  
với nhau cùng sử dụng hệ thống GSM một các hoàn toàn tự động. Nghĩa là chủ  
thuê bao có thể mang máy đi mọi nơi và mạng sẽ tự động cập nhật thông tin về  
vị trí của thuê bao đồng thời thuê bao có thể gọi đi bất cứ nơi nào mà không cần  
biết thuê bao khác đang ở đâu [13].  
+) Chủ yếu sử dụng băng tần 900MHz với hiệu quả cao bởi sự kết hợp giữa 2  
phương pháp: TDMA, FDMA.  
+) Giải quyết sự hạn chế về dung lượng: thực chất dung lượng sẽ tăng lên nhờ  
kỹ thuật sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật chia ô nhỏ do vậy số thuê bao phục vụ sẽ  
tăng lên.  
+) Tính linh hoạt cao nhờ sử dụng các loại máy thông tin di động khác nhau:  
máy cầm tay, máy đặt trên ô tô,....  
+) Tính bảo mật: mạng kiểm tra sự hợp lệ của mỗi thuê bao GSM bởi thẻ đăng  
kí SIM (Subscriber Identity Module). Thẻ SIM sử dụng mật khẩu PIN (Personal  
Identity Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sử dụng hợp pháp. SIM cho  
15  
phép người sử dụng sử dụng nhiều dịch vụ và cho phép người dùng truy nhập vào các  
PLMN (Public Land Mobile Network) khác nhau. Đồng thời trong hệ thống GSM còn  
có trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center), trung tâm này cung cấp mã bảo  
mật chống nghe trộm cho từng đường vô tuyến và thay đổi cho từng thuê bao [13].  
1.2. Cấu trúc và chức năng của các thành phần trong hệ thống thông  
tin di động GSM  
1.2.1. Cấu trúc hệ thống  
Một mạng GSM để cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng cho nên nó  
khá phức tạp vì vậy chia theo phân hệ thì mạng thông tin GSM có thể chia ra thành các  
phần như sau [11]:  
. Phân hệ chuyển mạch NSS: Network switching SubSystem.  
. Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS: Radio SubSystem.  
. Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS: Operation and Maintenance  
SubSystem.  
. Phần mạng GPRS (General Packet Radio Service): Phần này cung cấp  
dịch vụ truy cập internet.  
. Một số thành phần khác phục vụ việc cung cấp các dịch vụ cho mạng  
GSM như gọi, hay nhắn tin SMS…  
Mô hình hệ thống thông tin di động được mô tả bằng hình vẽ sau:  
Hình 1: Mô hình hệ thống thông tin di động GSM  
16  
+) Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem): Bao gồm các khối chức  
năng:  
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Switching  
Center).  
- PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng.  
- Bộ định vị thường trú HLR (Home Location Register).  
- Bộ định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register).  
- Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center).  
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register).  
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GMSC (Gateway Mobile  
Switching Center).  
+) Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem): bao gồm các khối  
- Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Center).  
- Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station).  
+) Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS (Operation and Support System): bao  
gồm các khối chức năng:  
- Trung tâm quản lí mạng NMC (Network Management Center).  
- Trung tâm quản lí và bảo dưỡng OMC (Operation & Maintenance  
Center.  
+) Trạm di động MS (Mobile Station): bao gồm:  
- Thiết bị di động ME (Mobile Equipment).  
- Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module).  
+) GPRS Core Network (General Packet Radio Service)  
1.2.2. Chức năng các thành phần  
1.2.2.1. Phân hệ chuyển mạch NSS  
Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM  
cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lí di động của thuê  
bao. Chức năng chính của hệ thống chuyển mạch là quản lí thông tin giữa người sử  
dụng mạng GSM và các mạng khác.  
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC  
17  
MSC là một tổng đài thực hiện tất cả các chức năng chuyển mạch và báo hiệu  
của MS nằm trong vùng địa lí do MSC quản lí. MSC khác với một tổng đài cố định là  
nó phải điều phối cũng cấp các tài nguyên vô tuyến cho các thuê bao và MSC phải  
thực hiện thêm ít nhất 2 thủ tục:  
- Thủ tục đăng kí.  
- Thủ tục chuyển giao.  
MSC một mặt giao tiếp với BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài. MSC làm  
nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài gọi là MSC cổng (GMSC), có chức năng tương tác  
IWF (Inter Working Function) để thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM và các  
mạng ngoài. Phân hệ chuyển mạch giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng khả năng  
truyền tải của các mạng này cho việc truyền số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu  
giữa các phần tử của mạng GSM [11].  
MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lí một số bộ điều khiển  
trạm gốc BSC.  
Bộ ghi định vị thường trú HLR  
HLR là một cơ sở dữ liệu quan trọng trong mạng có chức năng quản lí thuê bao.  
Một PLMN có thể có một hoặc nhiều HLR tùy thuộc vào lượng thuê bao. HLR lưu hai  
loại số gán cho thuê bao di động đó là:  
- MSISDN: số thuê bao  
MSISDN có cấu trúc: MSISDN = CC+ NDC + SN.  
CC: mã quốc gia (Việt Nam: 84).  
NDC: mã mạng (Viettel: 98, Mobifone: 90, Vinaphone: 91).  
SN: số thuê bao trong mạng (phổ biến là 7 số).  
Ví dụ: 84.90.2219281.  
-
IMSI: số nhận dạng thuê bao dùng để báo hiệu trong mạng  
IMSI có cấu trúc: IMSI = MCC + MNC + MSIN.  
MCC: mã quốc gia (Việt Nam: 452).  
MNC: mã mạng (Viettel: 04, Mobifone: 01, Vinaphone: 02).  
MSIN: số thuê bao trong mạng (thường 7 số).  
Ví dụ: 452.01.2219281  
18  
Như vậy, với một số MSISDN sẽ tương ứng với một số IMSI và chỉ tồn tại một  
số IMSI duy nhất trong toàn hệ thống GSM. IMSI được sử dụng để MS truy nhập vào  
cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu chứa các thông tin sau:  
- Thông tin thuê bao dịch vụ thoại và phi thoại.  
- Giới hạn dịch vụ (dịch vụ Roaming).  
- Các dịch vụ hỗ trợ. HLR chứa các thông số của dịch vụ này; tuy nhiên  
nó còn có thể được lưu trữ trong card thuê bao.  
Vậy HLR không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lí hàng  
ngàn thuê bao. Khi mạng có thêm một thuê bao mới thì các thông tin về thuê bao sẽ  
được đăng kí trong HLR.  
Trung tâm nhận thực AuC  
AuC kết nối với HLR, cung cấp các thông số hợp thức hóa và các khóa mã để  
đảm bảo chức năng bảo mật.  
Bộ ghi định vị tạm trú VLR  
VLR là cơ sở dữ liệu lớn thứ hai trong mạng, lưu trữ tạm thời số liệu thuê bao  
đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và lưu trữ số liệu về vị trí thuê bao.  
Khi MS vào một vùng định vị mới, nó phải thực hiện thủ tục đăng kí. MSC quản lí  
vùng này sẽ tiếp nhận đăng kí của MS và truyền số nhận dạng vùng định vị LAI, nơi  
có mặt thuê bao với VLR. Một VLR có thể phụ trách một hoặc nhiều vùng MSC.  
Các thông tin cần để thiết lập và nhận cuộc gọi của MS được lưu trong cơ sở dữ  
liệu của VLR. Đối với một số dịch vụ hỗ trợ, VLR có thể truy vấn các thông tin từ  
HLR: bộ nhận dạng máy di động quốc tế (IMSI), bộ nhận dạng thuê bao (MSISDN),  
số chuyển vùng của thuê bao MS (MSRN), số nhận dạng thuê bao di động tạm thời  
(TMSI), số nhận dạng thuê bao di động nội bộ (LMSI) và vùng định vị nơi đăng kí  
MS. VLR cũng chứa các thông số gán cho mỗi MS và được nhận từ VLR [11].  
Bộ nhận dạng thiết bị EIR  
EIR chứa một hoặc nhiều CSDL lưu trữ các số nhận dạng thiết bị (IMEI) sử  
dụng trong hệ thống GSM.  
EIR được nối với MSC qua một đường báo hiệu, EIR có chức năng kiểm tra  
tính hợp lệ của thiết bị di động (ME - Mobile Equipment) thông qua số liệu nhận dạng  
di động quốc tế (IMEI - International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu  
về phấn cứng của thiết bị. ME thuộc một trong ba danh sách sau:  
19  
- Danh sách trắng: tức nó được quyền truy nhập và sử dụng các dịch vụ đã  
đăng ký.  
- Danh sách xám: tức là có nghi vấn và cần kiểm tra.  
- Danh sách đen: tức là bị cấm hoặc bị lỗi không cho phép truy nhập vào  
mạng.  
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC  
Để thiết lập một cuộc gọi phải định tuyến đến tổng đài mà không cần biết vị trí  
hiện thời của thuê bao. GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí thuê bao và định  
tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lí thuê bao ở thời điểm hiện thời. GMSC có  
giao diện báo hiệu số 7 để có thể tương tác với các phần tử khác của hệ thống chuyển  
mạch.  
1.2.2.2. Phân hệ trạm gốc BSS  
BSS thực hiện kết nối các MS với tổng đài, do đó liên kết người sử dụng máy di  
động với những người sử dụng dịch vụ viễn thông khác. BSS cũng phải được điều  
khiển nên được kết nối với OSS.  
Giao diện của BSS:  
- Giao diện Um: Đây là giao diện giữa MS và BTS (air interface). Có chức  
năng dẫn đường cuộc gọi, đo lường báo cáo, chuyển giao (handover), xác  
thực, cấp phép, cập nhật khu vực...  
- Giao diện Abis Đây là giao diện giữa BTS và BSC. Sử dụng kênh con  
(subchannel) TDM cho lưu lượng, giao thức LAPD cho giám sát BTS và  
báo hiệu vô tuyến, và truyền tín hiệu đồng bộ từ BSC tới BTS và MS.  
- Giao diện A: Giao diện giữa BSC và MSC. Nó được sử dụng cho kênh lưu  
thông và phần BSSAP của chồng giao thức SS7 (SS7 stack). Mặc dù việc  
chuyển mã diễn ra thường xuyên giữa BSC và MSC, truyền thông báo hiệu  
giữa hai điểm đầu cuối với đơn vị, chuyển mã không làm ảnh hưởng đến  
thông tin SS7.  
- Giao diện Ater: Giao diện giữa BSC và chuyển mã. Tên giao diện gắn liền  
với nhà cung cấp (ví dụ: Giao diện Ater của Nokia - Ater by Nokia). Giao  
diện này làm nhiệm vụ truyền tải, mà không làm thay đổi, thông tin giao  
diện A từ BSC (tới đơn vị chuyển mã).  
- Giao diện Gb: Giao diện kết nối BSS tới SGSN trong mạng lõi của GPRS.  
Trạm thu phát gốc BTS  
20  
GSM là một chuẩn chung tuy nhiên thực tế thì chức năng của các trạm BTS sẽ  
khác nhau tuỳ theo từng nhà cung cấp thiết bị.  
Một BTS bao gồm các thiết bị thu/phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao  
diện vô tuyến. BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao di động  
MS. Trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến.  
Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năng  
khác. Mỗi BTS tạo ra một khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell). Một  
bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit - khối  
chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ).  
TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho  
GSM được tiến hành, tại đây cũng được thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số  
liệu. Nó thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu  
chuẩn GSM thành các kênh thoại tiêu chuẩn (64 Kb/s) trước khi chuyển đến tổng đài.  
TRAU là một bộ phận của BTS và thường được điều khiển bởi BTS, nhưng  
cũng có thể được đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC [1].  
Bộ điều khiển trạm gốc BSC  
BSC có nhiêm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến BTS và MS thông qua các  
lệnh điều khiển từ xa. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô  
tuyến và chuyển giao. Một phía BSC được nối với trạm BTS qua giao diện Abis, còn  
phía kia nối với tổng đài MSC qua giao diện A.  
Trong thực tế, BSC được coi như là một tổng đài nhỏ, có khả năng tính toán  
đáng kể. Vai trò chính của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao.  
Thông thường một BSC được nối với hàng trục đến hàng trăm trạm BTS.  
1.2.2.3. Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS  
OSS thực hiện các chức năng khai thác, bảo dưỡng và quản lí toàn hệ thống.  
Trung tâm quản lí mạng NMC  
NMC được đặt tại trung tâm của hệ thống, chịu trách nhiệm cung cấp chức  
năng quản lí cho toàn bộ mạng:  
- Giám sát các nút trong mạng.  
- Giám sát các trạng thái các bộ phận của mạng.  
- Giám sát trung tâm bảo dưỡng và khai thác OMC của các vùng và cung  
cấp thông tin đến các bộ phận OMC.  
21  
Trung tâm quản lí và khai thác OMC  
OMC cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ phận trong mạng  
(các BTS, MSC, các cơ sở dữ liệu...). OMC có các chức năng:  
- Quản lí thuê bao và tính cước.  
- Quản lí thiết bị di động.  
- Quản lí cảnh báo, sự cố, chất lượng.  
- Quản lí cấu hình và bảo mật.  
1.2.2.4. Máy di động MS  
Là thiết bị đầu cuối chứa các chức năng vô tuyến chung, xử lí giao diện vô  
tuyến và cung cấp các giao diện đối với người dùng (màn hình, loa, bàn phím, ...) để  
thực hiện các dịch vụ của người sử dụng (thoại, fax, số liệu). Một máy di động gồm  
hai thành phần chính:  
ME (Mobile Equipment – thiết bị di động)  
Là phần cứng được dùng để thuê bao truy cập vào mạng. ME chứa kết nối di động  
phụ thuộc vào các ứng dụng và các dịch vụ, có thể kết hợp các nhóm chức năng thích  
ứng đầu cuối và thiết bị đầu cuối khác nhau  
SIM (Subscriber Identity Module – modul nhận dạng thuê bao)  
Được coi như là một cái khóa cho phép MS được sử dụng, nó gắn chặt với  
người dùng trong vai trò một thuê bao duy nhất, SIM có thể làm việc với các ME khác  
nhau, tiện cho việc sử dụng các ME tùy ý. SIM là một card điện tử thông minh được  
cắm vào ME để nhận dạng thuê bao và tin tức bảo vệ dịch vụ mà thuê bao đăng kí  
[11].  
SIM có các phần cứng và phần mềm cần thiết với bộ nhớ để có thể lưu trữ hai  
loại thông tin:  
Thông tin có thể được đọc hoặc thay đổi bởi người dùng:  
- Số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI. Thuê bao sẽ được kiểm tra tính  
hợp lệ trước khi truy nhập vào mạng thông qua số nhận dạng IMSI được  
thực hiện bởi trung tâm nhận thực AuC.  
- Mã khóa các nhân Ki.  
Thông tin không thể đọc hay không cần cho người dùng biết:  
- Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI.  
- Số nhận dạng thuê bao tạm thời TMSI.  
22  
Một số TMSI sẽ tương ứng với một IMSI được cấp phát tạm thời để tăng  
tính bảo mật cho quá trình báo hiệu giữa MS và hệ thống. TMSI sẽ thay đổi  
khi MS cập nhật lại vị trí.  
SIM sử dụng mật khẩu PIN (Personal Identity Number) để bảo vệ quyền sử  
dụng hợp pháp. SIM cho phép người dùng sử dụng nhiều dịch vụ và cho phép người  
dùng truy cập vào các mạng điện thoại mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile  
Network) [1].  
1.3. Dịch vụ SMS trong hệ thống thông tin di động GSM  
1.3.1. Tổng quan về SMS  
Dịch vụ thông điệp ngắn (SMS – Short Message Service) là một dịch vụ không  
dây đã được chấp nhận toàn cầu. Nó tồn tài như là một thành phần con không thể thiếu  
trong mạng GSM, GPRS, TDMA, CDMA. Một điều đáng thú vị là SMS được các nhà  
cung cấp dịch vụ GSM đưa vào như là một cách để tận dụng khả năng còn dư thừa của  
các mạng GSM, không ai có thể tiên đoán được số lượng khổng lồ các tin nhắn SMS  
được truyền trên mạng sau đó.  
Theo tổ chức GSM Association: SMS là khả năng gửi và nhận các thông điệp  
dưới dạng văn bản giữa các máy điện thoại di động, văn bản gồm các kí tự và kí số.  
Một đặc trưng nổi bật của SMS là khi một chiếc điện thoại đang hoạt động thì  
nó có khả năng nhận hoặc gửi thông điệp vào bất kì lúc nào. SMS còn đảm bảo sự  
phân phối các thông điệp ngắn bởi mạng, bất cứ thất bại tạm thời nào cũng được nhận  
ra và thông điệp sẽ được lưu trong mạng đến khi nào nó được chuyển tới đích.  
Sự phát triển của SMS:  
SMS xuất hiện trong truyền thông không dây năm 1991 ở Châu Âu, nơi mạng  
truyền thông không dây kỹ thuật số đầu tiên được hình thành và SMS được xem như  
một phần của mạng thông tin di động toàn cầu GSM.  
Thông điệp đầu tiên được gửi vào tháng 12 năm 1992 từ một máy tính cá nhân  
đến một điện thoại di động trong mạng GSM ở Anh. Mỗi thông điệp có thể chứa tối đa  
160 ký tự đối với kỹ tự Latinh hoặc có thể chứa tối đa 70 ký tự đối với các ký tự khác  
như: Ả Rập, Trung Quốc, .... Ở Bắc Mỹ, SMS khởi đầu được cung cấp bởi các công ty  
đi tiên phong như: BellSouth Mobility và Nextel.  
Năm 1998, khi quá trình xây dựng Dịch vụ liên lạc các nhân, kỹ thuật đa truy  
cập phân chia theo thời gian (TDMA) và kỹ thuật đa truy cập phân chia theo mã  
(CDMA) hoàn thành thì SMS bắt đầu được phát triển toàn diện.  
23  
1.3.2. Một số thành phần mạng liên quan đến việc gửi/ nhận SMS  
Các thành phần trong mạng GSM có chức năng liên quan đến SMS bao gồm:  
SME (Short Messaging Entities): là một thành phần mà tại đó có thể gửi hoặc  
nhận thông điệp. SME có thể đặt tại một vị trí cố định trong mạng, trạm di động hoặc  
các trung tâm dịch vụ khác.  
SMSC (Short Message Service Center): Chịu trách nhiệm chứa và chuyển  
tiếp các thông điệp ngắn giữa SME và trạm di động, nó đảm bảo việc phân phối thông  
điệp trong mạng. Thông điệp sẽ được chứa tại SMSC cho đến khí đích sẵn sàng nhận,  
vì vậy người dùng có thể gửi và nhận thông điệp bất kỳ lúc nào.  
SMS Gateway: có nhiệm vụ kết nối và duy trì kết nối với trung tâm dịch vụ  
nhắn tin SMSC, giao thức kết nối là SMPP, phiên bản phổ biến hiện nay là SMPP  
v3.3/3.4. Kết nối này được khởi tạo một lần và duy trì liên tục trong suốt quá trình  
hoạt động. Trong trường hợp có sự cố về mạng dẫn tới kết nối bị gián đoạn, SMS  
Gateway sẽ kiểm tra đường liên tục và lập tức kết nối lại với SMSC ngay sau khi sự cố  
được khắc phục [15].  
Hình 2: SMS Gateway với chức năng chuyển tiếp  
SMS Gateway còn là cổng kết nối tới các nhà khai thác mạng di động, cho phép  
các đối tác tổ chức những chương trình sử dụng tin nhắn SMS, MMS làm phương tiện  
tương tác với hệ thống của mình [15], (VD: Mobile Marketing, nhắn tin trúng thưởng,  
cung cấp nội dung dành cho điện thoại di động…).  
Hình 3: SMS Gateway với chức năng làm cổng kết nối  
Ngoài ra SMS Gateway còn có chức năng lưu trữ và gửi đi: Chức năng này đảm  
bảo an toàn dữ liệu và phục vụ các mục đích thống kê lưu lượng. Trong trường hợp sự  
24  
cố xảy ra, cơ chế này cho phép lưu trữ các bản tin và gửi đi khi hệ thống đã sẵn sàng.  
Toàn bộ các tin nhắn gửi qua đều được SMS Gateway lưu trữ vào cơ sở dữ liệu tập  
trung và có các công cụ để người quản trị theo dõi giám sát lưu lượng.  
HLR (Home Location Register): Là một cơ sở dữ liệu dùng để lưu trữ và  
quản lí các thông tin thường xuyên về thuê bao. Nó được truy vấn bởi SMSC.  
MSC (Mobile Switching Center): Thực hiện chức năng chuyển mạch của hệ  
thống, điều khiển các cuộc gọi đến từ các hệ thống điện thoại và các hệ thống dữ liệu  
khác.  
VLR (Visitor Location Register): Là một cơ sở dữ liệu chứa đựng các thông  
tin tạm thời về thuê bao.  
BSS (Base Station System): Tất cả các chức năng liên quan đến sóng vô tuyến  
đều được thực hiện trong BSS. BSS bao gồm các trạm điều khiển (BSC) và các trạm  
thu phát sóng (BTS). Chức năng chính của nó là truyền tiếng nói và dữ liệu qua lại  
giữa các mạng di động.  
MS (Mobile Station): Là thiết bị không dây có khả năng gửi và nhận thông  
điệp SMS cũng như các cuộc gọi. Thông thường các thiết bị này là các điện thoại di  
động kỹ thuật số, nhưng thời gian gần đây SMS đã được mở rộng đến các thiết bị đầu  
cuối khác như: PDA, máy tính xách tay, modem GSM, ...  
1.3.3. Các dịch vụ cơ bản của SMS  
SMS bao gồm hai dịch vụ cơ bản sau:  
MOSM (Mobile Originated Short Message): Chuyển thông điệp từ các trạm  
di động đến tổng đài tin nhắn SMSC.  
MTSM (Mobile Terminated Short Message): Chuyển thông điệp từ tổng đài  
tin nhắn SMSC đến các trạm di động hay một số thiết bị khác.  
Khi gửi tin nhắn từ một trang web, hệ thống đã thực hiện một trong hai chu  
trình tức là phần MOSM hay MTSM. Kết thúc quá trình MOSM, bản tin đã được lưu  
lại trong CSDL của trang Web với các thông tin như nội dung tin nhắn, số MS gửi, số  
MS cần gửi...  
Trang Web sẽ chuyển tiếp các bản tin đó đến tổng đài tin nhắn SMSC theo một  
giao thức đặc biệt gọi là Short Message Peer-to-peer Protocol (SMPP). Sau khi nhận  
được bản tin SMPP, tổng đài tin nhắn SMSC sẽ lưu các trường cần thiết của bản tin lại  
trong CSDL của mình, sau đó định kỳ quét CSDL này để thực hiện quá trình MTSM  
[13].  
25  
CHƯƠNG 2 - KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ THUÊ BAO QUA CÁC  
TRẠM BTS  
Các công nghệ xác định vị trí rất quan trọng đối với một số loại ứng dụng  
thương mại di động, đặc biệt là trong các ứng dụng mà nội dung thay đổi dựa theo vị  
trí. Global Positioning System (GPS), là một công nghệ định vị hữu ích, sử dụng hệ  
thống vệ tinh trên quỹ đạo trái đất. Trạm nhận tín hiệu GPS có thể tính toán các vị trí  
địa lý với độ chính xác cao. GPS được phát triển đầu tiên cho lĩnh vực quân sự của  
Mỹ, GPS ngày nay cũng được dùng cho các mục đích phi quân sự, ví dụ như, GPS có  
thể được sử dụng trong các hệ thống định hướng xe hơi, định vị thuê bao di động.  
Công nghệ di động GPRS, dịch vụ vô tuyến gói chung (General Packet Radio  
Service) là công nghệ trung gian cho bước phát triển từ 2G (điển hình là hệ thống  
GSM) lên 3G (điển hình là CDMA). Với hạ tầng GSM sẵn có GPRS đáp ứng được  
nhiều dịch vụ đáp ứng nhu cầu của con người như tin nhắn hình, âm thanh, file, truy  
cập internet, xem truyền hình trên di động, định vị thuê bao...  
2.1. Một số dịch vụ dựa trên vị trí  
Việc xác định được vị trí thuê bao cho phép các nhà khai thác cung cấp cho  
khách hàng những dịch vụ mà họ mong muốn và cũng là cơ hội lớn để cung cấp thêm  
các dịch vụ mới. Dịch vụ dựa trên vị trí LBS (Location Based Services) có thể chia  
làm 4 loại chính [2]:  
- Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí (Location based information services).  
- Tính cước theo vị trí địa lý (Location sensitive billing).  
- Các dịch vụ khẩn cấp (Emergency services).  
- Dịch vụ dò tìm (Tracking).  
Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí  
Loại dịch vụ này gồm nhiều ứng dụng có các thông tin đã được lựa chọn và  
chuyển tải đến người sử dụng đầu cuối dựa vào vị trí của họ. Chẳng hạn, một khách  
hàng có đầu cuối hỗ trợ WAP (Wireless Access Protocol) có thể sử tìm ra một nhà  
hàng, trạm xăng, vị trí đặt máy ATM, ... thích hợp. Ứng dụng LBS sẽ tương tác với  
các thành phần khác trong mạng để xác định được vị trí của khách hàng này và cung  
cấp danh sách các nhà hàng gần họ nhất.  
Các loại dịch vụ khác nhau yêu cầu độ chính xác về vị trí của thuê bao cũng  
khác nhau và tuỳ thuộc vào loại thông tin cung cấp. Ví dụ, dịch vụ dẫn đường yêu cầu  
26  
độ chính xác cao còn dịch vụ cung cấp thông tin thời tiết thì chỉ cần độ chính xác  
tương đối.  
Tính cước theo vị trí địa lý  
Loại ứng dụng này cung cấp khả năng có tính cước ưu đãi. Thông qua dịch vụ  
tính cước theo vị trí địa lý, khách hàng có thể thiết lập các vùng dành riêng chẳng hạn  
“vùng làm việc” hoặc “vùng cư trú”. Khách hàng sẽ thoả thuận với nhà cung cấp về  
giá cước để họ có thể đạt được tốc độ dữ liệu không thay đổi khi thuộc vùng cư trú và  
các tốc độ cao hơn ở vùng làm việc. Loại hình dịch vụ này có thể đặc biệt hữu ích khi  
sử dụng cùng với các ứng dụng di động khác như dịch vụ thuê bao trả trước.  
Dịch vụ khẩn cấp  
Khách hàng có thể gọi các dịch vụ khẩn cấp từ máy di động của họ, dịch vụ này  
sẽ xác định vị trí cũng như các thông tin cá nhân liên quan như tình trạng sức khoẻ,  
nhóm máu... và thông báo với thời gian ngắn nhất cho cảnh sát/ cứu thương/ chữa cháy  
gần nhất.  
Dịch vụ dò tìm  
Những dịch vụ này bao gồm cả các ứng dụng cho cá nhân và tập thể và độ  
chính xác của nó cũng đòi hỏi rất cao. Có ba loại dịch vụ dò tìm chủ yếu:  
Quản lý nhân lực/ Quản lý các phương tiện: ứng dụng cho các công ty taxi, vận  
tải… Dịch vụ này giúp họ biết được nhân viên họ/các máy móc thiết bị đang ở  
đâu để có thể điều hành một cách hiệu quả nhất.  
Dò tìm hiện vật: dùng cho cả các tổ chức hay cá nhân muốn đảm bảo một vật gì  
giá trị có thể tìm được nếu như bị đánh cắp.  
Dịch vụ tìm người: Dịch vụ này cho phép bố mẹ biết được con cái họ hiện đang  
ở đâu, hoặc bạn bè tìm kiếm nhau v.v...  
2.2. Kỹ thuật định vị thuê bao trong mạng thông tin di động GSM  
Việc xác định vị trí thuê bao di động là một trong những vấn đề khó khăn nhất  
cần phải thực hiện để cung cấp dịch vụ LBS. Các nhà cung cấp dịch vụ LBS sử dụng  
các phương pháp khác nhau để xác định vị trí thuê bao.  
Hiện tại, các mạng GSM đang khai thác ở Việt Nam đều chưa ứng dụng khả  
năng xác định vị trí của thuê bao theo toạ độ, góc hướng một cách chính xác mà  
thường chỉ căn cứ vào vị trí của các BTS theo địa danh địa lý tương đối. Ví dụ, khi  
thuê bao đang ở BTS A, ta có thể hiểu là thuê bao đó đang ở trong khu vực bán kính từ  
500m-15km xung quanh A mà thôi. Tuy nhiên, đối với các mạng 3G (W-CDMA), khả  
năng xác định vị trí của thuê bao là rất chính xác với sai số được tính bằng mét do các  
27  
hệ thống này sử dụng công nghệ định vị toàn cầu GPS qua vệ tinh để xác định vị trí  
thuê bao. Công nghệ này rất hữu ích khi triển khai các ứng dụng như: Tìm đường qua  
điện thoại di động hay tìm kiếm cứu hộ, cứu nạn.  
Trong mạng GSM, mỗi tổng đài MSC (Mobile service Switching Center) có thể  
kết nối với một hoặc nhiều hệ thống điều khiển vô tuyến BSC (Base Station  
Controller), mỗi BSC lại kết nối với một hoặc nhiều BTS, mỗi trạm BTS như vậy lại  
phát sóng theo nhiều hướng khác nhau (tối đa là 3 hướng, mỗi hướng như vậy gọi là 1  
ô tế bào - còn gọi là Cell hay Sector). Mỗi ô tế bào như vậy phục vụ rất nhiều thuê bao  
di động, và có bán kính phủ sóng vào khoảng 500 đối với trạm BTS trong thành phố  
hoặc có thể lên đến 15 – 20 km đối với trạm BTS ở ngoại thành hoặc vùng nông thôn  
[2].  
Hình 4: BTS phát sóng theo 3 hướng  
Mỗi ô tế bào được xác định bằng một mã số có dạng XXYYZ, trong đó XX là  
mã số của BSC, YY là mã số của trạm BTS, Z là số thứ tự của ô tế bào trong trạm  
BTS đó. Nếu trạm BTS có nhiều ô tế bào thì Z có giá trị từ 1 đến 3. Nếu trạm BTS chỉ  
có 1 ô tế bào thì Z thường có giá trị là 0 hoặc 9. Ví dụ, nếu ô tế bào có mã nhận dạng  
là 12352 thì có nghĩa là thuê bao đang có mặt ở ô tế bào thứ 2 của BTS số 35, thuộc  
BSC 12. Thông thường thì nhà khai thác mạng sẽ có số liệu cụ thể về một trạm BTS  
nào đó thuộc khu vực địa lý nào, nên khi có mã số của ô tế bào sẽ biết được vị trí địa  
lý tương đối của thuê bao di động.  
Do tính chất di động của các thuê bao, nhà cung cấp mạng phải có khả năng  
quản lý những thuê bao này. Và phải biết chính xác thuê bao đang ở ô nào khi họ di  
28  
chuyển. Vì vậy, trên hệ thống tổng đài luôn luôn lưu giữ thông tin về vị trí và hành  
trình di chuyển của thuê bao hiện thời, bất kể họ có thực hiện cuộc gọi hay không (tất  
nhiên với điều kiện thuê bao vẫn bật máy). Khi thuê bao tắt máy thì vị trí cuối cùng  
của họ được lưu lại trên tổng đài kèm theo thời gian tắt máy (rời mạng).  
Khi điện thoại người dùng đang hoạt động thì nó tự động tìm kiếm trạm BTS  
gần nhất nhờ tín hiệu, nếu liên lạc được với một BTS nó sẽ thông báo là nó được định  
vị trong vùng của BTS đó. Ứng với mỗi vùng BSC, BTS quản lý sẽ có một CSDL  
được gọi là VLR của các thuê bao trong vùng nó quản lý. Mỗi khi có một điện thoại  
tham gia vào vùng quản lý của VLR, nó sẽ phải báo cho HLR biết thông tin chi tiết về  
thuê bao đó và vì thế thông tin được cập nhật vào HLR (Mobifone có các HLR ở Hà  
Nội, Đà Nẵng, TPHCM, ...). Tóm lại là: dựa vào dữ liệu lưu trong HLR và VLR, các  
nhà cung cấp dịch vụ mạng luôn biết được ví trí thuê bao mình quản lí.  
Có hai cách để xác định vị trí của thuê bao di động, đó là căn cứ vào các bản  
ghi cước được ghi tại tổng đài để xem lại vị trí của thuê bao vào thời điểm thuê bao  
thực hiện cuộc gọi, hoặc xem trực tiếp trên tổng đài vị trí hiện thời của thuê bao.  
Xác định vị trí của thuê bao di động dựa vào số liệu của các bản ghi cước:  
Bản ghi cước lưu trong tổng đài sẽ bao gồm các trường thông tin như sau: số thuê bao  
chủ gọi, số thuê bao bị gọi, số IMEI của thuê bao chủ gọi, ngày/giờ bắt đầu và thời  
lượng cuộc gọi, loại cuộc gọi (chẳng hạn như cuộc gọi đến, gọi đi, hoặc là gửi/nhận tin  
nhắn). Cuối cùng là mã nhận dạng của ô tế bào nơi thuê bao thực hiện cuộc gọi, và tên  
của tổng đài mà thuê bao đã thực hiện cuộc gọi. Như vậy, căn cứ vào số liệu cước, nhà  
khai thác mạng có thể xác định được vị trí của bất kỳ thuê bao nào khi thực hiện cuộc  
gọi.  
Kiểm tra trực tiếp vị trí của thuê bao trên tổng đài: nhà khai thác cũng có  
thể xác định được vị trí của thuê bao dựa vào mã nhận dạng ô tế bào. Tuy nhiên, cần  
lưu ý rằng đó không phải là vị trí hiện tại của thuê bao, mà là vị trí của lần thực hiện  
cuộc gọi gần đây nhất của thuê bao. Bởi vì hệ thống chỉ biết chính xác thuê bao đang ở  
ô tế bào nào mỗi khi thuê bao thực hiện cuộc gọi. Còn nếu ở trạng thái rỗi thì không  
thể biết đích xác là thuê bao đang thuộc ô tế bào nào.  
Như vậy, với công nghệ hiện nay, nhà khai thác mạng di động hoàn toàn có thể  
biết được các thông tin chi tiết liên quan đến thuê bao của mình. Thậm chí, với số  
IMEI xuất hiện trong các bản ghi cước, nhà khai thác còn có thể biết chính xác thuê  
bao đang dùng loại máy di động gì.  
Người ta cũng có thể chia phương pháp định vị làm hai loại chính: dựa trên cơ  
sở mạng như Cell-ID, TOA (Time Of Arrival), AOA (Angle of Arrival), TDOA (Time  
29  
Difference Of Arrival) và dựa trên máy di động như E-OTD, A-GPS. Ngoài ra người  
ta cũng có thể chia các kỹ thuật này tuỳ thuộc nó có phụ thuộc vào hệ thống định vị  
toàn cầu GPS hay không. Tuy nhiên ở đây chúng ta chỉ đề cập đến một số kỹ thuật  
định vị trong mạng GSM/GPRS như: Cell-ID, E-OTD và A-GPS cũng như các kỹ  
thuật kết hợp chúng với nhau.  
2.2.1. Kỹ thuật định vị Cell site Identification (Cell-ID)  
Cell-ID (Cell Identification) là công nghệ định vị thuê bao đơn giản nhất của  
mạng GSM, dựa trên việc trạm BTS nào đang phục vụ kết nối tới thuê bao. Mỗi một  
trạm BTS phủ một phạm vi diện tích và được gán một mã ID riêng biệt, nên mọi thuê  
bao di động trong phạm vi quản lý của một trạm BTS sẽ được xác định vị trí với độ  
chính xác nằm trong bán kính 50-100m đối với các vùng đô thị.  
Phương pháp này yêu cầu mạng xác định vị trí của BTS mà MS đang trực  
thuộc, nếu có được thông tin này thì vị trí của MS cũng chính là vị trí của BTS đó. Tuy  
nhiên, do MS có thể ở mọi vị trí bất kỳ trong cell nên độ chính xác của phương pháp  
này phụ thuộc vào kích cỡ cell. Nếu MS thuộc vùng đô thị, mật độ đông thì kích cỡ  
cell bé nên độ chính xác cao hơn, vùng ngoại ô kích cỡ cell lớn hơn nhiều nên sai lệch  
về vị trí có thể lên tới chục km [2,3].  
Hình 5. Kỹ thuật định vị Cell - ID  
Quá trình cập nhật thông tin vị trí của thuê bao được thực hiện thông qua thủ  
tục “Location Update” được thực hiện khi thuê bao chuyển ô hoặc chuyển vùng. Đối  
30  
với các ô được phân nhỏ thành các sector thì số nhận dạng sector sẽ được dùng để xác  
định vị trí thuê bao. Sau đây là bảng đánh giá tổng hợp kỹ thuật Cell-ID.  
Tiêu chuẩn  
Đánh giá  
Đặc điểm kỹ thuật  
Độ chính xác phụ thuộc vào mật độ BTS, kích thước  
cell và các kỹ thuật hỗ trợ khác, từ 500m đến 20km  
Độ chính xác  
Kém  
TTFF (Time to  
First Fix)  
Tốt  
Khoảng 1 giây  
Đầu cuối  
Roaming  
Hiệu suất  
Tốt  
Tốt  
Tốt  
Không cần có sự thay đổi nào  
Yêu cầu có LS (Location Server) ở mạng khách  
Sử dụng tối thiểu băng thông và dung lượng của mạng  
Khả năng mở  
rộng  
Tốt  
Rất dễ dàng khi mở rộng mạng  
Tính tương thích Rất tốt  
Cell-ID có thể dùng trong tất cả các mạng  
Bảng 1. Bảng đánh giá kỹ thuật định vị Cell-ID  
Độ chính xác của kỹ thuật định vị này phụ thuộc vào kích thước của các cell  
cho nên sai số có thể tương dối lớn. Để tăng độ chính xác người ta dùng Cell-ID kết  
hợp với một hay cả hai kỹ thuật: TA (Timing Advance), dựa vào độ mạnh của tín hiệu.  
Cả hai kỹ thuật này ban đầu được dành cho các mục đích khác do đó khi dùng để xác  
định vị trí thì có thể sử dụng các thiết bị đã tồn tại trong mạng GSM/GPRS.  
Kỹ thuật Cell-ID kết hợp với TA: trong GSM, Timing Advance là thời gian  
mà tín hiệu từ thiết bị di động cần để đi đến trạm gốc, sử dụng thông tin về sai lệch  
thời gian được gửi từ BTS tới hiệu chỉnh thời gian phát của MS sao cho tín hiệu từ MS  
tới BTS đúng với khe thời gian dành cho MS để tính ra khoảng cách từ MS tới BTS.  
Tuy nhiên, kỹ thuật TA chỉ cho biết MS trong vùng địa lý của BTS đang phục vụ nó  
với bán kính xác định được nhờ TA [2,3].  

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 68 trang yennguyen 04/07/2025 100
Download
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ qua SMS dựa trên vị trí thuê bao di động", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfluan_van_xay_dung_he_thong_cung_cap_dich_vu_qua_sms_dua_tren.pdf
Luận Văn Liên Quan