一种基于关联规则的网络通信预警方法及系统与流程

1.本发明涉及网络通信技术领域，更具体的说是涉及一种基于关联规则的网络通信预警方法及系统。


背景技术：

2.随着人们的生活水平不断提高，现代化网络通信水平和综合能力已经取得综合提高，人们在面对运营商提供的服务时，更加强调网络信息传输的稳定性和网络供应商服务的质量水平，为了提高网络通信的质量水平，需要解决网络通信存在的异常问题，提高网络通信的安全性与稳定性，避免在网络通信工程中出现网络瘫痪等情况。因此，如何提供一种能够提高网络通信系统的服务质量和运行安全水平的网络通信预警方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种基于关联规则的网络通信预警方法及系统，通过描述通信网络不同节点之间存在的相互关系，并且在最短时间内发现其可能潜藏的安全和稳定性方面的问题，提高网络通信系统的服务质量和运行安全水平。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种基于关联规则的网络通信预警方法，包括以下步骤：
6.s1、获取通信网络的安全运行状态信息；
7.s2、描述通信网络的安全运行状态特征；
8.s3、基于关联规则识别通信网络的安全运行状态；
9.s4、基于安全运行状态特征进行风险预警。
10.可选的，s2具体为：以通信链路的层数作为依据，多层分解处理通信网络的安全运行状态信息，将其划分成为i层，使用状态信息携带能量值表示通信网络的安全运行状态特征。
11.可选的，通信网络的安全运行状态特征的表示具体为：
[0012][0013]
式中，fi为状态信息携带能量值，n为状态信息的规模大小，k为网络通信信号的安全情况，xi(k)为第i层的通信网络的安全运行状态信息。
[0014]
可选的，s3具体为：将通信网络链路划分为由多个不同节点组建而成的通信信道，节点的传输表示为x
→
y，其含义为x节点传输到y节点的过程，其中，x、y均表示关联规则中项数的子集，x、y所包含的数据均为1-i；利用p表示x
→
y的支持度发生几率，当x为x
→
y行为发生的置信度前提的时候，y节点在运行的过程会有通信网络异常状态出现的几率为p(y|x)，当x为x
→
y行为发生的置信度前提的时候，x节点在运行的过程会有通信网络异常状态出现的几率为p(x|y)，基于数据库内部的不同节点资源流向处理通信系统信息和预警信
息，将不同节点相互之间的流通规律作为通信系统信息识别的置信度前提条件，在不同状态之下选择多维度挖掘规则作为反馈异常信号的前提条件，并且要以信号的支持度大小作为依据，对通信网络运行阶段的安全性状态做出识别。
[0015]
可选的，通信网络的安全运行状态f(w)表示为：
[0016][0017]
式中，e-x
为通信节点之间的关联规则。
[0018]
可选的，s4中的预警方法为：
[0019][0020]
式中，ent为风险小波熵值，γ表示熵值的迭代拟合过程。
[0021]
可选的，s4中将预警等级分为四个等级，当0≤ent≤0.25时，为四级预警，不存在任何风险，不触发任何警报；当0.25《ent≤0.50时，为三级预警，不会对通信情况产生影响，不触发任何警报；当0.50《ent≤0.75时，为二级预警，对通信情况产生影响，触发警报系统；当0.75《ent≤1时，为一级预警，严重影响通信情况，触发警报系统。
[0022]
一种基于关联规则的网络通信预警系统，应用上述任一项所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，包括：状态采集传感器、特征提取模块、状态识别模块、风险预警模块；
[0023]
状态采集传感器，与特征提取模块连接，用于获取通信网络的安全运行状态信息；
[0024]
特征提取模块，与状态识别模块、风险预警模块连接，用于描述通信网络的安全运行状态特征；
[0025]
状态识别模块，用于识别通信网络的安全运行状态；
[0026]
风险预警模块，基于安全运行状态特征进行风险预警。
[0027]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于关联规则的网络通信预警方法及系统，具有以下有益效果：本发明通过传感技术获取通信网络状态的基本特征，将关联规则引入网络通信预警，可快速识别网络安全的状态，划分通信网络链路为多个不同节点的通信信道，提高网络运行的安全性；将预警的等级做出较为详细的划分，可以量化风险，完成与风险等级相匹配的目标，并快速预警网络通信系统存在的安全问题，能够显著地将预警延时问题进行控制，并保证预警的时效性。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]
图1为本发明的网络通信预警方法流程图；
[0030]
图2为本发明的网络通信预警系统原理图。
具体实施方式
[0031]
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。
[0032]
本发明实施例公开了一种基于关联规则的网络通信预警方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0033]
s1、获取通信网络的安全运行状态信息；
[0034]
s2、描述通信网络的安全运行状态特征；
[0035]
s3、基于关联规则识别通信网络的安全运行状态；
[0036]
s4、基于安全运行状态特征进行风险预警。
[0037]
进一步的，s2具体为：以通信链路的层数作为依据，多层分解处理通信网络的安全运行状态信息，将其划分成为i层，使用状态信息携带能量值表示通信网络的安全运行状态特征。
[0038]
进一步的，通信网络的安全运行状态特征的表示具体为：
[0039][0040]
式中，fi为状态信息携带能量值，n为状态信息的规模大小，k为网络通信信号的安全情况，xi(k)为第i层的通信网络的安全运行状态信息。在分析与计算的时候将多条链路状态之下的信号能量值进行提取，即可将其作为多条链路之下的通信网络状态特征。
[0041]
进一步的，s3具体为：将通信网络链路划分为由多个不同节点组建而成的通信信道，节点的传输表示为x
→
y，其含义为x节点传输到y节点的过程，其中，x、y均表示关联规则中项数的子集，x、y所包含的数据均为1-i；利用p表示x
→
y的支持度发生几率，当x为x
→
y行为发生的置信度前提的时候，y节点在运行的过程会有通信网络异常状态出现的几率为p(y|x)，当x为x
→
y行为发生的置信度前提的时候，x节点在运行的过程会有通信网络异常状态出现的几率为p(x|y)，基于数据库内部的不同节点资源流向处理通信系统信息和预警信息，将不同节点相互之间的流通规律作为通信系统信息识别的置信度前提条件，在不同状态之下选择多维度挖掘规则作为反馈异常信号的前提条件，并且要以信号的支持度大小作为依据，对通信网络运行阶段的安全性状态做出识别。
[0042]
具体的，对不同链路下的网络通信运行状态的基本特征充分地掌握以后，可以将关联规则引入其中，从而可以快速地识别网络安全状态。
[0043]
进一步的，通信网络的安全运行状态f(w)表示为：
[0044][0045]
式中，e-x
为通信节点之间的关联规则。具体的，将通信网络在运行过程中所表现出来的安全性情况以多种计算结果输出，并且将其作为通信网络的多种安全运行状态，从而快速识别通信网络在运行过程中的安全情况。
[0046]
进一步的，s4中的预警方法为：
[0047][0048]
式中，ent为风险小波熵值，γ表示熵值的迭代拟合过程。
[0049]
具体的，按照通信网络异常问题与预警流程，在预警通信网络运行期间出现的问题时，需要对其存在的异常现象和风险问题做出准确的识别和清楚的分析，保证在最短时间内将各类风险性的信息提取出来，并且将风险信息进行详细处理，完成预警等级的划分和预警类别的设定。在本实施例中，进行分析的时候，选择计算风险小波熵值的方法完成，对出现的风险程度有较为准确的把握。
[0050]
进一步的，s4中将预警等级分为四个等级，当0≤ent≤0.25时，为四级预警，不存在任何风险，不触发任何警报；当0.25《ent≤0.50时，为三级预警，存在较低风险，不会对通信情况产生影响，不触发任何警报；当0.50《ent≤0.75时，为二级预警，存在较高风险，对通信情况产生影响，触发警报系统；当0.75《ent≤1时，为一级预警，存在极高风险，严重影响通信情况，触发警报系统。
[0051]
进一步的，在本实施例中，采用信号灯预警，当通信网络在运行的过程中出现故障或者网络通行异常的时候，此时预警信号灯将会通过其所具有的三种颜色做出指示，具体的，当亮起红色信号灯，表示在通信网络中出现了十分明显的故障或者异常现象；当亮起黄色信号灯，表示在通信网络中已经存在预警信号，要求相关工作人员必须要对通信链路存在的问题进行查找，并且在最短时间内做出处理，若是处理不及时或者处理不妥当，那么将会发出红色信号灯；当绿色信号灯亮起来的时候，表示通信网络处于正常运行的状态，整条链路并没有出现任何故障或者异常现象。
[0052]
进一步的，通过上述预警方法对规模较大的网络通信中心进行预警实验，通过对网络中心最近五个月时间段内所有发生的用户反馈数据信息进行调查研究，对网络通信运行期间因为通信节点异常或者是通信线路故障导致的通信中断事故做出分析。
[0053]
在对网络中心的基础信息进行掌握以后，在本实施例中，传感器采用tg-200传感器，将其安装部署在网络通信服务终端，对接到通信网络传输端链路，保证在连接完成以后具有稳定的运行状态和良好的可行性，处理器采用fygui-20003-1b，将处理器、电源、预警信号灯、存储器等各类硬件设备安装设置在matlab平台上。随机地从通信中心历史服务数据中的数据中选取样本，并将有问题的数据划分成为三组，分别为冗余数据组、功率偏差组和网络错误代码组，以随机的方式将这三种错误数据穿插到样本数据中。将实验的过程简化处理，以粗糙集表示的方式作为依据处理样本数据。将输入的数值表示为0，将没有出现运行故障的状态或者是常态化运行的状态数值表示为1，将预警状态表示为2。当采用基于关联规则的网络通信预警方法以后，通信网络所反馈回来的信号将会在最短时间内从0到1，即输入状态达到常规状态。当基于关联规则的网络通信预警系统在运行一段时间以后，将会在第三个节点位置出发一次预警系统，在第七个节点位置触发一次预警系统，在第九个节点位置触发一次预警系统。将触发的预警系统数据信息和三组异常数据信息进行对比，可以看出，本发明公开的预警方法预警准确，具有可行性。
[0054]
与图1所述的方法对应，本发明还公开了一种基于关联规则的网络通信预警系统，用于对上述任一项所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法的实现，如图2所示，包括：状态采集传感器、特征提取模块、状态识别模块、风险预警模块；
[0055]
状态采集传感器，与特征提取模块连接，用于获取通信网络的安全运行状态信息；
[0056]
特征提取模块，与状态识别模块、风险预警模块连接，用于描述通信网络的安全运行状态特征；
[0057]
状态识别模块，用于识别通信网络的安全运行状态；
[0058]
风险预警模块，基于安全运行状态特征进行风险预警。
[0059]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0060]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种基于关联规则的网络通信预警方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取通信网络的安全运行状态信息；s2、描述通信网络的安全运行状态特征；s3、基于关联规则识别通信网络的安全运行状态；s4、基于安全运行状态特征进行风险预警。2.根据权利要求1所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，其特征在于，s2具体为：以通信链路的层数作为依据，多层分解处理通信网络的安全运行状态信息，将其划分成为i层，使用状态信息携带能量值表示通信网络的安全运行状态特征。3.根据权利要求2所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，其特征在于，通信网络的安全运行状态特征的表示具体为：式中，f
i
为状态信息携带能量值，n为状态信息的规模大小，k为网络通信信号的安全情况，x
i
(k)为第i层的通信网络的安全运行状态信息。4.根据权利要求3所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，其特征在于，s3具体为：将通信网络链路划分为由多个不同节点组建而成的通信信道，节点的传输表示为x
→
y，其含义为x节点传输到y节点的过程，其中，x、y均表示关联规则中项数的子集，x、y所包含的数据均为1-i；利用p表示x
→
y的支持度发生几率，当x为x
→
y行为发生的置信度前提的时候，y节点在运行的过程会有通信网络异常状态出现的几率为p(y|x)，当x为x
→
y行为发生的置信度前提的时候，x节点在运行的过程会有通信网络异常状态出现的几率为p(x|y)，基于数据库内部的不同节点资源流向处理通信系统信息和预警信息，将不同节点相互之间的流通规律作为通信系统信息识别的置信度前提条件，在不同状态之下选择多维度挖掘规则作为反馈异常信号的前提条件，并且要以信号的支持度大小作为依据，对通信网络运行阶段的安全性状态做出识别。5.根据权利要求4所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，其特征在于，通信网络的安全运行状态f(w)表示为：式中，e-x
为通信节点之间的关联规则。6.根据权利要求3所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，其特征在于，s4中的预警方法为：式中，ent为风险小波熵值，γ表示熵值的迭代拟合过程。7.根据权利要求6所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，其特征在于，s4中将预警等级分为四个等级，当0≤ent≤0.25时，为四级预警，不存在任何风险，不触发任何警报；当0.25<ent≤0.50时，为三级预警，不会对通信情况产生影响，不触发任何警报；当0.50<ent≤0.75时，为二级预警，对通信情况产生影响，触发警报系统；当0.75<ent≤1时，为一
级预警，严重影响通信情况，触发警报系统。8.一种基于关联规则的网络通信预警系统，其特征在于，应用权利要求1-7任一项所述的一种基于关联规则的网络通信预警方法，包括：状态采集传感器、特征提取模块、状态识别模块、风险预警模块；状态采集传感器，与特征提取模块连接，用于获取通信网络的安全运行状态信息；特征提取模块，与状态识别模块、风险预警模块连接，用于描述通信网络的安全运行状态特征；状态识别模块，用于识别通信网络的安全运行状态；风险预警模块，基于安全运行状态特征进行风险预警。

技术总结
本发明公开了一种基于关联规则的网络通信预警方法及系统，应用于网络通信技术领域。方法包括以下步骤：获取通信网络的安全运行状态信息；描述通信网络的安全运行状态特征；基于关联规则识别通信网络的安全运行状态；基于安全运行状态特征进行风险预警。本发明通过传感技术获取通信网络状态的基本特征，基于关联规则快速识别网络安全的状态，划分通信网络链路为多个不同节点的通信信道，提高网络运行的安全性，可以量化风险，完成与风险等级相匹配的目标，并快速预警网络通信系统存在的安全问题。题。题。


技术研发人员：王健 张绪霞 鲁振伟 蒋同军 陈伟杰
受保护的技术使用者：山东电力高等专科学校 国家电网有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/9