无源光网络的拓扑结构的确定方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种无源光网络的拓扑结构确定方法及装置，其方法包括：对无源光网络PON端口的原始时间序列数据进行特征提取，获得所述PON端口对应的时序特征数据；其中，时序特征数据包括全局特征数据、局部特征数据和统计特征数据；基于全局特征数据、局部特征数据和统计特征数据，确定共协关系矩阵；对共协关系矩阵进行层次聚类，获得分类结果；基于分类结果确定PON端口对应的拓扑结构。通过本申请实施例提供的无源光网络的拓扑结构确定方法及装置，有效考虑接收端和发射端的光功率数据，对无源光网络PON端口的原始时间序列数据进行特征提取，构建共协关系矩阵，实现无源光网络PON拓扑结构的确定，鲁棒性更高，兼容性更强。强。强。

【技术实现步骤摘要】
无源光网络的拓扑结构的确定方法及装置


[0001]本申请涉及无源光网络
，尤其涉及一种无源光网络的拓扑结构确定方法及装置。

技术介绍

[0002]无源光网络(passive optical network，PON)采用树形拓扑结构连接光线路终端(optical line Terminal，OLT)和用户端的光网络单元(Optical Network Unit,ONU)，OLT和ONU的连接通过分光器构成树形拓扑结构。分光器可以通过级联的方式使OLT挂载更多的ONU，提高网络的容量，降低PON网络的建设成本。分光器的级联一般限制在两级级联。目前多种原因导致分光器与ONU的连接关系不明确。第一，早期的设计和施工缺乏对分光器的重视，导致部分网络中ONU与OLT的连接结构信息缺失。第二，由于分光器是无源设备，无法通过下发指令获取连接情况。第三，目前系统中的分光器与ONU的连接关系主要依靠手动输入，受到手动输入准确率的影响。第四、PON网络在运维过程中，时常切换ONU与分光器的连接关系，以应对用户对网络的新需求。
[0003]但是现有方法通常考虑单方面在不同时刻的光功率数据或者预警，故障等消息，采用单一聚类算法，确定含有无源光器件的光配线网(Optical Distribution Network，ODN)的拓扑信息，得到结果的鲁棒性较差，兼容性不强。
[0004]因此，有效考虑接收端和发射端的光功率数据波动情况来解决现有技术中的问题，是业界亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本申请实施例提供一种无源光网络的拓扑结构确定方法及装置。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种无源光网络的拓扑结构确定方法，包括：对无源光网络PON端口的原始时间序列数据进行特征提取，获得所述PON端口对应的时序特征数据；其中，所述时序特征数据包括全局特征数据、局部特征数据和统计特征数据；
[0007]基于所述全局特征数据、所述局部特征数据和所述统计特征数据，确定共协关系矩阵CM；
[0008]对所述共协关系矩阵CM进行层次聚类，获得分类结果；其中，所述分类结果满足以下条件：分类数与对所述PON端口估算的分光比满足预设生产需求，以及，分类数最少为两类，最多不超过所述PON端口下光网络单元ONU数量的一半；
[0009]基于所述分类结果确定所述PON端口对应的拓扑结构。
[0010]可选的，所述对无源光网络PON端口的原始时间序列数据进行特征提取，获得所述PON端口对应的时序特征数据，包括：
[0011]进行数据抽取，所述数据包括：ONU接收光功率和发射光功率、PON端口接收光功率和发射光功率；
[0012]基于数据抽取的结果进行数据重建，具体包括：根据ONU接收光功率与PON端口发射光功率计算出链路损耗数据，和/或，根据ONU发射光功率与PON端口接收光功率计算出链路损耗数据。
[0013]可选的，所述全局特征数据包括分段线性PLR特征和PLRW特征，所述PLR特征为所述PON端口原始时间序列数据的分段线性表示，所述PLRW特征为所述PLR特征之上增加原始数据的算术平均数后构建的特征；
[0014]所述局部特征数据包括异常值、转折点和突变点之一或组合；
[0015]所述统计特征数据包括最大值、最小值、极差、平均值、散度、偏度、四分位距、方差和标准差之一或组合。
[0016]可选的，所述基于所述全局特征数据、所述局部特征数据和所述统计特征数据，确定共协关系矩阵CM，包括：
[0017]对所述全局特征数据进行基于层次的聚类分析，并对所述统计特征数据进行基于划分的聚类分析，基于所述聚类分析的聚类结果，初始化共协关系矩阵CM；
[0018]基于所述局部特征数据构建距离矩阵D，并对其进行初始化；
[0019]计算去零后的所述共协关系矩阵CM和距离矩阵D的哈达马积，作为新的共协关系矩阵CM。
[0020]可选的，所述PON端口估算的分光比按照如下步骤确定：
[0021]抽取特定时间点的原始时间序列数据，计算分光器平均损耗；
[0022]获取经验数据，对比不同分光比下，经验数据对应的损耗数据与实际数据的损耗数据，估算分光器的分光比；其中所述分光器平均损耗为PON端口的所有ONU的分光器损耗的平均值；
[0023]所述分光器损耗为根据ONU接收光功率与PON端口发射光功率计算出链路损耗数据，和/或，
[0024]根据ONU发射光功率与PON端口接收光功率计算出链路损耗数据。
[0025]可选的，所述方法还包括：基于历史拓扑结构修正所述共协关系矩阵CM。
[0026]可选的，所述基于历史拓扑结构修正所述共协关系矩阵CM，包括：
[0027]步骤1、初始化全零矩阵CM
i
为第i次数据采集时的共协关系矩阵；其中i为数据采集的任意时刻，且i≥2；
[0028]步骤2、第i次数据采集时，加载第i
‑
1次计算产生的历史拓扑结构；根据如下规则修正CM
i
：如果第a个ONU和第b个ONU的分类一致，则令CM(a,b)＝X，X为第一参数，且X的取值范围是[1,2,4]；
[0029]步骤3、第i次数据采集时，加载第i
‑
j次至第i
‑
2次计算时的历史共协关系矩阵，记为CM
i
‑
j
，CM
i
‑
j+1
，
……
，CM
i
‑2。以及他们的数据采集时间T
i
‑
j
，T
i
‑
j+1
，
……
，T
i
‑2,j为阈值；
[0030]步骤4、将步骤3中的所述第i
‑
j次至第i
‑
2次计算时的历史共协关系矩阵，以及步骤2中的所述根据第一参数修正后的共协关系矩阵求和，并乘以第二参数P和第三参数Q，最后加上初始化全零矩阵CM
i
，得到修正完成的所述共协关系矩阵；其中Q为第二参数，用于描述数据的遗忘，且0<Q≤1；P为第三参数，用于衡量修正项的影响程度，且0<P≤1。
[0031]第二方面，本申请实施例提供一种无源光网络的拓扑结构确定设备，包括存储器，收发机，处理器；
[0032]存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于执行所述存储器中的计算机程序并实现如下步骤：
[0033]对无源光网络PON端口的原始时间序列数据进行特征提取，获得所述PON端口对应的时序特征数据；其中，所述时序特征数据包括全局特征数据、局部特征数据和统计特征数据；
[0034]基于所述全局特征数据、所述局部特征数据和所述统计特征数据，确定共协本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无源光网络的拓扑结构确定方法，其特征在于，包括：对无源光网络PON端口的原始时间序列数据进行特征提取，获得所述PON端口对应的时序特征数据；其中，所述时序特征数据包括全局特征数据、局部特征数据和统计特征数据；基于所述全局特征数据、所述局部特征数据和所述统计特征数据，确定共协关系矩阵CM；对所述共协关系矩阵CM进行层次聚类，获得分类结果；其中，所述分类结果满足以下条件：分类数与对所述PON端口估算的分光比满足预设生产需求，以及，分类数最少为两类，最多不超过所述PON端口下光网络单元ONU数量的一半；基于所述分类结果确定所述PON端口对应的拓扑结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对无源光网络PON端口的原始时间序列数据进行特征提取，获得所述PON端口对应的时序特征数据，包括：进行数据抽取，所述数据包括：ONU接收光功率和发射光功率、PON端口接收光功率和发射光功率；基于数据抽取的结果进行数据重建，具体包括：根据ONU接收光功率与PON端口发射光功率计算出链路损耗数据，和/或，根据ONU发射光功率与PON端口接收光功率计算出链路损耗数据。3.根据权利要求1所述的无源光网络拓扑结构的确定方法，其特征在于，所述全局特征数据包括分段线性PLR特征和PLRW特征，所述PLR特征为所述PON端口原始时间序列数据的分段线性表示，所述PLRW特征为所述PLR特征之上增加原始数据的算术平均数后构建的特征；所述局部特征数据包括异常值、转折点和突变点之一或组合；所述统计特征数据包括最大值、最小值、极差、平均值、散度、偏度、四分位距、方差和标准差之一或组合。4.根据权利要求1所述的无源光网络拓扑结构的确定方法，其特征在于，所述基于所述全局特征数据、所述局部特征数据和所述统计特征数据，确定共协关系矩阵CM，包括：对所述全局特征数据进行基于层次的聚类分析，并对所述统计特征数据进行基于划分的聚类分析，基于所述聚类分析的聚类结果，初始化共协关系矩阵CM；基于所述局部特征数据构建距离矩阵D，并对其进行初始化；计算去零后的所述共协关系矩阵CM和距离矩阵D的哈达马积，作为新的共协关系矩阵CM。5.根据权利要求1所述的无源光网络拓扑结构的确定方法，其特征在于，所述PON端口估算的分光比按照如下步骤确定：抽取特定时间点的原始时间序列数据，计算分光器平均损耗；获取经验数据，对比不同分光比下，经验数据对应的损耗数据与实际数据的损耗数据，估算分光器的分光比；其中所述分光器平均损耗为PON端口的所有ONU的分光器损耗的平均值；所述分光器损耗为根据ONU接收光功率与PON端口发射光功率计算出链路损耗数据，和/或，根据ONU发射光功率与PON端口接收光功率计算出链路损耗数据。
6.根据权利要求1至5任一所述的无源光网络拓扑结构的确定方法，其特征在于，所述方法还包括：基于历史拓扑结构修正所述共协关系矩阵CM。7.根据权利要求6所述的无源光网络拓扑结构的确定方法，其特征在于，所述基于历史拓扑结构修正所述共协关系矩阵CM，包括：步骤1、初始化全零矩阵CM
i
为第i次数据采集时的共协关系矩阵CM；其中i为数据采集的任意时刻，且i≥2；步骤2、第i次数据采集时，加载第i
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：宁列，郭健，刘伟，
申请(专利权)人：中国移动通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：