hất lượng dịch vụ là một thành phần quan trọng của các mạng đa dịch vụ. Vấn đề chất lượng dịch vụ và đánh giá chất lượng dịch vụ luôn là vấn đề đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông. Mỗi loại hình dịch vụ sẽ quan tâm tới chất lượng dịch vụ ở những khía cạnh khác nhau.
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60.52.02.08
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN TIẾN BAN
H N I - Năm 2013
Trang 2Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.NGUYỄN TIẾN BAN
Phản biện 1:
PGS TS Trương Vũ Bằng Giang
Phản biện 2:
TS Hoàng Văn Võ
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sỹ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm 2013
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự bùng nổ của Internet, việc kết nối và sử dụng Internet ngày càng đa dạng, phong phú, chính vì vậy tầm quan trọng của việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) ngày càng tăng Với sự ra đời của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, việc ổn định “chất lượng của dịch vụ viễn thông” cần phải được đảm bảo Điều đó có nghĩa
là các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cần tạo ra cho người dung những dịch vụ đa dạng, phong phú và cốt yếu là đảm bảo chất lượng dịch vụ đó
Mạng viễn thông hiện nay cung cấp dịch vụ trên cơ sở phục vụ theo khả năng tối đa (best-effort) tức là không có bất cứ một một cam kết nào được đưa ra từ phía nhà khai thác chất lượng dịch vụ Thay vào đó, tùy thuộc vào trạng thái cụ thể của mạng, nhà mạng sẽ thực hiện những khả năng tốt nhất của mình để phục vụ lưu lượng cho dịch vụ Đây là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy nghiên cứu mạnh mẽ về giám sát chất lượng dịch vụ trên nền mạng IP trong những năm gần đây
Chất lượng dịch vụ là một thành phần quan trọng của các mạng đa dịch vụ Vấn đề chất lượng dịch vụ và đánh giá chất lượng dịch vụ luôn là vấn đề đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông Mỗi loại hình dịch vụ sẽ quan tâm tới chất lượng dịch vụ ở những khía cạnh khác nhau
Chính vì vậy đề tài mà em chọn làm đồ án tốt nghiệp là: “Xây dựng hệ thống phần mềm giám sát chất lượng mạng IP” Nội dung đồ án của em gồm các phần chính như sau: Chương 1 Tổng quan về quản lý giám sát mạng IP
Chương 2 Hoạt động của hệ thống
Chương 3 Xây dựng cơ sở dữ liệu và chương trình phần mềm giám sát
Nhân đây, em cũng xin cảm ơn thầy giáo PGS TS Nguyễn Tiến Ban cùng các thầy cô giáo, bạn b và đồng nghiệp đ tận tình hướng dẫn và giúp đ em trong suốt trong suốt quá trình học tập và làm việc để hoàn thành bản luận văn này
M c dù đ rất cố g ng, tuy nhiên do còn có nhiều hạn chế nên ch c ch n bản luận văn vẫn còn có thiếu sót, em rất mong nhận được những kiến đóng góp bổ ích để có thể hoàn thiện thêm nội dung bản luận văn cũng như để hoàn thiện những định hướng nghiên cứu tiếp theo trong tương lai
Em xin chân thành cảm ơn
Trang 4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ GIÁM SÁT MẠNG IP
1.1 Kiến trúc và hoạt động của mạng IP
Hiện tại mạng 3G đang cung cấp đến khách hàng các dịch vụ thoại, dữ liệu và các dịch
vụ đa phương tiện khác Mạng 3G bao gồm mạng truy nhập vô tuyến UTRAN và mạng lõi bao gồm miền CS và miền PS Các phần tử mạng lõi miền CS, miền PS và mạng truy nhập
vô tuyến UTRAN được kết nối qua mạng IP backbone của Mobifone
Cấu trúc mạng IP backbone của trung tâm 1 bao gồm các router P (Provider) ở phần lõi và các router PE (Provider Edge) ở phần biên
Các router PE có thể kết nối trực tiếp đến mạng IP bằng các kết nối Gigabite Ethernet
ho c qua switch Layer 2 giao diện Gigabite Ethernet
1.2 Hệ thống quản lý và giám sát mạng IP
Quản l mạng gồm một tập các chức năng để điều khiển, lập kế hoạch, liên kết, triển khai và giám sát tài nguyên mạng Quản l mạng có thể được nhìn nhận như một cấu trúc gồm nhiều lớp
Quản l mạng có thể chia thành hai chức năng cơ sở: truyền tải thông tin quản l qua
hệ thống và quản l các phần tử thông tin quản l mạng Các chức năng này gồm các nhiệm vụ khác nhau như: Giám sát, cấu hình, sửa lỗi và lập kế hoạch được thực hiện bởi nhà quản trị ho c nhân viên quản l mạng
Phần mềm giám sát được đ t tại một máy trạm, tự động lấy dữ liệu từ U2000 về sau một khoảng thời gian xác định bằng giao thức FTP Sau khi lấy dữ liệu về, chương trình
sẽ import số liệu vào database và tính toán, xử lý số liệu đó
Sau khi quá trình tính toán kết thúc, chương trình sẽ thực hiện nh n tin đến những người dùng có liên quan
Lấy số liệu từ
Import số liệu vào database
Xử lý số liệu trên database
Nhắn tin và nhận tin nhắn phản hồi
Người dùng
Hình 1.1: Sơ đồ hoạt động của phần mềm giám sát
Trang 5Mô hình quản l hệ thống bao gồm ba chức năng quản l cơ bản gồm: giám sát, điều khiển và đưa ra báo cáo tới người điều hành:
Chức năng giám sát có nhiệm vụ thu thập liên tục các thông tin về trạng thái của các tài nguyên được quản l sau đó chuyển các thông tin này dưới dạng các sự kiện và đưa ra các cảnh báo khi các tham số của tài nguyên mạng được quản l vượt quá ngư ng cho phép
Chức năng quản l có nhiệm vụ thực hiện các yêu cầu của người quản l ho c các ứng dụng quản l nhằm thay đổi trạng thái hay cấu hình của một tài nguyên được quản l nào đó
Chức năng đưa ra báo cáo có nhiệm vụ chuyển đổi và hiển thị các báo cáo dưới dạng mà người quản lí có thể đọc, đánh giá ho c tìm kiếm, tra cứu thông tin được báo cáo
Phần mềm giám sát được đ t tại một máy trạm, tự động lấy dữ liệu từ U2000 về sau một khoảng thời gian xác định bằng giao thức FTP Sau khi lấy dữ liệu về, chương trình sẽ import số liệu vào database và tính toán, xử lý số liệu đó
Sau khi quá trình tính toán kết thúc, chương trình sẽ thực hiện nh n tin đến những người dùng có liên quan
iwebserver
IPBB
IP: 10.151.214.29/28
IP: 10.151.214.2(1)/28
ACGBT_1H
IP: 10.12.1.91/24 IP: 10.12.1.90/24
IP: 10.151.23.90/24
Web Technical
server
SingleRAN Router SingleRAN
OAM Switch IPBB OAM Switch
Hình 1.2: Sơ đồ kiến trúc quản lý mạng IP
Cơ chế quản l mạng bao gồm cả các giao thức quản l mạng, các giao thức quản
l mạng cung cấp các cơ chế thu thập, thay đổi và truyền các dữ liệu quản l mạng qua mạng
Trang 6Các cơ chế giám sát nhằm để xác định các đ c tính của thiết bị mạng, tiến trình giám sát bao gồm thu thập được và lưu trữ các tập con của dữ liệu đó Dữ liệu thường được thu thập thông qua polling ho c tiến trình giám sát gồm các giao thức quản l mạng
Xử lý dữ liệu sau quá trình thu thập thông tin quản l mạng là bước loại bỏ bớt các thông tin dữ liệu không cần thiết đối với từng nhiệm vụ quản l Sự thể hiện các thông tin quản l cho người quản l cho ph p người quản l n m b t hiệu quả nhất các tính năng
và đ c tính mạng cần quản l Một số kĩ thuật biểu diễn dữ liệu thường được sử dụng dưới dạng ký tự, đồ thị ho c lưu đồ (tĩnh ho c động)
Tại thời điểm xử lý thông tin dữ liệu, rất nhiều các thông tin chưa kịp xử l được lưu trữ tại các vùng nhớ lưu trữ khác nhau Các cơ chế dự phòng và cập nhật lưu trữ luôn được xác định trước trong các cơ chế quản l mạng nhằm tránh tối đa tổn thất dữ liệu
Các phân tích thời gian thực luôn yêu cầu thời gian hỏi đáp tới các thiết bị quản l trong khoảng thời gian ng n Đây là điều kiện đánh đổi giữa số lượng đ c tính và thiết bị mạng với lượng tài nguyên (khả năng tính toán, số lượng thiết bị tính toán, bộ nhớ, lưu trữ) cần thiết để hỗ trợ các phân tích
Trong việc giám sát chất lượng mạng IP, chương trình xây dựng cần đáp ứng những yêu cầu cơ bản sau được đ t ra gồm:
Khả năng giám sát và điều khiển mạng cũng như các thành phần của hệ thống thiết
bị từ đầu cuối đến đầu cuối
Có thể truy nhập và cấu hình lại từ xa các tài nguyên được quản l
Dễ dàng trong việc cài đ t, vận hành và bảo dư ng hệ thống quản l cũng như các ứng dụng của nó
Bảo mật hoạt động quản l và truy nhập của người sử dụng, bảo mật truyền thông các thông tin quản l
Có khả năng đưa ra các báo cáo đầy đủ và rõ nghĩa về các thông tin quản l
Quản l theo thời gian thực và hoạt động quản l hàng ngày được thực hiện một cách tự động
Mềm dẻo trong việc nâng cấp hệ thống và có khả năng tương thích với nhiều công nghệ khác nhau
Có khả năng lưu trữ và khôi phục các thông tin quản l
Kết luận: Chương 1 đưa ra được cái khái niệm cơ bản nhất, giúp người đọc hình dung tổng
quan nhất về hệ thống mạng IP và hệ thống quản lý giám sát mạng IP, dựa vào đó để phát triển các nội dung tiếp theo của luận văn
Trang 7CHƯƠNG 2: HOẠT Đ NG CỦA HỆ THỐNG PHẦN MỀM GIÁM SÁT
2.1 Hoạt động của phần mềm giám sát
Sau một khoảng thời gian nhất định (đuợc đ t bởi người quản trị chương trình), chương trình sẽ lấy dữ liệu (là các file thống kê do U2000 đưa ra) về máy trạm Dữ liệu này
sẽ được lưu tại máy trạm để phục vụ công tác import dữ liệu vào database
Hình 2.1: Sơ đồ lấy dữ liệu từ U2000 về máy trạm Sau đó hệ thống đọc dữ liệu đ được lấy về từ máy trạm, import vào database Trước tiên dữ liệu sẽ được import ở mức thô, sau đó sẽ được tính toán để tổng hợp theo ngày, tháng Dữ liệu trong file cảnh báo được chia thành các trường tách biệt chứa nội dung như tên, loại cảnh báo, thời gian, giá trị tham số
Các giá trị này sẽ được lấy và đưa vào từng trường riêng biệt trong hệ thống cơ sở
dữ liệu để tổng hợp, xử lý (tính giá trị trung bình trong ngày, tính thời điểm giá trị cao nhất trong ngày)
Convert
số liệu
Bảng dữ liệu các
sự kiện cảnh báo mức thô
Xử lý, tổng hợp
số liệu
Bảng dữ liệu các
sự kiện cảnh báo mức tổng hợp Hình 2.2: Sơ đồ convert dữ liệu vào database
Hệ thống có chức năng tra cứu các thông tin về tình trạng hệ thống mạng IPBB nhằm phục vụ cho công tác quản trị
Các dữ liệu hiển thị trên trang web được cập nhật tự động từ các bảng tính toán tổng hợp theo ngày tháng ho c có thể do người dùng tự cập nhật nếu có phát sinh xảy ra ngoài
ý muốn
Trang 8Hình 2.3: Sơ đồ cập nhật và hiển thị số liệu
2.2 Phương thức thu thập số liệu QoS
Các tham số dữ liệu KPI được lấy hàng giờ vào các trường dữ liệu tương ứng trong
cơ sở dữ liệu Sau mỗi giờ ta tính giá trị trung bình của tham số và tiếp tục là tính giá trị trung bình của tham số theo ngày, tháng, năm
Các giá trị tham số sau khi được tính toán sẽ được đối chiếu với ngư ng giá trị mà ta cần để giám sát Sau đó cơ sở dữ liệu sẽ được hiển thị trên nền web giúp ta giám sát chất lượng dịch vụ cũng như đưa ra các cảnh báo nếu giá trị không phù hợp với ngư ng tham
số đ cho
Các tham số dữ liệu sẽ được xử lý liên tục đảm bảo việc giám sát luôn tức thời cũng như đưa ra những cảnh báo ngay khi giá trị tại thời điểm đó không phù hợp với ngư ng gây ảnh hưởng đến dịch vụ chất lượng (QoS)
Mô hình hệ thống bao gồm:
Devices: Là hệ thống các thiết bị router, các switch L2, L3 đang hoạt động trên hệ thống mạng IPBB của trung tâm 1 Các thiết bị này thu thập và lưu giữ thông tin quản lý và gửi số liệu tới các server NMS thông qua giao thức SNMP
Server (Network Management Station -NMS): Các chức năng của Server NMS bao gồm các đ c tính báo cáo, network topology mapping và lập tài liệu, các công cụ phần mềm, các chương trình cho phép giám sát các thông số performance của hệ thống IPBB như: giám sát tình trạng thiết bị, giám sát traffic (lưu thông) trên mạng, giám sát các KPI khác của hệ thống vv…
Trang 9Hình 2.4: Mô hình kết nối hệ thống
2.3 Quy trình xử lý dữ liệu KPI
Các tham số dữ liệu KPI được lấy hàng giờ vào các trường dữ liệu tương ứng trong
cơ sở dữ liệu Sau mỗi giờ ta tính giá trị trung bình của tham số và tiếp tục là tính giá trị trung bình của tham số theo ngày, tháng, năm
Các giá trị tham số sau khi được tính toán sẽ được đối chiếu với ngư ng giá trị mà ta cần để giám sát Sau đó cơ sở dữ liệu sẽ được hiển thị trên nền web giúp ta giám sát chất lượng dịch vụ cũng như đưa ra các cảnh báo nếu giá trị không phù hợp với ngư ng tham
số đ cho
Các tham số dữ liệu sẽ được xử lý liên tục đảm bảo việc giám sát luôn tức thời cũng như đưa ra những cảnh báo ngay khi giá trị tại thời điểm đó không phù hợp với ngư ng gây ảnh hưởng đến dịch vụ chất lượng (QoS)
Kết luận: Chương 2 đưa ra các tiêu chuẩn thiết kế hoạt động hệ thống quản lý giám sát mạng
IP, phương pháp thu thập số liệu QoS để từ đó thiết kế hệ thống quản lý giám sát mạng IP cụ thể
Trang 10CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU V CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM GIÁM SÁT
3.1 Phân tích và thiết kế xây dựng
Thiết kết chức năng quản trị hệ thống bao gồm module bao gồm module có chức năng quản l và tuỳ biến các giá trị của tệp tin tham số tải về như định dạng file, đường dẫn, địa chỉ tải về nhằm giúp cho người quản trị dễ dàng hơn cho việc thay đổi, cập nhật số liệu
Quản l tiến trình xử l tham số Hệ thống bao gồm module có 2 chức năng:
- Lọc các giá trị cần để tính toán để đưa vào bảng các số liệu thống kê file thô
- Thực hiện quá trình tính toán rồi đưa ra các số liệu vào bảng các số liệu thống kê Thiết kế chức năng báo lỗi bao gồm module có chức năng hiển thị thông báo trong logfile mỗi khi tíến hành nhằm quản l và giám sát hoạt động của chương trình cũng như phát hiện được chi tiết nguyên nhân xảy ra lỗi trong quá trình làm việc như lỗi kết nối, lỗi không thể xử l được số liệu file cảnh báo thay đổi giá trị so với ban đầu
Thiết kế chức năng xử l số liệu bao gồm module có chức năng thực hiện việc tải tệp tin về máy trạm theo lịch trình quy định trước Mỗi tiến trình tải và xử l tệp tin được thực hiện tuần tự và độc lập nhằm đảm bảo cho việc nếu một tệp tin nào xảy ra lỗi trong quá trình tải về hay xử l thì các tiến trình khác vẫn không bị ảnh hưởng
- Thiết lập template tên tệp tham số
- Dò tải tệp theo lịch trình quy định
Hệ thống bao gồm module có chức năng thực hiện việc tải tệp tin về máy trạm theo lịch trình quy định trước Mỗi tiến trình tải và xử l tệp tin được thực hiện tuần tự và độc lập nhằm đảm bảo cho việc nếu một tệp tin nào xảy ra lỗi trong quá trình tải về hay xử l thì các tiến trình khác vẫn không bị ảnh hưởng
- Thiết đ t các service hoạt động tự động:
Hệ thống bao gồm module có chức năng tự động chạy khi chương trình được khởi tạo cũng như tự động t t khi đ xử l xong số liệu Việc này giúp cho hệ thống làm việc một cách tự động và liên tục
- Xử l số liệu Board Performance
- Xử l số liệu Device Performance
- Xử l số liệu Interface Usage
- Xử l số liệu Optical Power
- Xử l số liệu Packet Loss
- Xử l số liệu Link Performance
Nhóm chức năng thống kê, báo cáo phân hệ IP Core, IP RAN
3.2 Các thống kê KPI của phần mềm giám sát
Hệ thống thống kê các KPI bằng cách tối ưu dựa trên các cấu trúc dữ liệu cụ thể:
- Giải thuật với dữ liệu SQL: đó là các câu lệnh ngôn ngữ SQL dựa trên dữ liệu có dạng tập các bản ghi, các giải thuật gồm thêm, sửa, xoá các phần tử, thay đổi
Trang 11thông tin các phần tử, các thuật toán tìm kiếm, thống kê Các thuật toán được cài đ t trên kỹ thuật thủ tục dựng sẵn của hệ quản trị để tối ưu thời gian thực hiện
- Giải thuật với các dữ liệu tuần tự: Đó là các giải thuật xây dựng trên công cụ phát triển WEB như ASP, các giải thuật này để thực hiện một số kỹ thuật đối với danh sách các bản ghi
Dựa vào đó ta xây dựng kiến trúc hệ thống quản l mạng IP và đưa ra các yêu cầu về tham số QoS trong truyền dẫn bao gồm: Băng thông, Trế, Biến động trễ, Mất gói tin, Độ khả dụng, Bảo mật
Bảng 3.1: Các tham số QoS
3.3 Ứng dụng chương trình trong quản lý và giám sát mạng Mobifone
Ứng dụng chương trình trong thực tế vận hành giám sát mạng IP ở Mobifone
Xây dựng cơ sở dữ liệu
Luận văn sử dụng các công cụ của hãng Microsoft Sở dĩ chọn các công nghệ này
là vì các lý do sau:
- Nền tảng hệ điều hành Windows Server 2008 và hệ quản trị CSDL SQL Server
2005 là phù hợp với ứng dụng c trung bình
- Các công cụ phát triển Web, công cụ phát triển đồ hoạ trên Web của Microsoft là sẵn sàng và dễ sử dụng
- Giá cả hợp l
- Kế thừa hệ thống hiện có
- Người dùng khá quen thuộc và dễ dàng tích hợp với các ứng dụng như soạn thảo, bảng tính có sẵn
Băng thông (nhỏ nhất) 64kb/s, 1 5Mb/s, 45Mb/s
Trễ(Lớn nhất) 50ms trễ vòng, 150ms trễ vòng
Jitter (Biến động trễ) 10% của trễ lớn nhất, 5ms biến động
Loss (Mất thông tin) 1 trong 1000 gói chưa chuyển giao
Độ khả dụng (tin cậy) 99 99%
lưu lượng
