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基于神经网络的程控互换机阻碍诊断要领切磋

发布时间:2019-01-23 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    基于神经网络的程控互换机阻碍诊断要领切磋作者:未知   摘要:程控互换机具有步骤把握、软硬件模块化、大量专用芯片高度集成的特点,各局部联系亲昵,如许每每某处渺小阻碍就会爆发连锁反响,导致整个设备事情瘫痪,影响正常通讯质量,后果极为重要。本文议决对程控互换机构成布局及硬件阻碍的剖析,获得了程控互换机的阻碍剖析有关数据,并应用神经网络的要领设计了一个程控互换机阻碍诊断体系。经仿真测试验证该要领能麻利正确地对阻碍进行定位,该体系对提高程控互换设备的阻碍经管程度具有必然的理论教导意义。
  关头词:神经网络;程控互换机;阻碍诊断
  中图分类号:TN915.08文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)25-6184-03
  Research on the Fault Diagnosis Method Based Neural Network for Program-controlled Switches
  ZHOU Ming-yi1, CHENG Wen-qing 2, ZHAO Jian-li2
  (1. Beijing Power Supply Company, Beijing 100000, China; 2. North China Electric Power University, Baoding 071003, China)
  Abstract: Program-controlled switches have much features with program control, software and hardware modules, a special chip highly integrated, each part closely related. so often somewhere small fault can lead to chain reaction, Even to the extent that the entire equipment paralysis, affect the normal communication quality, extremely produce serious consequences. This article analysis the program-controlled switches composition structure and hardware fault, obtained the relevant data of the PABX fault analysis, and used neural network method to design a program controlled switch fault diagnosis system. The simulation test shows that the method can quickly and accurately locate the faults. The system has a certain theoretical guiding significance to raise fault management level for the program-controlled exchange equipment.
  Key words: Neural network; PBX; fault diagnosis
  程控互换机在话路网、把握体式格局、步骤软件以及接入交易等方面一直处于突飞大进的成长过程中。例如,程控互换机最初只可接管通俗模仿德律风交易,但跟着软、硬件模块化的成长,如今程控互换设备能够进行各类N-ISDN(窄带综合交易数字网)设备的接入,能够综合处置各类终真个数据、传真、图像等多媒体交易。程控互换机服务功能的不息添加使得它在如今通讯中施展着举足轻重的作用,人们对它事情的靠得住性也提议了更高的要求[1-2]。今朝使用的程控互换机虽然大都能够议决维护终端察看设备的告警本能,但因为设备告警体系的纷乱性,务必由阅历雄厚的专业职员才气进行处置。本文设计了一个程控互换机阻碍诊断体系,将剖析判别的事情交给阻碍诊断体系进行,只需将程控互换机的告警参数接入到体系,颠末训练的神经网络能够主动剖析得出阻碍缘故,兑现急剧正确的阻碍定位功能。
  1 程控互换机的基本布局
  程控互换机的基本布局包罗外围电路模块、互换网络模块、经管通讯模块[3-4]。具体先容如下:
  1.1 外围电路模块
  1.1.1 用户电路
  数字互换网络互换的是数字语音旌旗灯号,而用户线上传输的一般是模仿旌旗灯号以及-48V直流电压和铃流等带外旌旗灯号,以是用户线旌旗灯号进来数字互换网络前务必进行处置(如滤波、变换等)。这项事情是由用户电路(SLC)完成的。用户电路是用户线和互换网路或其他电路(如扫描电路)之间必不行少的接口。程控互换机的用户电路具有七种功能,即馈电、过压护卫、振铃、看管、单路编译码器、夹杂电路和测试。这七种功能平日又简称为BORSCHT功能。模仿互换机的用户电路出异国编译码器外,其余六种功能完全一样。用户电路一般用集成电路兑现。
  1.1.2 中继电路
  中继器是中继线与互换网络以及把握体系间的接口电路,它传输的旌旗灯号不仅包罗语音旌旗灯号还包罗种种局间旌旗灯号。中继器一般由护卫电路、旌旗灯号交换电路、用户线旌旗灯号电路和隔离电路等构成。个中旌旗灯号交换电路用来指定中继线事情偏向(出中继或入中继)和指定旌旗灯号体例。用户线旌旗灯号电路则用来在收支中继时期用户电路断开时,取代用户电路向话机馈电、铃流的接通和断开、传输旌旗灯号等功能。隔离电路的功能则用来离散开中继器是中继线和互换网络以及把握体系间的接口电路。
  1.2 互换网络模块(SM)
  程控互换机最基本的功能便是在各条用户线之间、用户线和中继线之间或中继线与中继线之间设立起语音旌旗灯号暂且通道。
   互换模块(SM)由主控单位与接口单位构成,主控单位议决接口单位配上各异的外围接口电路就能够组成各异的互换模块,供给各异的交易功能。
  互换模块(SM)的主控单位首要有主处置机(MPU)、模块内通讯把握点(NOD)、模块通讯板(MC2)、光纤接口(OPT)、模块内互换网板(NET)、数据存储板(MEM)、音旌旗灯号板(SIG)和信令处置板(MFC、 LAP)等组成,各电路均按双备分体式格局设置。
  1.3 经管通讯模块(AM/CM)
  经管通讯模块(AM/CM)由中间处置模块(CPM)、中间互换网(CNET)、通讯把握模块(CCM)、同步按时体系(STM)、交易线路接口模块(LIM)和后经管模块(BAM)几局部构成。
  1.3.1 中间处置模块(CPM)
  CPM包罗主处置板(AMP)、中心数据板(CDP)、总线把握板(BCP)、内置服务处置板(ISP),完成体系全局数据的存储和处置,并认真对AM/CM中的单板经管。CPM到CCM有HDLC链路,再议决CCM到各模块的HDLC链路来把握各模块的事情。个中AMP板完成对中心模块的数据经管、设备经管、维护、告警、流量统计及负载把握等功能。
  1.3.2 中间互换网(CNET)
  CNET是一个大型互换网,包罗互换网通讯把握板(NCC)、总线驱动板(BDR)、总线互换网板(CNU)、边沿互换网板(SNU)。
  CNET为三级布局,由中心互换网板CNU和边沿互换网板SNU构成,个中CNU板为中央级,SNU板为输入输出级。NCC完成互换网络的时隙分派、接续把握,把握本模块单板与其它模块的通讯。BDR板的首要功能是进行总线驱动,加强NCC总线驱动才力,以兑现网控功能。
  1.3.3 通讯把握模块(CCM)
  CCM是模块间通讯的焦点,包罗帧互换网板(FSN)、总线把握板(BAC)。
  BAC是通讯把握模块的总线经管把握板,认真完成对通讯把握模块帧互换网的通道设置、总线仲裁,对通讯把握模块中各单板的事情状况进行监控,完成CCM与外界的通讯,同时BAC板具有帧互换的功能,参预整个通讯把握模块的帧互换事情。
  FSN是通讯把握模块的帧互换板,用于兑现多个HDLC通道的HDLC信令链路互换。它领受来自各领受通道的信息包,凭据个中的目的地址发送到响应的通道,议决互换总线兑现板内、板间领受单位到随意率性发送单位的互换。同时,FSN与其它模块单板相连,兑现各模块之间的信令互换。
  1.3.4 同步按时体系(STM)
  STM从上司互换设备供给的时钟基准中提取收复时钟旌旗灯号,输入互换机可用时钟,并将时钟旌旗灯号输出到其它各个模块。它和AMP板议决串口线直接联贯,接管AMP的把握。
  1.3.5 交易线路接口模块(LIM)
  LIM包罗各类交易接口板(OBC、E16、STU等)和高速旌旗灯号接口板(QSI),首要完成交易数据与信令数据的复核和分化,供给传输线路驱动接口,使中心模块与其它网络设备相连。
  QSI板是LIM的焦点板,是LIM同中心模块其他设备相连的环节。在发送偏向,它将从本模块中各交易接口板领受下来的数据进行码速变换,传送给中心互换网络CNET;同时将信令数据传送到通讯把握模块CCM。在领受偏向,将中心互换网送来的高速旌旗灯号数据进行分发,送给本模块的交易接口板;同时也将通讯把握模块CCM送来的信令数据进行分发,送给本模块各交易接口板。
  1.3.6 后台经管模块(BAM)
  BAM以LAN的体例将维护台、特服台、计费台、服务器等构成后台终端体系,由一台装有专用软件的谋略机终端组成,议决HDLC链路与AM/CM通讯。
  2 人造神经网络要领
  神经网络的全称是人造神经网络(artificial neural network,ANN),是在当代神经生物学切磋成果的根本上成长起来的一种模仿人脑信息处置机制的网络体系,它不单具有处置数值数据的一般谋略才力,并且还具有处置常识的头脑、进修和印象才力。
  2.1 BP网络
  BP神经网络又称为偏差反向传布(Back Propagation)神经网络,它是一种多层的前向神经网络。在人造神经网络的现实应用中,BP网络普遍应用于函数迫近、模式辨认/分类、数据压缩等,80%~90%的人造神经网络模子是选取BP网络或他的改变体例,它也是前馈网络的焦点局部,体现了人造神经网络最精髓的局部[5]。
  2.1.1 BP神经元模子
  如图1所示给出了一个具有R个输入的基本的BP神经元模子布局。图中每一个输入被授予必然的权值,与误差乞降后形成神经元传递函数的输入。
  BP网络属于多层网络,其神经元常用的传递函数包罗log-sigmoid型函数、logsig、tan-sigmoid函数tansig,以及线性函数pureline。在隐层中经常选取sigmoid函数进行中央了局的传递,而在最终输出层用线性传递函数进行值域扩展。
  2.1.2 BP算法
  BP网络的进修是有教导进修,训练过程必要供给输入向量p和盼望相应t,训练过程中网络的权值和误差凭据网络偏差本能进行调解,最后兑现盼望的功能。前向型神经网络选取均方偏差作为默认的网络本能函数,网络进修的过程便是使均方偏差最小化的过程。
  BP算法的迭代公式能够表现为: (1)
  个中xk代表当前的权值和误差,xk+1代表迭代发生的下一次的权值和误差,gk为前偏差函数的梯度,ak代表进修速度。
  3 基于神经网络的程控互换机阻碍诊断
  程控互换机是由相互联系的一系列单板相互共同完成必然功能的通讯设备,当某单板阻碍告警时会导致其它单板无法完成预定功能而告警,接着又会导致另一些有关单板的告警。议决理论剖析有关单板的联系关系,收拾整顿出完好的设备告警联系关系数据,设计BP网络模子并对其进行训练,可兑现对阻碍的麻利正确定位。
  基于神经网络的程控互换机阻碍诊断的要领程序如下:
  1) 议决剖析,抽取反映程控互换机的阻碍参数,如(x1,x2,…xn)作为网络的输入模式。
  2) 对被检测对象的状况种别进行编码。
  3) 进行网络设计,确定网络层数和各层神经元数。
  4) 用种种状况样本构成训练样本,输入网络,对网络进行训练,确定各个单位的联贯权值。
  5) 用训练好的网络看待检测对象进行状况辨认,即把待检对象的特性参数作为网络输入,凭据网络输出确定待检对象的状况。
  议决对通讯经管模块和互换模块的剖析,可离别获得程控互换机组成单板间的联系关系,如图2和图3所示。别的,电源板(PWX)和时钟板(STM),随意率性一类告警城市导致整个设备的事情异常,为第一流且自力的告警,应用神经网络时未予思虑。
  BP神经网络的层数设计为两层,个中隐层有14个神经元,传递函数为logsig型函数; 输出层有9个神经元,传递函数为pureline线型函数。神经网络模子如图4所示。
  从模子中能够看出,体系的输入、输出均为9维向量,输入的每一位代表9个各异的程控互换机单板,输出的9位中,1代表阻碍单板,0代表无阻碍。
  因为该体系所处置的数据量不大,以是模子异国设计作为数据缓冲的输入层。训练精度设定为1e-5时,颠末98次迭代就能够到达要求精度,仿真了局如图5所示。
  该体系神经元数量未几,必要确定的权值、误差数量也相对较少,以是选用对付小型神经网络拘谨速率快、精度高的trainlm函数作为训练函数。议决大量的测试数据验证,诊断了局急剧正确,餍足体系设计的各项要求。
  体系在验证测试过程中,训练精度离别设定为1e-5、1e-4、1e-3时,各必要颠末98、47、12步迭代才气到达要求精度,可见跟着精度的提高训练时间会加大,即迭代次数也会添加。检测了局的数据证明训练精度越高,获得的了局偏差越小,体系靠得住性也越高,反之,训练精度越低,获得的了局偏差越大,体系靠得住性也越低。
  4 告终语
  议决对程控互换机基本布局及其构成的剖析,离别获得程控互换机通讯经管模块和互换模块有关单板间硬件阻碍时的联系关系,并应用神经网络的要领设计了一个程控互换机阻碍诊断体系。经仿真测试验证该要领能麻利正确地对阻碍进行定位,对提高程控互换设备的阻碍经管程度具有必然的理论教导意义。
  参考文献:
  [1] 陈宜勋. 程控互换机在使用中的阻碍剖析与处置[J]. 煤炭技艺,2004,23(4):29-30.
  [2] 阮琳. 对程控互换机呼叫前改行务失败阻碍的剖析与处置[J]. 电信科学,2004,20(5):73-74.
  [3] 马志强. 程控数字互换技艺[M]. 西安:空军工程大学,2002.
  [4] 华为技艺有限公司. C&C08数字程控互换技艺手册. 1999.
  [5] SUN Yan-Jing, ZHANG Shun, MIAO Chang-Xing, LI Jing-meng, Improved BP Neural Network for Transformer Fault Diagnosis, School of Information and Electrical Engineering[C]. China: Journal of China University of Mining and Technology Volume 17, Issue 1, March 2007, Pages 138-142.

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