大數(shù)據(jù)背景下的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)研究

王興

（江蘇省連云港市灌云縣公共資源交易中心 江蘇省灌云縣 222200）

通訊系統(tǒng)的高速發(fā)展，使人們不能滿足于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，更加快速便捷的通訊系統(tǒng)成為人們的追求，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，也成為社會發(fā)展的必然趨勢，大數(shù)據(jù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的結(jié)合成為我國信息化建設(shè)的必由之路。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的信息化發(fā)展是社會發(fā)展必然經(jīng)歷的過程，使順應(yīng)歷史發(fā)展的必然要求。大數(shù)據(jù)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)必不可少的內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的誕生，推動著信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)在建設(shè)的過程中運(yùn)用到了大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算等等，將這些技術(shù)的優(yōu)勢集中在一起形成了現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，因此網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)也被稱之為計算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

為了保證網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)架構(gòu)必不可少，以此來解決網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中出現(xiàn)了一系列技術(shù)問題。在正常情況下，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用由沒有限制時間的應(yīng)用系統(tǒng)時，是不需要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制機(jī)制的。但是，等用戶對特定的應(yīng)用進(jìn)行了時間限制或者其他限制時，就需要網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)置相應(yīng)的控制機(jī)制[1]。若出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)延時、超載、擁塞等狀況時，此時網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制機(jī)制就要發(fā)揮作用，能夠有效避免因為網(wǎng)絡(luò)延遲而造成的數(shù)據(jù)丟失等狀況，以更好確保網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

大數(shù)據(jù)技術(shù)是云計算相伴而生的，近幾年發(fā)展突飛猛進(jìn)。云計算是一個計算平臺，而大數(shù)據(jù)技術(shù)則是對生產(chǎn)生活中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，并隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的，是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的產(chǎn)物[2]。大數(shù)據(jù)技術(shù)是在計算機(jī)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上而產(chǎn)生的，并且將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來，不斷更新社會生產(chǎn)要素和業(yè)務(wù)要素，調(diào)整社會業(yè)務(wù)發(fā)展模式，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，為社會發(fā)展提供龐大的數(shù)據(jù)支持。大數(shù)據(jù)的發(fā)展，將互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢充分激發(fā)出來，傳統(tǒng)行業(yè)與大數(shù)據(jù)的結(jié)合也成為了傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動力。

大數(shù)據(jù)技術(shù)是以云計算為基礎(chǔ)的。當(dāng)前，我們主要是從兩個方面理解大數(shù)據(jù)技術(shù)。

（1）大數(shù)據(jù)技術(shù)是完全開放的，其面向整個社會的各行各業(yè)，尤其是對傳統(tǒng)行業(yè)[3]；

（2）大數(shù)據(jù)技術(shù)是對數(shù)據(jù)的整合和分析，并以此得出各種各樣的社會供求關(guān)系。

2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)概述

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量這一概念的出現(xiàn)并非偶然，而是順應(yīng)了社會發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的必然要求，作為一個新理念的出現(xiàn)，也成為當(dāng)今社會的熱點(diǎn)，在充分融合了計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等的基礎(chǔ)上，還在不斷更新?lián)Q代，適應(yīng)社會的高速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量要不斷提高，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不斷進(jìn)步才能適應(yīng)社會發(fā)展[4]。

近些年來，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)一詞已經(jīng)廣泛進(jìn)入大眾視野，隨著計算機(jī)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的誕生就成為了必然，并且隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等新興技術(shù)的出現(xiàn)，并且與傳統(tǒng)通信產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)更是成為了必不可少的，隨之而建立的數(shù)據(jù)庫更是推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步[5]。在現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)立的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，更為現(xiàn)代化管理提供先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，尤其是大數(shù)據(jù)技術(shù)更是網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)技術(shù)。

在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都是比較復(fù)雜的，網(wǎng)絡(luò)資源也較為豐富，這也導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)在提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)過程時將會面臨著各種各樣的潛在風(fēng)險，例如，某項作業(yè)正在使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源時，可能會出現(xiàn)資源缺失、數(shù)據(jù)丟失、信息通道阻塞等類似情況，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用中斷，若在同一時間，出現(xiàn)大量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)缺失情況，就會導(dǎo)致該網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)無法滿足用戶需求，使用戶產(chǎn)生不好的體驗感，最終導(dǎo)致國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通信服質(zhì)量評價較低，是用戶不再信任國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，影響通訊工程服務(wù)質(zhì)量[6]。在面對這一問題時，我們要及時引入服務(wù)質(zhì)量評價體系，以提高我國網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，獲得更多的用戶。

網(wǎng)絡(luò)資源的服務(wù)環(huán)境在網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中是非常復(fù)雜的，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的好壞需要采用不同的標(biāo)準(zhǔn)來衡量，重要的衡量指標(biāo)主要包括：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性、服務(wù)質(zhì)量的安全性和可靠性以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的利用率等，這些指標(biāo)都會根據(jù)不同用戶的需求成為相應(yīng)的評價體系。

3 基于大數(shù)據(jù)的電力通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知分析

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的用戶逐漸增加，這也使得網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)業(yè)務(wù)要不斷完善，以確保網(wǎng)絡(luò)通信能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這也是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)急需解決的一個重要問題。此時若依然采用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，在很大程度上是無法滿足用戶的需求來，同時也會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、網(wǎng)絡(luò)堵塞和延遲等情況，尤其是對于多媒體這種需要實時更新的業(yè)務(wù)，更是無法滿足[7]。為了能夠保證暢通的網(wǎng)絡(luò)，使用戶有良好的學(xué)習(xí)和工作網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，避免網(wǎng)絡(luò)延遲、堵塞等現(xiàn)象的發(fā)生，必須采取提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的方法，以確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)資源是非常龐大而復(fù)雜的，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)環(huán)境也非常復(fù)雜，這使得網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)在提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時，存在著各種可能的風(fēng)險[8]。例如，資源缺失、通道堵塞、數(shù)據(jù)丟失的問題可能會頻繁發(fā)生，同一時間出現(xiàn)大量問題，就會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)無法真正滿足客戶的需求，造成客戶流失等后果，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的提供者要在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的架構(gòu)過程中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，以此來解決上述問題。

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)是為了能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信這一基礎(chǔ)目標(biāo)，但基于現(xiàn)在的發(fā)展情況，這一架構(gòu)還處在發(fā)展階段，需要進(jìn)一步的完善和發(fā)展，才能走向成熟，因此對于大數(shù)據(jù)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)架構(gòu)中如何集成并沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[9]。

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中引入大數(shù)據(jù)主要體現(xiàn)于數(shù)據(jù)服務(wù)層，用來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享，在該層中建立中心數(shù)據(jù)庫，是中心數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崿F(xiàn)各種數(shù)據(jù)的智慧存儲以及數(shù)據(jù)的信息交換，在該層中，具體服務(wù)主要有以下幾種：數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析和挖掘、數(shù)據(jù)采集等等，在充分收集各行業(yè)信息在基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析。

大數(shù)據(jù)背景下的信息交換融合層，其目的就是實現(xiàn)各種信息的交換，以此來建立更為龐大的數(shù)據(jù)庫。

3.1 電力通信網(wǎng)絡(luò)概述

電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)物理設(shè)施是電力通信網(wǎng)，也是電力系統(tǒng)的高層服務(wù)對象，兩者之間有著非常緊密的聯(lián)系，其主要功能就是將電力系統(tǒng)的各項業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞出去，與電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電過程相對應(yīng)。現(xiàn)階段，智能化水平的電力通信網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)前背景下逐步發(fā)展，并且引入了多種預(yù)測模型，如:基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同步數(shù)字序列(SDH)、多業(yè)務(wù)傳輸平臺(MSTP)、光傳輸網(wǎng)(OTN)和波分復(fù)用狀態(tài)預(yù)測模型，是一種后向傳播網(wǎng)絡(luò)[10]。如圖1所示。

圖1：電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電力通信網(wǎng)絡(luò)具有非常明顯的行業(yè)特征，與其他的信息通訊網(wǎng)不同，電力通信網(wǎng)主要用于電力保障供應(yīng)和電力的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是包含在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)內(nèi)的，根據(jù)電力通信網(wǎng)的相關(guān)實施方案，可以把電力業(yè)務(wù)分為實時控制器、非控制生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)管理區(qū)和管理信息區(qū)這四大區(qū)域，也可分別叫做安全I(xiàn) 工區(qū)、安全I(xiàn)I 工區(qū)、安全I(xiàn)II 工區(qū)、安全I(xiàn)V 工區(qū)[11]。其中安全I(xiàn) 工區(qū)的業(yè)務(wù)主要包括廣域的測量、潮流控制等數(shù)據(jù)的傳輸，這就要求在相對穩(wěn)定的環(huán)境下保證安全；安全I(xiàn)I區(qū)主要業(yè)務(wù)是用于測量和計量，主要功能是對電力系統(tǒng)的安全進(jìn)行分析，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時該區(qū)主要用于故障定位；安全I(xiàn)II 工區(qū)和安全I(xiàn)V 區(qū)主要是用于視頻監(jiān)控和行政決策管理，這都屬于電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)中的輔助功能。

3.2 基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知

3.2.1 電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的特征

大數(shù)據(jù)技術(shù)是對數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，這集數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理于一體的數(shù)據(jù)綜合處理技術(shù)。在電力系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用必不可少，主要是由于電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)種類繁多，而且數(shù)據(jù)的多元化和差異化分析項目較多，這都需要大數(shù)據(jù)進(jìn)行支持[12]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)量多、體量大，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析能夠充分發(fā)掘電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，并且能夠分析出電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。并且，大數(shù)據(jù)以其實時信息更新的特點(diǎn)感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，對電力系統(tǒng)的安全性實時監(jiān)控。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時感知

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時感知是數(shù)據(jù)應(yīng)用中最為重要的內(nèi)容之一，即將特定的概念置于特定的時間和空間之內(nèi)進(jìn)行解釋，并且預(yù)測可能發(fā)生的相關(guān)事項，從而實現(xiàn)提前感知狀態(tài)的目的[13]。因此，對網(wǎng)絡(luò)安全性能認(rèn)識學(xué)習(xí)的過程中狀態(tài)感知是首要的前提。

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時感知通常被分為三個部分，網(wǎng)絡(luò)安全性能檢測、網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢發(fā)展理解、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)預(yù)測分析。無論是在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還是在數(shù)量層級上電力系統(tǒng)的維度都是非常龐大的，對這樣如此龐大的系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)感知，即可靠性和預(yù)測準(zhǔn)確率都相對較低，這就需要大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計算這些先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)作為支撐，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。

多重迭代集成分類器是當(dāng)前學(xué)者研究的重要大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全性能分析的重要工具[14]。多重迭代集成分類器是級別較高的分類系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)處理上主要針對安全問題，在模塊融合上，也是充分利用大數(shù)據(jù)的不同算法進(jìn)行模塊融合。在大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時感知模型中，都是按照數(shù)據(jù)的分類進(jìn)行執(zhí)行的。因此，在多種模型的組合下，其安全性是非?？煽康?，并且在此基礎(chǔ)上，還原了預(yù)制規(guī)則相對應(yīng)的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行分析，為網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)預(yù)測的準(zhǔn)確性提供了可能。充分提高網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時感知的準(zhǔn)確性，而且每個模型在平臺中分布在狀態(tài)都得到了實驗的證明。

模塊一是數(shù)據(jù)收集和分析系統(tǒng)。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而完善模型。網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)體量龐大、數(shù)據(jù)維度高，因此在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型時需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃，最主要是也要進(jìn)行降維處理。對于龐大的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，降維處理后得到的數(shù)據(jù)依然非常龐大，對于這些數(shù)據(jù)需要進(jìn)行再次降維處理，以此來減少數(shù)據(jù)量，從而得到更加直觀的數(shù)據(jù)分析結(jié)果[15]。從當(dāng)前模型構(gòu)建的方式來看，經(jīng)驗法和先驗論為主，并與此通過聚類算法減少數(shù)據(jù)并以此來分析，從而獲得相對較為有針對性的數(shù)據(jù)模型。

模塊二是對網(wǎng)絡(luò)活動的語義進(jìn)行分析，并就語義的關(guān)聯(lián)性能進(jìn)行解釋，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的可能性威脅進(jìn)行預(yù)測。通常情況下，使用關(guān)聯(lián)規(guī)則對語義進(jìn)行挖掘，并對此進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合與分析，以找到數(shù)據(jù)中存在的潛在風(fēng)險。當(dāng)數(shù)據(jù)量不斷增加，數(shù)據(jù)維度持續(xù)增長，分析這些數(shù)據(jù)所需要時間也就越長，電力系統(tǒng)中龐大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行分析時所需要的時間很長，在整合、分析、挖掘電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位掃描，在掃描結(jié)果的基礎(chǔ)上，對每個節(jié)點(diǎn)的性能進(jìn)行分析，并對數(shù)據(jù)的結(jié)合特征進(jìn)行總結(jié)。

模塊三是以綜合評估為主。將網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)發(fā)生的安全事件進(jìn)行綜合梳理與分析，并對這些事件可能產(chǎn)生的后果進(jìn)行預(yù)測評估，并得出相關(guān)的處理意見和建議。

3.3 大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知模型

當(dāng)前大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知模型主要有三種，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)感知、隨機(jī)森林基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知，星形結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)感知。這些模型在數(shù)據(jù)分析上都有自身特點(diǎn)，在接收到需要分析的數(shù)據(jù)時，優(yōu)先運(yùn)用原有知識理論進(jìn)行分析預(yù)測[16]。并且得出屬于自身分析的數(shù)據(jù)結(jié)果，然后再將這些結(jié)果進(jìn)行整合處理，并做出相應(yīng)調(diào)整，本文主要通過安全性能分析對三類模型進(jìn)行介紹。

3.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的狀態(tài)感知模型

在圖2 中示意神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的狀態(tài)感知模型，這一模型包括三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，每一層又包括兩個模塊，輸入層中的兩個模塊主要功能是感知狀態(tài)；隱藏層則是充分融合各項數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析的安全狀態(tài)結(jié)果，并將其傳遞至輸出層，并且對誤差進(jìn)行校準(zhǔn)最終得出預(yù)測狀態(tài)。

圖2：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)感知模型

在數(shù)據(jù)傳播的過程中，不僅有隱藏層的傳播，也有輸出層的傳播，兩者都是對信息的反饋和傳播。在這樣的模型結(jié)構(gòu)下，其自學(xué)功能十分強(qiáng)大，可實現(xiàn)高質(zhì)量數(shù)據(jù)處理。與此同時，模型的處理的效率較高，無論是對于線性處理，還是非線性處理來說。并且該模型可以對數(shù)據(jù)中非線性相關(guān)的表現(xiàn)進(jìn)行高效處理。對于數(shù)據(jù)中可能產(chǎn)生的雜訊數(shù)據(jù)離群點(diǎn)，由于模型的復(fù)雜性，其敏感度較低?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)感知模型將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢融合在一起，其缺點(diǎn)是需要更長的時間來訓(xùn)練數(shù)據(jù)，特別是需要更長的時間來進(jìn)行電力大數(shù)據(jù)的背景下。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對缺失值的敏感性較高，因此在準(zhǔn)確度較高的情況下，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

3.3.2 隨機(jī)森林基礎(chǔ)上的狀態(tài)感知模型

如圖3所示，包括多個決策樹，是基于隨機(jī)森林的狀態(tài)感知模型。它的輸出結(jié)果是由所有決策樹的輸出結(jié)果的多少來決定的。這種結(jié)構(gòu)從上到下分為3 層，決策結(jié)果設(shè)在決策樹的葉子結(jié)點(diǎn)上。在最上面的根結(jié)點(diǎn)實現(xiàn)模塊的狀態(tài)檢測，其結(jié)果被傳送到狀態(tài)理解的第二層模塊上。最后狀態(tài)預(yù)測根據(jù)各葉子結(jié)點(diǎn)的成績而定。

圖3：基于隨機(jī)森林的狀態(tài)感知模型

所有在模型中的輸入數(shù)據(jù)都被分成若干個部分，它們構(gòu)成了樹根，同時也構(gòu)成了枝葉結(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)處理過程中預(yù)測的對象由樹根到樹葉節(jié)點(diǎn)的路徑構(gòu)成。這個模型是用策略從上到下打造決策樹的。數(shù)據(jù)處理是通過在每個節(jié)點(diǎn)選擇所有性能優(yōu)越的特征來實現(xiàn)的，直到所有的數(shù)據(jù)都被處理、所有的特征都被得到為止。該模型決策樹的構(gòu)建過程耗時較短，不需要特別要求處理數(shù)據(jù)的分布狀態(tài)(distribution)。所以也沒有更嚴(yán)格的規(guī)則和約束對數(shù)據(jù)的預(yù)處理。對遺漏值的容忍度較高。這一手段可以在進(jìn)行數(shù)據(jù)整理的時候處理線性和非線性之間的關(guān)系，并確定關(guān)系，模型總體上將結(jié)果匯總成3 大模塊。這種模型的劣勢是可能會出現(xiàn)局部處理效果佳，但是整體處理效果不佳的現(xiàn)象。與此同時，還存在一定的考核問題和擬合問題，尤其是在大量的變量數(shù)據(jù)處理時。

3.3.3 基于星形結(jié)構(gòu)的狀態(tài)感知模型

基于星形結(jié)構(gòu)，如圖4所示。主要參考星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，分為中心和外圍兩個部分。中心部分以簡單的貝葉斯算法為基礎(chǔ)，主要用于各種成員關(guān)系可能性判斷的統(tǒng)計分類算法非常成熟；周邊部分包括狀態(tài)檢測和狀態(tài)理解過程，并將結(jié)果傳遞到中心部分。估計模型可以根據(jù)星形拓?fù)涞臓顟B(tài)，將各個結(jié)點(diǎn)周圍部分的結(jié)果收集起來，從而得出總體的判斷。這種模式可以通過數(shù)據(jù)整合來預(yù)判全局。方法就比較簡單了。分級效率也是穩(wěn)定一些。該機(jī)型在較少數(shù)據(jù)集的情況下，擁有更優(yōu)異的性能。在大數(shù)據(jù)處理上，更多地采用的是并聯(lián)處理的方式。根據(jù)Bayes 理論可以得到條件機(jī)率，聯(lián)合機(jī)率下的所有特征都可以根據(jù)這個機(jī)率來確定。傳統(tǒng)的樸素貝葉斯分類器所依賴的假設(shè)條件是所有特征都是相互獨(dú)立的，但這是一個過于理想化的條件，在實際的數(shù)據(jù)處理過程中，貝葉斯分類器的所有特征都是相互獨(dú)立的。

圖4：基于星形結(jié)構(gòu)的狀態(tài)感知模型

3.4 電力通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知分析

電力通信網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)感知主要是針對多元信息進(jìn)行相關(guān)性分析，估算出電力通信網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的業(yè)務(wù)目標(biāo)屬性，結(jié)合電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行需求，進(jìn)而在噪聲、干擾、誤差等不確定因素的影響下，準(zhǔn)確識別和預(yù)判出電力通信業(yè)務(wù)的。圖5所示為通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知示意圖。

圖5：電力通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知

3.4.1 通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺B(tài)勢感知

通信網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知的核心和關(guān)鍵就是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R別，分為有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R別和無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R別兩個系統(tǒng)。

在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，重要的參數(shù)包括數(shù)據(jù)包參數(shù)、時延參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)吞吐量參數(shù)等等，這些數(shù)據(jù)都需要通過大數(shù)據(jù)技術(shù)存儲在電力通信網(wǎng)絡(luò)中。

通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的實現(xiàn)依賴于通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的感知狀態(tài)在時間和空間上由原來的孤立分散狀態(tài)發(fā)展成為動態(tài)的、相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。因此通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到的數(shù)據(jù)參數(shù)更具有使用價值和現(xiàn)實意義，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控和分析，一旦發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，收集的數(shù)據(jù)也會隨之改變，得到的結(jié)果也會有所不同。

3.4.2 通信網(wǎng)絡(luò)演化趨勢態(tài)勢感知

獲取動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息是網(wǎng)絡(luò)演化態(tài)勢最重要的目標(biāo)之一，也是支撐網(wǎng)絡(luò)智能化得以實現(xiàn)的重要手段。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)演化趨勢可以對網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點(diǎn)的屬性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行預(yù)測，尤其是針對鏈路動態(tài)變化的預(yù)測更為準(zhǔn)確。在當(dāng)前電力通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中，根據(jù)不同電路需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也有所區(qū)別，網(wǎng)絡(luò)演化會對這些鏈路中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)電路缺失時，會及時給出提示，有利于工作人員其實查找問題并提出解決方案，這也是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安全可靠的原因之一。這種實時監(jiān)測是網(wǎng)絡(luò)演化趨勢的重要目標(biāo)。

3.4.3 通信網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知

通信網(wǎng)絡(luò)安全是通信業(yè)務(wù)傳輸?shù)幕颈Ｕ?，主要包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全、信息傳輸安全等，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和管理，是保障網(wǎng)絡(luò)安全性能的首要前提，也能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)現(xiàn)在風(fēng)險進(jìn)行及時排查，并且根據(jù)數(shù)據(jù)建立風(fēng)險曲線圖、完善相關(guān)業(yè)務(wù)風(fēng)險管理方案，以促進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)安全防御系統(tǒng)的建立和完善。

然而網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢的感知，僅依靠數(shù)據(jù)計算是不足的，還需要建立相應(yīng)的模型，這一模型的建立需要大量的數(shù)據(jù)支持，并且在運(yùn)用一定的算法基礎(chǔ)上得出模型構(gòu)建需要的數(shù)據(jù)，從而推動網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)的發(fā)展，如圖6 中給出的通信網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知流程圖，簡單明了展示了通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行機(jī)制。

圖6：通信網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知流程

4 結(jié)束語

綜上所述，構(gòu)建電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知，可以滿足智能電網(wǎng)建設(shè)需求，也可以滿足能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需求，可以從數(shù)據(jù)和態(tài)勢分析、研究運(yùn)行過程中態(tài)勢感知技術(shù)和手段等方面提升通信網(wǎng)絡(luò)的智能化、可靠性水平，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。重點(diǎn)研究了大數(shù)據(jù)背景下形勢感知的主要方法，以電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知為研究重點(diǎn)，為電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)可靠性、智能化水平的提高提供了參考。