Luận Văn Xây dựng ứng dụng tìm kiếm thông tin theo vị trí trên mạng ngang hàng có cấu trúc

TÓM TẮT NỘI DUNG
Hiện nay, các dịch vụ dựa vào vị trí cung cấp dịch vụ cho các thiết bị di động đang phát triển mạnh. Trong đó dịch vụ tìm kiếm thông tin theo vị trí là một dịch vụ quan trọng. Do các máy chủ cung cấp dịch vụ dựa vào vị trí hiện nay hoạt động rời rạc, không có sự liên kết với nhau dễ gây quá tải tại các máy chủ vào giờ cao điểm, thông tin cung cấp cho người dùng không đa dạng. Chính vì vậy nảy sinh nhu cầu liên kết các máy chủ của các nhà cung cấp dịch vụ lại với nhau thành một mạng dịch vụ. Để các máy chủ cung cấp dịch vụ có thể liên kết được với nhau thì phải giải quyết được các vấn đề về quản lý, lưu trữ, xử lý thông tin phân tán và tìm kiếm thông tin quy mô lớn. Mạng ngang hàng có cấu trúc sẽ là một giải pháp tốt để liên kết các máy chủ cung cấp dịch vụ lại với nhau vì bản chất của mạng ngang hàng là xử lý và lưu trữ dữ liệu phân tán đồng thời mạng ngang hàng có cấu trúc có ưu điểm là tìm kiếm dữ liệu nhanh, có thể tìm kiếm được dữ liệu trên quy mô lớn và hệ thống có khả năng mở rộng cao.
Khoá luận đã xây dựng một hệ thống tìm kiếm thông tin theo vị trí dựa trên mạng ngang hàng có cấu trúc trong đó thông tin tìm kiếm được dựa trên ngữ cảnh của người sử dụng. Ngữ cảnh ở đây là các thông tin về tuổi, giới tính, sở thích của người dùng và các thông tin về môi trường như thời tiết, mùa trong năm, thời gian trong ngày và vị trí hiện tại của người dùng. Hệ thống đã được thử nghiệm và đánh giá thông qua môi trường mạng có giới hạn băng thông và độ trễ giống với môi trường mạng Internet và mạng điện thoại hiện nay. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống xây dựng đã đáp ứng được các yêu cầu của dịch vụ dựa vào vị trí là cung cấp dịch vụ thời gian thực và có thể dễ dàng mở rộng hệ thống.

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. MÔ HÌNH DỊCH VỤ DỰA VÀO VỊ TRÍ 3
1.2. Tổng quan về dịch vụ dựa vào vị trí 3
1.3. Các thành phần của dịch vụ dựa vào vị trí 4
1.3.1. Thiết bị di động 5
1.3.2. Mạng kết nối 6
1.3.3. Thành phần định vị 8
1.3.4. Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ 9
1.4. Cách thức hoạt động của dịch vụ dựa vào vị trí 10
1.5. Tìm kiếm thông tin dựa vào vị trí 11
1.6. Tổng kết 12
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM THÔNG TIN TRÊN MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC 13
2.1. Tổng quan về mạng ngang hàng 13
2.1.1. Khái niệm mạng ngang hàng 13
2.1.2. Ưu điểm và nhược điểm của mạng ngang hàng 14
2.1.3. Phân loại mạng ngang hàng 15
2.2. Mạng ngang hàng có cấu trúc 16
2.1.1. Tổng quan về mạng ngang hàng có cấu trúc 16
2.2.2. Mạng ngang hàng có cấu trúc CHORD 18
2.3. Tìm kiếm thông tin trên mạng ngang hàng có cấu trúc 22
2.3.1. Tìm kiếm chính xác 22
2.3.2. Tìm kiếm theo thuộc tính – giá trị 22
2.3.3. Tìm kiếm theo khoảng 23
2.4. Kết luận 24
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG DỊCH VỤ TÌM KIẾM THÔNG TIN THEO VỊ TRÍ DỰA TRÊN MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC 26
3.1. Mục đích và yêu cầu của tìm kiếm thông tin dựa vào vị trí 26
3.2. Giải pháp thực hiện 27
3.2.1. Tạo câu truy vấn phù hợp với ngữ cảnh 27
3.2.2. Biểu diễn dữ liệu theo vị trí 27
3.2.3. Chèn dữ liệu vào mạng ngang hàng có cấu trúc 29
3.2.4. Tìm kiếm dữ liệu 30
3.3. Cấu trúc hệ thống 32
3.4. Hoạt động của hệ thống 33
3.5. Đặc điểm của hệ thống đề xuất 36
3.6. Kết luận 37
CHƯƠNG 4. THỰC THI VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG TRÌNH 38
4.1. Kết quả thực thi chương trình 38
4.2. Mô hình thử nghiệm 39
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO 43
5.1. Kết luận 43
5.2. Hướng phát triển tiếp theo của khoá luận 44

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Cấu trúc hệ thống dịch vụ dựa vào vị trí 4
Hình 2. Một số thiết bị di động sử dụng dịch vụ dựa vào vị trí 5
Hình 3. Mạng diện rộng không dây 6
Hình 4. Mạng cục bộ không dây 7
Hình 5. Mạng cá nhân không dây 7
Hình 6: Xác định vị trí dùng tín hiệu vệ tinh 8
Hình 7. Xác định vị trí dùng dựa vào các trạm sóng đài 9
Hình 8. Cách thức hoạt động của dịch vụ dựa vào vị trí 10
Hình 9: Mô hình mạng ngang hàng 13
Hình 10. Hệ thống mạng ngang hàng lai ghép 15
Hình 11. Mạng ngang hàng có cấu trúc Chord dạng vòng tròn 17
Hình 12. Mô hình mạng Chord 19
Hình 13: Định nghĩa các trường trong bảng định tuyến của Chord 19
Hình 14. Minh hoạ quy tắc lưu khoá trong mạng Chord 20
Hình 15. Minh hoạ chia bề mặt trái đất thành các ô 28
Hình 16. Minh hoạ một ô của bề mặt trái đất được chia ra 28
Hình 17: Minh hoạ tìm kiếm thông tin trong một vùng 30
Hình 18: Minh hoạ thông tin vị trí của một ô trên bề mặt trái đất 31
Hình 20. Cấu trúc hệ thống dịch vụ tìm kiếm thông tin dựa vào vị trí 33
Hình 21: Minh hoạ việc tạo truy vấn theo ngữ cảnh 34
Hình 22: Yêu cầu địa chỉ IP và cổng của các máy trong mạng ngang hàng 34
Hình 23: Yêu cầu tìm kiếm của thiết bị di động gửi lên mạng ngang hàng 35
Hình 24: Minh hoạ mạng ngang hàng trả kết quả cho thiết bị di động 36
Hình 25: Minh hoạ giao diện hiển thị kết quả tìm kiếm thông tin 38
Hình 27: Giao diện hiển thị kết quả trên bản đồ 39
Hình 28: Mô hình thí nghiệm 39
Hình 29: Kết quả thí nghiệm 40
Hình 30: Đồ thị kết quả thử nghiệm 41


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày này, số lượng các thiết bị di động cầm tay tăng nhanh, sức mạnh xử lý và bộ nhớ của thiết bị đã có thể đáp ứng được yêu cầu của nhiều dịch vụ. Trong đó dịch vụ dựa vào vị trí là một dịch vụ phổ biến và đang phát triển hiện nay. Dịch vụ này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và cung cấp các thông tin như dịch vụ gần nhất, theo dõi phương tiện giao thông, các dịch vụ khẩn cấp. Dịch vụ tìm kiếm thông tin là một dịch vụ quan trọng của dịch vụ dựa vào vị trí và đang phát triển mạnh.
Tuy hiện nay có nhiều dịch vụ tìm kiếm thông tin nhưng thông tin tìm kiếm được thường không đúng yêu cầu và không có liên hệ với ngữ cảnh của người dùng. Ngữ cảnh ở đây là các thông tin cá nhân (tuổi, giới tính, sở thích, lịch làm việc), thông tin môi trường xung quanh (thời gian trong ngày, mùa trong năm, thời tiết .) và vị trí của người dùng. Để đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng là tìm kiếm thông tin chính xác và phù hợp với yêu cầu của người dùng thì khoá luận đã xây dựng một hệ thống tìm kiếm thông tin theo vị trí trong đó thông tin được tìm kiếm dựa trên ngữ cảnh của người dùng. Hệ thống sẽ cung cấp thông tin một cách tự động cho người dùng bằng cách tạo truy vấn tìm kiếm tự động từ ngữ cảnh của người dùng. Yêu cầu của hệ thống này là phải có khả năng tìm kiếm dữ liệu trên quy mô lớn, có tính phân tán và có khả năng mở rộng cao.
Công nghệ mạng ngang hàng đã phát triển nhanh chóng trên mạng Internet trong thời gian gần đây với sự xuất hiện của hàng loạt các ứng ngang hàng như Napster, Gnutella, Freenet, BitTorrent, Edonkey . Sở dĩ mô hình mạng mạng ngang hàng phát triển như vậy là vì mô hình này rất phù hợp với tính phân tán của dữ liệu, đồng thời nó đảm bảo quyền quản lý dữ liệu của người dùng nên khuyến khích được việc chia sẻ dữ liệu, làm tăng nguồn tài nguyên trên mạng. Mô hình mạng ngang hàng cũng được sử dụng để xử lý các bài toán phức tạp do tận dụng được khả năng tính toán phân tán và tích hợp dữ liệu từ các máy tính tham gia mạng. Trong mạng ngang hàng các máy tham gia đều đóng góp tài nguyên như băng thông, khả năng xử lý và khả năng lưu trữ.
Để đáp ứng được yêu cầu của hệ thống tìm kiếm thông tin theo vị trí là có thể tìm kiếm dữ liệu trên quy mô lớn, có tính phân tán và có tính mở rộng cao thì mạng ngang hàng có cấu trúc là một giải pháp tốt. Bởi vì mạng ngang hàng có cấu trúc có ưu điểm là có thể quản lý, lưu trữ và tìm kiếm trên quy mô lớn, có tính phân tán và có thể dễ dàng mở rộng. Vì vậy khoá luận đã đi sâu vào nghiên cứu và xây dựng hệ thống tìm kiếm thông tin theo vị trí dựa trên mạng ngang hàng có cấu trúc . Để đánh giá hiệu quả của hệ thống đã xây dựng thì hệ thống đã được thử nghiệm trong môi trường được giới hạn về băng thông và độ trễ giống với môi trường Internet và mạng điện thoại hiện nay và kết quả thử nghiệm là khá khả quan.
Khoá luận được chia làm 5 chương:
- Chương 1: Chương này sẽ giới thiệu về cấu trúc của hệ thống dịch vụ dựa vào vị trí hiện đang được sử dụng và các yêu cầu của dịch vụ dựa vào vị trí.
- Chương 2: Trong chương này sẽ giới thiệu tổng quan về mạng ngang hàng, ưu nhược điểm của mạng ngang hàng và các phương pháp tìm kiếm đang được sử dụng trong mạng ngang hàng có cấu trúc.
- Chương 3: Chương này sẽ trình bày về ý tưởng, yêu cầu và cách thức xây dựng dịch vụ tìm kiếm thông tin theo vị trí dựa trên mạng ngang hàng có cấu trúc.
- Chương 4: Trong chương này chúng ta sẽ trình bày về mô hình thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của dịch vụ tìm kiếm thông tin theo vị trí đã xây dựng và đưa ra các nhận xét đánh giá kết quả thử nghiệm.
- Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tiếp theo của khoá luận.