[发明专利]一种实现多种交换机测试机的多通信系统及方法

权利要求书

1.一种实现多种交换机测试机的多通信系统，其特征在于：所述系统包括：

交换机设备层，其内设置有不同型号的交换机和交换机检测设备，所述交换机检测设备检测的数据集类型至少包括交换机的物体特性测试数据、功能测试数据、性能测试数据、管理测试数据或者可靠性测试数据，其中所述功能测试数据至少包括吞吐量测试数据、传输时延测试数据、丢包率测试数据或者背靠背测试数据；其中所述交换机检测设备设置有两种以上的兼容式通信接口所述通信接口至少为RS232通信通道接口、RS485通信通道接口、载波通信信道接口、TCP/IP通信信道接口、RS422通信信道接口、以太网通信信道接口、CAN通信信道接口、USB通信信道接口、WIFI通信信道接口、ZigBee通信信道接口、蓝牙通信信道接口或光纤通信信道接口；其中所述交换机检测设备为一台测试机，所述交换机为两种以上型号的交换机，所述兼容式通信接口至少兼容两种不同形式的通信通道接口；所述兼容式数据通信接口还具有数据通信协议转换的功能，能够实现不同通信协议之间的互转；

数据传输层，其内设置有线通信模块或无线通信模块，用于接收并传递所述交换机设备层检测到的交换机测试数据信息；其中所述有线通信模块至少包括RS485通信模块或RS232通信模块，所述无线通信模块至少包括TCP/IP网络系统、ZigBee无线网络、GPRS通信模块或CDMA无线通信、3G网络通信、4G网络通信、WLAN通信、LTE通信、云端服务器或蓝牙通信模块；其中所述数据传输层内还设置有多通信识别模块和通道控制单元，所述多通信识别模块用来识别多个交换机检测数据输出信息传递的通信接口的物理层通信参数，并且所述多通信识别模块包括信号接收单元、信号测量单元和信号输出单元，所述信号接收单元的输出端与所述信号测量单元的输入端连接，所述信号测量单元的输出端与所述信号输出单元连接；其中所述信号测量单元为基于CPU、RAM或ROM电路的测量单元，通过信号接收单元接收各通信接口传递数据的链路层、网络层、传输层或应用层的通信参数，其中所述通道控制单元用来根据所述通道识别单元识别出的信息进行切换信号传输通道，所述通道控制单元包括控制器、信息均衡器和通信调制器，其中：所述控制器分别与所述信息均衡器和通信调制器连接，所述控制器包括输入端口、中央控制单元和输出端口，所述输入端口的输出端与所述中央控制单元的输入端连接，所述中央控制单元的输出端与所述输出端口的输入端连接；其中所述中央控制单元为SC91F722微控制芯片，所述SC91F722微控制芯片至少连接有A/D转换单元、滤波电路和开关电路；所述信息均衡器包括发送滤波器、通信信道、接收滤波器、信息均衡模型和决策器，其中所述发送滤波器的输出端与所述通信信道的输入端连接，所述通信信道的输出端与所述接收滤波器的输入端连接，所述接收滤波器的输出端与所述信息均衡模型的输入端连接，所述信息均衡模型的输出端与所述决策器的输入端连接；所述通信调制器包括调制接口、扩频模块、调制模块、信道模块、扩频处理模块、解扩模块、解调模块和调制输出模块，其中所述调制接口的输出端与所述扩频模块的输入端连接，所述扩频模块的输出端与所述调制模块的输入端连接，所述调制模块的输出端与所述信道模块的输入端连接，所述信道模块的输出端与所述扩频处理模块的输入端连接，所述扩频处理模块的输出端与所述解扩模块的输入端连接，所述解扩模块的输出端与所述解调模块的输入端连接，所述解调模块的输出端与所述调制输出模块的输入端连接；

数据管理层，其内设置有云端处理器或者计算机管理系统，所述云端处理器的硬件配置为Intel Xeon E3-1220v53.0GHz，内核为四核，内存为8GDDR4，硬盘为1＊Intel企业级SSD，1＊SATA 1T，网卡为2＊千兆网口；工作机节点的硬件CPU型号为Intel XeonE53.0GHZ，所述工作机节点的内存为8GB，硬盘容量为1TB，其中所述云端处理器内还设置有RS232通信通道接口、RS485通信通道接口、载波通信信道接口、TCP/IP通信信道接口、RS422通信信道接口、以太网通信信道接口、CAN通信信道接口、USB通信信道接口、WIFI通信信道接口、ZigBee通信信道接口、蓝牙通信信道接口或光纤通信信道接口；所述云端处理器还包括存储单元，用于存储交换机测试过程中的各种的测量数据信息，其中所述存储单元包括个人云存储单元、私有云存储单元、公有云存储单元和混合云存储单元；其中所述云端处理器至少还包括分布式存储模块、数据传输接口、CPU、内存、磁盘、带宽和云网络接口，所述云端服务器通过将规模级的底层服务器通过集约化、虚拟化构建起云端资源池，然后从资源池中调配计算资源组建而成，其中所述CPU、内存、磁盘或带宽以自由组合的方式存在；其中所述计算机管理系统的型号为Intel(R)Core(TM)i7-3770CPU@3.40GHz，内存为160GB；

数据处理层，其内设置有数据处理模块和数据融合模块，其中所述数据处理模块为聚类算法模块、蚁群算法模块、关联算法模块、决策树算法模块、BP神经网络算法模块、KNN算法模块、支持向量机算法模块、VSM法模型或k-近邻素算法模块；所述数据融合模块属于应用层，其内至少设置有主站、客户端或者计算机管理系统，用于对交换机的测试数据进行计算、存储或者远程、在线和实时监控，进而实现交换机测试状态的智能监控；

通过数据处理模块对接收到的交换机数据信息进行数据预处理，所述数据预处理的方法为大数据降维主成分分析方法，所述主成分分析方法的步骤为：

(1)标准化数据；假设交换机大数据样本数据纬度为p，随机向量为x＝(x₁，x₂，...，x_p)^T；则对于i个交换机大数据样本，存在：x_i＝(x_i1，x_i2，...，x_ip)^T，其中i＝1，2，...，n；当n＞p时，对样本阵元进行标准化变换，其中标准化变换公式为：

其中i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，p；

(2)求出所述步骤(1)的标准化矩阵Z的相关系数矩阵；

R＝[r_ij]p；(4)

其中：

其中i，j＝1，2，...，p；

(3)确定主成分，通过求解相关矩阵R的特征方程得出，所述方程为：

|R-λI_p|＝0 (7)

在确定n的值时，通过以下公式：

在公式(8)中的每个λ_j，j＝1，2，...，n，解方程组得出：

R_b＝λ_jb (9)

通过公式(9)得出特征向量

(4)然后再将标准化后的指标变量转换为主成分，则有

其中j＝1，2，...，n；并且U₁称为第一主成分，U₂称为第二主成分，U_j称为第j主成分；

(5)然后对n个主成分进行综合评价，并且对n个主成分进行加权求和，即得最终评价值，权数为每个主成分的方差贡献率；

其中：所述交换机设备层的输出端与所述数据传输层的输入端连接，所述数据传输层的输出端与所述数据管理层的输入端连接，所述数据管理层的输出端与所述数据处理层的输入端连接，所述数据处理层的输出端与所述应用层的输入端连接；

所述兼容式通信接口通过应用组合算法模型实现不同信息的通信；所述组合算法模型的构建方法为：

(1)信息参数数据采集；分别获取RS232通信通道接口、RS485通信通道接口、载波通信信道接口、TCP/IP通信信道接口、RS422通信信道接口、以太网通信信道接口、CAN通信信道接口、USB通信信道接口、WIFI通信信道接口、ZigBee通信信道接口、蓝牙通信信道接口或光纤通信信道接口的通信参数数据，由于通信通道接口不同，则收到的信息参数数据信息也不同；

(2)汇总读取的参数信息；以便于分析和处理；分别通过决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型计算通信通道的参数数据信息，其中所述决策树算法模型对各种不同数据信息进行分类；回归算法模型能够在获取的信息参数数据中，通过构建自变量与因变量之间的相关关系，构建信息参数数据影响变量之间的回归方程，把回归方程作为算法模型，进而揭示出影响信息参数数据的因变量之间的关系；所述BP神经网络算法模型按照误差逆传播算法训练的多层前馈网络，学习并存贮大量的输入和输出模式映射关系；

(3)信息调制，利用信息均衡器实现多信息传输时的信息均衡，利用通信调制器实现多通道联合通信调制；

(4)参数信息分析；将决策树算法模型、回归算法模型和BP神经网络算法模型输出数据汇总起来，构成组合计算算法模型，然后进行决策分析，输出交换机测量数据信息通道参数数据将所述交换机测量数据信息通道参数数据与不同通信通道接口的通信协议进行匹配，进而选择出合适的数据通道。