Cơ chế của việc điều khiển thông minh dựa vào mô phỏng hành vi, thao tác của người dùng khi xử lý các bất thường của hệ thống, tương ứng theo mô tả trong phần nghiệp vụ (mục 1.2.2), ánh xạ từ các bước thực hiện thủ cơng sang tự động hố như sau:
Tiếp nhận bất thường và kiểm tra thiết bi: Quá trình này bình thường sẽ do con người đảm nhiệm, nhưng sẽ thay thế bởi máy móc trong mơ hình thơng minh, cụ thể là các tiến trình quét dữ liệu tự động trên cơ sở dữ liệu theo định kì thay thế cho cơng việc rà soát bất thường của kĩ sư, đầu ra của q trình này là dữ liệu có bất thường hay khơng và thuộc đối tượng nào, chi tiết theo mục 2.3.1 và 2.3.2.
Tạo form mẫu theo chuẩn thiết bị: Mỗi thiết bị thực thi các thay đổi theo lệnh dạng ngôn ngữ người-máy theo mẫu nhất định, do đó có thể thay thế bằng hai phần là cú pháp lệnh và đối tượng lệnh kết hợp đẩy vào thiết bị. Hai phần này có thể tổng hợp được tự động từ dữ liệu, chi tiết theo mục 2.3.1 và 2.3.2.
Đẩy thông tin thay đổi vào thiết bị: Kết hợp các yếu tố bất thường, đối tượng, lệnh thực thi đã đủ một kịch bản điều khiển. Khi đó, tiến trình điều khiển
31
thơng minh sẽ quyết định “có” – là thực thi kịch bản khi bất thường, hoặc “không” – là khơng thực thi khi khơng phát hiện gì.
2.3.1. Giải pháp điều khiển rà sốt cấu hình tự động
So sánh cấu hình cell giữa 2 loại phần tử mạng RNC – các phần tử quản lý truy nhập mạng và MSC – các phần tử quản lý dữ liệu thuê bao thuộc lớp mạng lõi, với dữ liệu huấn luyện là dữ liệu phía RNC, theo Hình 2.22.
PSTN ISDN Internet USIM ME TE Nút B Nút B RNC Nút B Nút B RNC MSC/VLR GMSC EIR HLR/AuC SGSN GGSN UE Uu UTRAN Iu CN
Thực hiện rà soát tự động tham số trên các loại node mạng với nhau
Hình 2.22. Bài tốn so sánh cấu hình
Dữ liệu cần kiểm tra là dữ liệu phía MSC, nếu thiếu so với RNC là mẫu sai sót cần phải có hành động sửa. Đây là dạng nghiệp vụ phổ biến, do giữa các thiết bị có ràng buộc với nhau về mặt khai báo để đảm bảo dịch vụ, quá trình này khi thực thi thủ công sẽ tốn nhiều công sức và dễ sai sót, và khơng thường xun. Nhưng khi chuyển sang tiến trình làm việc trên dữ liệu sẽ rà quét liên tục dựa trên năng lực của máy móc nên tốc độ xử lý tăng lên, việc sai sót cũng theo đó được cải thiện.
Việc khai thác CSDL theo nghiệp vụ từ các dữ liệu (data1, data2, data3) ở Pha 1 chính là chìa khố cho việc trigger các điều khiển thông minh vào phần tử mạng để thực hiện các thay đổi mong muốn một cách tự động hố hồn tồn theo các các luật do người vận hành “dạy” cho hệ thống thơng minh, các dịng dữ liệu ở bài tốn như mơ tả trong Hình 2.23. Các dịng dữ liệu từ các RNC và MSC thành phần được
32
gom lại thành hai nhóm, sau đó dùng phép ghép bảng để chỉ ra phần sai lệch cần kích hoạt cơ chế xử lý, khơi phục.
RNC1 RNC2 RNCn Dữ liệu chuẩn RNC1, Cell1, LAC, CI RNC2, Cell2, LAC, CI RNCn, Celln, LAC, CI MSC1 MSC2 MSCm Dữ liệu ví dụ MSC1, Cell1, LAC, CI MSC2, Cell2, LAC, CI MSCm, Cellm, LAC, CI
Kiểm tra dữ liệu, kích hoạt khơi phục
Hình 2.23. Luồng so sánh dữ liệu phần tử mạng
Dựa trên lược đồ cơ sở dữ liệu quan hệ và cấu trúc sử dụng ngôn ngữ truy vấn để tổng hợp bảng cấu hình cell của RNC và MSC, các lệnh cấu hình theo mẫu truy vấn sau, ngồi việc chọn các giá trị chính cần so sánh, cần sử dụng các điều kiện trong ngôn ngữ để lọc được tập đầu vào chính xác cho việc so sánh, theo Hình 2.24. Sự xuất hiện kết quả của đoạn truy vấn dữ liệu này tương đương với việc có một dữ liệu đang chưa đúng kèm theo giá trị đúng cần có là gì, từ đó kích hoạt một kết nối vào thiết bị để thực thi việc bổ sung dữ liệu đúng.
33
Select Nodename, Cell, LAC , CI
From ((Select NodeID,Infoname, Infovalue from( select * from RESULT where TaskID=1111)))
pivot(max(Infovalue)
for Infoname in (Cell1, LAC, CI))) Trigger, NODE where NODE.NodeID= Trigger.NodeID
and Type = RNC
--Tổng hợp bảng cấu hình MSC
Select Nodename, Cell, LAC , CI
From ((Select NodeID,Infoname, Infovalue from( select * from RESULT where TaskID=2222)))
pivot(max(Infovalue)
for Infoname in (Cell1, LAC, CI))) Trigger, NODE where NODE.NodeID= Trigger.NodeID
and Type = MSC
Hình 2.24. Tổng hợp nhiều dữ liệu
So sánh hai cấu hình với nhau để tìm ra sai lệch, trong việc so sánh này cần lưu ý tổ hợp so sánh phải là duy nhất (ở đây là cụm Cell||LAC||CI). Kết quả so sánh khi hiển thị chính xác thêm điều kiện “not null” để đảm bảo lọc ra được kết quả mong muốn, theo Hình 2.25.
Đây là bài tốn cần rà sốt hàng ngày trong mạng di động, tập khai báo trên node MSC phải bao trùm tập khai báo trên các node RNC, nếu không sẽ ảnh hưởng dịch vụ. Ở đây sẽ xây dựng giải pháp thông minh kết hợp so sánh với phương pháp cũ để thấy ưu điểm của phương pháp mới.
34
Select MSC, RNC, Cell, LAC, CI
from(Select a2.MSC, a1.RNC, a1.Cell, a1.LAC, a1.CI, a2.Cell||a2.LAC||a2.CI CheckInfo
from(Select Nodename RNC, Cell, LAC , CI
From ((Select NodeID,Infoname, Infovalue from( select * from RESULT where TaskID=1111))
pivot(max(Infovalue)
for Infoname in (Cell1, LAC, CI))) Trigger, NODE where NODE.NodeID= Trigger.NodeID
and Type = RNC )a1,
(Select Nodename MSC, Cell, LAC , CI
From ((Select NodeID,Infoname, Infovalue from( select * from RESULT where TaskID=2222))
pivot(max(Infovalue)
for Infoname in (Cell1, LAC, CI))) Trigger, NODE where NODE.NodeID= Trigger.NodeID
and Type = MSC )a2
where a1.Cell||a1.LAC||a1.CI=a2.Cell||a2.LAC||a2.CI (+) )where CheckInfo is null
Hình 2.25. Ghép các bảng dữ liệu
Với bài toán này, theo cách làm cũ, kĩ sư cần thực hiện lặp lại nhiều bước thủ công qua việc đăng nhập từng thiết bị để trích xuất dữ liệu, sau đó ghép các dữ liệu theo cấu trúc chuẩn rồi mới so sánh để tìm ra sai khác, chưa kể cả việc vận dụng các cơng cụ local cũng sẽ khó lưu trữ và lan toả cho các người khác dùng, chưa kể thời gian đáp ứng chậm.
35
Tiếp nhận Xử lý dữ liệu Kiểm tra vấn đề Vào từng thiết bị
lấy thơng tin cấu hình
Tiếp nhận yêu cầu kiểm tra
Phát hiện bất thường? Xử lý dữ liệu từng cấu hình và gom thành mẫu chuẩn
Kiểm tra các mẫu dữ liệu để phát hiện bất thường
Có Khơng
Hình 2.26. Các bước xử lý dữ liệu thủ cơng
Với mơ hình tự động hố đã xây dựng, việc thực thi sẽ thể hiện sự tự động hố tồn trình, Hình 2.26 và 2.27 thể hiện sự thay đổi.
Tiếp nhận Tổng hợp báo cáo và điều khiển Dữ liệu node
RNC trên CSDL
Tiếp nhận yêu cầu
báo cáo Có dữ liệu bất thường? SQL tổng hợp so sánh cấu hình tự động trên CSDL Y N
Giao diện cho người dùng có thể crosscheck manual
Kích hoạt cảnh báo tự động lên màn hình giám sát
Kích hoạt tiến trình khơi phục tự động
Dữ liệu MSC trên CSDL
36
2.3.2. Giải pháp điều khiển rà soát tham số tự động
Đối với việc thu thập và kiểm sốt tham số, khối lượng cịn lớn hơn nhiều dữ liệu rà sốt, đồng thời trong mơ hình cũ một số thiết bị lớp cell/NodeB khơng những mất thời gian lấy thơng tin cịn cần khoảng thời gian để ra các yêu cầu thay đổi theo quy trình, việc tìm hiểu và so sánh các bước thực hiện để thấy hiệu quả vượt trội của hệ thống mới, Hình 2.28, 2.29 và 2.30 thể hiện sơ đồ so sánh tham số theo chuẩn.
PSTN ISDN Internet USIM ME TE Nút B Nút B RNC Nút B Nút B RNC MSC/VLR GMSC EIR HLR/AuC SGSN GGSN UE Uu UTRAN Iu CN Nguồn dữ liệu tham số chuẩn do người dùng định nghĩa Các tham số thiết bị lấy từ hệ thống
Hình 2.28. Bài tốn so sánh tham số chuẩn Select NodeB, InfoName, Infovalue
From ((Select Infoname, Infovalue from( select * from RESULT where TaskID=3333)))
pivot(max(Infovalue)
for Infoname in (NodeB, InfoName, Infovalue))) FLIP_ID, INFO
where INFO.TASKID= FLIP_ID.TASKID and INFO.Infoname= FLIP_ID.Infoname and INFO.Fixvalue != FLIP_ID.Infovalue
37
Giao diện định nghĩa tập dữ liệu chuẩn
NodeB, Tham số 1, Giá trị1 NodeB, Tham số 2, Giá trị2 NodeB, Tham số n, Giá trịn
NodeB1
NodeB2
NodeBm
Dữ liệu ví dụ
NodeBx, Tham số 1, Giá trị1 NodeBx, Tham số 2, Giá trị2 NodeBx, Tham số n, Giá trịn
Kiểm tra dữ liệu ví dụ
Hình 2.30. Luồng dữ liệu so sánh tham số chuẩn
Việc xử lý các file dữ liệu lớn (file dữ liệu hàng Gigabyte và số lượng đến vài chục triệu bản ghi mỗi ngày) địi hỏi các cơng cụ và máy tính local mạnh hơn, nhưng kết quả rất khó kiểm tra lại, trong khi tần suất làm việc thấp.
Tiếp nhận Xử lý dữ liệu Kiểm tra vấn đề Vào từng OSS
lấy thông tin cấu hình NodeB
Tiếp nhận yêu cầu kiểm tra
Phát hiện bất thường? Xử lý dữ liệu lớn để ra tham số cell/NodeB Kiểm tra, so sánh dữ liệu để phát hiện bất thường Có Khơng
38
Bằng việc sử dụng tiến trình đọc file tự động hàng ngày có thể lấy ra các thơng tin tham số trên CSDL, từ đó chỉ cần bổ sung thêm giao diện với kĩ sư để định nghĩa các giá trị chuẩn và trỏ sang phần mềm giám sát và phần mềm tác động có thể tự động hố tồn trình, giúp cho việc tối ưu chất lượng mạng ở lớp cell/trạm nhanh hơn, mang lại trải nghiệm tốt hơn cho khách hàng, theo Hình 2.31 và 2.32.
Tiếp nhận Tổng hợp báo cáo và điều khiển
Tiếp nhận yêu cầu báo cáo Có dữ liệu bất thường? SQL tổng hợp so sánh cấu hình tự động trên CSDL Có Khơng
Giao diện cho người dùng có thể crosscheck manual
Kích hoạt cảnh báo tự động lên màn hình giám sát
Kích hoạt tiến trình khơi phục tự động Thu thập và lưu
trữ dữ liệu lớn tự động từ các OSS
Hình 2.32. Tự động kiểm sốt tham số tồn trình
2.3.3. Giải pháp tối ưu tham số trong mạng lưới
Đối với việc quản lý một mạng lưới ngày càng phức tạp trọng mạng viễn thông, với tài nguyên hệ thống là hữu hạn nhưng phục vụ một số lượng khách hàng và dịch vụ ngày càng lớn trên phạm vi địa lý trải dài. Do đó, ln đặt ra bài tốn tối ưu tài nguyên hệ thống bằng việc lựa chọn các tham số, cấu hình phù hợp ở các lớp mạng, lớp dịch vụ, giao diện, môi trường mạng… để hiệu suất sử dụng là tối ưu nhất. Với kho dữ liệu đã thu thập được bằng nền tảng hệ thống thông minh là cơ sở sử dụng các thuật toán tối ưu phần mềm nhằm đưa ra nhưng lời giải tốt nhất.
Ở đây chúng ta xem xét cách xây dựng mơ hình tối ưu qua một bài tốn tối ưu tài nguyên cụ thể, đó là việc sử dụng tối ưu tài nguyên vô tuyến qua các tham số của môi trường vô tuyến [7]. Trong bối cảnh số thiết bị ngày càng gia tăng của việc phát triển IoT, tài nguyên tần số truy nhập và sử dụng dịch vụ ngày càng khan hiếm đặt
39
ra yêu cầu cần chia sẻ giữa các nguồn khác nhau để tối ưu hạ tầng truyền tải, cụ thể như Hình 2.33.
Tài nguyên R1 ưu tiên cho primary
user Tài nguyên chia sẻ
cho secondary
user, cần xếp tối đa
Rn
Khơng gian mạng vơ tuyến, tổng tài
ngun R
Hình 2.33. Tối ưu tài nguyên vô tuyến
Trong không gian vô tuyến với tài nguyên R, cần sắp xếp tối đa số user ưu tiên và các user chia sẻ để đảm bảo sử dụng dịch vụ, việc giải bài tốn sắp xếp với khơng gian hữu hạn sẽ giải quyết bằng giải thuật di truyền GA, dựa trên việc thu thập các tham số vô tuyến RF sau [5] [7]:
Dải tần hoạt động (Operating Frequency Band – FB)
Kỹ thuật điều chế (Modulation technique - MOD)
Tỷ lệ lỗi bit (Bit Error Rate - BER)
Tốc độ dữ liệu (Data Rate - DER)
Công suất truyền (Power Transmitted - PWR)
Nhiều đến người dùng chính (Interference to primary user - ITPU)
Bậc ưu tiên truyền tải (Transmission to Opportunity Index - TOI)
Các tham số này sẽ hoạt động như các gen của nhiễm sắc thể trong thuật tốn, như mơ tả Hình 2.34, các gen đánh thứ từ từ 1-7 tương ứng với các tham số vơ tuyến phía trên. Gen 1 – FB, gen 2 – MOD, gen 3 – BER, gen 4 – DER, gen 5 – PWR, gen 6 – TIPU, gen 7 – TOI. Tổ hợp các gen này sẽ đại diện các môi trường truy nhập, tài nguyên truy nhập khác nhau.
40
1 2 3 4 5 6 7
Hình 2.34. Cấu trúc nhiễm sắc thể
Dải tần số hoạt động FB: Là gen đầu tiên của cấu trúc nhiễm sắc thể. Trong giao tiếp không dây, mỗi máy phát cần một dải tần cho hoạt động của nó. Hiện tại, mỗi cơng nghệ được liên kết với băng tần cố định. Mặt khác, trạm thu phát tương thích có thể hoạt động trên bất kỳ băng tần thuận tiện nào. Theo tiêu chuẩn IEEE 802.22, phạm vi của dải tần hoạt động thay đổi từ 54MHz đến 862 MHz có kích thước bước là 8MHz. Do đó đối với q trình mã hóa, tổng số bit theo yêu cầu của gen FB là 7 bit, tương ứng biến mã hóa thay đổi từ 0000001 đến 1100110.
Kỹ thuật điều chế MOD: Là gen thứ hai của cấu trúc nhiễm sắc thể. Trong giao tiếp không dây MOD xác định liên kết giữa các dạng sóng. Theo tiêu chuẩn IEEE 802.22, các sơ đồ điều chế được xem xét ở đây là BPSK, QPSK, 8- QAM và 16-QAM. Do đó, đối với q trình mã hóa, tổng số số bit trong đó tất cả các sơ đồ điều chế trên có thể được biểu diễn là hai bit, tương ứng với biến mã hóa thay đổi từ 00 đến 11.
Tỷ lệ lỗi bit BER: Thông số quan trọng tiếp theo cho giao tiếp không dây là tỷ lệ lỗi bit. Nó mơ tả số lượng bit nhận được đã được sửa đổi do kênh nhiễu hoặc nhiễu. Mỗi ứng dụng có thể chịu đựng BER lên đến một giá trị nhất định. Phạm vi BER có thể thay đổi từ 10−1 đến 10−15, có kích thước bước là 10−1 [7]. Do đó để mã hóa cho BER cần tổng số bit là 4, tương ứng với biến mã hóa thay đổi từ 0001 đến 1111.
Tốc độ dữ liệu DR: Nó mơ tả số bit được truyền trên một đơn vị thời gian. Yêu cầu của tốc độ dữ liệu thay đổi từ ứng dụng này sang ứng dụng khác, như với thoại thơng thường, hình ảnh độ nét cao, video, .v.v. Trong mơ hình này, tốc độ dữ liệu thay đổi từ 50 kbps đến 1,55 Mb/giây có kích thước bước là 50 kb/giây. Do đó, đối với q trình mã hóa, tổng số số bit cần để biểu diễn DR là 5, với biến mã hóa thay đổi từ 00001 đến 11111.
41
Cơng suất truyền PWR: Tham số RF thứ năm cho giao tiếp hệ thống không dây là cơng suất. Trong mơ hình này, cơng suất thay đổi từ 3 dbm đến 45 dbm có khoảng cách bước là 3 dbm. Do đó số bit cần để mã hóa PWR là 4, với biến mã hóa thay đổi từ 0001 đến 1111.
Nhiễu vào người dùng chính ITPU: ITPU, trong mạng vơ tuyến nhận thức là một trong những Tham số RF. Nó được xem xét sao cho hiệu suất của người dùng chính khơng bị ảnh hưởng do cơng suất truyền của CR. Trong công việc này, ITPU thay đổi từ 0,0625 đến 0,9375 có kích thước bước là 0,0625. Do đó đối với q trình mã hóa tổng số bit trong đó ITPU này có thể được biểu diễn là 4. Do đó biến mã hóa khác nhau từ 0001 đến 1111.
Chỉ số cơ hội truyền tải TOI: TOI là một trong những thông số quan trọng nhất đối với kênh tiến trình lựa chọn. TOI phụ thuộc vào ma trận hoạt động của người dùng chính. Việc CR sử dụng kênh trong tương lai là được xác định với sự trợ giúp của Chỉ số cơ hội truyền tải TOI. Giá trị TOI càng lớn thì xác suất của sự can thiệp của người dùng chính, do đó có khả năng việc sử dụng kênh của người dùng