Tweet
Mặc dù GPS là một phương pháp định vị có nhiều ưu điểm, được sử dụng phổ biến, nhưng phương pháp này cũng có một số giới hạn như tiêu hao nhiều năng lượng của bộ thu, thời gian thực hiên định vị lớn và khả năng phục vụ trong nhà kém. Để khắc phục những bất tiện này, mạng di động tế bào số đã hỗ trợ thêm nhiều tùy chọn hỗ trợ cho các ứng dụng định vị như giảm độ trễ, giảm thời gian bắt vị trí, cải thiện độ chính xác. Trong nội dung của bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu tại sao định vị thuê bao di động trong trở thành chủ đề rất được quan tâm trong công nghệ truyền thông cũng như tìm hiểu các kĩ thuật đang được áp dụng.
Có 3 loại kĩ thuật định vị phổ biến là: standalone, radio-based và satellite-based.
1. Standalone: tiêu biểu nhất là phương pháp định vị dựa trên cell-id để ước lượng vị trí của thuê bao di động. Ở khu thành thị thì bán kính của cell vào khoảng 150m nên sẽ cho độ chính xác cao hơn so với vùng ngoại ô có bán kính cell vào khoảng 30000m.
2. Radio-based: đây là kĩ thuật định vị dựa trên các trạm thu phát sóng, tín hiệu được truyền từ thuê bao di động đến các trạm gốc để xác định vị trí của thuê bao đó. Các phương pháp định vị tiêu biểu dựa trên kĩ thuật này là: đo góc đến của tín hiệu (AOA), đo thời gian đến của tín hiệu (TOA). Tất cả các phương pháp này đều yêu cầu phải có sóng truyền, thiết bị thu và thiết bị phát. Trong trường hợp để cải thiện độ chính xác có thể sử dụng kết hợp với các phương pháp khác.
a. AOA: phương pháp này xác định vị trí của thuê bao di động dựa trên góc đến của tín hiệu. Nơi giao nhau của 2 phương xác định cho ta 1 vị trí, với mỗi phương là phương truyền sóng từ trạm thu đến thuê bao di động trong không gian 2 chiều. Phương pháp này yêu cầu phải có tối thiểu 2 trạm gốc. Việc yêu cầu các ăn ten có hướng cũng là một nhược điểm của phương pháp này.
b. TOA: phương pháp này xác định vị trí của thuê bao di động dựa trên phần giao nhau của các hình tròn. Hai phép đo đầu tiên cung cấp cho ta vùng hội tụ và phép đo thứ 3 dùng để xác định được vị trí của thuê bao. Tương tự như nguyên lý hoạt động của GPS, ta cần phép đo thứ 4 để giải quyết sự chênh lệch giữa tram phát và trạm thu. Nếu không, chỉ cần sự sai lệch chỉ 1 microsecond có thể dẫn đến sai lệch về vị trí lên tới 300 m.
3. Satellite-based:
Do GPS là một hệ thống định vị độc lập và không cung cấp bất kỳ tính năng truyền thông nào, vì vậy việc sử dụng nó ngày nay hầu hết bị giới hạn tới các ứng dụng được cài đặt cục bộ tại bộ thu GPS. Để giải quyết các vấn đề này, cần tích hợp GPS vào mạng di động. Vì vậy, định vị GPS hỗ trợ thêm các trạm tham chiếu (DGPS) và từ đó xuất hiện phương pháp định vị được hỗ trợ từ GPS gọi là A-GPS. So với phương pháp GPS, A-GPS cung cấp các cải thiện độ chính xác, giảm thời gian bắt vị trí, tiêu tốn năng lượng ít hơn bộ thu, và tăng độ nhạy của bộ thu.
Để sử dụng được A-GPS, đầu cuối phải được trang bị module GPS để thu các tín hiệu và dữ liệu hỗ trợ từ vệ tinh. Module này được hỗ trợ thông tin điều khiển và dữ liệu hỗ trợ bổ sung từ mạng di động. Bên cạnh đó phải có các trạm tham chiếu bên trong hạ tầng mạng di động, phục vụ cho việc tính toán dữ liệu và dịch dữ liệu thô thành dữ liệu hỗ trợ.
Có 3 loại kĩ thuật định vị phổ biến là: standalone, radio-based và satellite-based.
1. Standalone: tiêu biểu nhất là phương pháp định vị dựa trên cell-id để ước lượng vị trí của thuê bao di động. Ở khu thành thị thì bán kính của cell vào khoảng 150m nên sẽ cho độ chính xác cao hơn so với vùng ngoại ô có bán kính cell vào khoảng 30000m.
2. Radio-based: đây là kĩ thuật định vị dựa trên các trạm thu phát sóng, tín hiệu được truyền từ thuê bao di động đến các trạm gốc để xác định vị trí của thuê bao đó. Các phương pháp định vị tiêu biểu dựa trên kĩ thuật này là: đo góc đến của tín hiệu (AOA), đo thời gian đến của tín hiệu (TOA). Tất cả các phương pháp này đều yêu cầu phải có sóng truyền, thiết bị thu và thiết bị phát. Trong trường hợp để cải thiện độ chính xác có thể sử dụng kết hợp với các phương pháp khác.
a. AOA: phương pháp này xác định vị trí của thuê bao di động dựa trên góc đến của tín hiệu. Nơi giao nhau của 2 phương xác định cho ta 1 vị trí, với mỗi phương là phương truyền sóng từ trạm thu đến thuê bao di động trong không gian 2 chiều. Phương pháp này yêu cầu phải có tối thiểu 2 trạm gốc. Việc yêu cầu các ăn ten có hướng cũng là một nhược điểm của phương pháp này.
b. TOA: phương pháp này xác định vị trí của thuê bao di động dựa trên phần giao nhau của các hình tròn. Hai phép đo đầu tiên cung cấp cho ta vùng hội tụ và phép đo thứ 3 dùng để xác định được vị trí của thuê bao. Tương tự như nguyên lý hoạt động của GPS, ta cần phép đo thứ 4 để giải quyết sự chênh lệch giữa tram phát và trạm thu. Nếu không, chỉ cần sự sai lệch chỉ 1 microsecond có thể dẫn đến sai lệch về vị trí lên tới 300 m.
3. Satellite-based:
Do GPS là một hệ thống định vị độc lập và không cung cấp bất kỳ tính năng truyền thông nào, vì vậy việc sử dụng nó ngày nay hầu hết bị giới hạn tới các ứng dụng được cài đặt cục bộ tại bộ thu GPS. Để giải quyết các vấn đề này, cần tích hợp GPS vào mạng di động. Vì vậy, định vị GPS hỗ trợ thêm các trạm tham chiếu (DGPS) và từ đó xuất hiện phương pháp định vị được hỗ trợ từ GPS gọi là A-GPS. So với phương pháp GPS, A-GPS cung cấp các cải thiện độ chính xác, giảm thời gian bắt vị trí, tiêu tốn năng lượng ít hơn bộ thu, và tăng độ nhạy của bộ thu.
Để sử dụng được A-GPS, đầu cuối phải được trang bị module GPS để thu các tín hiệu và dữ liệu hỗ trợ từ vệ tinh. Module này được hỗ trợ thông tin điều khiển và dữ liệu hỗ trợ bổ sung từ mạng di động. Bên cạnh đó phải có các trạm tham chiếu bên trong hạ tầng mạng di động, phục vụ cho việc tính toán dữ liệu và dịch dữ liệu thô thành dữ liệu hỗ trợ.