Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

PHẠM THỊ NHƯ TRÂM

ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Khoa học máy tính

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2009



CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS.Đặng Trần Khánh

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS.Nguyễn Đức Cường

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS.Võ Thị Ngọc Châu

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 10 tháng 03 năm 2010


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KHOA HỌC & KỸ THUẬT MÁY TÍNH

----------------

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 03 tháng 10 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:.Phạm Thị Như Trâm

Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 01-07-1982 Nơi sinh: Khánh Hịa
Chun ngành: Khoa học máy tính
MSHV: 00707191
1- TÊN ĐỀ TÀI: .Định vị trong nhà sử dụng thiết bị di động và Wlan Access Point
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Tìm hiểu bài tốn định vị trong nhà sử dụng thiết bị di động và
WLAN và các phương pháp giải quyết bài tốn đã có. Dùng phương pháp đo cường độ sóng
Wireless từ các access point của mạng WLAN để xác định vị trí của thiết bị di động . . . . . . .
..........................................................................
.................................................. ........................
.................................................. ........................
..........................................................................
.................................................. ........................
..........................................................................
.................................................. ........................
..........................................................................
.................................................. ........................
.................................................. ........................

..........................................................................
.................................................. ........................
........................................
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 9-9-2009
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 10-03-2010
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Đặng Trần Khánh
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


Lời cảm ơn

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến các Thầy TS. Đặng Trần Khánh và
Thầy TS. Trần Văn Hồi. Các Thầy đã tận tình hướng dẫn, định hướng tôi từ cách
đặt vấn đề, phương pháp nghiên cứu khoa học đến những công việc cụ thể trong
luận án này.
Xin chân thành cảm ơn tất cả quý Thầy Cơ trong Khoa Khoa học và Kỹ thuật Máy
tính đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho tơi trong suốt q trình học
tập.
Xin cảm ơn các anh chị và các bạn đồng nghiệp tại công ty phần mềm Global
Cybersoft đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tơi trong q trình thực
hiện luận án.

Xin cảm ơn cha mẹ, anh chị, tất cả những người thân, bạn bè đã động viên, khuyến
khích và giúp đỡ tơi trong q trình học tập cũng như trong cuộc sống.

i


Tóm tắt

Các ứng dụng định vị hiện nay đang được dựa trên một cơng nghệ chính là
GPS. Tuy nhiên tín hiệu vệ tinh của công nghệ này không xuyên qua tường được
cho nên hạn chế chính của cơng nghệ này là chưa cung cấp được các ứng dụng
định vị trong nhà. Mặc khác, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông
tin, mạng không dây trở nên phổ biến đến mọi nơi và thông dụng đối với tất cả mọi
người. Song song đó, sự phát triển cơng nghệ số khiến cho các thiết bị xách tay
như điện thoại, máy tính xách tay… trở nên khơng thể thiếu đối với mọi người. Do
vậy ý tưởng công nghệ định vị trong nhà dựa trên tín hiện sóng của mạng khơng
dây và thiết bị di động được quan tâm. Dựa trên các tín hiệu sóng của các mạng
khơng dây nội bộ được phát ra từ các Access Point được lắp đặt sẵn trong tịa nhà,
thiết bị di động nhận được có thể xác định được vị trí của thiết bị di động đó ở đâu
trong tịa nhà. Bài tốn này dựa vào các sự kết hợp công thức phân lớp của Bayes
và Euclidean với phép nội suy logic để cho kết quả thực tiễn cao. Kết quả thực
nghiệm cho thấy sự định vị trong tịa nhà dựa vào mơ hình kết hợp trên cho kết quả
chính xác cao. Vì vậy, mơ hình này có thể xem là cơ sở lý thuyết cho các nghiên
cứu tiếp theo để tiếp tục nâng cao chất lượng và độ chính xác.

ii


Abstract


Traditional positioning technologies are primarily based on Global
Positioning System (GPS). However, GPS satellite signals cannot go through
walls, so these technologies cannot be used inside buildings. In the other hand,
with the rapid developing of information technology, wireless network is used in
many places now and become familiar with everybody. Together with that, by
achievements of digital technologies, mobile devices such as cell phones,
laptops… become essential for many people. Hence, the idea of indoor positioning
based on wireless signals and mobile devices has great interest. According to
signals from access points located somewhere in a building, a mobile device can
identify its relative position in the building. This is a problem that can be solved by
the combination of Bayes and Euclidean classification formulas and interpolation
techniques to produce accurate ouputs. Experiments prove that the positioning
technique using this combined model can provide high accurate outputs. Therefore,
this model can be used as a theory base for further researches for improving the
quality of positioning results.

iii


MỤC LỤC

Lời cảm ơn ....................................................................................................................... i
Tóm tắt............................................................................................................................ ii
Abstract.......................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH .........................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... vi
Chương 1: PHÁT BIỂU VẤN ĐỀ ................................................................................1
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................3
2.1 Giới thiệu tổng quát về mạng không dây ................................................................... 3

2.1.1 Giới thiệu về WLAN ............................................................................................ 5
2.1.2 Các chuẩn của mạng WLAN ................................................................................ 5
2.2 Giới thiệu về Access Point ........................................................................................ 8
2.3 Một số lưu ý trong quá trình triển khai mạng khơng dây ........................................... 9
Chương 3: CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ........................................................... 11
3.1 Giới thiệu một số bài toán định vị trong nhà sử dụng thiết bị di động và Wlan ........ 13
3.1.1 Phương pháp loại suy ......................................................................................... 13
3.1.2 Phương pháp dựa vào khoảng cách Euclidean .................................................... 16
3.1.3 Phương pháp dựa vào việc tính xác suất ............................................................. 17
3.2 Một số lý thuyết đề xuất kỹ thuật xác định sự ổn định của mơi trường xung quanh đối
với q trình truyền tín hiệu sóng ....................................................................... 21
Chương 4: MƠ HÌNH ĐỀ XUẤT ............................................................................... 25
4.1 Kiến trúc hệ thống .................................................................................................. 25
4.2 Định vị trong thời gian thực .................................................................................... 27
Chương 5: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ................................ 30
5.1 Phương pháp thực nghiệm ...................................................................................... 30
5.2 Tập dữ liệu kiểm thử .............................................................................................. 32
5.3 Thiết kế và hiện thực hệ thống ................................................................................ 34
5.4 Phương thức xác định vị trí trong thời gian online .................................................. 39
5.5 Kết quả thực nghiệm............................................................................................... 40
Chương 6: SO SÁNH VỚI CÁC GIẢI PHÁP KHÁC VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG
THỰC NGHIỆM ............................................................................................................ 46
Chương 7: TỔNG KẾT .............................................................................................. 50
7.1 Đóng góp của luận án ............................................................................................. 50
7.2 Hướng phát triển..................................................................................................... 51

iv


DANH MỤC HÌNH


Hình 2-1: Phân loại mạng vơ tuyến ................................................................................ 4
Hình 2-2: Các Access Point được thiết kế theo chuẩn 802.11X ...................................... 8
Hình 3-1: Sơ đồ tịa nhà ............................................................................................... 14
Hình 3-2: Mơ tả dữ liệu ................................................................................................ 15
Hình 3-3: Mơ hình đo độ ảnh hưởng của bức tường ..................................................... 24
Hình 4-1: Kiến trúc hệ thống tổng qt ......................................................................... 26
Hình 4-2: Mơ hình hoạt động của server ....................................................................... 27
Hình 5-1: Phương pháp thực nghiệm tổng quát ............................................................. 31
Hình 5-2: Kiến trúc hệ thống ....................................................................................... 34

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng mơ hình định dạng đữ liệu trong log file ............................................................
Bảng sơ đồ các vị trí trong tịa nhà ...............................................................................
Bảng ViTri ..................................................................................................................
Bảng DuLieuOffline ....................................................................................................
Bảng dữ liệu OnLine ...................................................................................................
Bảng thống kê dữ liệu online .......................................................................................
Bảng cách tính độ sai lệch ở tâm ..................................................................................
Bảng thống kê kết quả chạy dữ liệu offline ..................................................................
Bảng thống kê kết quả chạy dữ liệu online ở tâm .........................................................
Bảng cách tính độ sai lệch ở biên .................................................................................
Bảng thống kê kết quả chạy dữ liệu online ở biên ........................................................
Bảng thống kê kết quả chạy dữ liệu online bằng phương pháp cải tiến Bayes ..............
Thống kê kết quả chạy với dữ liệu online bằng phương pháp Euclidean ......................
Bảng thống kê so sánh kết quả hai phương pháp ..........................................................


vi

33
35
36
37
38
41
42
42
43
44
45
46
47
48


Chương 1: PHÁT BIỂU VẤN ĐỀ

Trong thời đại công nghệ hiện nay, các ứng dụng định vị đang được sử dụng
dựa trên một cơng nghệ chính là GPS. Tuy nhiên hạn chế chính của cơng nghệ này
là chưa cung cấp được các ứng dụng định vị trong nhà. Như vậy con con người hiện
nay vẫn đang liên tục bị lạc đường trong khu siêu thị rộng bát ngát hay các ga tàu
địa ngầm chằng chịt…
Hệ thống quan sát hoặc định vị trong nhà sử dụng phổ biến hiện nay là camera,
tuy nhiên camera chỉ quan sát được trong khu vực nhỏ hẹp mà thôi. Do vậy để quan
sát được những khu vực rộng lớn ta phải tốn rất nhiều chi phí trong việc lắp đặt hệ
thống camera.
Thật ra ý tưởng của cơng nghệ định vị trong nhà dựa trên tín hiệu vơ tuyến

giao thoa khơng phải là một điều gì mới mẻ, đã có rất nhiều ứng dụng cung cấp trên
các mạng GSM hay CDMA cho phép bạn xác định vị trí tương đối của mình (chính
xác khoảng từ vài chục đến vài trăm mét) nhờ vào tham số thời gian đến ToA (Time
of Arrival), chu vi cell hay góc đến của tín hiệu...
S5 Wireless đã đưa ra dịch vụ định vị trong nhà được định vị nhanh hơn công
nghệ GPS có độ chính xác cao hơn và tiết kiệm được năng lượng hơn. S5 sử dụng
một máy thu phát nhỏ được lắp đặt bất cứ đâu trong nhà, và bên cạnh đó các bộ thu
chính là các con chip RFID.
Và đặc biệt hơn, với mạng cục bộ không dây (WLAN) (chuẩn IEEE 802.11b,
còn được gọi là Wi-Fi), hệ thống xác định vị trí dựa vào độ mạnh yếu của mức sóng.
Đó là vấn đề được quan tâm trong những năm gần đây. Hệ thống định vị dựa vào
WLAN là một hệ thống thuận lợi hơn tất cả những hệ thống khác với những lý do
sau:

1


1. Là giải pháp kinh tế bởi vì mạng WLAN được sử dụng rộng rãi và phổ
biến, nó tồn tại hầu như là thành phần giao tiếp chính yếu của các nhà
máy phân xưởng. Nó có mặt hầu như ở tất cả mọi nơi. Ngoài ra trên hầu
như tất cả các thiết bị di động đều có thể thu nhận được sóng WLAN
như trong máy tính xách tay, thiết bị số hỗ trợ cá nhân PDA, hoặc
những thiết bị di động có tích hợp thiết bị tiếp nhận sóng WLAN. Với
những thuận lợi trên sẽ làm giảm chi phí cho kiến trúc của hệ thống
2. Hệ thống định vị trong nhà dựa vào WLAN bao phủ khu vực rộng lớn
trong nhà hơn so với những hệ thống khác. Hệ thống này có thể sử dụng
trong tồn tịa nhà thậm chí có thể kéo dài nhiều tịa nhà với nhau.

RADAR[1] là nghiên cứu đầu tiên của xác suất định vị WLAN. Bên cạnh đó
cũng có nhiều hệ thống được đưa ra như dụng cụ định vị Ekahau [2], AirLocation[3]

và AeroScout[4]
Trong luận văn này, chúng tôi đề xuất hệ thống định vị trong nhà sử dụng thiết
bị di động và WLAN access point. Ở đây khi người dùng sử dụng thiết bị di động và
đang ở trong một tòa nhà, hệ thống sẽ xác định được vị trí người dùng ở vị trí nào
trong tịa nhà. Hỗ trợ việc quản lý nhân viên, nhờ vào việc xác định vị trí người
dùng có thể ứng dụng việc chuyển các cuộc gọi điện thoại nội bộ trong tịa nhà. Khi
biết chính xác được vị trí người dùng thì hệ thống có thể chuyển các cuộc gọi điện
thoại đến người dùng tại điện thoại gần người dùng nhất.
Trong phạm vi của luận văn, chúng tôi tìm thuật tốn để xác định độ chính xác
tốt nhất cho vị trí, sẽ khảo sát và đưa ra mơ hình để minh họa.

2


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong gần 10 năm qua mạng vô tuyến (không dây) đã phát triển với tốc độ
chóng mặt. Có rất nhiều loại hình mạng, nhiều cơng nghệ, nhiều chuẩn vơ tuyến đã
và đang được chuẩn hóa .Mạng cục bộ không dây (WLAN) thực chất là mạng cục
bộ trong đó các kết nối được thiết lập bằng sóng vơ tuyến.
Sau đây, chúng tơi sẽ trình bày q trình lắp đặt các mạng khơng dây và một
số điểm cần lưu ý khi lắp đặt Wireless Access Point, là một trong những yếu tố quan
trọng quyết định đến tốc độ và sự ổn định của mạng. Cuối cùng là phần trình bày
tổng quát về các phương pháp định vị trong nhà dựa vào thiết bị di động và WLAN
access point đã được đề xuất và các phương pháp đánh giá chất lượng.

2.1

Giới thiệu tổng quát về mạng không dây
Một cách truyền thống để phân loại các công nghệ mạng vơ tuyến là dựa vào


vùng phủ sóng của một trạm phát sóng. Được mơ tả sơ lược theo hình dưới đây

3


Hình 2-1: Phân loại mạng vơ tuyến
Dựa vào hình trên ta có thể phân mạng vơ tuyến thành các nhóm sau:
-

WPAN: mạng vơ tuyến cá nhân. Nhóm này bao gồm các cơng nghệ vơ
tuyến có vùng phủ nhỏ tầm vài mét. Các cơng nghệ này phục vụ mục
đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng,
khóa USB, đồng hồ... với điện thoại di động, máy tính. Các cơng nghệ
trong nhóm này bao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless
USB, EnOcean... Đa phần các công nghệ này được chuẩn hóa bởi IEEE,
cụ thể là nhóm làm việc (Working Group) 802.15. Do vậy các chuẩn
còn được biết đến với tên như IEEE 802.15.4 hay IEEE 802.15.3 ...

-

WLAN: mạng vơ tuyến cục bộ. Nhóm này bao gồm các cơng nghệ có
vùng phủ tầm vài chục mét. Nổi bật là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn
mở rộng khác nhau thuộc họ 802.11 a/b/g/h/i/... Công nghệ Wifi đã gặt
hái được những thành công to lớn trong những năm qua. Bên cạnh WiFi
thì cịn một số cái tên ít nghe đến là HiperLAN và HiperLAN2, đối thủ
cạnh tranh của Wifi được chuẩn hóa bởi ETSI.

4



-

WMAN: mạng vô tuyến đô thị. Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính
là WiMAX. Ngồi ra cịn có cơng nghệ băng rộng BWMA 802.20.
Vùng phủ sóng của nó trong tầm vài km (tầm 4-5km tối đa).

-

WAN: Mạng vô tuyến diện rộng. Nhóm này bao gồm các cơng nghệ
mạng thơng tin di động như UMTS/GSM/CDMA2000... Vùng phủ của
nó cũng trong tầm vài km đến vài chục km.

-

WRAN: Mạng vô tuyến khu vực. Đại diện nhóm này là cơng nghệ
802.22 đang được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE. Vùng phủ sóng
của nó lên đến tầm 40-100km. Mục đích là mang công nghệ truyền
thông đến các vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai các cơng nghệ khác.
Nó sẽ sử dụng băng tần mà TV analog không dùng để đạt được vùng
phủ rộng.

2.1.1 Giới thiệu về WLAN
Thông tin di động là nền tảng mạng không dây phát triển theo biểu đồ số mũ
trong thập niên qua so với những cơ sở hạ tầng và các ứng dụng rộng rãi như thiết bị
vơ tuyến, máy tính xách tay v..v.. Những thiết bị này ngày càng trở nên quan trọng
trong cuộc sống của chúng ta. Những hồ sơ dữ liệu hoặc các thông tin khác có thể
được trao đổi bởi các máy tính xách tay thông qua mạng LAN không dây (WLAN).
Không chỉ các thiết bị di động trở nên nhỏ hơn, rẻ hơn, tiện lợi hơn, mà các
ứng dụng nó trở nên mạnh hơn và áp dụng rộng rãi hơn. Ở đây chúng tôi sẽ giới

thiệu chi tiết về mạng WLAN và đặc trưng chính của hệ thống khơng dây IEEE
802.11.

2.1.2 Các chuẩn của mạng WLAN
802.11

5


Năm 1990, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) hình
thành một ủy ban để phát triển chuẩn không dây cho mạng LAN vận hành ở 1
và 2Mbps. Năm 1997 IEEE đã giới thiệu một chuẩn đầu tiên cho WLAN
chuẩn này được gọi là 802.11 sau khi tên của nhóm được thiết lập nhằm giám
sát sự phát triển của nó.Tuy nhiên nó chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại là
2Mbps quá chậm đối với hầu hết các ứng dụng. với lý do này nên các sản
phẩm không dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu dần không được sản xuất.

802.11b
IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào tháng 7 năm 1999, đó chính
là chuẩn 802.11b. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương đương
Ethernet truyền thống. 802.11b sử dụng tần số vô tuyến (2.4 GHz) giống như
chuẩn ban đầu 802.11. Các hãng thích sử dụng các tần số này để chi phí trong
sản xuất của họ giảm. Do vậy các thiết bị 802.11b dễ bị xuyên nhiễu từ các
thiết bị điện thoại khơng dây, lị vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng
dãi tần 2.4GHz. Tuy nhiên, có thể khắc phục tình trạng này bằng cách cài đặt
các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được hiện tượng
xuyên nhiễu này.
Ưu điểm của 802.11b: giá thành thấp, phạm vi tín hiệu tốt và khơng dễ bị
cản trở.
Nhược điểm của 802.11b: tốc độ tối đa thấp nhất, các ứng dụng gia đình

có thể xun nhiễu.

802.11a
Trong khi 802.11b vẫn đang được phát triển. IEEE đã tạo một mở rộng
thứ cấp cho chuẩn 802.11b được sử dụng rộng rãi quá nhanh so với 802.11a,
nên một số người cho rằng 802.11a được tạo sau 802.11b. Tuy nhiên trong
thực tế 802.11a và 802.11b được tạo một cách đồng thời. Do giá thành cao hơn

6


nên 802.11a chỉ được sử dụng trong mạng doanh nghiệp cịn 802.11b thích
hợp hơn với thị trường mạng gia đình.
802.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps và sử dụng tần số vô tuyến
5GHz. Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy nên đã làm
cho phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với mạng 802.11b. Với tần số này
các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác
hơn.
Do 802.11a và 802.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai cơng nghệ
này khơng thể tương thích với nhau. Chính vì vậy một số hãng đã cung cấp các
thiết bị mạng hybrid cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là
bổ sung thêm hai chuẩn này.
Ưu điểm của 802.11a: tốc độ cao, tần số 5Ghz tránh được sự xuyên nhiễu
từ các thiết bị khác.
Nhược điểm của 802.11a: giá thành đắt, phạm vị hẹp và dễ bị che khuất.

802.11g
Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn
đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường. 802.11g thực hiện sự kết hợp
tốt nhất giữa 802.11a và 802.11b. Nó hỗ trợ băng thơng lên đến 54Mbps và sử

dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng. 802.11g có khả năng tương thích với
các chuẩn 802.11b, điều đó có nghĩa là các điểm truy cập 802.11g sẽ làm việc
với các adapter mạng không dây 802.11b và ngược lại.
Ưu điểm của 802.11g: tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt và ít bị che khuất
Nhược điểm của 802.11g: giá thành đắt hơn 802.11b, các thiết bị có thể
bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng tần.

802.11n

7


Chuẩn mới nhất trong danh mục Wi-Fi chính là 802.11n. Đây là chuẩn
được thiết kế để cải thiện cho 802.11g trong tổng số băng thông được hỗ trợ
bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu khơng dây và các anter (cơng nghệ MIMO).
Khi chuẩn này được đưa ra, các kết nối 802.11n sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu
lên đến 100 Mbps. 802.11n cũng cung cấp phạm vi bao phủ tốt hơn so với các
chuẩn Wi-Fi trước nó nhờ cường độ tín hiệu mạnh của nó. Thiết bị 802.11n sẽ
tương thích với các thiết bị 802.11g.
Ưu điểm của 802.11n: tốc độ nhanh và phạm vi tín hiệu tốt nhất, khả
năng chịu đựng tốt hơn từ việc xuyên nhiễu từ các nguồn bên ngoài
Nhược điểm của 802.11n: giá thành đắt hơn 802.11g, sử dụng nhiều tính
hiệu có thể gây nhiễu với các mạng 802.11b/g gần đó.

2.2

Giới thiệu về Access Point
Các điểm truy cập không dây (AP: Access Point) tạo ra các vùng phủ sóng, nối

các nút di động tới các cơ sở hạ tầng Lan có dây. Vì các điểm truy cập cho phép mở

rộng vùng phủ sóng nên các mạng khơng dây WLAN có thể triển khai trong một tịa
nhà hay một khu trường đại học, tạo ra một vùng truy cập không dây rộng lớn. Các
điểm truy cập này không chỉ cung cấp trao đổi thông tin các mạng không dây mà
còn lọc lưu lượng và thực hiện chức năng cầu nối với các tiêu chuẩn khác.

Hình 2-2: Các Access Point được thiết kế theo chuẩn 802.11X

8


2.3

Một số lưu ý trong quá trình triển khai mạng khơng dây
Trong q trình triển khai mạng khơng dây, việc xác định vị trí và lắp đặt các

Wireless Access Point là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến tốc độ
của sự ổn định của mạng. Nó khơng giống như chúng ta triển khai một mạng LAN
thông thường vì cơng nghệ khơng dây truyền tín hiệu dựa trên sự truyền phát tín
hiệu radio. Mặt khác tính hiệu radio là loại tín hiệu có thể bị cản trở, phản hồi, bị
chặn hoặc bị nhiễu bởi các vật cản như tường, trần nhà … Việc này làm cho quá
trình kết nối bị gián đoạn khi người sử dụng di chuyển trong phạm vi phủ sóng của
mạng. Thơng qua các yếu tố ảnh hưởng đến q trình truyền thơng trong mạng, ta
có thể tìm ra phương thức triển khai lắp đặt các AP một cách tốt nhất.
Việc lựa chọn vị trí AP phụ thuộc vào cấu trúc của tòa nhà, các vật cản …
Việc thay đổi truyền phát tín hiệu làm biến dạng vùng thể tích phạm vi lý tưởng qua
việc ngăn chặn, phản hồi và suy giảm tần số radio (giảm cường độ tín hiệu) có thể
ảnh hưởng đến cách triển khai AP. Các vật kim loại trong một tòa nhà hoặc được
dùng trong xây dựng của một tòa nhà có thể ảnh hưởng đến tín hiệu khơng dây như
xà nhà, cáp thang máy, thép trong bê tông, các ống thơng gió, điều hịa nhiệt độ và
điều hịa khơng khí, tường chứa kim loại, các khối xỉ thang, bê tông, bàn kim loại,

bể cá, hoặc các loại thiết bị kim loại lớn khác…
Cần xác định nguồn giao thoa vì bất cứ thiết bị nào hoạt động trên các tần số
giống như các thiết bị mạng khơng dây đều có thể bị nhiễu tín hiệu. Các nguồn giao
thoa cũng làm biến dạng vùng thể tích phạm vi lý tưởng của AP. Vì vậy cần lựa
chọn vị trí lắp đặt AP cách xa các nguồn giao thoa này
Xác định số lượng AP cũng là một vấn đề cần quan tâm. Phải có đủ AP để đảm
bảo các người dùng có đủ cường độ tín hiệu từ bất cứ đâu trong vùng thể tích phạm
vi. Các AP điển hình sử dụng ăngten đẳng hướng phát ra một vùng tín hiệu hình trịn

9


phẳng thẳng đứng lan truyền giữa các tầng của tòa nhà. Phải có đủ AP để đảm bảo
vùng tính hiệu được chồng lên nhau giữa các AP.
Điều quan trọng trong việc triển khai lắp đặt AP là lắp đặt AP sao cho phải đủ
gần nhau để cung cấp phạm vi rộng nhưng phải đủ xa để các AP không gây nhiễu
lẫn nhau. Khoảng cách thực tế giữa 2 AP bất kỳ phụ thuộc vào sự kết hợp của kiểu
AP cũng như các nguồn làm giảm, chặn, va, phản hồi tín hiệu. Nên cố gắng giữ tỉ lệ
trung bình tốt nhất giữa các máy trạm tới AP, tức không để một AP phục vụ quá
nhiều máy trạm còn một AP lại phục vụ một vài máy trạm vì lượng trung bình
người dùng kết nối tới một AP càng lớn thì hiệu quả truyền dữ liệu càng thấp. Quá
nhiều máy khách sử dụng cùng một AP sẽ làm giảm lưu lượng mạng, hiệu quả và
băng thông cho mỗi máy khách.
Do vậy việc triển khai mạng khơng dây trong một tịa nhà hay các trường đại
học là một điều rất quan trọng cần phải được tính tốn cẩn thận.

10


Chương 3: CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN


Hiện nay cơng nghệ GPS phát triển rầm rộ và rộng rãi, hầu như quen thuộc với
mỗi chúng chúng ta. LBS (Location Base Service) là một dịch vụ dựa vào công
nghệ GPS đang được phát triển hiện nay. LBS là một dịch vụ dựa vào vị trí của
người sử dụng điện thoại di động. Ở đây cung cấp nhiều dịch vụ: tự động thông báo
với một trung tâm cấp cứu tại vị trí của người sử dụng khi họ ở trong một tình
huống khẩn cấp; dịch vụ Tính cước Định vị cung cấp một giá chiết khấu khi gọi và
nhận tại mỗi khu vực; dịch vụ theo dấu và quản lý vị trí của một người, một đồ vật;
dịch vụ Thông tin Định vị cung cấp thông tin địa phương trên một khu vực ở gần
thuê bao… Tuy nhiên những dịch vụ này chỉ sử dụng ngồi trời.
Cơng nghệ định vị trong nhà RFID là một trong những công nghệ định vị trong
nhà được sử dụng rộng rãi như trong thư viện, trong các viện bảo tàng lớn, trong các
tịa nhà, ..
Cơng nghệ RFID đã và đang đáp ứng nhu cầu giải quyết những khó khăn trong
việc quản lý thư viện. Với tính năng “3 trong 1”, lưu thông - an ninh - kiểm kê,
RFID khơng những tối ưu hóa quỹ thời gian của nhân viên thư viện mà đặc biệt là
đem lại sự thuận tiện và đảm bảo tính riêng tư của bạn đọc khi họ sử dụng quầy
mượn trả tự động.
Điểm son của RFID chính là tính năng kiểm kê khi nhân viên chỉ cần đi dọc
theo hàng dãy kệ mà không cần phải nhấc xuống (rồi) đặt lên bất kỳ quyển sách nào
và tính năng lưu thơng nhiều tài liệu cùng một lúc (ví dụ: một chồng sách gồm 10
quyển, vài đĩa CD-ROM và băng video hoặc cát xét chỉ cần một lần quét duy nhất
tại quầy lưu thông).

11


Ứng dụng RFID trong thư viện đã và đang đem đến những lợi trước mắt và lâu
dài cho quy trình quản lý thư viện, “truy tìm dấu vết” của các tài liệu xếp sai vị trí,
tự động mượn trả, gia tăng an ninh thư viện.

Những năm gần đây, một số nhà sản xuất RFID và công ty phần mềm thư viện
tại Hoa Kỳ, châu Âu và ngay tại châu Á Thái Bình Dương đã ứng dụng một thế hệ
“con chip” RFID mới được gọi là UHF RFID (Ultra High Frequency RFID – RFID
băng tầng cực cao) thay vì HF RFID (High Frequency RFID – RFID băng tầng cao).
Dải băng tầng của UHF RFID lên đến 860-960MHz gấp 70 lần so với RFID
bình thường vốn chỉ có 13.56MHz. UHF RFID có thể đạt đến tốc độ đọc 1000 nhãn
trong một giây. Đây là tốc độ thực tế sử dụng tại các thư viện đã áp dụng công nghệ
này tại Singapore chứ khơng phải là tốc độ ghi nhận trong các thí nghiệm tại hãng
sản xuất RFID. Bên cạnh đó, UHF RFID cịn giảm khả năng nhiễu sóng so với
RFID thơng thường. Tốc độ đọc, khả năng ít nhiễu sóng khơng chỉ đẩy nhanh tốc độ
xử lý tài liệu tại điểm lưu thơng mà cịn gia tăng tính hiệu quả các cửa an ninh của
thư viện.
Dãy tầng số đọc của UHF RFID gấp 4 lần so với RFID 13.56MHz. Thiết bị
đọc cầm tay dùng trong kiểm kê của UHF RFID trong cùng một thời gian có thể đọc
nhiều hơn 12 quyển sách so với thiết bị của RFID 13.56MHz.
Một ưu điểm đặc biệt của UHF RFID chắc chắn sẽ mang đến sự phổ biến của
cơng nghệ này khi tích hợp với hệ thống quản lý thư viện trong tương lai là giá
thành rẻ hơn so với RFID hiện nay.
Ngoài ra dựa vào hệ thống định vị trong nhà con người có thể xác định vị trí
của mình ở đâu trong một khu vực rộng lớn như siêu thị, nhà ga…

12


Bên cạnh đó cùng với sự phát triển của cơng nghệ mạng không dây và thiết bị
di động. Hệ thống định vị dựa vào WLAN là một hệ thống thuận lợi và kinh tế trong
công nghệ định vị trong nhà. Đây cũng là một hướng nghiên cứu đang phát triển.

3.1


Giới thiệu một số bài toán định vị trong nhà sử dụng thiết bị di

động và Wlan
Phương pháp phổ biến định vị trong nhà sử dụng thiết bị di động và WLAN
chủ yếu dựa vào độ mạnh yếu của mức sóng mà thiết bị di động nhận được từ các
AP đã được lắp đặt trong tịa nhà.
Sau đây chúng tơi giới thiệu một vài phương pháp xác định vị trí trong nhà
dùng thiết bị di động và WLAN và access point.

3.1.1 Phương pháp loại suy
Marion Hermersdorf sử dụng mạng nội bộ khơng dây để tính tốn vị trí. Việc
tính tốn dựa vào vị trí của các access point. Các user đưa thông tin của access point
đến nơi lưu trữ dữ liệu dùng chung nơi mà các user có thể nhận chúng. Sự chính xác
của kết quả tính tốn cũng dựa vào chất lượng của access point. Đặc biệt trong việc
xác định vị trí trong nhà phải tăng độ chính xác và không gian 3 chiều. Ở đây chỉ tập
trung vào bài tốn đơn giản và thơ sơ, thuật tốn xác định vị trí trong nhà dựa vào
thiết bị di động và kỹ thuật dựa vào thiết bị không dây nội bộ chuẩn 802.11.
Vị trí của người sử dụng thiết bị được tính tốn được dựa vào danh sách các
access point trong nhà và vị trí lắp đặt của chúng.
Ở đây tác giả đề cập đến một bài toán đơn giản, do đó chỉ cần xem xét kết quả
từ một máy đo sóng có thể dùng để tính tốn vị trí. Máy đo sóng có thể cung cấp độ

13


mạnh yếu của tín hiệu nhận được của mỗi access point khác nhau. Thơng tin này
tham gia trong q trình tính tốn.
Bốn bước cơ bản để tính tốn vị trí:



Bước 1: Quét mạng không dây nội bộ



Bước 2: Xác định danh sách các Access point trong tòa nhà



Bước 3: X định mức sóng của các access point trong các tầng lầu và
phịng.



Bước 4: Xác định nơi mà mức sóng nhận được mạnh nhất là nơi vị trí
cần được tính tốn.

Sau đây là một thí nghiệm đã được hiện thực

Hình 3-1: Sơ đồ tòa nhà

Sơ đồ tòa nhà: Tòa nhà gồm 6 phòng A, B, C, D, E, F và X là một khoảng
khơng. Tồn nhà gồm 7 tầng, giả sử mỗi phòng trong tòa nhà sẽ được lắp 2 access
point ngoại trừ khu cà phê ở gian C và D của tầng thứ 1 thì khơng được lắp access
point nào cả.

14


Khu vực khoảng khơng X thì được lắp 2 access point, do vậy có tổng cộng 82
access point được lắp đăt trong tòa nhà.

Thu nhập dữ liệu
1. Thu thập dữ liệu tồn tịa nhà: Chọn 65 vị trí trong tồn nhà, tại một vị
trí xác định dữ liệu đã đo được. Và lưu thành 2 file riêng biệt.
2. Tiếp tục qt mạng khơng dây nội bộ tại một vị trí: Để tính tốn sự thi
hành WLAN scanning, đặt một thiết bị WLAN scanning vào vị trí trung
tâm căn phịng. Cả 2 WLAN access point của căn phòng này đến được
thu nhận trong danh sách WLAN. Thiết bị WLAN scan thu nhận dữ liệu
20 giây một lần tính tốn vị trí của người sử dụng thiết bị di động và lưu
thành 2 file riêng biệt. Dữ liệu này thu thập trong thời hạn là 28 giờ
3. Thu thập dữ liệu trong thời gian thực: WLAN scanning và bảng tính
tốn vị trí của một người trong suốt thời gian làm việc một ngày ở trong
tòa nhà. Bảng hiển thị 20 giây một lần và tính tốn vị trí. Dữ liệu scan
và dữ liệu tính tốn vị trí được lưu thành 2 bảng riêng biệt trên thiết bị.
Sau đây là kết quả mà tác giả đã thu được.

Hình 3-2: Mơ tả dữ liệu

15