QUY ĐỊNH về HÌNH THỨC đề CƯƠNG LUẬN văn THẠC sỹ

Các trạm viễn thông hiện nay không có hệ thống giám sát tập trung, thường được vận hành nhân công, nên không hiệu quả về mặt chi phí.. Việc chạy máy phát để cấp điện cho trạm viễn thông

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Trần Văn Tụ

QUẢN LÝ CÁC TRẠM VIỄN THÔNG TẬP TRUNG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN BÌNH

Phản biện 1: TS Nguyễn Ngọc Minh

Phản biện 2: TS Nguyễn Quốc Khương

Luận văn này được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc:

Có thể tìm hiểu luận văn này tại:

Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thôn

1

MỞ ĐẦU

Ngành viễn thông và công nghệ thông tin đang phát triển không ngừng Công nghệ 5G đang được ứng dụng và phát triển mạnh mẽ vào cuộc sống Ngoài những công nghệ vượt trội thì mạng 5G còn có nhược điểm là vùng phủ hẹp, nên cần có nhiều cột phát sóng hơn

Để quản lý và vận hành số lượng lớn các trạm là bài toán khó Các trạm viễn thông hiện nay không có hệ thống giám sát tập trung, thường được vận hành nhân công, nên không hiệu quả về mặt chi phí Khi xảy ra sự cố thì việc giám sát cảnh báo không được cập nhật ngay

mà lại cần có nhân công đến để xử lý Nguồn điện cấp cho trạm hoạt động thường xuyên bị mất điện và phải chuyển sang nguồn điện máy phát Việc chạy máy phát để cấp điện cho trạm viễn thông hiện nay thực hiện hoàn toàn bằng nhân công

Hiện nay trên thực tế VNPT nói chung và VNPT Hải Dương nói riêng có khoảng 380 trạm, mỗi trạm viễn thông có rất nhiều các thiết bị khác nhau Quản lý các nhà trạm có các

bộ phận như phòng KTĐT, phòng Kế toán, Trung tâm Điều hành và các viễn thông khu vực, các nhân viên viễn thông khu vực Vì vậy khi trạm có biến động, khi xử lý các sự cố về thiết bị BTS, NoedB, EnodeB hay khi bổ sung, thay đổi, sửa chữa các thiết bị phụ trợ như máy phát điện, bình Accu, các mô đun trong tủ nguồn… thì vật tư thay thế phải được cập nhật trên hệ thống Chưa có một giải pháp đồng bộ giải quyết vấn đề trên, thông tin nhà trạm còn phân tán ở nhiều hệ thống quản lý, thao tác thủ công nên dữ liệu không được chuẩn hoá, các nghiệp vụ hiện trường tốn thời gian và chi phí thực thi, thông tin không tin cậy, chính xác, không giám sát và đánh giá được kết quả thực hiện của nhân viên

Do đó em nghiên cứu đề tài ”Quản lý các trạm viễn thông tập trung” làm luận

văn tốt nghiệp nhằm xây dựng hệ thống thống quản lý và điều khiển các trạm viễn thông của VNPT trên địa bản tỉnh Hải Dương

Luận văn gồm 3 chương và trình bày về các vấn đề:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý trạm viễn thông

Chương 2: Phân tích thiết kế và thử nghiệm hiện trạng quản lý trạm

viễn thông VNPT Hải Dương

Chương 3: Triển khai thử nghiệm và đánh giá kết quả trên thực tế tại

VNPT Hải Dương

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN QUẢN LÝ NHÀ TRẠM HIỆN NAY

1.1 Giới thiệu chương

Hiện nay VNPT Hải Dương đã và đang khai thác nhiều trạm viễn thông, để cung cấp

đa dịch vụ cho khách hàng Việc phát triển các trạm viễn thông này kéo theo đó là bài toán

về nhân lực để vận hành, bảo dưỡng, khai thác, bảo vệ nhà trạm Việc đưa thêm nhân lực vào để vận hành đảm bảo cho hoạt động của các trạm được an toàn là bài toán kinh tế không hiệu quả Trước tình hình đó tôi xin đưa ra một giải pháp quản lý, vận hành, khai thác và bảo vệ các trạm tập trung

1.2 Khảo sát hiện trạng, các tồn tại trong công tác quản lý các trạm viễn

thông địa bàn VNPT Hải Dương

Để phát triển mạng viễn thông cần có nhiều cột phát sóng, đặc biệt phát triển lên mạng 5G thì số lượng trạm cần rất nhiều

Để vận hành được số lượng các trạm trên mất rất nhiều chi phí vận hành và quản lý Việc vận hành hiện nay chủ yếu bằng nhân công nên chi phí rất cao dẫn đến giá ảnh hưởng đến lợi nhuận

Quản lý thủ công nên hiệu quả không cao, không quản lý được chi phí thường xuyên Việc giám sát hoạt động của trạm viễn thông không giám sát được

Các cảnh báo còn thiếu và không được thường xuyên cập nhật

Quản lý các trạm đơn lẻ không quản lý tập trung được

1.3 Khảo sát, đánh giá các giải pháp hiện có

Việc quản lý tập trung các trạm viễn thông hiện nay chưa có một giải pháp tổng thể Các trạm viễn thông chỉ có ít các cảnh báo kèm theo các các thiết bị viễn thông, chưa

có một giải pháp độc lập để quản lý nhà trạm

Các cảnh báo của các trạm chưa được cập nhật đầy đủ

Mới chỉ có các bộ chạy máy nổ tự động ATS hỗ trợ khi cần chuyển điện máy phát dự phòng Nhưng thường xuyên bị lỗi do không đồng bộ với các thiết bị

Giải pháp thay thế người trực trực tiếp tại trạm viễn thông bằng trực gián tiếp Các trạm viễn thông được giám sát và điều khiển từ xa Chỉ cần một người trực tại trung tâm

3 điều khiển thì có thể vận hành tốt nhiều trạm viễn thông, do đó số lượng người trực được giảm bớt đi rất nhiều

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG

QUẢN LÝ TRẠM VIỄN THÔNG VNPT HẢI DƯƠNG

Để đảm bảo thực hiện quản lý và vận hành trạm viễn thông tập trung theo yêu cầu đề

ra, thi hệ thống cần thực hiện các chức năng:

Hệ thống phải thực hiện đầy đủ chức năng của một nhân viên vận hành và bảo dưỡng tổng đài và có thể mở rộng thêm các chức năng khác tuỳ thuộc vào ứng dụng thực tế tại các trạm viễn thông và phát triển thêm sau này Việc phát triển thêm các chức năng mới sau này phải thừa kế các phần đã có trước, thực hiện mở rộng chức năng phải nhanh chóng và không ảnh hưởng đến quá trình làm việc liên tục của trạm viễn thông

Hệ thống phải đảm bảo độ an toàn, ổn định cao với chi phí ban đầu cho toàn bộ thiết

bị thấp và có thể sử dụng tốt được trong nhiều năm

Thực hiện các công việc giám sát và điều khiển từ xa tại trung tâm điều khiển Tại một trung tâm điều khiển có thể giám sát và điều khiển được nhiều trạm viễn thông

2.2 Phân tích các chức năng của giải pháp

Sơ đồ 2.1 Tổng quan của hệ thống giám sát và điều khiển

báo đầu vào

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN

Điều khiển 8 đầu ra

Kết nối mạng nội bộ hoặc qua VPN

Kết nối qua mạng nội bộ

VT Hải Dương

Mạng nội bộ Gửi tin nhắn SMS cho người dùng.

- Mở khóa máy nổ

- Đề máy nổ

- Cầu dao đảo chiều

- Bật tắt điều hòa và quạn

- Còn 4 đầu ra dự phòng chưa dùng.

Bộ điều khiển tại các trạm.

TRẠM n

Giám sát 8 cảnh báo đầu vào

Điều khiển 8 đầu ra

- Còn 4 đầu ra dự phòng chưa dùng.

Kết nối qua mạng nội bộ

- Máy chủ để lưu dữ liệu các sự kiện và trạng thái ở các trạm

Mạch Vi Điều Khiển

Giám Sát Nhiệt Độ

Giám Sát Cửa Đóng Mở

Giám Sát Cảnh Báo Cháy

Giám Sát Cảnh Báo Cáp

Giao tiếp với máy tính

ở trung tâm Điều Khiển Đường truyền VPN hoặc Ethernet

SƠ ĐỒ PHÂN GIÃ CHỨC NĂNG

Máy Tính Trung Tâm Điều Khiển

2.4 Thiết kế cơ sở dữ liệu

Giải pháp dùng hệ quản trị CSDL MySQL

Danh sách các bảng trong chương trình

Cấu trúc các bảng như sau:

*/ Bảng “calendar” dùng lưu lịch các mùa để tính định mức nhiên liệu chạy máy nổ

*/ Bảng “config” lưu đường dẫn server

*/ Bảng “device” lưu cấu hình các trạm khách

*/ Bảng “device_host” lưu trạng thái trên các trạm khách

7

*/ Bảng “device_host_quata” lưu các định mức trên các trạm khách

*/ Bảng “history” lưu lịch sử các trạng thái trên trạm khách

*/ Bảng “host” lưu đường dẫn các trạm khách

*/ Bảng “permission” phân quyền người dùng

*/ Bảng “sms” lưu thời gian gửi sms

*/ Bảng “sms_group” lưu nhóm tin sms

*/ Bảng “sms_type” lưu nội dung các tin nhắn

9

*/ Bảng “upgrade_version” lưu update các phiên bản

*/ Bảng “user” lưu thông tin người dùng

*/ Bảng “user_host” lưu phân quyền người dùng

*/ Bảng “user_permission” nhóm quyền người dùng

2.5 Thiết kế phân hệ lõi điều khiển logic nghiệp vụ

2.5.1 Tổng quan về vi xử lý Raspberry

2.5.1.1 Giới thiệu chung về Raspberry

Raspberry Pi là cái máy tính giá 35USD kích cỡ như iPhone và chạy HĐH Linux Với mục tiêu chính của chương trình là giảng dạy máy tính cho trẻ em Được phát triển bởi Raspberry Pi Foundation – là tổ chức phi lợi nhuận với tiêu chí xây dựng hệ thống mà nhiều người có thể sử dụng được trong những công việc tùy biến khác nhau

2.5.1.2 Phần cứng raspberry

Sơ đồ 2.3 cấu tạo Raspberry Pi

Raspberry Pi có hai phiên bản, Model A có giá 25$ và Model B có giá 35$ Model B

như hình trên thông dụng hơn cả Model B bao gồm những phần cứng và những cổng giao diện

 SoC 700MHz với 512MB RAM

 1 cổng HDMI cho đầu ra âm thanh / video số

 1 cổng video RCA cho đầu ra video Analog

 Jack Headphone Stereo 3.5mm cho đầu ra âm thanh Analog

 02 cổng USB

11

 01 đầu đọc thẻ nhớ SD để tải hệ điều hành

 01 cổng Ethernet LAN

 01 giao diện GPIO (General Purpose Input/Output)

Model A cũng gần tương tự như Model B nhưng có sự thay đổi như sau

 1 cổng USB

* Không có cổng Ethernet vì thế người dùng phải thêm Adapter USB Wi-Fi hoặc Ethernet nếu cần kết nối mạng

 256MB RAM

2.5.1.3 Hệ điều hành trên raspberry

Về cơ bản Raspberry Pi có khá nhiều OS linux chạy được nhưng vẫn có sự thiếu vắng của Ubuntu (do CPU ARMv6)

Điểm danh một số Distributions Linux (nhúng) chạy trên Raspberry Pi như Raspbian, Pidora, openSUSE, OpenWRT, OpenELEC,…

1 Raspbian: http://www.raspbian.org/

Đây là bản build Linux dựa trên nên Debian (Gần giống ubuntu) với giao diện LXDE (thay vì GNOME) Có đầy đủ web browser, media player, tools, etc … Nói chung HĐH này dành cho những người muốn dùng Raspberry Pi như một cái PC

2 Raspbmc: http://www.raspbmc.com/

2.5.1.4 Một số lưu ý khi dùng Raspberry

2.5.1.5 Kết luận về Raspberry

2.5.2 Tổng quan về các ngôn ngữ dùng cho hệ thống

2.5.2.1 Hệ điều hành linux dùng cho raspberry

Linux là một từ gọi chung của nhiều biến thể Hệ điều hành được phát triển bằng cách

sử dụng nhân (kernel) Linux do Linus Torvalds tạo ra như một giải pháp mã nguồn mở thay thế

2.5.2.2 Ngôn ngữ PHP để lập trình trang Web

PHP - viết tắt hồi quy của "Hypertext Preprocessor", là một ngôn ngữ lập trình

kịch bản được chạy ở phía server nhằm sinh ra mã html trên client PHP đã trải qua rất nhiều phiên bản và được tối ưu hóa cho các ứng dụng web, với cách viết mã rõ rãng, tốc độ nhanh, dễ học nên PHP đã trở thành một ngôn ngữ lập trình web rất phổ biến và được ưa chuộng

2.5.2.3 Ngôn ngữ c để lập trình điều khiển phần cứng trên raspberry

13

Ngôn ngữ C là ngôn ngữ lập trình có mục đích và được sử dụng khá phổ biến nhờ

tính đơn giản và linh hoạt Nó cũng là một ngôn ngữ lập trình có cấu trúc và độc lập với máy

2.5.2.3.1 Ngôn ngữ lập trình C là gì?

Ngôn ngữ C được sử dụng để tạo ra các ứng dụng hệ thống tương tác trực tiếp với

các thiết bị phần cứng Ví dụ như trình điều khiển, nhân hệ điều hành,… Nó được phát triển bởi nhà khoa học máy tính người Mỹ – Dennis Ritchie

2.5.2.3.2 Ứng dụng chính của ngôn ngữ lập trình C

2.5.2.3.3 Tại sao phải học ngôn ngữ C?

2.5.2.3.4 C hoạt động như thế nào?

2.5.2.3.5 Điểm mạnh và điểm yếu của C

có thể truyền một giá trị số nguyên (integer value) cho kiểu dữ liệu float

Một số hình ảnh giao diện của chương trình

- Giao diện trang chủ

- Giao diện phân quyền người dùng

- Các kiểu và nội dung tin nhắn SMS

Phần cứng:

15

2.8 Thiết kế các báo cáo tổng hợp

- Báo cáo lưu lại tất cả các sự kiện của các trạm viễn thông Giúp lấy số liệu cần thiết chi việc quản lý

- Hệ thống phù hợp với tất cả các trạm viễn thông hiện nay

- Hệ thống có thể tích hợp với được nhiều loại máy nổ khác nhau để phù hợp với thực tế hiện nay

- Tương thích các loại tín hiệu cảnh báo với các thiết bị nhà trạm khác nhau

2.10 Kết luận chương 2

Hệ thống tạo ra một giả pháp tổng thể để vận hành và quản lý trạm viễn thông Kết hợp giữa phần cứng và phần mêm nên có thể đa dạng hóa các tín hiệu cảnh báo và điều khiển khác nhau

Phần mềm được viết để điều khiển phần cứng thông qua các ngôn ngữ lập trính khác nhau, viết theo kiểu module nên có thể dễ ràng nâng cấp sau cho sau này

CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

TRÊN THỰC TẾ TẠI VNPT HẢI DƯƠNG

3.1 Giới thiệu chương.

Một hệ thống đã được thiết kế xong cần đưa vào thử nghiệm chạy thực tế Theo các bản thiết kế về chức năng được thiết kế và xây dựng để thực hiện chức năng theo yêu câu thực tế tại các trạm viễn thông Đưa hệ thống vào hoạt động thực tế để kiểm tra và thay đổi, chỉnh sửa để hệ thống hoạt động ổn định nhất

Mục tiêu đưa vào thử nghiệm trên thực tế để kiểm tra các chức năng của hệ thống

Kiểm tra sự hoạt động ổn định của hệ thống

Kiểm tra các mạch điện làm việc trong môi trường công nghiệp

Cài đặt các phần mềm kèm theo, kiểm tra các lỗi để kịp cập nhật sửa lỗi

Thử nghiệm sự tích hợp giữa hệ thống và các thiết bị hiện có

Hiện hệ thống đang được chạy thử trên 30 trạm viễn thông của VNPT Hải Dương Các trạm này được kết nối đến máy chủ trung tâm để lứu các sự kiện và thực hiện các yêu cầu của người dùng

Các trạm được chạy trên thời gian thực nên các sự kiện được cập nhật thường xuyên

Hệ thống được chạy thực trên các thiết bị nên có thể đánh giá được độ tin cậy của hệ thống

Các bộ phận phần cứng được dùng thự để đảm bảo dòng điện và điện áp cho thiết bị viễn thông trong trạm

3.4 Cài đặt và triển khai thử nghiệm trên trên các trạm viễn thông thực tế

3.4.1 Cài đặt hệ thống

Trên máy chủ cài đặt:

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL

Cài XamPP để chạy PHP cho webserve

Trên Raspberry ở các trạm cài đặt:

Cài hệ điều hành Ubuntu

Cấu hình các code C để điều khiển và thu thập các tín hiệu với phần cứng

17

3.4.2 Một số chức năng

a Màn hình đang nhập

- Vào trang chủ http://10.34.4.245/ rồi đăng nhập theo acc được cấp

b Giao diện trang tổng các trạm

Trang tổng hiển thị danh sách các trạm mà acc được phân quyền cho xem Có các chức năng sau:

c Quản lý tài khoản: Để thêm bớt sửa xóa và phân quyền tài khoản người dùng

Chức năng phân quyền theo acc theo từng trạm một Có 3 quyền chính là Quyền chỉ xem, Quyền điều khiển và Quyền được nhắn tin sms Một tái khoản có thể quản lý được nhiều trạm khác nhau và đối với mỗi trạm có 1 trong 3 quyền trên (cùng 1 người dùng nhưng các trạm khác nhau có thể phân quyền khác nhau)

d Quản lý trạm: Dùng để cập nhật và cấu hình các trạm

Có trạm cần nút khóa và đề máy nổ

Có trạm cần cả nút tắt máy nổ

21

3.4.3 Cấu hình định mức

Định mức chia làm 2 mùa hè và mùa đông( chưa có quy định tháng mùa hè và mùa đông nên e đang để mùa hè là các tháng 4,5,6,7 còn lại là mùa đông 1,2,3,8,9,10,11,12) Tại thời điểm nào thì áp dụng định mức đó để tính

- Hiện tại mới có định mức nhiên liệu tiêu thụ Các phần khác em cũng đã tính sẵn rồi chỉ có định mức nhập vào là được Ví dụ nhiệt độ của phòng máy, thì thời gian lên mức nhiệt độ cao quy định không quá 2 giờ Thời gian chạy máy nổ không quá 6 giờ….để từ đó lọc được ra các trường hợp không đúng quy định để chấm BSC

- Định mức phần đo dùng để điều khiển các thiết bị Như định mức DC1 là 48v thì để chạy máy nổ khi mất điện, hay nhiệt độ để chạy điều hòa…

Ví dụ: Muốn xem số nhiên liệu tiêu thụ trong tháng thì chọn trạm muốn xem, chọn điện máy nổ, chọn từ ngày… đến ngày…sau đo chọn tìm kiếm thì sẽ hiện thị chi tiết phần chạy máy nổ Cột “kết quả” chính là số lít đã dùng Nếu muốn thì xuất ra excel để làm báo cáo

23

3.4.5 Các thông số đo của cảm biến

Hiện tại em đang để 4 đầu đo áp và dòng AC, 2 đầu đo DC, 2 đầu đo nhiệt độ và 1 đo R Trạm Cổ Bì em đang lắp bộ đo và hiển thị trên trang của trạm 3 đầu đo AC hiện đang

đo điện 3 pha của tổng đài 2 đầu đo thì đang đo nhiệt độ phòng máy 1 đầu đo DC để đo nguồn Dc của trạm