CN108809708A - 一种电力通信网络节点故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力通信网络节点故障检测系统，包括：采集模块，设置在所述网络节点上，用于采集所述网络节点产生的网络数据，并发送到管理模块；所述管理模块，用于管理所述网络节点以及所述采集模块，控制所述网络节点发送网络测试数据；分析模块，用于对所述采集到的网络数据进行实时分析，检测所述网络中节点状态以及定位存在异常的节点，并生成相应的异常状态消息发送到显示模块；显示模块，用于显示所述异常状态消息。本发明有助于管理者通过可视化消息对整个电力通信网络中的节点状态进行监控和管理，当发现异常时第一时间发现并执行相应的措施，为电力通信网络的高性能运作提供了保障。

Description

一种电力通信网络节点故障检测系统

技术领域

本发明涉及电力通信领域，特别是一种电力通信网络节点故障检测系统。

背景技术

当前的电力通信网络环境具有异构、网络规模大、分布式部署并且网络的结构和状态经常会发生变化等特征。当电力通信网络节点出现故障时，容易导致电网关键业务应用程序错乱，给人们的生活和生产带来巨大的损失。因此发明一个能够有效进行电力通信网络节点故障检测的系统极具需要。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种电力通信网络节点故障检测系统，包括：

采集模块，设置在所述网络节点上，用于采集所述网络节点产生的网络数据，并发送到管理模块，其中所述网络数据包括数据量、数据传输路径、传输时间、丢包率、数据发送及接受节点标识；

所述管理模块，用于管理所述网络节点以及所述采集模块，控制所述网络节点发送网络测试数据；

分析模块，用于对所述采集到的网络数据进行实时分析，检测所述网络中节点状态以及定位存在异常的节点，并生成相应的异常状态消息发送到显示模块；

显示模块，用于显示所述异常状态消息。

在一个实施例中，所述采集模块包括设置在所述网络节点上的网络传感器，其中所述网络传感器包括路由器。

在一个实施例中，所述分析模块包括：抽样检测单元，异常定位单元和消息生成单元；

所述抽样检测单元，用于对所述采集到的网络数据进行抽样检测，检测所述网络中节点状态；

所述异常定位单元，用于根据所述抽样检测单元的检测结果，定位存在异常的网络节点；

所述消息生成单元，用于根据所述存在异常的网络节点定位信息生成异常消息，并发送到所述显示模块。

本发明的有益效果为：通过在电力通信网络的节点上设置网络传感器，采集网络节点产生的网络数据，将采集到的网络数据进行统一管理，能够有效地覆盖电力通信网络中的所有节点，覆盖范围大，保证管理质量；同时，通过设置管理模块控制网络中节点设备和采集设备发出和接收测试数据，并通过分析模块分析该测试数据的网络数据，检测网络节点的状态，当发现网络节点可能存在异常时，定位存在异常的网络节点，并生成异常状态消息在显示模块中进行显示，有助于管理者通过可视化消息对整个电力通信网络中的节点状态进行监控和管理，当发现异常时第一时间发现并执行相应的措施，为电力通信网络的高性能运作提供了保障。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的框架结构图；

图2为本发明分析模块的框架结构图

图3为本发明共享风险链路组图示意图。

附图标记：

采集模块1、管理模块2、分析模块3、显示模块4、抽样检测单元31、异常定位单元32和消息生成单元33

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出一种电力通信网络节点故障检测系统，包括：

采集模块1，设置在网络节点上，用于采集网络节点产生的网络数据，并发送到管理模块2，其中网络数据包括数据量、数据传输路径、传输时间、丢包率、数据发送及接受节点标识；

管理模块2，用于管理网络节点以及采集模块1，控制网络节点发送网络测试数据；

分析模块3，用于对采集到的网络数据进行实时分析，检测网络中节点状态以及定位存在异常的节点，并生成相应的异常状态消息发送到显示模块4；

显示模块4，用于显示异常状态消息。

在一个实施例中，采集模块1包括设置在网络节点上的网络传感器，其中网络传感器包括路由器。

本发明上述实施例，通过在电力通信网络的节点上设置网络传感器，采集网络节点产生的网络数据，将采集到的网络数据进行统一管理，能够有效地覆盖电力通信网络中的所有节点，覆盖范围大，保证管理质量；同时，通过设置管理模块控制网络中节点设备和采集设备发出和接收测试数据，并通过分析模块分析该测试数据的网络数据，检测网络节点的状态，当发现网络节点可能存在异常时，定位存在异常的网络节点，并生成异常状态消息在显示模块中进行显示，有助于管理者通过可视化消息对整个电力通信网络中的节点状态进行监控和管理，当发现异常时第一时间发现并执行相应的措施，为电力通信网络的高性能运作提供了保障。

在一个实施例中，参见图2，分析模块3包括：抽样检测单元31，异常定位单元32和消息生成单元33；

抽样检测单元31，用于对采集到的网络数据进行抽样检测，检测网络中节点状态；

异常定位单元32，用于根据抽样检测单元31的检测结果，定位存在异常的网络节点；

消息生成单元33，用于根据存在异常的网络节点定位信息生成异常消息，并发送到显示模块4。

本发明上述实施例，通过设置抽样检测单元对电力通信网络中的网络节点产生的网络数据进行抽样检测，判断网络节点是否处于异常的状态；并通过设置异常定位单元对存在异常状态的网络节点进行定位，确定准确的存在异常的网络节点；设置消息生成单元根据存在异常的网络节点的位置生成异常消息，提供可视化消息供管理者第一时间查看到电力通信网络中的网络节点异常情况，实时性强，准确度高。

在一个实施例中，抽样检测单元31，还包括：对采集到的网络数据进行抽样检测，判断网络数据是否存在异常，具体包括：

对抽样的网络数据的数据传输路径中的网络节点进行数据传输往返时延评估，其中采用的第一往返时延评估函数为：

式中，τ表示网络中网络节点在网络数据的数据传输过程中的平均往返时延，W表示网络节点发送端口的套接字缓冲区大小，T表示该数据传输的流持续时间，N表示总数据量，p表示丢包率，α和k表示传输控制协议中的拥塞控制策略中的控制常数；

将获取的网络节点平均往返时延评估结果和设定的往返时延阈值进行比较，如果获取的平均往返时延大于设定的阈值，则判断该数据传输路径中的网络节点可能存在异常，否则认为该数据传输路径中的网络节点不存在异常。

现有技术中，主动测量方法(即从网络传感器反馈的数据发出时间和响应时间差来计算往返时延)虽然能得到很高的往返时延测量精度，但是由于电力通信网络中网络节点的数量庞大，要在每个网络节点中设置专门的往返时延测量设备会带来巨大的维护成本，同时往返时延测量设备也容易受到入侵或发生异常，其性能并不能得到保证。

因此，本发明上述实施例，采用基于流记录的被动测量方法对网络中网络节点间的数据交互时的往返时延进行测量，通过对采集模块中采集的网络中不同传输链路的传输数据进行抽样分析，准确估计出传输链路(即传输路径)中网络节点的往返时延，从而判断该传输链路中的网络节点是否存在异常，处理方法简单便捷，能够有效地降低管理系统的复杂度，并能保证检测的准确度。

在一个实施例中，抽样检测单元31，对抽样的网络数据的数据传输路径中的网络节点进行数据传输往返时延评估之前，还包括：

判断网络节点的丢包率p是否大于丢包率阈值p_threshold，其中丢包率阈值函数为：

式中，p_threshold表示网络节点的自适应丢包率阈值，W表示网络节点发送端口的套接字缓冲区大小，T表示该数据传输的流持续时间，N表示总数据量，α和k表示传输控制协议中的拥塞控制策略中的控制常数；

当丢包率p小于自适应丢包率阈值p_threshold时，采用上述第一往返时延评估函数评估网络节点在数据传输过程中的平均往返时延；

当丢包率p大于自适应丢包率阈值p_threshold时，采用下列第二往返时延评估函数评估网络节点在数据传输过程中的平均往返时延，其中第二往返时延评估函数为：

式中，τ表示网络中网络节点在数据传输过程中的平均往返时延，T表示该数据传输的流持续时间，N表示总数据量，p表示丢包率，α和k表示传输控制协议中的拥塞控制策略中的控制常数。

本发明上述实施例，抽样检测单元在对网络节点进行往返时延评估之前，首先通过将网络节点的丢包率和获取的丢包率阈值进行比较，判断网络节点的丢包情况，从而再选择采用合适的往返时延评估函数来对网络节点的平均往返时延进行评估，提高评估的准确度。

在一个实施例中，异常定位单元32，用于根据抽样检测单元31的检测结果，定位存在异常的网络节点，进一步包括：

准备阶段：参见图3，根据网络节点网络构建共享风险链路组图G＝(C,O,E)，其中节点C＝{c_i}对应网络中每个网络节点，节点O＝{o_i}表示测量路径，每条测量路径对应抽样检测单元31中的一个抽样评估结果；边集E中有一条c_i到o_j的边，表示第j条路径包含第i条边；

初始化阶段：分别初始化集合f_H、f_s、F_w为空集其中f_s表示软子句集合，f_H表示硬子句集合，F_w表示对于每个属于f_s的子句r，如果满足子句r时获取的权重集合；

命题阶段：

(1)将经排查后确定有异常的网络节点c_i添加到集合X_H中，并且将它们的变量的肯定文字组成的子句x_i添加到硬子句集合f_H；而采用表示经系统排查后确定没有异常的网络节点c_i的集合，将它们对应的变量的否定文字组成的子句x_i添加到硬子句集合f_H；其中，赋值x_i＝ture即表示网络节点c_i的性能是异常的反之则是正常的；

(2)获取抽样检测单元中对应于测量路径o_i的对应的平均往返时延τ作为异常值s_i，当s_i大于设定的判定阈值δ时，将共享风险链路组图G中o_i的所有连接网络节点对应的肯定文字组成一条子句，并将它添加到软子句集合f_s中，同时将这个软子句的权重设定为F_w(o_i)＝F_a(s_i)，其中，

式中，a表示权重调整因子，表示向下取整函数；

(3)对于每一个还没有被系统排查的网络节点c_i，将这些网络节点对应的变量的否定文字分别组成的单文字子句添加到软子句集合f_s中，同时另他们的权重其中，表示根据历史数据该网络节点发生异常的先验概率，其中，

式中，β表示权重调整因子；

(4)采用主成分分析获取当前周期对应于测量路径o_i的异常值s_i，当s_i小于设定的判定阈值δ时，将共享风险链路组图G中o_i所有邻接点对应的否定文字组成一条子句并将它添加到软子句集合f_s中，同时将这个软子句的权重设定为F_w(o_i)＝F_c(s_i)，其中，

式中，γ表示权重调整因子，n表示测量路径中邻接点的数量；

求解阶段：

找出所有包含在软子句集合f_s中的k个变量，并找出这k个变量的一组赋值，使得在其他未确定的变量赋值x_i为False时所满足的软子句的权重和最大，将满足这一条件的k个变量的赋值对应的文字逐个添加到硬子句集合f_H中，

重复上述步骤直到所有变量赋值都被确定并添加到硬子句集合f_H中；

采用f＝f_H作为命题公式，建立可满足性问题，并求解可满足性问题获取存在性能异常的网络节点，并标记其网络位置信息。

在一个实施例中，参见图3，节点o₄分别与节点c₁、c₂、c₅连接，即表示在抽样检测单元的一次抽样评估中，抽样的数据为网络节点c₁发出的网络数据经节点c₂传输到节点c₅；

本发明上述实施例，用上述的方法建立可满足性问题对网络中可能出现异常的设备进行定位，将经过判断确定出现异常或正常网络节点的肯定文字或否定文字(如变量、变量的取值或判断依据)添加到硬子句集合中，作为之后判断网络节点是否出现异常的依据；通过对抽样网络数据的传输路径中的网络节点的平均往返时延的估计作为判断依据(由于当一条传输链路存在异常时，至少此链路中的一个网络节点存在异常)，判断该传输路径中网络节点是否可能出现异常，并将这些网络节点对应的肯定文字或否定文字添加到软子句集合中并依据各自的权重做进一步分类处理，获取其中有效的文字添加到硬子句集合中作为判断依据；最后通过采用硬子句集合作为命题公式，建立可满足性问题，并对此可满足性问题进行求解，获取存在性能异常的网络节点，并标记其网络位置信息；本发明上述方法，仅需通过采集网络中少量网络节点的数据作为依据，就能获取网络中异常网络节点的定位，在保证异常定位的准确性的同时减轻的系统的负担。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种电力通信网络节点故障检测系统，其特征在于，包括：

采集模块，设置在所述网络节点上，用于采集所述网络节点产生的网络数据，并发送到管理模块，其中所述网络数据包括数据量、数据传输路径、传输时间、丢包率、数据发送及接受节点标识；

所述管理模块，用于管理所述网络节点以及所述采集模块，控制所述网络节点发送网络测试数据；

分析模块，用于对所述采集到的网络数据进行实时分析，检测所述网络中节点状态以及定位存在异常的节点，并生成相应的异常状态消息发送到显示模块；

显示模块，用于显示所述异常状态消息。

2.根据权利要求1所述的一种电力通信网络节点故障检测系统，其特征在于，所述采集模块包括设置在所述网络节点上的网络传感器，其中所述网络传感器包括路由器。

3.根据权利要求2所述的一种电力通信网络节点故障检测系统，其特征在于，所述分析模块包括：抽样检测单元，异常定位单元和消息生成单元；

所述抽样检测单元，用于对所述采集到的网络数据进行抽样检测，检测所述网络中节点状态；

所述异常定位单元，用于根据所述抽样检测单元的检测结果，定位存在异常的网络节点；

所述消息生成单元，用于根据所述存在异常的网络节点定位信息生成异常消息，并发送到所述显示模块。

4.根据权利要求3所述的一种电力通信网络节点故障检测系统，其特征在于，所述抽样检测单元，还包括：对所述采集到的网络数据进行抽样检测，判断所述网络数据是否存在异常，具体包括：

对所述抽样的网络数据的数据传输路径中的网络节点进行数据传输往返时延评估，其中采用的第一往返时延评估函数为：

式中，τ表示网络中网络节点在网络数据的数据传输过程中的平均往返时延，W表示网络节点发送端口的套接字缓冲区大小，T表示该数据传输的流持续时间，N表示总数据量，p表示丢包率，α和k表示传输控制协议中的拥塞控制策略中的控制常数；

将获取的网络节点平均往返时延评估结果和设定的往返时延阈值进行比较，如果获取的平均往返时延大于设定的阈值，则判断该数据传输路径中的网络节点可能存在异常，否则认为该数据传输路径中的网络节点不存在异常。

5.根据权利要求4所述的一种电力通信网络节点故障检测系统，其特征在于，所述抽样检测单元，所述对所述抽样的网络数据的数据传输路径中的网络节点进行数据传输往返时延评估之前，还包括：

判断所述网络节点的丢包率p是否大于丢包率阈值p_threshold，其中丢包率阈值函数为：

式中，p_threshold表示网络节点的自适应丢包率阈值，W表示网络节点发送端口的套接字缓冲区大小，T表示该数据传输的流持续时间，N表示总数据量，α和k表示传输控制协议中的拥塞控制策略中的控制常数；

当丢包率p小于自适应丢包率阈值p_threshold时，采用上述第一往返时延评估函数评估网络节点在数据传输过程中的平均往返时延；

当丢包率p大于自适应丢包率阈值p_threshold时，采用下列第二往返时延评估函数评估网络节点在数据传输过程中的平均往返时延，其中所述第二往返时延评估函数为：

式中，τ表示网络中网络节点在数据传输过程中的平均往返时延，T表示该数据传输的流持续时间，N表示总数据量，p表示丢包率，α和k表示传输控制协议中的拥塞控制策略中的控制常数。