專利名稱：基于元知識的智能化通信告警故障定位專家系統(tǒng)的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及基于專家系統(tǒng)的智能化告警監(jiān)控技術(shù)。具體 的說是一種基于元知識的通信告警故障定位專家系統(tǒng)構(gòu)建方法及其實現(xiàn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備多種多樣，各種硬件部件和軟件模塊每天 產(chǎn)生大量的告警信息，海量告警信息導(dǎo)致故障定位異常困難。目前主要的方法是根據(jù)領(lǐng)域 專家的告警處理經(jīng)驗，采用人工的方式建立告警關(guān)聯(lián)規(guī)則梳理表，根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則梳理表對 告警進行關(guān)聯(lián)分析并最終定位故障。該方法只能分析識別簡單的、設(shè)備級的告警信息關(guān)聯(lián) 性，并且需要采集詳細(xì)的告警信息，存在告警關(guān)聯(lián)分析過程復(fù)雜，通用性差的缺點。隨著網(wǎng) 絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，當(dāng)增添某種新網(wǎng)元設(shè)備時，上述方法無法對產(chǎn)生的新告警信息進行關(guān) 聯(lián)分析，尤其是當(dāng)技術(shù)更新使得通信網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模的設(shè)備更新時，需要領(lǐng)域?qū)＜抑匦聦Ω?警規(guī)則進行添加或修改，過程繁瑣，效率低下，遠遠達不到電信運營的實際要求。本發(fā)明針對上述問題，將人工智能中的專家系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用在告警故障定位當(dāng)中， 并將元知識的概念引入到專家系統(tǒng)的知識庫構(gòu)建當(dāng)中。元知識是一種從高層概括的概念級 知識，不依賴于具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具有通用性和一般性。本發(fā)明獲取網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)滟Y源，相關(guān)的物理連接信息、邏輯連接信息以及業(yè)務(wù)信息， 轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)的元知識規(guī)則。在推理過程中能夠在整體的層面上進行快速推理定位，實現(xiàn)從 基于常識的推理到基于專業(yè)知識的求精。能夠快速的對故障進行整體定向，真正的將專家 思維分層次地轉(zhuǎn)化為計算機的推理展現(xiàn)。而且基于常識推理過程減少了對告警信息細(xì)節(jié)的 依賴，具有良好的通用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于元知識的智能化通信告警故障定位專家系統(tǒng)的構(gòu) 建方法。本發(fā)明的目的是按以下方式實現(xiàn)的，通過整理通信資源管理系統(tǒng)中的通信設(shè)備信 息，抽取不同種類的通信設(shè)備模型，通信設(shè)備之間拓?fù)溥B接模型的元知識建立知識庫，基于 概念級元知識建立模擬專家思維的推理機，實現(xiàn)告警采集過濾、分析、故障定位的自動化和 智能化，該系統(tǒng)是由知識獲取、告警定位、資源子網(wǎng)生成、告警關(guān)聯(lián)與故障定位、解釋五大模 塊組成，其中，知識獲取模塊進行元知識的獲取與表示，建立專家系統(tǒng)的知識庫；告警定位、 資源子網(wǎng)生成、告警關(guān)聯(lián)與故障定位三大模塊組成專家系統(tǒng)的推理機；解釋模塊對推理結(jié) 果進行解釋和表述，并將結(jié)果展示給用戶，包含以下步驟(1)基于高層概括的通信網(wǎng)絡(luò)元知識搭建專家系統(tǒng)的知識庫；(2)根據(jù)資源拓?fù)鋵崟r告警進行過濾分析，采用可滑動的時間窗存放一定時間 內(nèi)預(yù)處理后的告警數(shù)據(jù)；
(3)根據(jù)元知識庫中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型信息以及故障分析定位元規(guī)則對時間窗內(nèi)的 告警數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析與故障定位；(4)結(jié)果的解釋，采用預(yù)制文本法與跟蹤解釋法相結(jié)合的方式，將專家一般性解釋 預(yù)制文本在推理規(guī)則中加入解釋，為用戶提供全面的系統(tǒng)的解釋方案。通信網(wǎng)絡(luò)元知識包括網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備模型、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接模型、基于拓?fù)溥B接模型 的故障處理規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接模型根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的拓?fù)溥B接關(guān)系分為端到端、星型、 鏈型、網(wǎng)狀、環(huán)形五大類，所有模型的表達采用概念分層方式描述，使用基于框架的知識存 儲結(jié)構(gòu)，規(guī)則為各種拓?fù)溥B接模型的故障分析定位方法?；谫Y源拓?fù)湫畔Ω婢M行預(yù)處理，預(yù)處理后的告警采用帶滑動時間窗的隊列 存儲。告警關(guān)聯(lián)分析與故障定位程序能夠根據(jù)告警信息及知識庫中設(shè)備模型建立故障 相關(guān)設(shè)備的資源子網(wǎng)，并基于知識庫中的故障分析定位規(guī)則對故障進行分析定位。專家系統(tǒng)在給出推理結(jié)果的同時給出有關(guān)該結(jié)果推理過程的解釋，解釋方法采用 預(yù)制文本與跟蹤解釋相結(jié)合。本發(fā)明的優(yōu)異效果是在告警數(shù)量巨大，告警設(shè)備繁多的情況下，能夠根據(jù)設(shè)備之 間的拓?fù)溥B接關(guān)系從整體層面快速定位故障發(fā)生區(qū)域，該專家系統(tǒng)真正模擬行業(yè)專家的思 維方式進行推理和解釋，成倍地提高了故障處理效率。由于該專家系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接 類型等元知識建立，使得該系統(tǒng)不僅在通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大的情況下具有極好的通用性，而 且可以直接應(yīng)用于與拓?fù)溥B接有關(guān)系的其他領(lǐng)域。因此本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用前景和良好 的實用價值。


圖1是圖1基于元知識的通信告警故障定位專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是通信設(shè)備端到端連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3是通信設(shè)備鏈型連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖4是通信設(shè)備星型連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖5是通信設(shè)備網(wǎng)狀連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖6是通信設(shè)備環(huán)狀連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明的一種基于元知識的智能化通信告警故障定位專家系統(tǒng)的構(gòu) 建方法作以下詳細(xì)地說明。通過整理通信資源管理系統(tǒng)中的通信設(shè)備信息，抽取不同種類的通信設(shè)備模型， 通信設(shè)備之間拓?fù)溥B接模型等元知識建立知識庫，基于概念級元知識建立模擬專家思維的 推理機，實現(xiàn)告警采集過濾、分析、故障定位的自動化和智能化。該系統(tǒng)主要由知識獲取、告警定位、資源子網(wǎng)生成、告警關(guān)聯(lián)與故障定位、解釋五 大模塊組成。其中知識獲取模塊進行元知識的獲取與表示，建立專家系統(tǒng)的知識庫；告警定 位、資源子網(wǎng)生成、告警關(guān)聯(lián)與故障定位三大模塊組成專家系統(tǒng)的推理機；解釋模塊對推理 結(jié)果進行解釋和表述，并將結(jié)果展示給用戶。
工作原理如下如圖1所示知識獲取模塊通過從通信設(shè)備資源管理系統(tǒng)獲取的資源建立通信設(shè)備模型及通 信設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接模型，并結(jié)合專家經(jīng)驗形成基于拓?fù)溥B接類型的故障處理的元 規(guī)則，完成專家系統(tǒng)知識庫的建立。其中通信設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接主要有五種類型，如 圖2所示。每種連接類型都有相應(yīng)的故障定位規(guī)則。以星型連接的故障定位元規(guī)則舉例， 規(guī)則的語言描述為星型連接中的中心節(jié)點記為B，與B直接連接的節(jié)點集合記為0。如果 存在中心節(jié)點到0中所有節(jié)點的告警或者0中所有節(jié)點到B的告警，則故障定位在中心節(jié) 點B ；如果存在中心節(jié)點到0中部分節(jié)點的告警或者存在0中部分節(jié)點到B的告警則故障 定位在告警節(jié)點之間的部分鏈路上。告警定位子模塊從實時告警數(shù)據(jù)庫接收實時告警，根據(jù)告警字段以及設(shè)備模型分 析告警發(fā)生的本端網(wǎng)元以及對端網(wǎng)元，對告警進行預(yù)處理。本端網(wǎng)元指告警所在的網(wǎng)元，對 端網(wǎng)元指告警影響的與本端網(wǎng)元連接的某一網(wǎng)元。資源子網(wǎng)選取模塊接收告警定位子模塊中傳送過來的告警數(shù)據(jù)，并根據(jù)知識庫中 的相關(guān)通信設(shè)備模型以及控制元規(guī)則選取一部分有拓?fù)溥B接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點形成可以進 行故障分析的資源子網(wǎng)。告警關(guān)聯(lián)與故障定位模塊分析每一個形成的資源子網(wǎng)，根據(jù)資源子網(wǎng)的拓?fù)溥B接 類型以及子網(wǎng)中網(wǎng)元設(shè)備的告警信息，選取相應(yīng)的故障處理規(guī)則，關(guān)聯(lián)相關(guān)告警，定位故障 網(wǎng)元。解釋系統(tǒng)采用預(yù)置文本法和追蹤解釋法，根據(jù)推理機中用到的知識和規(guī)則對推理 過程和推理結(jié)果進行合理解釋。本發(fā)明的主要創(chuàng)新點(1)采用智能化的方法，利用元知識以及專家系統(tǒng)相結(jié)合的方式，對通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生 的告警進行告警關(guān)聯(lián)及故障定位。(2)抽取網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)滟Y源，相關(guān)的物理連接信息、邏輯連接信息以及業(yè)務(wù)信息，建 立主要網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停⒈硎境稍R規(guī)則。使得元知識專家系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴大、異 構(gòu)復(fù)雜度增加的情況下依然保持良好的通用性。(3)在推理過程中制定了相應(yīng)的故障定位推理規(guī)則，能夠在整體的層面上進行快 速推理定位，實現(xiàn)從基于常識的推理過程到基于專業(yè)知識的求精過程。(4)在結(jié)果的解釋過程中，采用預(yù)制文本法與跟蹤解釋法相結(jié)合的方式，能夠全程 跟蹤專家系統(tǒng)的求解過程，并輔助以專家的一般性解釋，更好地為用戶提供全面的，系統(tǒng)的 解釋方案。(5)本專家系統(tǒng)能夠高層概括一般性的知識、概念，具有通用性。能夠?qū)χR集合 的特征進行一般性的描述?？焖俚恼w歸類定向一般性的知識，包括知識的整體特征、一般 特征以及模糊識別。實施例本發(fā)明的基于元知識的智能化通信告警故障定位專家系統(tǒng)的構(gòu)建方法，具體實現(xiàn) 時的方法和注意事項如下1)知識庫的建立(1)需要根據(jù)從資源管理系統(tǒng)獲取通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)滟Y源信息建立通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型，設(shè)備間拓?fù)溥B接模型。(2)對模型進行概念分類，可以采用基于框架的知識存儲結(jié)構(gòu)。(3)專家根據(jù)抽取的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接模型，制定相應(yīng)的故障分析定位元規(guī)則，規(guī)則的 描述由規(guī)則頭和規(guī)則體構(gòu)成。規(guī)則頭表示拓?fù)漕愋?，?guī)則體表示基于該拓?fù)漕愋偷姆治龇椒ā?)推理機設(shè)計(1)要進行故障定位需要從實時告警數(shù)據(jù)庫接收告警數(shù)據(jù)，并過濾無用信息，將經(jīng) 過預(yù)處理的告警接收到本專家系統(tǒng)作為告警輸入。告警定位模塊可以與告警監(jiān)控系統(tǒng)中的 告警預(yù)處理模塊整合。(2)基于可滑動時間窗對告警進行分析定位，將預(yù)處理的告警接收到帶時間窗的 告警隊列，時間窗滿，根據(jù)時間窗內(nèi)的告警信息組建資源子網(wǎng)，利用故障分析定位元規(guī)則進 行故障定位，處理完畢，根據(jù)設(shè)置的滑動步長，滑動窗口，接收新告警數(shù)據(jù)重復(fù)上述處理。(3)預(yù)留與其他系統(tǒng)兼容的接口，使從整體層面定位的故障，能夠利用其他系統(tǒng)中 的定位模塊，進行更精確細(xì)致的定位。3)解釋機制結(jié)果的解釋過程中，采用預(yù)制文本法與跟蹤解釋法相結(jié)合的方式。將專家一般性 解釋設(shè)為預(yù)制文本，并在推理規(guī)則中加入跟蹤解釋，為用戶提供全面的，系統(tǒng)的解釋方案。
權(quán)利要求
1.基于元知識的智能化通信告警故障定位專家系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，通過整 理通信資源管理系統(tǒng)中的通信設(shè)備信息，抽取不同種類的通信設(shè)備模型，通信設(shè)備之間拓 撲連接模型的元知識建立知識庫，基于概念級元知識建立模擬專家思維的推理機，實現(xiàn)告 警采集過濾、分析、故障定位的自動化和智能化，該系統(tǒng)是由知識獲取、告警定位、資源子網(wǎng) 生成、告警關(guān)聯(lián)與故障定位、解釋五大模塊組成，其中，知識獲取模塊進行元知識的獲取與 表示，建立專家系統(tǒng)的知識庫；告警定位、資源子網(wǎng)生成、告警關(guān)聯(lián)與故障定位三大模塊組 成專家系統(tǒng)的推理機；解釋模塊對推理結(jié)果進行解釋和表述，并將結(jié)果展示給用戶，包含以 下步驟(1)基于高層概括的通信網(wǎng)絡(luò)元知識搭建專家系統(tǒng)的知識庫；(2)根據(jù)資源拓?fù)鋵崟r告警進行過濾分析，采用可滑動的時間窗存放一定時間內(nèi)預(yù) 處理后的告警數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)元知識庫中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型信息以及故障分析定位元規(guī)則對時間窗內(nèi)的告警 數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析與故障定位；(4)結(jié)果的解釋，采用預(yù)制文本法與跟蹤解釋法相結(jié)合的方式，將專家一般性解釋預(yù)制 文本在推理規(guī)則中加入解釋，為用戶提供全面的系統(tǒng)的解釋方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通信網(wǎng)絡(luò)元知識包括網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備模型、 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接模型、基于拓?fù)溥B接模型的故障處理規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接模型根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 之間的拓?fù)溥B接關(guān)系分為端到端、星型、鏈型、網(wǎng)狀、環(huán)形五大類，所有模型的表達采用概念 分層方式描述，使用基于框架的知識存儲結(jié)構(gòu)，規(guī)則為各種拓?fù)溥B接模型的故障分析定位 方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于資源拓?fù)湫畔Ω婢M行預(yù)處理，預(yù) 處理后的告警采用帶滑動時間窗的隊列存儲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，告警關(guān)聯(lián)分析與故障定位程序能夠根據(jù) 告警信息及知識庫中設(shè)備模型建立故障相關(guān)設(shè)備的資源子網(wǎng)，并基于知識庫中的故障分析 定位規(guī)則對故障進行分析定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，專家系統(tǒng)在給出推理結(jié)果的同時給出有 關(guān)該結(jié)果推理過程的解釋，解釋方法采用預(yù)制文本與跟蹤解釋相結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于元知識的智能化通信告警故障定位專家系統(tǒng)的構(gòu)建方法，該方法是基于通信網(wǎng)絡(luò)中高層概括的元知識搭建專家系統(tǒng)的知識庫，采用帶滑動時間窗的隊列存儲輸入的告警信息，設(shè)計基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷墓收隙ㄎ煌评頇C制，對時間窗的告警進行推理分析，給出分析結(jié)果的同時給出有關(guān)結(jié)果推理過程的解釋。此方法建立的專家系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)備之間的拓?fù)溥B接關(guān)系從整體層面快速定位故障發(fā)生區(qū)域，使專家系統(tǒng)真正模擬人的思維方式進行推理，成倍地提高了故障處理效率。基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接類型等元知識建立知識庫，使得該專家系統(tǒng)不僅在通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大的情況下具有極好的通用性，而且還可以用于與拓?fù)溥B接有關(guān)系的其他領(lǐng)域方面，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的實用價值。
文檔編號H04W24/04GK102083116SQ20111000341
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者孫秋麗, 李洋, 苗再良 申請人:浪潮通信信息系統(tǒng)有限公司