GIỚI THIỆU VỀ LUẬN VĂN
Giới thiệu
Hiện nay VNPT Lâm Đồng đã tổ chức Trung tâm OMC để thực hiện giám sát điều hành mạng viễn thông và giám sát chất lượng dịch vụ, nhưng các sự cố viễn thông chỉ được điều hành bằng báo cáo nhân công, không phản ánh đúng mức độ sự cố
Trong khi đó hầu hết các hệ thống viễn thông của VNPT Lâm Đồng được đầu tư rất đa dạng và nhiều chủng loại, mỗi hệ thống viễn thông đều có những sản phẩm phần mềm giao tiếp riêng đi kèm hỗ trợ điều khiển, giám sát, cảnh báo hệ thống Tuy nhiên, các hệ thống phần mềm này lại được thiết kế độc lập riêng cho từng hãng, không thể kết nối điều khiển các thiết bị của hãng khác, rất khó khăn, phức tạp cho việc điều hành giám sát, xử lý sự cố mạng viễn thông
Vì vậy, việc xây dựng Trung tâm OMC cùng với hệ thống TMN là cần thiết, tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều hành giám sát các hệ thống viễn thông của VNPT đồng thời giảm thiểu được nhân lực trực thông tin, giảm thiểu được thời gian mất liên lạc, nâng cao được chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa chi phí đầu tư.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Với mục tiêu xây dựng hệ thống mạng quản lý mạng viễn thông (TMN: Telecommunications Management Network) nhằm hỗ trợ Trung tâm OMC của VNPT Lâm Đồng quản lý, điều hành mạng viễn thông một cách hiệu quả nhất, đề tài bao gồm các nội dung nghiên cứu và hướng đến kết quả như sau:
Xây dựng hệ thống phần mềm tập hợp giám sát cảnh báo, hiệu năng từ tất cả các hệ thống viễn thông:
- Phân tích, đánh giá chức năng của các hệ thống phần mềm đi kèm với thiết bị của các hãng
- Thiết kế xây dựng các module phần mềm giao tiếp với các hệ thống chuyển mạch, truyền dẫn, Vinaphone, xDSL, Man-E, Switch, Router, Server …
- Thiết kế xây dựng module phần mềm tập hợp xử lý, lưu trữ cảnh báo và SMS cho các bộ phận liên quan
- Thiết kế và xây dựng và triển khai lắp đặt các hệ thống giám sát nhà trạm viễn thông tự động, từ xa.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Xây dựng mạng TMN có thể quản lý, giám sát, điều hành được các hệ thống
- Các hệ thống thiết bị viễn thông có trang bị hệ thống giám sát NMS của hãng cung cấp thiết bị
- Các hệ thống thiết bị viễn thông không trang bị NMS, giám sát bằng việc kết nối trực tiếp bằng cổng vật lý
- Các hệ thống thiết bị quản lý giám sát qua giao thức SNMP
- Các hệ thống thiết bị quản lý giám sát từ xa qua Webclient
- Các hệ thống thiết bị không có hệ thống giám sát
KIẾN THỨC TỔNG QUAN
Khái niệm và các chuẩn của TMN
TMN (Telecommunications Management Network) (1) ra đời khi mạng viễn thông bao gồm mạng chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN – Public Switching Telephone Network) và mạng truyền số liệu (DCN – Data Communications network) đã được số hoá hoàn toàn
Trong khái niệm TMN, những nguồn đó được quy chiếu thành các phần tử mạng (NEs) TMN quản lý mạng thông qua các hệ thống hỗ trợ khai thác (OSS – Operation Support Systems) Mối quan hệ giữa phần tử quản lý và phần tử bị quản lý hay giữa manager và agent ở đây chính là giữa OSS và NE
2.1.2 Mối quan hệ giữa TMN và mạng viễn thông
Nhiệm vụ của TMN là quản lý mạng viễn thông để đảm bảo chất lượng dịch vụ, đồng thời TMN còn hỗ trợ khai thác, quản lý mạng viễn thông một cách hiệu quả Vì vậy cần phải đảm bảo tính linh hoạt, có khả năng mở rộng và nâng cấp, tiết kiệm tài nguyên mạng Mạng quản lý viễn thông có thể quản lý tập trung hoặc phân tán phù hợp với quy mô mạng được quản lý, nó có thể là một mạng rất đơn giản kết nối một hệ thống khai thác (OS) với một phần tử mạng (NE), hay một mạng rất phức tạp khi kết nối nhiều OS, NE, và máy trạm (WS) (2)
Hình 2.1: Mối quan hệ giữa TMN và mạng viễn thông
Mạng viễn thông gồm rất nhiều thiết bị viễn thông như các hệ thống truyền dẫn, hệ thống chuyển mạch, các thiết bị ghép kênh, các bộ xử lý điều khiển, các thiết bị đầu cuối v.v trong mạng quản lý viễn thông chúng được gọi là phần tử mạng (NE)
TMN được Tổ chức dịch vụ của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-T– International Telecommunications Union – Telecommunications Services Sector) xác định trong chuỗi các khuyến nghị M.3000 Khi các mạng viễn thông có TMN chúng trở thành dễ dàng phối hợp về mạng và thiết bị giữa các nhà cung cấp dịch vụ với nhau Tóm lại khả năng kết hợp có thể đạt được giữa các mạng được quản lý
TMN sử dụng các nguyên tắc hướng đối tượng quản lý và các giao diện chuẩn xác định truyền thông giữa các thực thể quản lý trên mạng Chuẩn giao diện quản lý dành cho TMN được gọi là giao diện Q3 Kiến trúc TMN và các giao diện được định nghĩa trong chuỗi các khuyến nghị M.3000, được xây dựng trên cơ sở các chuẩn kết nối các hệ thống mở (OSI - Open System Interconnection) hiện hành.
Các chức năng của TMN
Các chức năng chính của TMN được chia thành 3 nhóm:
- Chức năng quản lý điều hành
- Chức năng quy hoạch mạng
2.2.1 Chức năng quản lý điều hành o Quản lý điều hành, cấu hình: gồm các nội dung chính yếu sau
- Cung cấp cấu hình mạng từ khi mới lắp đặt và sự thay đổi cấu hình
- Quản lý trạng thái cấu hình đang làm việc
- Quản lý việc lắp đặt phần cứng theo cấu hình đã được thiết kế
- Quản lý việc khởi tạo hệ thống theo cấu hình đã định o Quản lý điều hành xử lý lỗi và sự cố mạng lưới: được thực hiện thông qua các giám sát cảnh báo như phân tích số liệu thu được từ các cảnh báo khác nhau, chọn lọc số liệu cảnh báo để so sánh tìm ra mối tương quan giữa các thành phần mạng và tương quan theo thời gian Từ các thông tin về lỗi và sự cố xảy ra trên mạng hệ thống sẽ phân tích và cần thiết thì dùng các phương tiện đo kiểm tra mạng để xác định nguyên nhân gây ra lỗi, vị trí xảy ra lỗi và sự cố trên mạng cuối cùng kiểm tra thực trạng và mức độ nguy hiểm của lỗi, phạm vi ảnh hưởng của lỗi và xử lý lỗi bằng các phương tiện như hiệu chỉnh các chỉ tiêu, khôi phục hoặc khởi tạo lại cấu hình hệ thống o Quản lý hiệu năng: chức năng này có nhiệm vụ thu thập các loại dữ liệu về
Page 17 of 76 lưu lượng mạng (thời gian, số cuộc gọi thực hiện thành công, tỷ lệ thành công và không thành công các cuộc gọi qua từng nút mạng); dữ liệu đo chất lượng truyền dẫn; các dữ liệu quản lý phần mềm nút chuyển mạch bao gồm các số liệu về cập nhật phần mềm, sự cố phần mềm, hệ thống tự khởi động lại; dữ liệu về các mã chọn cuối của các nút chuyển mạch; dữ liệu khiếu nại khách hàng; dữ liệu từ phía đối tác o Quản lý số liệu cuộc gọi và tính cước khách hàng: chức năng này có nhiệm vụ thu thập số liệu cuộc gọi khách hàng, kênh thuê riêng theo tốc độ và dung lượng khách hàng thuê và chất lượng dịch vụ từ các hệ thống thống kê tự động và nhân công trên mạng để tính cước khách hàng theo các quy định hiện hành hợp pháp hợp lệ, cung cấp hoá đơn chi tiết hoặc tổng hợp cho khách hàng tuỳ theo quy định hợp pháp o Quản lý an toàn và an ninh mạng lưới Đó là chức năng cung cấp và đảm bảo khả năng truy cập an toàn tới các chức năng và năng lực của các thành phần cấu thành mạng lưới (Network Element – NE) Đây là chức năng cung cấp khả năng truy cập an toàn tới các thành phần thuộc hệ thống mạng điều hành mạng viễn thông (TMN) như: các hệ thống khai thác (OS – Operation System), các bộ điều khiển mạng cấp dưới (SNC – Subnetwork Control) và các thiết bị trung gian (MD – Mediation Device)
Truyền thông giữa các hệ thống khai thác với nhau (OS – OS); Truyền thông giữa hệ thống khai thác và phần tử mạng (OS - NE); Truyền thông giữa các phần tử mạng với nhau (NE – NE); Truyền thông giữa hệ thống khai thác với các trạm làm việc (OS – WS); Truyền thông giữa phần tử mạng và trạm làm việc (NE – WS)
2.2.3 Chức năng quy hoạch mạng
Quy hoạch mạng gồm quy hoạch các nguồn tài nguyên vật lý như: công cụ, thiết bị, nguồn nhân lực
TMN có thể là một mạng rất đơn giản kết nối một OS với một thành phần mạng (NE) nhưng có thể là một mạng rất rộng lớn kết nối nhiều: OS; NE; WS Dưới tiêu chí chức năng, TMN như một mạng riêng để quản lý điều hành mạng viễn thông; đáp ứng nhu cầu truyền thông TMN có thể sử dụng các kênh khai thác gắn kết EOC (Embedded Operations Channel) dùng tín hiệu số cũng có nghĩa là một số phần của TMN có thể là một mạng logic gắn kết trong mạng viễn thông
Kiến trúc vật lý
Tiếp theo mô hình chức năng, kiến trúc vật lý TMN chỉ rõ giới hạn của các nút mạng và các giao diện thông tin giữa các nút Các nút (như OS và các phần tử mạng) và các sự liên kết giữa các nút có thể được ánh xạ tới cả những thực thể phần cứng và phần mềm TMN bao gồm năm loại nút khác nhau và 4 loại liên kết Mỗi nút được ký hiệu bởi chức năng cung cấp bởi nút đó Mỗi đường liên kết được ký hiệu bởi giao diện giữa hai nút
Hình 2.2: Quan hệ giữa mô hình chức năng và kiến trúc vật lý
Các chức năng quản lý có thể được thực hiện trong sự khác nhau của các cấu hình vật lý Mối quan hệ của các khối chức năng tới thiết bị vật lý được trình bày ở bảng 2.1
Nó định rõ các khối vật lý quản lý theo tập các khối chức năng mà mỗi khối này được cho phép để chứa đựng Đối với mỗi khối vật lý, có một khối chức năng mà là đặc điểm của nó và có tính chất bắt buộc để chứa đựng Nơi đó còn tồn tại các chức năng khác tuỳ chọn cho các khối vật lý để bao hàm
OS là hệ thống mà thực hiện các chức năng hệ điều hành OSF như đã miêu tả trong kiến trúc chức năng TMN OS có thể cung cấp tuỳ chọn và QAF và các WSF Trong thực tế nó xử lý thông tin có liên quan tới quản lý viễn thông nhằm mục đích theo dõi điều khiển và giám sát mạng viễn thông OS cung cấp khả năng chủ yếu của hệ thống quản lý TMN, OS cung cấp khả năng giám sát hoặc khả năng điều khiển cho đáp ứng quản lý Một OS có thể được kết nối với OS khác, với cả một TMN giống nó hoặc một TMN khác
Các thành phần chức năng
Các thành phần vật lý Các khối chức năng
Giao diện Kiến trúc chức năng
Hình 2.3: Kiến trúc vật lí của TMN
Cấu hình chức năng của OS:
Cấu hình của OS phụ thuộc cấu hình của OSF Một OSF dịch vụ có liên quan tới các khía cạnh dịch vụ mạng và thực hiện hầu hết các qui tắc của giao diện khách hàng Một OSF là một mạng cơ sở ứng dụng TMN, chịu trách nhiệm cung cấp mức thông tin mạng cho OSF dịch vụ Nó liên lạc với NEF hoặc MF để mang theo các chức năng quản lý trên phần tử mạng
Cấu hình vật lý của một OS
Cấu trúc vật lý của OS có khả năng thực hiện các việc phân phối hoặc tập hợp Một OS tập hợp bộ chức năng OS hoàn chỉnh trong một hệ thống đơn Một OS phân phối có thể có chức năng phân phối dọc theo số lượng của các OS:
+ Yêu cầu thời gian thực cho lựa chọn giao thức TMN, đây là một nhân tố rất quan trọng trong kiến trúc vật lý của OS Sự lựa chọn phần cứng phụ thuộc rất nhiều vào việc có hay không một OS cung cấp dịch vụ thời gian thực, gần thời gian thực hay không phải thời gian thực
+ Truyền tải thông tin quản lý Cho một OS phân phối, phần tử mạng phải liên lạc và quản lý rất nhiều OS
+ Yêu cầu dung sai lỗi Một OS phân phối ít khi xảy ra sự cố nghiêm trọng do nguyên nhân là sự kết nối không thành công của kênh lẻ
+ Nghiên cứu quản lý và tổ chức
Phần tử mạng NE bao gồm thiết bị viễn thông (hoặc các nhóm/các phần của thiết bị viễn thông) và thiết bị trợ giúp hoặc bất kỳ mục hoặc các nhóm, các mục tính toán
Page 20 of 76 liên quan tới môi trường viễn thông mà thực hiện các NEF
Phần tử mạng NE có thể bao gồm bất kỳ tuỳ chọn của các khối chức năng quản lý theo các yêu cầu thực hiện của nó NE có một hoặc nhiều hơn các giao diện loại Q tiêu chuẩn và có thể có tuỳ chọn các giao diện F và B2B/C2B
NE tồn tại như thiết bị mà không có một giao diện tiêu chuẩn sẽ giành được sự truy cập tới cơ sở hạ tầng quản lý thông qua một chức năng tương thích Q Chức năng tương thích Q này sẽ cung cấp chức năng cần thiết để biến đổi giữa giao diện quản lý tiêu chuẩn và không tiêu chuẩn
3 Thiết bị trung gian MD
Một MD thực hiện chức năng trung gian như đã định nghĩa trong kiến trúc chức năng TMN Nhiệm vụ của chức năng trung gian là xử lý thông tin truyền giữa OS và phần tử mạng đảm bảo làm cho thông tin phù hợp Chức năng tại những điểm này có thể là lưu trữ, chuyển đổi, lọc, sắp xếp và phân loại thông tin
NEF MDF QAF OSF WSF
Sau đây là danh sách nhận dạng năm quá trình trung gian phù hợp với khối chức năng trung gian như đã miêu tả trong kiến trúc chức năng TMN:
- Chuyển đổi thông tin Chuyển đổi giữa các mô hình thông tin là một loại xử lý, quá trình chuyển đổi thông tin sẽ chuyển đổi rất nhiều mô hình thông tin thành mô hình thông tin đồng nhất, biến đổi thông tin từ MIP nội hạt tuân theo mô hình thông tin đồng nhất
- Liên kết làm việc Quá trình này cung cấp giao thức để thiết lập và dàn xếp kết nối bằng cách duy trì phạm vi thông tin
- Xử lý dữ liệu Quá trình này cung cấp tập trung, lựa chọn dữ liệu, đặt khuôn dạng cho dữ liệu và biên dịch dữ liệu
- Ra quyết định Quá trình này bao gồm truy nhập trạm làm việc, sắp xếp, lưu trữ dữ liệu, định tuyến dữ liệu, truy nhập kiểm tra
- Lưu trữ dữ liệu Quá trình này bao gồm lưu trữ cơ sở dữ liệu, cấu hình mạng, phân loại thiết bị, dự trữ bộ nhớ
+ Cấu hình của thiết bị trung gian
Chức năng trung gian có thể thực hiện như một thiết bị trung gian Trong trường hợp đứng một mình, những giao diện trước của NE, QA, và OS là giao diện cơ bản của
Giao diện sử dụng trong TMN
Như ta đã đề cập ở trên điểm tham chiếu có khả năng trở thành giao diện khi có một kết nối vật lý giữa hai thiết bị riêng rẽ Giao diện TMN đảm bảo khả năng tương tác của các hệ thống được kết nối với nhau nhằm thực hiện chức năng quản lý/lập kế hoạch TMN Giao diện TMN định nghĩa bản tin tương thích chung cho tất cả các chức năng quản lý, lập kế hoạch TMN mà không phụ thuộc vào loại thiết bị hoặc nhà cung cấp thiết bị Trong TMN tồn tại 3 loại giao diện cơ bản là : giao diện Q; giao diện X và giao diện
Giao diện Q được áp dụng tại điểm tham chiếu q, để cung cấp tính linh hoạt trong hỗ trợ giao thức truyền thông Giao diện Q được chia thành:
+ Giao diện Q3 được áp dụng tại điểm tham chiếu q3
+ Giao diện Qx được áp dụng tại điểm tham chiếu qx
Giao diện Q3 là giao diện của hệ thống khai thác bất cứ thực thể TMN nào kết nối trực tiếp tới OS đều sử dụng giao diện Q3 Giao diện Q3 hỗ trợ một tổ hợp chức năng rất phức tạp, và vì vậy nó đòi hỏi rất nhiều dịch vụ giao thức để đảm đương nhiệm vụ này
Giao diện Qx được áp dụng tại điểm tham chiếu qx, Qx là phần giao tiếp giữa NE và MD, MD và QA Giao diện Qx hỗ trợ một tập hợp nhỏ chức năng bằng cách sử dụng giao thức đơn giản nhưng phù hợp với các thành phần mạng không đòi hỏi nhiều chức năng và được sử dụng với số lượng lớn như thay đổi trong trạng thái cảnh báo, khởi tạo lại cảnh báo…
Hai nhóm giao diện Q3 và Qx được xếp thứ tự theo số dịch vụ truyền thông mà nó cung cấp độ phong phú cũng như độ phức hợp của các ứng dụng TMN mà chúng hỗ trợ Thông thường giao diện Q3 cung cấp các dịch vụ và giao thức phức tạp hơn, thực hiện nhiều chức năng hơn cho mỗi thành phần mạng (NE) Khi một thành phần mạng chỉ có giao diện Qx muốn kết nối tới OS thì phải qua thiết bị trung gian (MD)
Giao diện X áp dụng tại điểm tham chiếu x, dùng để liên kết hai TMN với nhau hoặc giữa TMN với một loại mạng quản lý khác Các bản tin và giao thức được định nghĩa cho giao diện X cũng có thể thích hợp cho giao diện Q3 sử dụng giữa các OS
Mô hình thông tin tại giao diện X giới hạn khả năng truy nhập từ bên ngoài mạng quản lý viễn thông, và có thể yêu cầu thêm các giao thức để đảm bảo an toàn
Giao diện F áp dụng cho điểm tham chiếu f, cần thiết cho sự kết nối giữa trạm làm việc WS với các khối cơ bản của TMN thông qua mạng truyền số liệu (DCN)
TRIỂN KHAI TMN TẠI VNPT LÂM ĐỒNG
Hiện trạng mạng lưới của VNPT Lâm Đồng
Hiện nay, tại VNPT Lâm Đồng có rất nhiều loại thiết bị được lắp đặt tại các trạm viễn thông, trạm BTS thường xảy ra một số sự cố như mất điện, mất liên lạc, đứt cáp quang … gây gián đoạn thông tin hoặc suy giảm chất lượng mạng, chất lượng dịch vụ, thực hiện phân tích nguyên nhân, tác giả nhận thấy có những khó khăn như sau:
Các hệ thống viễn thông được đầu tư đa dạng với nhiều chủng loại, rất khó khăn cho việc giám sát, điều hành và khai thác thiết bị Mỗi loại hệ thống thiết bị lại có một hệ thống NMS riêng rẽ, các cảnh báo không thống nhất, hệ thống khai thác riêng rẽ làm chậm trễ quá trình xử lý khai báo cấu hình thiết bị
Hình 3.1: Mô hình các hệ thống viễn thông phân tán tại VNPT Lâm Đồng
Các hệ thống giám sát, quản lý thiết bị chỉ được cài đặt tại các khu vực trung tâm, điều này làm cho việc điều hành xử lý thông tin thường xuyên chậm trễ do khi sự cố xảy bộ phận điều hành cũng như cán bộ kỹ thuật trực tiếp không nắm bắt thông tin kịp thời
Số nhân lực bố trí trực thông tin, khai thác quản lý mạng nhiều nhưng vẫn không hiệu quả do mạng lưới được quản lý riêng rẽ, không đồng bộ, qua nhiều bộ phận nên phải trao đổi thông tin tác nghiệp nhiều, dẫn đến nhiều sai sót
Do các hệ thống quản lý phân tán nên khó khăn trong việc chuẩn hóa, tối ưu, nâng cao chất lượng mạng lưới
Từ những khó khăn trên, việc xây dựng một ứng dụng đáp ứng yêu cầu tập hợp cảnh báo từ những hệ thống viễn thông hiện có như: BTS Vinaphone, hệ thống truyền dẫn, hệ thống TDM, hệ thống DSLAM, hệ thống Switch Layer2, ManE, mạng ĐHSXKD… thành một hệ thống thống nhất, quản lý cảnh báo tập trung trên một máy chủ sau khi xử lý, quy chuẩn, tra thư viện… máy chủ sẽ gửi thông tin xuống máy con được phân quyền của từng đài trạm, và nhắn tin SMS đến người có trách nhiệm.
Nghiên cứu các giao thức trao đổi dữ liệu quản lý
3.2.1 Các hệ thống có trang bị giám sát NMS Đa số các hệ thống thiết bị viễn thông đều có NMS của nhà cung cấp đi kèm, tuy nhiên do có nhiều phiên bản, cũng như nhiều nhà cung cấp thiết bị khác nhau nên rất khó tích hợp hoặc tích hợp với chi phí đầu tư rất cao Hơn nữa các hãng sử dụng nhiều chuẩn kết nối khác nhau như COBA, Webservice … khi cần kết nối với hệ thống NMS cần phải trang bị thêm bản quyền và cần sự hỗ trợ của nhà cung cấp thiết bị
Hơn nữa, các NMS này thường được trang bị cho VNPT tỉnh theo các dự án nhỏ lẻ, thường có số bản quyền rất ít như các hệ thống T2000 của Huawei, RM1354 của Alcatel, NM32 của Siemens …
Các chuẩn và bộ mã cảnh báo rất khác nhau, khó khăn trong việc giám sát cảnh báo Trung bình mỗi VNPT tỉnh có 5-10 hệ thống NMS do đó đòi hỏi ít nhất từ 5-10 màn hình giám sát rất khó khăn cho người quản lý điều hành xử lý sự cố thông tin Sau đây là các thông tin các hệ thống NMS của các thiết bị thu thập được trong quá trình nghiên cứu giao tiếp
TT Hệ thống NMS CSDL Hãng
1 SDH OSN T2000 SQL Server Huawei
2 xDSL UA56xxx N2000/U2000 SQL Sybase Huawei
3 SDH 16xx RM1354 Oracle Alcatel
4 DWDM-FW7500 Netsmart 1500 Mysql Fujitsu
5 SDH-4x70 FLEXR CR3 Mysql Fujitsu
6 DWDM-18xx OSS1350 Oracle Alcatel
7 DWDM Ciena - 240Gi OMEA1/ OMEA2 Mysql Nortel
8 DWDM Ciena - 120Gi OMEA3 Mysql Nortel
Bảng 3.1: Một số hệ thống thiết bị có trang bị NMS
3.2.2 Các hệ thống không có NMS
Một số hệ thống thiết bị viễn thông không được trang bị các NMS thường được giám sát qua các kết nối trực tiếp bằng cổng vật lý Thường các hệ thống tổng đài TDM được giám sát bằng phần mềm kết nối trực tiếp qua cổng RS232/X25/TCP
(3) Các phần mềm này sẽ lưu trữ cảnh báo dưới dạng Logfile chủ yếu ở dạng văn bản (Text), khó khăn cho việc truy xuất dữ liệu và số liệu thường không được làm tươi liên tục Sau đây là một số hệ thống đã nghiên cứu để thực hiện giao tiếp
TT Hệ thống Loại cổng Loại Logfile Hãng
2 AXE TCP/IP Text Ericsson
Bảng 3.2: Một số hệ thống thiết bị giám sát trực tiếp qua cổng vật lý
3.2.3 Các hệ thống thiết bị quản lý giám sát qua giao thức SNMP
Ngày nay, hầu hết các thiết bị viễn thông đều sử dụng giao thực SNMP để quản lý, giám sát thiết bị Theo giao thức SNMP khi có một sự cố xảy ra trên thiết bị thì một bản tin Trap SNMP sẽ được sinh ra và gửi về NMS qua việc mở một cổng TCP để luôn lắng nghe và thu thập cảnh báo Phương pháp này tương đối đơn giản và rất thuận lợi cho việc phát triển các hệ thống quản lý Tuy nhiên mỗi nhà cung cấp thiết bị thường có các bảng MIB (Management Information Base) riêng thường được bảo mật Sau đây là một số hệ thống đã được nghiên cứu giao tiếp
TT Hệ thống SNMP ver Hãng Ghi chú
4 ISAM 73xx Ver 1,2 Alcatel xDSL
5 MA56xx Ver 1,2 Huawei xDSL
Bảng 3.3: Một số hệ thống thiết bị giám sát qua giao thức SNMP
3.2.4 Các hệ thống thiết bị quản lý giám sát từ xa qua Webclient
Một số hệ thống giám sát chỉ phân quyền cho VNPT tỉnh giám sát qua Webclient và không cho phép kết nối với hệ thống NMS như các hệ thống Website điều hành sự cố mạng Vinaphone Các hệ thống này do các đối tác ngoài VNPT cung cấp nên rất khó mở rộng và tích hợp hoặc mở rộng nâng cấp với chi phí rất cao
TT Hệ thống Website Hãng cung cấp
1 BTS 2G dhtt.vinaphone.vn Huawei, Motorola, Alcatel,
2 3G/SRAN fm.vinaphone.vn Huawei, Nokia, Ericsson
3 4G/SRAN fm.vinaphone.vn Huawei, Nokia, Ericsson
Bảng 3.4: Một số hệ thống thiết bị giám sát qua Webclient
3.2.5 Các hệ thống thiết bị không có hệ thống giám sát
Các hệ thống hạ tầng nhà trạm, thường chỉ được giám sát tại chỗ, chưa được quản lý tập trung, trong mô hình nhà trạm VNPT thường không có người trực, nên các sự cố không được xử lý kịp thời, dẫn đến nhiều thiệt hại lớn như các sự cố: nhiệt độ cao, mất điện, hỏng máy phát điện và đặc biệt là sự cố cháy.
Thiết kế mô hình hoạt động của TMN
Sau khi tìm hiểu toàn bộ mạng lưới của VNPT Lâm Đồng, cũng như nghiên cứu về các giao thức quản lý, giám sát thiết bị của các hãng (vendor) của các chủng loại thiết bị, tác giả nhận thấy mỗi hãng sử dụng những giao thức, cách thức quản lý, giám sát rất riêng, mạng lưới thì rất nhiều chủng loại thiết bị, cũ mới khác nhau Từ đó tác giả nhận thấy cần phải thiết kế TMN thực sự mềm dẻo, dễ tích hợp các hệ thống khác nhau, do vậy một hệ thống TMN sử dụng phần mềm là phù hợp nhất
VENDOR A VENDOR B VENDOR X DEVICE 1 DEVICE X
Hình 3.2: Mô hình logic của TMN
Trong mô hình này thì toàn bộ các hệ thống thiết bị sẽ được kết nối về TMN sau đó TMN sẽ xử lý dữ liệu và phân phối đến các đầu mối có trách nhiệm vận hành mạng lưới
Mục tiêu của TMN là: phải giao tiếp được tất cả các hãng, các loại thiết bị Đầu ra của hệ thống là: trung tâm vận hành mạng cấp tỉnh (OMC), các bộ phận vận hành cấp huyện, xã và kể cả các cá nhân thông qua thiết bị di động.
Thiết kế cơ sở dữ liệu TMN
3.4.1 Cấu trúc hệ thống cơ sở dữ liệu
Page 29 of 76 Đối với việc cần phải lưu trữ, xử lý một lượng dữ liệu rất lớn từ các hệ thống thiết bị gửi về, nên đề tài chọn hệ cơ sở dữ liệu Oracle 11G, cài đặt trên máy chủ IBM Xeon 2.4Gi, RAM 16Gi, đĩa trống 100Gi (có kèm modem GSM và SIM nhắn SMS), Windows Server2012, Netframework 4.0 (4)
Hình 3.3: Hệ cơ sở dữ liệu Oracle trên máy chủ TMN
3.4.2 Lưu đồ thu thập dữ liệu của TMN
Hệ thống TMN quản lý, thu thập dữ liệu từ rất nhiều hệ thống viễn thông, tuy nhiên khi ta quy chuẩn lại thì có hai hình thức thu nhận dữ liệu chính đó là chủ động và bị động (5) (6) (7) a Thu thập dữ liệu chủ động
Như phân tích phía trên, đối với các hệ thống thiết bị đã có NMS thì toàn bộ dữ liệu sẽ được lưu trên CSDL của các NMS này, vấn đề đặt ra là TMN phải chủ động kết nối đến NMS với một chu kỳ thế nào để đảm bảo độ trễ ít nhất
Qua nghiên cứu tác giả nhận thấy dùng các giao thức trên nền TCP/IP trong mạng LAN, qua tường lửa sẽ đảm bảo được sự tin cậy cũng như tốc độ truy suất dữ liệu
Hình 3.4: Lưu đồ chủ động
Còn về chu kỳ lấy dữ liệu, qua thực nghiệm, tác giả quyết định cho cài đặt chu kỳ động, tức là tùy thuộc vào số lượng thiết bị mà ACS sẽ được cài đặt chu kỳ cho phù hợp, cụ thể như sau: dưới 1000 thiết bị (30s), đến 2000 (35s), cứ thêm 1000 thiết bị ta tăng thêm 5s (thực tế thì các VNPT tỉnh thường có số lượng thiết bị là ít hơn 2000/1 chủng loại) o Đối với hình thức này thì TMN sẽ thực hiện các bước sau:
- B1: TMN truy xuất bảng AGENTS, lấy thông tin về các hệ thống đã được kết nối đến TMN, chuẩn bị cho việc thu nhận dữ liệu
- B2: TMN kết nối đến các NMS với các quy tắc đã được định nghĩa trước trong AGENTS, bao gồm như địa chỉ NMS, thông tin bảo mật của NMS, cách thức lấy dữ liệu
- B3: TMN kiểm tra dữ liệu lấy về, nếu đó là bản tin sự cố (SC) thì sẽ chuyển vào bảng CURRENT_ALARM còn là bản tin khôi phục (KP) thì sẽ chuyển vào bảng HISTORY_ALARM b Thu thập dữ liệu bị động
Trong hình thức thu thập dữ liệu này thì khó khăn đặt ra là: không biết khi nào sẽ có dữ liệu truyền đến, do vậy nếu khi dữ liệu đến mà ACS không sẵn sàng thì dữ liệu sẽ bị mất Để giải quyết vấn đề này, tác giải thiết kế thêm một ACS chuyên giám sát các ACS nhận dữ liệu, nếu các ACS nhận dữ liệu không phản hồi thông tin, thì một cảnh báo sẽ được sinh ra và SMS ngay cho người quản trị
Hình 3.5: Lưu đồ bị động
Có một phát sinh đối với hình thức này là số lượng dữ liệu gửi về ACS là rất lớn, mặc dù đã sử dụng hệ CSDL Oracle tuy nhiên việc tràn dữ liệu lưu trữ vẫn xảy ra, trong quá trình thử nghiệm thì tác giả cho lưu các dữ liệu này lại Tuy nhiên khi hệ thống đã hoạt động ổn định, tác giả thêm tùy chọn “không lưu log” trong phần cài đặt của ACS, nhằm tối ưu không gian lưu trữ số liệu o Đối với hình thức này thì TMN sẽ thực hiện các bước sau:
- B1: Khi máy chủ TMN khởi tạo, thì sẽ có thực thể lắng nghe (LISTENING) bất kỳ thông tin gì gửi về từ các chủng loại thiết bị có trên mạng, TMN sẽ tiếp nhận và thực hiện phân tích xử lý, B2 và B3 tương tự như hình thức chủ động o Hình thức chủ động này thường sử dụng cho các hệ thống IP trong đó sử dụng các giao thức UDP, quá trình truyền nhận không có ACK, hình thức này không đạt độ tin cậy cao, tuy nhiên thông tin lại rất nhanh nhạy và kịp thời, tốt ít tài nguyên xử lý
3.4.3 Lưu đồ xử lý thông tin của TMN
Với mục tiêu là nhanh chóng cung cấp thông tin sự cố cho người vận hành, để khôi phục sự cố sớm nhất, do đó mọi quá trình xử lý của TMN phải tối ưu nhất, do vậy tác giả đã thiết kế một lưu đồ xử lý song song nhiều tác vụ trong cùng một thời điểm, như lưu đồ dưới đây (8)
DEVICE_CODE GROUP_USERS SMS_USERS
Hình 3.6: Lưu đồ xử lý thông tin của TMN o Sau khi dữ liệu được lưu vào CURRENT_ALARM qua hai hình thức thu nhận trên, thì TMN sẽ tiến hành xử lý song song 4 tiến trình (tương ứng với 4 nhánh trên lưu đồ), đó là:
Thứ nhất, thông tin sự cố là gì, sẽ được tham chiếu đến bảng ALARM_CODE, mức độ sự cố nghiêm trọng đến đâu sẽ tham chiếu đến bảng ALARM_LEVEL, thuộc nhóm sự cố nào sẽ tham chiếu đến bảng PROBLEM_TYPE
Thứ hai, thiết bị nào bị sự cố sẽ tham chiếu tới bảng DEVICE_INFO, từ thiết bị này hệ thống tham chiếu đến bảng VNPT_GROUP để biết được vị trì trạm đặt thiết bị, từ trạm này sẽ biết được sự cố thuộc đơn vị nào đề xử lý trong tiến trình thứ ba
Thứ ba, nối tiếp từ tiến trình thứ hai, ta sẽ truy xuất bảng GROUP_USERS để biết được những nhóm người nào sẽ phải xử lý sự cố nào, từ nhóm, ta sẽ truy xuất đến bảng USERS để tìm đích danh người nào, số điện thoại bao nhiêu để gửi SMS, riêng đối với những người dùng trên website thì sẽ truy xuất vào bảng USER_LOGIN để chuyển thông tin cảnh báo này đến các website đang đăng nhập
Xây dựng máy chủ TMN và ACS
Có 05 phương thức kết nối cơ bản của NMS, tùy thuộc vào từng hệ thống thiết bị khác nhau mà dùng phương thức phù hợp Các phương thức bao gồm kết nối trực tiếp qua cổng COM, kết nối trực tiếp qua cổng TCP, kết nối qua web server/client, kết nối qua các NMS, kết nối qua giao thức IP
Ngoài ra tại VNPT Lâm Đồng có rất nhiều thiết bị viễn thông các hệ thống phụ trợ đều chưa được giám sát
3.5.1 Kết nối qua cổng COM
Chuẩn giao tiếp RS232 (9) là một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi từ xưa đến nay để nối ghép các thiết bị viễn thông với máy tính Nó là một chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối nhiều nhất là hai thiết bị, chiều dài kết nối lớn nhất cho phép để đảm bảo dữ liệu là 15m, tốc độ 20kbit/s
Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 theo tiêu chuẩn TIA/EIA-232-F
Chiều dài cáp cực đại 15m
Tốc độ dữ liệu cực đại 20 Kbps Điện áp ngõ ra cực đại ± 25V Điện áp ngõ ra có tải ± 5V đến ± 15V
Trở kháng tải 3K đến 7K Điện áp ngõ vào ± 15V Độ nhạy ngõ vào ± 3V
Trở kháng ngõ vào 3K đến 7K
Các tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong viễn thông là: 1200 bps, 4800 bps,
Hình 4.1: Mô hình ACS kết nối qua cổng COM
Trên tổng đài EWSD có 02 cổng COM, trong đó COM1 dùng kết nối với máy chủ tương tác lệnh với tổng đài (OMT), ta sẽ kết nối COM2 với PC có cài ACS a Phương thức truyền dữ liệu qua cổng RS232
Sau khi kết nối dây giao tiếp chuẩn RS232 giữa EWSD và ACS, lúc này ta phải cài đặt các thông số kỹ thuật để hai phía bắt tay với nhau o Bước 1: Cài đặt thông số trên ACS bắng cách vào thư mục cài đặt ACS, mở file ACS.config, tìm đến các dòng cài đặt cho cổng COM và cài đặt như dưới đây
Trong đó: ta định nghĩa cổng kết nối với EWSD là COM2, tốc độ 9600 bps, số bit dữ liệu là 8, bit kết thúc là 1, và không kiểm tra chẵn lẻ o Bước 2: Cài đặt trên tổng đài EWSD băng cách vào máy chủ tương tác lệnh với tổng đài (OMT) đánh lệnh
MODFUOMTLNK: FUOMT=OUT, OMT=COM2/COM1;
Trong đó: lệnh trên ta định nghĩa là dữ liệu đẩy ra theo hướng (OUT) ưu tiên cổng COM2 so với COM1, cổng COM2 là nối với ACS b Ta thực hiện phân tích mẫu bản tin thu nhận được từ tổng đài
Sau khi ACS bắt tay thành công với tổng đài EWSD, thì bản tin dữ liệu từ tổng đài EWSD sẽ truyền tới ACS dưới dạng văn bản (text), lúc này ACS sẽ phân tích bản tin để biết được đây là bản tin gì, và ACS sẽ lưu dữ liệu vào CSDL, đây là dạng thu nhận dữ liệu bị động
Dưới đây là quá trình phân tích mẫu bản tin “mất kết nối trung kế” được gửi từ tổng đài EWSD đến ACS
PCM FAULT SLIP THRESHOLD EXCEEDED
PCM LINE CONNECTED AT : LTG = 0-42, DIU = 2
Trong đó: o DALAT: cho biết là bản tin đến từ tổng đài EWSD Đà Lạt, để phân biệt với các EWSD khác, dữ liệu này sẽ lưu vào trường DEVICECODE trong CSDL o PCM FAULT: cho biết thông tin cảnh báo, sẽ lưu vào trường
ALARMCODE trong CSDL o LTG=0-42, DIU=2: cho biết vị trí sự cố, ở đây là luồng E1 (PCM) có vị trí
0-42-2, sẽ được lưu vào PARAMETER trong CSDL o 19-05-24 18:52:23: cho biết thời điểm xảy ra sự cố, sẽ được lưu vào
PROBLEMTIME trong CSDL o Ngoài ra còn nhiều thông tin khác, ACS sẽ lưu vào trường ORIMESSAGE trong CSDL, các thông tin này phục vụ cho người vận hành chuẩn đoán sự cố để nhanh chóng khắc phục
3.5.2 Kết nối qua giao thức HTTP server/client
HTTP (HyperText Transfer Protocol - Giao thức truyền tải siêu văn bản) là một trong các giao thức chuẩn về mạng Internet, được dùng để trao đổi thông tin giữa máy chủ cung cấp dịch vụ (Web server) và máy sử dụng dịch vụ (Web client), là giao thức Client/Server dùng cho World Wide Web – WWW
Sơ đồ hoạt động của HTTP:
Hình 4.1: Sơ đồ hoạt động của HTTP
HTTP hoạt động dựa trên mô hình Client – Server, trong mô hình này, các máy tính của người dùng sẽ đóng vai trò làm máy khách (Client) Sau một thao tác nào đó của người dùng, các máy khách sẽ gửi yêu cầu đến máy chủ (Server) và chờ đợi câu trả lời từ những máy chủ này
Client tại VNPT tỉnh Web server
Mô hình ACS kết nối qua website (nhân công)
Mô hình ACS kết nối qua webService (tự động)
Khi chưa có TMN thì nhân viên điều hành mạng phải liên tục truy cập vào website http://dhtt.vinaphone.vn kiểm tra, thu nhận thông tin của mạng di động Vinaphone (hình phía trên), do thực hiện nhân công nên thường chậm trễ, thông tin hay nhầm lẫn, và đặc biệt là tốn nhân lực
Nhận thấy việc này có thể thực hiện tự động được nên TMN thiết kế ACS dưới dạng Webservice, ACS sẽ định kỳ tự động truy cập vào website http://dhtt.vinaphone.vn thu nhận dữ liệu, phân tích và lưu vào CSDL
Giao diện web client của Vinaphone khi đăng nhập nhân công:
Hình 4.4: Giao diện WebSite cảnh báo a Phương thức nhận dữ liệu từ máy chủ
Do máy chủ http://dhtt.vinaphone.vn có quảng bá qua internet nên máy cài ACS chỉ cần có kết nối với internet là ta sẽ có thể thu nhận được dữ liệu từ hệ thống o Bước 1: Cài đặt thông số trên ACS: Vào thư mục cài đặt ACS, mở file
ACS.config, tìm đến các dòng cài đặt cho máy chủ http://dhtt.vinaphone.vn và cài đặt như dưới đây
Hình 4.5: Giao diện cấu hình tham số của WebService
Trong đó: o Server Vinaphone: thông tin về máy chủ kết nối đến của Vinaphone o Username pass client: thông tin về tài khoản VNP cấp cho tỉnh o Username/ pass Oracle: thông tin về tài khoản kết nối Oracle b Ta thực hiện phân tích mẫu bản tin thu nhận được từ máy chủ
Sau khi kết nối được với máy chủ, ta sử dụng kiểu thu nhận dữ liệu chủ động để lấy dữ liệu
BTS BSC_728M_LDG(BTS_70:PHU-HOI_LDG) SITE 50 2019- 03-12 12:10:52 2481 Last RSL Link Failure - FMIC - Critical -/- Config Tag 806056 communicationFailureEvent - SITE -
BSC_728M_LDG(BTS_70:Phu-Hoi_LDG): 70 SITE - 2019- 03-12 12:10:52
KẾT QUẢ THỰC HIỆN
Công việc giám sát sự cố và điều hành mạng lưới
Các sự cố được tự động cập nhật nhanh chóng, đầy đủ và chi tiết bao gồm cả các thông tin dùng để chuẩn đoán, khắc phục (18) (19) o (1): là nơi có sự cố xảy ra, thường là các trạm viễn thông
Page 55 of 76 o (2): là tên thiết bị, do trong trạm thường có nhiều thiết bị, nên hệ thống chỉ rõ cụ thể thiết bị nào bị sự cố o (3): cụ thể là sự cố gì, có biên dịch tự động sang tiếng Việt, thân thiện với đối tượng người dùng là các công nhân kỹ thuật o (4): thời gian đã qua, từ lúc sự cố xảy ra o (5): Thông tin về máy phát điện của trạm có sự cố xảy ra
Hình 4.10: Giao diện hiển thị tại trung tâm quản lý mạng lưới.
Đối với bộ phận điều hành tập trung OMC
Tại nơi quản lý tập trung như Trung tâm điều hành OMC, phòng Quản lý mạng hoặc tại Host có thể chiếu lên màn hình lớn hiển thị toàn bộ sự cố trên mạng với màu sắc, còi báo khác nhau
Dữ liệu về sự cố liên tục tự động cập nhật mới không những về các thông tin sự cố mới mà còn cả những thông tin điều hành qua SMS, các nguyên nhân chi tiết được các bộ phận xử lý trực tiếp báo cáo lên
Trước khi có TMN, khi sự cố xảy ra, các bộ phận phải báo cáo về trung tâm điều hành cấp tỉnh thông qua Fax hoặc điện thoại, việc này có nhiều bất cập như: o Thường chậm trễ o Thông tin không đầy đủ, chính xác o Bộ phận tiếp nhận phải bố trí nhiều nhân lực.
Đối với lãnh đạo quản lý kỹ thuật
Với người quản lý mạng: số liệu các sự cố được tổng hợp hàng tuần, hàng tháng, hàng quý từ đó đưa ra các biện pháp tối ưu, phòng ngừa hợp lý, làm giảm thiểu nguy cơ gây sự cố
Với bộ phận kế toán là số liệu dùng để giảm trừ thời gian mất dịch vụ với khách hàng thuê truyền dẫn, khách hàng lớn, số liệu cho thanh quyết toán nhiên liệu
Với người quản lý kỹ thuật là các báo cáo hàng ngày, hàng giờ tình hình hoạt động của mạng lưới.
Đối với nhân viên xử lý tại hiện trường
Các cảnh báo sẽ được phân loại, quy chuẩn, biên dịch sang tiếng việt (điều này rất cần thiết vì khi điều hành tự động qua SMS thì công nhân kỹ thuật cũng có thể hiểu được) sau đó cảnh báo sẽ được gửi đến bộ phận liên quan qua SMS để xử lý ngay, nhanh chóng khắc phục sự cố, giảm thiểu thời gian mất dịch vụ (20)
Hình 4.10: Bản tin SMS nhận được của nhân viên kỹ thuật
Diễn giải: Sự cố (SC) đứt cáp quang, xảy ra tại trạm Cát Tiên, lúc 14h37p, đã trải qua 0 phút, trên thiết bị TRA_DTE.CTN.H11, số nhận dạng bản tin là
Theo dõi lưu lượng các thiết bị IP
- Để giám sát lưu lượng trên mạng IP, ta dùng ACS từ hệ thống PRTG, khi đó PRTG sẽ giao tiếp với thiết bị qua SNMP, thu nhận dữ liệu, lưu vào CSDL, từ đó TMN sẽ chỉ việc đọc CSDL này và hiển thị, giám sát, điều hành các cổng có dấu hiệu nghẽn mạng
Hình 4.11: Biểu đồ lưu lượng kết nối mạng IP
Diễn giải: trong hình biểu đồ lưu lượng của cổng 4/0/0 trên thiết bị LDG00DLT (Router core Đà Lạt), với mức thấp nhất (min) là 148 Mbps, cao nhất (Max) là 6.381 Mbps.
Thống kê tình trạng hoạt động của các thiết bị
Hình 4.12: Bảng báo cáo tình hình mất liên lạc thiết bị
Diễn giải: trên đây là biểu mẫu báo cáo tình hình mất liên lạc thiết bị của đơn vị quản lý, giám sát mạng lưới (Trung tâm Điều hành thông tin) (21)
(1) : nơi có thiết bị mất liên lạc
(2) : tên thiết bị mất liên lạc, với thiết bị mạng thì sẽ là địa chỉ IP
(4) Thời điểm sự cố xảy ra
(5) Thời điểm sự cố được khôi phục
(6) Nguyên nhân của sự cố, do bộ phận quản lý, vận hành, xử lý cập nhật
Đối soát việc vận hành máy phát điện
Khi chưa triển khai TMN, với khoảng 600 máy phát điện trải dài trên toàn tỉnh, bộ phận kế toán cấp tỉnh rất khó kiểm soát nhiên liệu của các đơn vị cấp dưới, thường chỉ căn cứ vào số liệu báo cáo điều này tồn tại những bất cập như: o Mức độ trung thực của nhân viên vận hành o Tốn nhân lực thống kê, báo cáo o Không kiểm soát được mức nhiên liệu dự phòng
Sau khi có TMN, thời gian máy phát điện hoạt động sẽ tự động được ghi nhận, chính xác đến từng giây Sau khi có thời gian vận hành, hệ thống sẽ nhân với định mức nhiên liệu và sẽ cho bộ phận kế toán chính xác mức tiêu hao.
Triển khai tại các VNPT tỉnh/ thành phố
Sau khi triển khai hệ thống TMN tại VNPT Lâm Đồng, nhận thấy hiệu quả mang lại rất cao, Tập Đoàn VNPT quyết định cho tác giả triển khai nhân rộng ra các VNPT tỉnh khác
Tính đến hết năm 2018, TMN đã được triển khai tại 53 VNPT tỉnh, và được Tập Đoàn VNPT đánh giá rất cao, dưới đây là danh sách các VNPT tỉnh đã triển khai TMN từ VNPT Lâm Đồng
TT VNPT tỉnh/TP TT VNPT tỉnh/TP