CN116156588B - 双模通信网络的通信方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双模通信网络的通信方法及装置，首先通过信息收发模块接收用户所传输的信息并将信息传输到通信网络客户端，使得通信模式切换模块能够根据用户所处环境及实际操作的需要选择通信网络客户端网络的初始通信模式，然后由主控模块控制信息以初始网络通信模式在信道中传输实现通信，同时通过信息传输监控模块监测信息传输过程中的参数，组合计算算法模型实现系统的自检、报警与备用方案的激活以及系统的故障诊断与处理。因此，本发明采用多特征弹性算法Multi‑FEA提高了网络通信模式选择速度；通过构建预警模型对通信网络数据信息的微观分析实现通信网络故障预警，具有高精度、高效率、自动化等特点。
Description
技术领域
本发明涉及双模通信技术领域，且更具体地涉及一种双模通信网络的通信方法及装置。
背景技术
随着科技的发展，设备之间存在多种不同制式的无线通信网络，网络通信模式已经由单一向综合演变，人们对网络通信的要求越来越高，设备与设备之间通信的速度、稳定性和可靠性越来越引起人们的重视，单一的网络通信模式通信效率较低、稳定性差已经无法满足人们的需求，双模乃至多模通信网络应运而生，方便用户能够自由地在不同通信模式之间进行切换，提高通信网络的稳定性，因此双模通信网络的通信方法及装置越来越受到大家关注。
在双模通信网络通信过程中，双模通信网络的通信模式选择是双模通信网络通信过程中的核心环节，现有研究没有考虑到复杂多变环境下通信模式的选择方法，使得网络通信模式切换时存在一定的通信延迟，用户体验感差，并且通信网络的早通信过程中时常会出现通信不稳定导致通信失败，又时造成重大损失，因此急需一种新型双模通信网络的通信方法及装置，提高通信的稳定性和效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种双模通信网络的通信方法及装置，对传统双模通信网络的通信方法及装置进行改进，能够实现网络通信模式的快速稳定选择切换并实现对通信网络运行过程中的异常状况进行预警；通过多特征弹性算法Multi-FEA综合分析用户所处环境及实际操作的需要实现通信模式的快速选择，提高了网络通信模式选择速度；通过构建预警模型对通信网络数据信息的微观分析实现通信网络故障预警，减少突发故障的发生。
作为本发明进一步的技术方案，一种双模通信网络的通信方法，包括以下步骤：
步骤一、通过所述信息收发模块接收用户传输的信息并将信息传输到通信网络客户端，信息通过信息收发模块发送至通信网络服务端，其中所述通信网络客户端通过Um接口实现与所述信息收发模块通信，所述通信网络服务端通过A-bis接口实现与所述信息收发模块通信；
步骤二、通信模式切换模块根据用户所处环境及实际操作的需要选择通信网络客户端网络的初始通信模式；
步骤三、通过主控模块控制信息传输，所述主控模块基于基站控制器BSC发送信息到通信网络客户端；
步骤四、通过信息传输监控模块监测信息传输运行参数实现通信过程监控，信息传输运行参数出现异常则执行步骤五操作，通过所述信息传输监控模块监测所述通信网络客户端向所述通信网络服务端传输信息的结果，所述通信网络服务端接收到所述通信网络客户端传输的信息则通信完成，所述通信网络服务端未接收到所述通信网络客户端传输的信息则通信异常，执行步骤五操作；
步骤五、所述通信模式切换模块接收所述信息传输监控模块发出的通信模式切换命令，所述主控模块控制所述通信模式切换模块根据用户所处环境、实际操作的需要及通信中断的原因切换网络通信模式；
步骤六、所述通信网络客户端采用切换的网络通信模式通过信息收发模块重新传输信息；
步骤七、重复步骤四操作。
作为本发明进一步的技术方案，一种双模通信网络的通信装置，所述系统包括：
主控模块，用于控制双模通信网络的通信过程及模式切换过程，所述主控模块的核心为具有控制信息交换、信令处理、通信链路建立和通信网络管理功能的基站控制器BSC,所述基站控制器BSC包括通信管理AM/CM模块、通信处理BM模块和通信切换TCSM模块，所述通信管理AM/CM模块采用dsPIC30F4012芯片作为信号控制器，所述dsPIC30F4012芯片包含通用异步收发器UART模块、10位高速模数转换器ADC模块和正交编码器接口QEI模块；
信息收发模块，用于接收和发送需要传输的信息，所述信息收发模块通过基站收发台BTS控制信息收发设备实现信息的接收和发送，所述基站收发台BTS通过连接基站控制器BSC的接口、电路以及控制装置获取用户传输的信息传输到通信网络客户端并将所述信息收发模块发送端信息以标准并行的通讯格式发送到通信网络服务端和数据库；
通信模式切换模块，用于控制通信模式切换，所述通信切换模块包括探测器、译码器和继电器电路，所述探测器用于检测用户所处环境及实际操作信息，所述译码器将所述用户所处环境及实际操作信息转换为所述通信模式切换模块能够识别的参数信息，所述继电器电路根据所述参数信息采用双刀四掷模拟开关CD4052切换通信模式，所述探测器的输出端与所述译码器的输入端连接，所述译码器的输出端与所述继电器电路的输入端连接；
信息传输监控模块，用于系统的自检、报警与备用方案的激活以及系统的故障诊断与处理，所述信息传输监控模块采用操作和维护系统作为模块工作核心，所述操作和维护系统包括故障管理模块、性能管理模块、安全管理模块和配置管理模块；
信息储存模块，用于将传输的信息及其相关参数储存到数据库，所述信息储存模块包括归属位置寄存器HLR和拜访位置寄存器VLR，所述归属位置寄存器HLR作为储存用户信息的信息库，所述用户信息包括用户信息参数、信息保密参数和环境参数，所述拜访位置寄存器VLR作为储存设备参数、通信时间和位置参数的信息库；
其中，所述信息收发模块的输出端与所述信息传输监控模块的输入端连接，所述信息传输监控模块的输出端与所述通信模式切换模块的输入端连接，所述信通信模式切换模块输出端与所述主控模块输入端连接，所述通信模式切换模块的输出端与所述信息储存模块的输入端连接，所述主控模块的输出端通过无线网络接口与所述信息收发模块的输入端连接，所述信息储存模块的输出端与所述信息传输监控模块的输入端连接。
作为本发明进一步的技术方案，所述信息传输运行参数包括物理层参数、链路层参数、网络层参数、传输层参数和应用层参数，其中所述物理层参数包括物理层信号强度和误码率，所述链路层参数包括以太网协议、广域网中的PPP协议和HDLC协议，所述链路层通过模块化设计封装成帧、透明传输实现差错检测，所述网络层参数包括直接信息传输格式、中继转发信息传输格式和字段，所述传输层参数包括传输控制协议TCP和用户信息报协议UDP，所述应用层参数包括HTTP协议、FTP协议和SMTP协议。
作为本发明进一步的技术方案，所述通信模式的选择采用多特征弹性算法Multi-FEA实现用户所处环境及实际操作需要的变量选择和参数估计并建立多元特征信息参数模型为(Xi,yi)，i＝1,2,...,n，其中Xi＝(xi1,xi2,...,xip)T表示影响网络通信的多元特征参数矩阵，yi为网络通信状况，Xi＝(xi1,xi2,...,xip)T与yi分别表示多元特征信息参数模型中所包含的自变量和因变量，多元特征信息参数模型输出函数公式为：
在公式(1)中，i表示通信网络客户端，δ为信息在传输过程中的信号损耗，β1,β2,...,βp为通信网络中的用户，j为通信网络中的用户标识，j∈[1,p]，p为通信网络中用户标识的最大值，εi为随机扰动项，xij为影响网络通信的多元特征参数；
根据网络通信系统状态对影响网络通信的多元特征参数进行筛选，设置影响网络通信的参数阈值x0，影响网络通信的多元特征参数xij＜x0时，对应的影响网络通信的多元特征参数矩阵Xi被视为无影响变量从参数模型中删除，以提高网络通信模式的选择速度，影响网络通信的参数阈值x0输出函数公式为：
在公式(2)中，n为影响网络通信的多元特征参数个数，xij为影响网络通信的多元特征参数，j为通信网络中的用户标识，j∈[1,p]，p为通信网络中用户标识的最大值；
从自变量参数Xi和因变量参数yi方向分别定义所传输信息Qij的通信强度，其中从自变量参数Xi方向定义所传输信息Qij的通信强度向量dxij的输出函数公式为：
在公式(3)中，xij为多元特征信息参数模型(Xi,yi)的自变量参数特征；
从因变量参数yi方向定义所传输信息Qij的通信强度向量dyi的输出函数公式为：
在公式(4)中，yi为多元特征信息参数模型(Xi,yi)的因变量参数特征；
根据信息通信强度向量dxij、dyi和多元特征信息参数模型(Xi,yi)选择合适的网络通信模式。
作为本发明进一步的技术方案，所述基站收发台BTS获取所述信息收发模块接收端信息的具体方法为：
(1)所述基站收发台BTS通过LVDS接口电路将传输LVDS信号转换为LVTTL信号实现计算机所传输信息的预处理，所述信息收发模块包括天线、收发信机TRX和合路、分路器；
(2)所述信息收发模块采用FPGA作为主控芯片，FPGA主控芯片与RAM器件相连接实现板级信息的缓存；
(3)所述信息收发模块采用E2PROM芯片存储固件程序，所述E2PROM芯片与所述USB3.0接口芯片CYUSB3014连接实现与上位PC机USB口的通讯；
(4)所述上位PC机采用host工作模式实现计算机所传输信息的识别、管理和信息吞吐。
作为本发明进一步的技术方案，所述信息传输监控模块工作包括以下步骤：
步骤1、运行参数数据采集：采用APR算法获取网络通信运行过程运行参数数据模型；
x(k),x(k-1),…,x(k-m+1)为采集时刻k的通信网络运行参数信号，其中m表示网络运行的阶数，m为整数；
采用高斯隶属函数Fa定义输入运行参数数据，定义运行参数数据信号数据集的输出函数公式为：
在公式(5)中，μ表示运行参数数据信号的数据集，l表示双模通信协议的规则序数，a表示数据信号x隶属函数的中心序数，σ表示数据信号x隶属函数的宽度，xa的输出公式为：
xa＝x(k-a+1) (6)
在公式(6)中，xa为表示通信网络中的检测数据信号，k表示采集时刻；步骤2、汇总读取的参数信息：所述信息传输监控模块通过决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型计算通信运行过程运行参数数据信息，其中所述决策树算法模型对各种不同数据信息进行分类，回归算法模型构建参数数据信息自变量与因变量间的相关关系以及建信息参数数据影响变量之间的回归方程，采用所述回归方程作为算法模型，所述算法模型表示影响信息参数数据因变量间的关系，所述BP神经网络算法模型采用误差逆传播算法训练的多层前馈网络实现输入和输出模式映射关系的学习和存储；
步骤3、参数信息分析：采用决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型输出的数据构成组合计算算法模型，根据所述组合计算算法模型判断通信状态；
步骤4、故障预警：所述信息传输监控模块通过构建预警模型实现通信网络运行状态故障评估，实现通信网络数据信息的微观分析，时域信号的网络运行状态特征分布输出函数公式为：
在公式(7)中，τg(f)表示通信网络运行状态的时域信号，arg[Z(f)]表示通信网络在运行过程中存在风险状态统计特征信息Z(f)的相位频谱信息，根据所述风险状态统计特征信息Z(f)的定义函数公式Z(f)＝A(f)ejθ(f)，A(f)为通信网络运行风险状态的频域幅值，θ(f)为风险状态统计特征信息Z(f)的相位，通信网络在运行过程中存在风险状态统计特征信息Z(f)的相位频谱信息arg[Z(f)]输出函数公式为：
arg[Z(f)]＝θ(f) (8)
采用Fourier反变换处理通信网络运行过程中的状态属性及运行状态情况，将采集到的通信调度网络风险数据信息从时域转换到频域，频域数据的状态属性和运行状态情况的输出函数公式为：
在公式(9)中，S(f)表示频域数据的状态属性和运行状态情况，s(t)表示时域数据的状态属性和运行状态情况；
通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量Wx(t,v)输出函数公式为：
在公式(10)中，x表示时域故障状态信息的输入，Wx(t,v)通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量，v为通信网络运行过程中故障状态，Wx(t,v)∈R，τ表示时域故障状态信息输入周期；
通信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量Wx(f,v)输出函数公式为：
在公式(11)中，Wx(f,v)表示信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量,X表示频域故障状态信息的输入，ξ表示频域故障状态信息的故障输入周期；
通过上述函数对提取的信息特征量进行自相关映射处理和信息标定实现故障预警信息的输出。
积极有益效果：
本发明公开了一种双模通信网络的通信方法及装置，对传统双模通信网络的通信方法及装置进行改进，能够实现网络通信模式的快速稳定选择切换并实现对通信网络运行过程中的异常状况进行预警；通过多特征弹性算法Multi-FEA综合分析用户所处环境及实际操作的需要实现通信模式的快速选择，提高了网络通信模式选择速度；通过构建预警模型对通信网络数据信息的微观分析实现通信网络故障预警，减少突发故障的发生。
附图说明
图1为本发明一种双模通信网络的通信方法的整体架构示意图；
图2为本发明一种双模通信网络的通信方法中多特征弹性算法Multi-FEA的模型原理架构示意图；
图3为本发明一种双模通信网络的通信装置的整体架构原理图；
图4为本发明一种双模通信网络的通信装置信息收发模块的原理示意图
图5为本发明一种双模通信网络的通信装置信息传输监控模块的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图2所示，一种双模通信网络的通信方法，包括以下步骤：
步骤一、通过所述信息收发模块接收用户传输的信息并将信息传输到通信网络客户端，信息通过信息收发模块发送至通信网络服务端，其中所述通信网络客户端通过Um接口实现与所述信息收发模块通信，所述通信网络服务端通过A-bis接口实现与所述信息收发模块通信；
步骤二、通信模式切换模块根据用户所处环境及实际操作的需要选择通信网络客户端网络的初始通信模式；
步骤三、通过主控模块控制信息传输，所述主控模块基于基站控制器BSC发送信息到通信网络客户端；
步骤四、通过信息传输监控模块监测信息传输运行参数实现通信过程监控，信息传输运行参数出现异常则执行步骤五操作，通过所述信息传输监控模块监测所述通信网络客户端向所述通信网络服务端传输信息的结果，所述通信网络服务端接收到所述通信网络客户端传输的信息则通信完成，所述通信网络服务端未接收到所述通信网络客户端传输的信息则通信异常，执行步骤五操作；
步骤五、所述通信模式切换模块接收所述信息传输监控模块发出的通信模式切换命令，所述主控模块控制所述通信模式切换模块根据用户所处环境、实际操作的需要及通信中断的原因切换网络通信模式；
步骤六、所述通信网络客户端采用切换的网络通信模式通过信息收发模块重新传输信息；
步骤七、重复步骤四操作。
如图3-图5所示，一种双模通信网络的通信装置，所述系统包括：
主控模块，用于控制双模通信网络的通信过程及模式切换过程，所述主控模块的核心为具有控制信息交换、信令处理、通信链路建立和通信网络管理功能的基站控制器BSC,所述基站控制器BSC包括通信管理AM/CM模块、通信处理BM模块和通信切换TCSM模块，所述通信管理AM/CM模块采用dsPIC30F4012芯片作为信号控制器，所述dsPIC30F4012芯片包含通用异步收发器UART模块、10位高速模数转换器ADC模块和正交编码器接口QEI模块；
信息收发模块，用于接收和发送需要传输的信息，所述信息收发模块通过基站收发台BTS控制信息收发设备实现信息的接收和发送，所述基站收发台BTS通过连接基站控制器BSC的接口、电路以及控制装置获取用户传输的信息传输到通信网络客户端并将所述信息收发模块发送端信息以标准并行的通讯格式发送到通信网络服务端和数据库；
通信模式切换模块，用于控制通信模式切换，所述通信切换模块包括探测器、译码器和继电器电路，所述探测器用于检测用户所处环境及实际操作信息，所述译码器将所述用户所处环境及实际操作信息转换为所述通信模式切换模块能够识别的参数信息，所述继电器电路根据所述参数信息采用双刀四掷模拟开关CD4052切换通信模式，所述探测器的输出端与所述译码器的输入端连接，所述译码器的输出端与所述继电器电路的输入端连接；
信息传输监控模块，用于系统的自检、报警与备用方案的激活以及系统的故障诊断与处理，所述信息传输监控模块采用操作和维护系统作为模块工作核心，所述操作和维护系统包括故障管理模块、性能管理模块、安全管理模块和配置管理模块；
信息储存模块，用于将传输的信息及其相关参数储存到数据库，所述信息储存模块包括归属位置寄存器HLR和拜访位置寄存器VLR，所述归属位置寄存器HLR作为储存用户信息的信息库，所述用户信息包括用户信息参数、信息保密参数和环境参数，所述拜访位置寄存器VLR作为储存设备参数、通信时间和位置参数的信息库；
其中，所述信息收发模块的输出端与所述信息传输监控模块的输入端连接，所述信息传输监控模块的输出端与所述通信模式切换模块的输入端连接，所述信通信模式切换模块输出端与所述主控模块输入端连接，所述通信模式切换模块的输出端与所述信息储存模块的输入端连接，所述主控模块的输出端通过无线网络接口与所述信息收发模块的输入端连接，所述信息储存模块的输出端与所述信息传输监控模块的输入端连接。
在上述实施例中，所述信息传输运行参数包括物理层参数、链路层参数、网络层参数、传输层参数和应用层参数，其中所述物理层参数包括物理层信号强度和误码率，所述链路层参数包括以太网协议、广域网中的PPP协议和HDLC协议，所述链路层通过模块化设计封装成帧、透明传输实现差错检测，所述网络层参数包括直接信息传输格式、中继转发信息传输格式和字段，所述传输层参数包括传输控制协议TCP和用户信息报协议UDP，所述应用层参数包括HTTP协议、FTP协议和SMTP协议。
在上述实施例中，所述通信模式的选择采用多特征弹性算法Multi-FEA实现用户所处环境及实际操作需要的变量选择和参数估计并建立多元特征信息参数模型为(Xi,yi)，i＝1,2,...,n，其中Xi＝(xi1,xi2,...,xip)T表示影响网络通信的多元特征参数矩阵，yi为网络通信状况，Xi＝(xi1,xi2,...,xip)T与yi分别表示多元特征信息参数模型中所包含的自变量和因变量，多元特征信息参数模型输出函数公式为：
在公式(1)中，i表示通信网络客户端，δ为信息在传输过程中的信号损耗，β1,β2,...,βp为通信网络中的用户，j为通信网络中的用户标识，j∈[1,p]，εi为随机扰动项，xij为影响网络通信的多元特征参数；
根据网络通信系统状态对影响网络通信的多元特征参数进行筛选，设置影响网络通信的参数阈值x0，影响网络通信的多元特征参数xij＜x0时，对应的影响网络通信的多元特征参数矩阵Xi被视为无影响变量从参数模型中删除，以提高网络通信模式的选择速度，影响网络通信的参数阈值x0输出函数公式为：
在公式(2)中，n为影响网络通信的多元特征参数个数，xij为影响网络通信的多元特征参数，j为通信网络中的用户标识，j∈[1,p]，p为通信网络中用户标识的最大值；
从自变量参数Xi和因变量参数yi方向分别定义所传输信息Qij的通信强度，其中从自变量参数Xi方向定义所传输信息Qij的通信强度向量dxij的输出函数公式为：
在公式(3)中，xij为多元特征信息参数模型(Xi,yi)的自变量参数特征；
从因变量参数yi方向定义所传输信息Qij的通信强度向量dyi的输出函数公式为：
在公式(4)中，yi为多元特征信息参数模型(Xi,yi)的因变量参数特征；
根据信息通信强度向量dxij、dyi和多元特征信息参数模型(Xi,yi)选择合适的网络通信模式。
在具体实施例中，现有通信模式的选择方法仅根据停电状况和历史通信记录进行选择，没有考虑到复杂多变环境下通信模式的选择方法，所述多特征弹性算法Multi-FEA根据用户所处环境及实际操作的需要采用多特征选择的分析方法，对影响网络通信的多元特征进行筛选，大大简化了通信模式选择所需的计算量，提高网络通信的速度，增强参数模型的精确性。
在上述实施例中，所述基站收发台BTS获取所述信息收发模块接收端信息的具体方法为：
(1)所述基站收发台BTS通过LVDS接口电路将传输LVDS信号转换为LVTTL信号实现计算机所传输信息的预处理，所述信息收发设备包括天线、收发信机TRX和合路、分路器；
(2)所述信息收发模块采用FPGA作为主控芯片，FPGA主控芯片与RAM器件相连接实现板级信息的缓存；
(3)所述信息收发模块采用E2PROM芯片存储固件程序，所述E2PROM芯片与所述USB3.0接口芯片CYUSB3014连接实现与上位PC机USB口的通讯；
(4)所述上位PC机采用host工作模式实现计算机所传输信息的识别、管理和信息吞吐。
在具体实施例中，通信系统传输的信息通过LVDS接口芯片转换为LVTTL电平后，输入到FPGA，由FPGA协同RAM完成信息的同步、解扰、译码后，通过GPIF-II通讯接口送入USB接口芯片，在USB接口芯片固件程序的调度下，实时向上位机传送信息；信息收发模块工作在slave模式下，通过USB口与上位PC机连接，上位PC机采用支持USB3.0接口的PC机，工作在host模式下，用于信息接收模块的识别、管理和信息吞吐。
在上述实施例中，所述信息传输监控模块工作包括以下步骤：
步骤1、运行参数数据采集：采用APR算法获取网络通信运行过程运行参数数据模型；
x(k),x(k-1),…,x(k-m+1)为采集时刻k的通信网络运行参数信号，其中m表示网络运行的阶数，m为整数；
采用高斯隶属函数Fa定义输入运行参数数据，定义运行参数数据信号数据集的输出函数公式为：
在公式(5)中，μ表示运行参数数据信号的数据集，l表示双模通信协议的规则序数，a表示数据信号x隶属函数的中心序数，σ表示数据信号x隶属函数的宽度，xa的输出公式为：
xa＝x(k-a+1) (6)
在公式(6)中，xa为表示通信网络中的检测数据信号，k表示采集时刻；步骤2、汇总读取的参数信息：所述信息传输监控模块通过决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型计算通信运行过程运行参数数据信息，其中所述决策树算法模型对各种不同数据信息进行分类，回归算法模型构建参数数据信息自变量与因变量间的相关关系以及建信息参数数据影响变量之间的回归方程，采用所述回归方程作为算法模型，所述算法模型表示影响信息参数数据因变量间的关系，所述BP神经网络算法模型采用误差逆传播算法训练的多层前馈网络实现输入和输出模式映射关系的学习和存储；
步骤3、参数信息分析：采用决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型输出的数据构成组合计算算法模型，根据所述组合计算算法模型判断通信状态；
步骤4、故障预警：所述信息传输监控模块通过构建预警模型实现通信网络运行状态故障评估，实现通信网络数据信息的微观分析，时域信号的网络运行状态特征分布输出函数公式为：
在公式(7)中，τg(f)表示通信网络运行状态的时域信号，arg[Z(f)]表示通信网络在运行过程中存在风险状态统计特征信息Z(f)的相位频谱信息，根据所述风险状态统计特征信息Z(f)的定义函数公式Z(f)＝A(f)ejθ(f)，A(f)为通信网络运行风险状态的频域幅值，θ(f)为风险状态统计特征信息Z(f)的相位，通信网络在运行过程中存在风险状态统计特征信息Z(f)的相位频谱信息arg[Z(f)]输出函数公式为：
arg[Z(f)]＝θ(f) (8)
采用Fourier反变换处理通信网络运行过程中的状态属性及运行状态情况，将采集到的通信调度网络风险数据信息从时域转换到频域，频域数据的状态属性和运行状态情况的输出函数公式为：
在公式(9)中，S(f)表示频域数据的状态属性和运行状态情况，s(t)表示时域数据的状态属性和运行状态情况；
通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量Wx(t,v)输出函数公式为：
在公式(10)中，x表示时域故障状态信息的输入，Wx(t,v)通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量，v为通信网络运行过程中故障状态，Wx(t,v)∈R，τ表示时域故障状态信息输入周期；
通信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量Wx(f,v)输出函数公式为：
在公式(11)中，Wx(f,v)表示信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量,X表示频域故障状态信息的输入，ξ表示频域故障状态信息的故障输入周期；
通过上述函数对提取的信息特征量进行自相关映射处理和信息标定实现故障预警信息的输出。
在具体实施例中，通信网络运行状态的故障判别函数输出公式进行：
在公式(12)中，Wx(t,v)通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量，Wx(t,v)∈R，Wx(f,v)表示信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量，输出的总能量谱Ex输出函数公式为：
为了提高通信网络数据通信运行状态评估能力，通过信息反馈调节函数exp()对通信网络数据信息的故障进行预警评估，预警评估输出函数公式为：
K{Wx(t,v),Wx(f,v)}＝exp(||Wx(t,v)-Wx(f,v)||2/2σ2) (14)
在公式(14)中，Wx(t,v)通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量，Wx(t,v)∈R，Wx(f,v)表示信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量，σ表示参数数据信号隶属函数的预估值，通过上述方式实现通信网络数据通信的故障评估。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (5)
1.一种双模通信网络的通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、通过信息收发模块接收用户传输的信息并将信息传输到通信网络客户端，信息通过信息收发模块发送至通信网络服务端，其中所述通信网络客户端通过Um接口实现与所述信息收发模块通信，所述通信网络服务端通过A-bis接口实现与所述信息收发模块通信；
步骤二、通信模式切换模块根据用户所处环境及实际操作的需要选择通信网络客户端网络的初始通信模式；
步骤三、通过主控模块控制信息传输，所述主控模块基于基站控制器BSC发送信息到通信网络客户端；
步骤四、通过信息传输监控模块监测信息传输运行参数实现通信过程监控，信息传输运行参数出现异常则执行步骤五操作，通过所述信息传输监控模块监测所述通信网络客户端向所述通信网络服务端传输信息的结果，所述通信网络服务端接收到所述通信网络客户端传输的信息则通信完成，所述通信网络服务端未接收到所述通信网络客户端传输的信息则通信异常，执行步骤五操作；
步骤五、所述通信模式切换模块接收所述信息传输监控模块发出的通信模式切换命令，所述主控模块控制所述通信模式切换模块根据用户所处环境、实际操作的需要及通信中断的原因切换网络通信模式；
步骤六、所述通信网络客户端采用切换的网络通信模式通过信息收发模块重新传输信息；
步骤七、重复步骤四操作；
信息收发模块工作时，所述信息收发模块通信模式采用多特征弹性算法Multi-FEA实现用户所处环境及实际操作需要的变量选择和参数估计，并建立多元特征信息参数模型为(Xi,yi)，i＝1,2,...,n，其中Xi＝(xi1,xi2,...,xip)T表示影响网络通信的多元特征参数矩阵，yi为网络通信状况，Xi＝(xi1,xi2,...,xip)T与yi分别表示多元特征信息参数模型中所包含的自变量和因变量，多元特征信息参数模型输出函数公式为：
在公式(1)中，i表示通信网络客户端，δ为信息在传输过程中的信号损耗，β1,β2,...,βp为通信网络中的用户，j为通信网络中的用户标识，j∈[1,p]，p为通信网络中用户标识的最大值，εi为随机扰动项，xij为影响网络通信的多元特征参数；
根据网络通信系统状态对影响网络通信的多元特征参数进行筛选，设置影响网络通信的参数阈值x0，影响网络通信的多元特征参数xij＜x0时，对应的影响网络通信的多元特征参数矩阵Xi被视为无影响变量从参数模型中删除，以提高网络通信模式的选择速度，影响网络通信的参数阈值x0输出函数公式为：
在公式(2)中，n为影响网络通信的多元特征参数个数，xij为影响网络通信的多元特征参数，j为通信网络中的用户标识，j∈[1,p]，p为通信网络中用户标识的最大值；
从自变量参数Xi和因变量参数yi方向分别定义所传输信息Qij的通信强度，其中从自变量参数Xi方向定义所传输信息Qij的通信强度向量dxij的输出函数公式为：
在公式(3)中，xij为多元特征信息参数模型(Xi,yi)的自变量参数特征；
从因变量参数yi方向定义所传输信息Qij的通信强度向量dyi的输出函数公式为：
在公式(4)中，yi为多元特征信息参数模型(Xi,yi)的因变量参数特征；
根据信息通信强度向量dxij、dyi和多元特征信息参数模型(Xi,yi)选择合适的网络通信模式。
2.根据权利要求1所述的一种双模通信网络的通信方法，其特征在于：所述信息传输运行参数包括物理层参数、链路层参数、网络层参数、传输层参数和应用层参数，其中所述物理层参数包括物理层信号强度和误码率，所述链路层参数包括以太网协议、广域网中的PPP协议和HDLC协议，所述链路层通过模块化设计封装成帧、透明传输实现差错检测，所述网络层参数包括直接信息传输格式、中继转发信息传输格式和字段，所述传输层参数包括传输控制协议TCP和用户信息报协议UDP，所述应用层参数包括HTTP协议、FTP协议和SMTP协议。
3.根据权利要求1所述的一种双模通信网络的通信方法，其特征在于：所述信息传输监控模块工作包括以下步骤：
步骤1、运行参数数据采集：采用APR算法获取网络通信运行过程运行参数数据模型；
x(k),x(k-1),…,x(k-m+1)为采集时刻k的通信网络运行参数信号，其中m表示网络运行的阶数，m为整数；
采用高斯隶属函数Fa定义输入运行参数数据，定义运行参数数据信号数据集的输出函数公式为：
在公式(5)中，μ表示运行参数数据信号的数据集，l表示双模通信协议的规则序数，a表示数据信号x隶属函数的中心序数，σ表示数据信号x隶属函数的宽度，xa的输出公式为：
xa＝x(k-a+1) (6)
在公式(6)中，xa为表示通信网络中的检测数据信号，k表示采集时刻；
步骤2、汇总读取的参数信息：所述信息传输监控模块通过决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型计算通信运行过程运行参数数据信息，其中所述决策树算法模型对各种不同数据信息进行分类，回归算法模型构建参数数据信息自变量与因变量间的相关关系以及建信息参数数据影响变量之间的回归方程，采用所述回归方程作为算法模型，所述算法模型表示影响信息参数数据因变量间的关系，所述BP神经网络算法模型采用误差逆传播算法训练的多层前馈网络实现输入和输出模式映射关系的学习和存储；
步骤3、参数信息分析：采用决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型输出的数据构成组合计算算法模型，根据所述组合计算算法模型判断通信状态；
步骤4、故障预警：所述信息传输监控模块通过构建预警模型实现通信网络运行状态故障评估，实现通信网络数据信息的微观分析，时域信号的网络运行状态特征分布输出函数公式为：
在公式(7)中，τg(f)表示通信网络运行状态的时域信号，arg[Z(f)]表示通信网络在运行过程中存在风险状态统计特征信息Z(f)的相位频谱信息，根据所述风险状态统计特征信息Z(f)的定义函数公式Z(f)＝A(f)ejθ(f)，A(f)为通信网络运行风险状态的频域幅值，θ(f)为风险状态统计特征信息Z(f)的相位，通信网络在运行过程中存在风险状态统计特征信息Z(f)的相位频谱信息arg[Z(f)]输出函数公式为：
arg[Z(f)]＝θ(f) (8)
采用Fourier反变换处理通信网络运行过程中的状态属性及运行状态情况，将采集到的通信调度网络风险数据信息从时域转换到频域，频域数据的状态属性和运行状态情况的输出函数公式为：
在公式(9)中，S(f)表示频域数据的状态属性和运行状态情况，s(t)表示时域数据的状态属性和运行状态情况；
通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量Wx(t,v)输出函数公式为：
在公式(10)中，x表示时域故障状态信息的输入，Wx(t,v)通信网络运行过程中故障状态信息的时域特征量，v为通信网络运行过程中故障状态，Wx(t,v)∈R，τ表示时域故障状态信息输入周期；
通信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量Wx(f,v)输出函数公式为：
在公式(11)中，Wx(f,v)表示信网络运行过程中故障状态信息输出的频域特征量,X表示频域故障状态信息的输入，ξ表示频域故障状态信息的故障输入周期；
通过公式(11)函数对提取的信息特征量进行自相关映射处理和信息标定实现故障预警信息的输出。
4.一种应用权利要求1-3任意一项所述的一种双模通信网络的通信方法实现通信的装置，其特征在于：所述装置包括：
主控模块，用于控制双模通信网络的通信过程及模式切换过程，所述主控模块的核心为具有控制信息交换、信令处理、通信链路建立和通信网络管理功能的基站控制器BSC,所述基站控制器BSC包括通信管理AM/CM模块、通信处理BM模块和通信切换TCSM模块，所述通信管理AM/CM模块采用dsPIC30F4012芯片作为信号控制器，所述dsPIC30F4012芯片包含通用异步收发器UART模块、10位高速模数转换器ADC模块和正交编码器接口QEI模块；
信息收发模块，用于接收和发送需要传输的信息，所述信息收发模块通过基站收发台BTS控制信息收发设备实现信息的接收和发送，所述基站收发台BTS通过连接基站控制器BSC的接口、电路以及控制装置获取用户传输的信息传输到通信网络客户端并将所述信息收发模块发送端信息以标准并行的通讯格式发送到通信网络服务端和数据库；
通信模式切换模块，用于控制通信模式切换，所述通信切换模块包括探测器、译码器和继电器电路，所述探测器用于检测用户所处环境及实际操作信息，所述译码器将所述用户所处环境及实际操作信息转换为所述通信模式切换模块能够识别的参数信息，所述继电器电路根据所述参数信息采用双刀四掷模拟开关CD4052切换通信模式，所述探测器的输出端与所述译码器的输入端连接，所述译码器的输出端与所述继电器电路的输入端连接；
信息传输监控模块，用于系统的自检、报警与备用方案的激活以及系统的故障诊断与处理，所述信息传输监控模块采用操作和维护系统作为模块工作核心，所述操作和维护系统包括故障管理模块、性能管理模块、安全管理模块和配置管理模块；
信息储存模块，用于将传输的信息及其相关参数储存到数据库，所述信息储存模块包括归属位置寄存器HLR和拜访位置寄存器VLR，所述归属位置寄存器HLR作为储存用户信息的信息库，所述用户信息包括用户信息参数、信息保密参数和环境参数，所述拜访位置寄存器VLR作为储存设备参数、通信时间和位置参数的信息库；
其中，所述信息收发模块的输出端与所述信息传输监控模块的输入端连接，所述信息传输监控模块的输出端与所述通信模式切换模块的输入端连接，所述通信模式切换模块输出端与所述主控模块输入端连接，所述通信模式切换模块的输出端与所述信息储存模块的输入端连接，所述主控模块的输出端通过无线网络接口与所述信息收发模块的输入端连接，所述信息储存模块的输出端与所述信息传输监控模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种装置，其特征在于：所述基站收发台BTS获取所述信息收发模块接收端信息的具体方法为：
(1)所述基站收发台BTS通过LVDS接口电路将传输LVDS信号转换为LVTTL信号实现计算机所传输信息的预处理，所述信息收发模块包括天线、收发信机TRX和合路、分路器；
(2)所述信息收发模块采用FPGA作为主控芯片，FPGA主控芯片与RAM器件相连接实现板级信息的缓存；
(3)所述信息收发模块采用E2PROM芯片存储固件程序，所述E2PROM芯片与所述USB3.0接口芯片CYUSB3014连接实现与上位PC机USB口的通讯；
(4)所述上位PC机采用host工作模式实现计算机所传输信息的识别、管理和信息吞吐。
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| CN113888024A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-04 | 广东电网有限责任公司 | 操作监控方法、装置、电子设备及存储介质 |
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| 分段跟踪识别器的多特征加权指标设计;李亚军;胡革;宋文彬;;电讯技术(第11期);全文 * |
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