Nghiên cứu kiến trúc hướng dịch vụ SOA và ứng dụng xây dựng hệ thống giao tiếp thiết bị truy nhập mạng băng rộng

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HOÀNG QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ SOA VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIAO TIẾP THIẾT BỊ TRUY NHẬP MẠNG BĂNG RỘNG Chuyên nghành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ HÀ NỘI – 2013 1 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Văn Võ Phản biện 1: ……….……………………………… ………………… Phản biện 2: ……………….….……………………….……………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: …… giờ ……. ngày ……. tháng …… năm ……… Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 2 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây với sự phát triển nhanh chóng, vượt bậc của các công nghệ truy nhập băng rộng (xDSL, FTTx) và các dịch vụ mới (VoIP, IPTV, VoD) với yêu cầu về băng thông kết nối tới các thiết bị truy nhập (IP DSLAM, L2SW, MSAN …) ngày càng cao, đã thúc đẩy các nhà cung cấp dịch vụ phải phát triển một nền tảng cơ sở hạ tầng viễn thông có khả năng đáp ứng và có tính mở rộng. Hiện nay phần đa các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thông vẫn thực hiện việc khai bao thiết lập dịch vụ cho các thuê bao băng rộng chủ yếu được thực hiện qua giao diện dòng lệnh (command line) thông qua cổng Console trên thiết bị truy nhập hoặc Telnet (TErminaL NETwork) từ xa. Do thực hiện khai báo qua giao diện dòng lệnh rất chậm và dễ bị nhầm lẫn vì phải ghõ từng lệnh trực tiếp từ bàn phím. Vì vậy sẽ tiện lợi hơn rất nhiều nếu ta có thể tự động hóa các công việc Telnet khai báo cấu hình thiết bị truy nhập. Kiến trúc hướng dịch vụ SOA (Service Oriented Architecture) như là giải pháp tối ưu để tích hợp các dịch vụ viễn thông và các nhà cung cấp. Nó cho phép cung cấp những dịch vụ có tính đầy đủ nhất đối với nhu cầu của người sử dụng, vấn đề tích hợp được đặt ra để cho phép các ứng dụng, thiết bị riêng lẻ có thể tích hợp với nhau trong các quy trình nghiệp vụ và không chỉ giới hạn trong các doanh nghiệp viễn thông mà còn có khả năng tích hợp với các quy trình của khách hàng và đối tác bên ngoài. Trước nhu cầu thực tế của các doanh nghiệp viễn thông trong việc nâng cao chất lượng quản lý, khai thác và vận hành các dịch vụ, học viên đề xuất việc “Xây dựng hệ thống giao tiếp thiết bị truy nhập mạng băng rộng” dựa trên kiến trúc hướng dịch vụ. Nội dung và mục tiêu của luận văn gồm 3 phần chính: Chương 1: Kiến trúc hướng dịch vụ SOA. Giới thiệu tổng quát về kiến trúc hướng dịch vụ SOA, những đặc điểm chính và lợi ích của kiến trúc SOA. Chương 2: Các phương pháp tiếp cận trong triển khai SOA và quy trình phát triển ứng dụng theo mô hình SOA. Từ đó xác định được tuỳ vào từng hệ thống mà việc xây dựng kiến trúc hướng dịch vụ có thể sử dụng phương pháp phù hợp. Chương 3: Phân tích và thiết kế hệ thống giao tiếp thiết bị truy nhập mạng băng rộng. Đặt vấn đề và mô tả các yêu cầu của hệ thống với các chức năng cơ bản như kết nối với thiết bị, thiết lập thông số cho các dịch vụ băng rộng… 3 Từ đó, hướng nghiên cứu đề tài có thể xem là giải pháp để xây dựng hệ thống tự động hoá trong việc cung cấp dịch vụ băng rộng trong các doanh nghiệp viễn thông. 4 CHƯƠNG 1. KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ SOA Trong chương 1 của luận văn sẽ trình bày tổng quan về SOA, kiến trúc tổng thể của SOA để từ đó thấy được những lợi ích và đặc điểm cơ bản của SOA. 1.1 Định nghĩa SOA và các khái niệm Kiến trúc hướng dịch vụ (SOA – Service Oriented Architecture) là chủ đề mới trong lĩnh vực công nghệ thông tin và được sự quan tâm của nhiều nhà cung cấp dịch vụ Công nghệ thông tin (CNTT) và truyền thông lớn trên thế giới như IBM, HP, BEA, Oracle, SAP và Microsoft SOA có thể xây dựng và thực thi các hệ thống CNTT một cách dễ dàng và nhanh chóng bằng cách trực tiếp đáp ứng và tiếp cận các mục đích của một tổ chức. SOA tích hợp quy trình nghiệp vụ và CNTT vào một framework mở, ở đó người ta có thể thêm vào các dịch vụ. 1.1.1 Service là gì? Là thao tác nghiệp vụ đơn giản, được thực hiện lặp lại nhiều lần. Service cung cấp một giá trị hay một nội dung xác định, có thể là dịch vụ hay chức năng. VD: tra cứu thuê bao, mở tài khoản mới, hay truy cập 1 thực thể trong CSDL. Ta có thể hình dung service như sau: Hình 1-1: Mô tả định nghĩa service 5 Mỗi service có thể chỉ là một công việc (task) được thực hiện bởi một cá nhân hay là một quy trình con hoặc cũng có thể là toàn bộ một quy trình logic, được viện dẫn đến nhiều lần. 1.1.2 Hướng “service” Cách thức phân tích, thiết kế xây dựng các ứng dụng phần mềm lấy service làm trung tâm, làm thành phần cơ bản, cốt lõi. Việc xây dựng các ứng dụng phần mềm hướng dịch vụ thực hiện bằng cách phân tích, thiết kế và lắp ráp các service với nhau. 1.1.3 Kiến trúc hướng dịch vụ SOA Trong vài năm gần đây SOA đã bắt đầu được nhắc đến nhiều hơn và có rất nhiều khái niệm SOA được biết đến như: + SOA - mô hình kiến trúc hướng dịch vụ là tập hợp của các Service, ở đó chúng giao tiếp với nhau. + SOA là một cấu trúc tích hợp các service lại với nhau. + SOA được hiểu là một cấu trúc hỗ trợ cho việc giao tiếp giữa các service, dựa trên các nội dung chính về các ứng dụng frontend, dịch vụ, kho lưu trữ dịch vụ, và các kết nối dịch vụ. + SOA được hiểu là framework (nền tảng) cho việc xây dựng và tích hợp các quy trình nghiệp vụ, các ứng dụng dưới sự hỗ trợ của cơ sở hạ tầng CNTT. + Theo khái niệm của IBM thì: SOA là kiến trúc hướng dịch vụ cho phép khả năng linh hoạt trong việc thể hiện các thành phần của quy trình nghiệp vụ và cơ sở hạ tầng CNTT, có thể được tái sử dụng và kết hợp với nhau. Ngoài ra, tài liệu “Enterprise SOA - SOA Best Practices” trình bày định nghĩa SOA thông qua 4 thành phần cơ bản như sau: Kiến trúc hướng dịch vụ SOA là kiến trúc công nghệ thông tin của doanh nghiệp bao gồm 4 thành phần: application frontends, service, service repository và service bus. Trong đó, một service bao gồm contract, 1 hoặc nhiều interface và implementation 6 Hình 1-2: Các thành phần trong định nghĩa SOA Application frontend (Các ứng dụng giao tiếp với người dùng): là ứng dụng giao tiếp với người sử dụng. Chúng khởi tạo và điều khiển các hoạt động của hệ thống phần mềm doanh nghiệp. Service (Dịch vụ): là thành phần phần mềm thực hiện một chức năng riêng biệt, độc lập. Bao gồm cài đặt cụ thể để cung cấp logic nghiệp vụ, dữ liệu được thực hiện bằng các ngôn ngữ và kỹ thuật lập trình khác nhau. Service repository (Kho lưu trữ các service): cung cấp khả năng lưu trữ, tìm kiếm các services và có được các thông tin mô tả và sử dụng service từ service contract. Service bus: Thành phần cung cấp khả năng kết nối linh hoạt, lỏng lẻo các thành phần tham gia SOA, bao gồm các services và các ứng dụng không đồng nhất. 1.1.4 Kiến trúc tổng thể SOA Để có cái nhìn tổng quát về SOA, chúng ta cùng tìm hiểu kiến trúc tổng thế của nó. Kiến trúc SOA là một kiểu kiến trúc phân tầng, được thể hiện qua hình vẽ sau: 7 Hình 1-3: Kiến trúc tổng thể SOA Nhìn từ dưới lên ta có thể thấy được kiến trúc SOA như sau: - Tầng dưới cùng là tầng chứa các ứng dụng con trong hệ thống CNTT của doanh nghiệp. - Tầng phía trên nó là tầng chứa service thực thi. - Tầng tiếp theo là tầng Orchestration (kết hợp) là sự kết hợp các service thực thi theo một quy trình. - Tầng trên của tầng Orchestration là tầng chứa các service nghiệp vụ. - Tầng trên của tầng các service nghiệp vụ thể hiện toàn bộ quy trình hay luồng công việc của hệ thống doanh nghiệp. - Tầng trên cùng trong kiến trúc SOA là tầng các ứng dụng front-end. 1.2 Những đặc điểm và lợi ích của SOA 1.2.1 Các đặc điểm của kiến trúc SOA - Tăng khả năng cộng tác. - Tăng cường tính mềm dẻo của quy trình nghiệp vụ. - Cung cấp thống nhất thao tác truy cập dữ liệu. - Tăng cường khả năng kết nối không đồng nhất. - Tăng khả năng tái sử dụng các services. 8 1.2.2 Lợi ích của kiến trúc SOA Với các đặc điểm trên của kiến trúc hướng dịch vụ SOA, kiến trúc SOA sẽ mang lại cho doanh nghiệp rất nhiều lợi ích khi doanh nghiệp triển khai thành công kiến trúc này: Về công nghệ thông tin - Giảm thời gian và công sức xây dựng lại ứng dụng phần mềm. - Tăng tính linh hoạt để thay đổi hoạt động của hệ thống phức. - Giảm thiểu chi phí về thời gian, nhân lực, vật lực để bảo trì các ứng dụng phần mềm. - Giảm thiểu rủi ro đối với các dự án lớn, phức tạp. Về quy trình nghiệp vụ - Mềm dẻo trong việc xây dựng quy trình nghiệp vụ. - Tăng cường khả năng trao đổi thông tin giữa doanh nghiệp và các khách hàng và đối tác thương mại. - Dễ dàng và nhanh chóng cải tiến quy trình nghiệp vụ, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, kinh doanh của doanh nghiệp. 1.3 Kết chương Kiến trúc công nghệ thông tin ngày càng là một thành phần thân thiết trong doanh nghiệp. Cũng bởi vậy, nên càng ngày, các thành phần phần mềm của ứng dụng được module hóa càng nhỏ càng tốt và khả năng tái sử dụng càng ngày được doanh nghiệp mong muốn tăng cường. Và do đó, SOA là kiến trúc công nghệ thông tin đang được các doanh nghiệp trong nước cũng như thế giới quan tâm, nghiên cứu và triển khai ứng dụng. 9 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG THEO MÔ HÌNH SOA Trong chương này sẽ đưa ra hai phương pháp tiếp cận: 1. Phương pháp tiếp cận Bottom-up (từ dưới lên): xuất phát từ thực trạng của hệ thống hiện có. 2. Phương pháp tiếp cận Top-down (từ trên xuống): xuất phát từ yêu cầu nghiệp vụ. 2.1 Các phương pháp tiếp cận trong triển khai SOA 2.1.1 Cách tiếp cận Bottom-up (từ dưới lên) Phương pháp này dựa trên việc phân tích tình trạng, các tài nguyên có sẵn của hệ thống hiện có và tái sử dụng lại những thành phần này trong việc xây dựng các dịch vụ mới. Sau khi có được các dịch vụ từ những thành phần đó, ta có thể cải tiến chất lượng dịch vụ hoặc tổ hợp các dịch vụ lại để tạo ra những dịch vụ cao cấp hơn hay còn gọi là các dịch vụ tổ hợp. Các thành phần chính của các tổ chức hiện nay được xây dựng trên các service như Web service theo một tiến trình tương tự như sau: Hình 2-1: Các bước cơ bản trong tiến trình bottom-up. - Bước 1: Model application services Kết quả của giai đoạn này là sự định nghĩa của các yêu cầu ứng dụng được thoả mãn thông qua việc sử dụng Web service. [...]... BĂNG RỘNG Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu lý thuyết về kiến trúc dịch vụ SOA, học viên đã bắt tay tìm hiểu cách thức xây dựng một ứng dụng theo kiến trúc này và trong phần này sẽ thực hiện phân tích, thiết kế hệ thống giao tiếp thiết bị truy nhập băng rộng theo kiến trúc hướng dịch vụ SOA 3.1 Đặt vấn đề Hiện nay việc khai bao thiết lập (mở/cắt) dịch vụ cho các thuê bao băng rộng (HIS, IPTV…) trên... phân tích và thiết kế hệ thống giao tiếp với thiết bị băng rộng dựa trên kiến trúc hướng dịch vụ SOA đã giúp cho quá trình tự động hoá các quy trình cung cấp dịch vụ băng rộng, việc khai báo thiết lập (mở/cắt) dịch vụ cho các thuê bao HSI, IPTV được thực hiện nhanh chóng chính xác, đảm bảo việc cung cấp dịch vụ và chăm sóc khách hàng tốt nhất 20 KẾT LUẬN KHUYẾN NGHỊ Kiến trúc hướng dịch vụ SOA bao gồm... thành một hệ thống lớn thường sử dụng phương pháp bottom-up để tận dụng cơ sở hạ tầng có sẵn và tiết kiệm chi phí Còn hầu hết những hệ thống lớn hiện nay đi vào xây dựng đều theo định hướng SOA và áp dụng phương pháp top-down, nhằm mục đích đảm bảo khả năng mở rộng và thường xuyên thay đổi các yêu cầu với hệ thống 14 CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP THIẾT BỊ TRUY NHẬP MẠNG BĂNG RỘNG Sau... thấy rằng việc xây dựng và chuyển đổi các ứng dụng phần mềm trong doanh nghiệp cung cấp dịch vụ sang kiến trúc SOA là hoàn toàn khả thi Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu và xây dựng ứng dụng mẫu học viên gặp những khó khăn và khuyến nghị hướng phát triển tiếp theo Những khó khăn trong quá trình nghiên cứu và xây dựng ứng dụng:  Tìm hiểu nhu cầu thực tiễn trong khai thác và quản lý dịch vụ tại doanh... trình nghiệp vụ (mở/cắt) dịch vụ thành một luồng nghiệp vụ có thể thực hiện độc lập và kết hợp với các luồng nghiệp vụ khác trong hoạt động điều hành sản xuất của doanh nghiệp viễn thông Với những tồn tại trên và dựa trên kiến trúc kiến trúc hướng dịch vụ SOA tìm hiểu được học viên xây dựng hệ thống giao tiếp thiết bị L2SW quản lý khai báo thiết lập (mở/cắt) dịch vụ cho các thuê bao băng rộng 3.2 Mô... 2-4: Các bước cơ bản trong xây dựng hệ thống SOA - Bước 1: Service-oriented analysis (Phân tích hướng dịch vụ) Đây là giai đoạn đầu để quyết định phạm vi của hệ thống SOA Hệ thống gồm những dịch vụ nào? Tầng dịch vụ là được lược đồ hoá ra (mapped out), và chia dịch vụ ra thành các mô hình, bao gồm hệ thống SOA sơ bộ 13 - Bước 2: Service-oriented design (Thiết kế hướng dịch vụ) Đây là giai đoạn có sự... và nghiên cứu cụ thể về các khía cạnh kỹ thuật kiến trúc hướng dịch vụ SOA, học viên đã bắt tay thực hành các lý thuyết đó bằng việc phân tích, thiết kế và thử nghiệm phát triển một sản phẩm phần mềm theo hướng dịch vụ Kết hợp giữa lý thuyết và thực hiện, học viên đã hiểu sâu hơn về kiến trúc hướng dịch vụ SOA, thực tiễn khai thác và quản lý dịch vụ viễn thông trong các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ. .. application services Một vài các dịch vụ ứng dụng được mô hình hoá trong bước 1 có thể được trình bày thành bản thiết kế Các dịch vụ có thể cung cấp thêm vào cho thiết kế - Bước 3: Deploy application services Các dịch vụ ứng dụng được phát triển theo sự mô tả dịch vụ và bản thiết kế chi tiết ứng dụng - Bước 4: Test services Các dịch vụ, môi trường kết hợp của chúng và logic của những hệ thống cũ sẽ được kiểm... nghiệm ứng dụng cần có phòng lab để thực hiện  Thời gian nghiên cứu về công nghệ còn hạn chế Kiến nghị hướng phát triển tiếp theo:  Tìm hiểu và lựa chọn giải pháp hỗ trợ SOA để làm nền tảng cơ sở hạ tầng và các công cụ phát triển ứng dụng phần mềm  Ứng dụng mẫu có thể khai thác thực tế tại các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thông  Ứng dụng có khả năng tích hợp với các hệ thống khác được thiết. .. các giao diện dịch vụ - Bước 6: Service administration (Quản trị dịch vụ) Sau khi các dịch vụ được triển khai, vấn đề quản lý các ứng dụng trở thành hàng đầu, mối quan tâm cho hệ thống phân tán, và các ứng dụng dựa trên các thành phần (componentbased applications) và việc xem xét chúng như các dịch vụ trong một tổng thể 2.3 Kết chương Một số hệ thống cũ muốn nâng cấp hay tích hợp thêm một số dịch vụ . thác và vận hành các dịch vụ, học viên đề xuất việc Xây dựng hệ thống giao tiếp thiết bị truy nhập mạng băng rộng dựa trên kiến trúc hướng dịch vụ. Nội. NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HOÀNG QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ SOA VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIAO TIẾP THIẾT BỊ