本發(fā)明涉及信息通信，更具體地說，本發(fā)明涉及一種多通道獨(dú)立管道式信息通信設(shè)備系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、多通道獨(dú)立管道式信息通信是一種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過多個(gè)獨(dú)立的通信通道（管道）并行傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?、可靠性和穩(wěn)定性。每個(gè)通道可以獨(dú)立工作，互不干擾，確保在高負(fù)載和復(fù)雜環(huán)境下仍能維持高效的數(shù)據(jù)傳輸。

2、在現(xiàn)代信息通信系統(tǒng)中，多通道獨(dú)立管道式的信息傳輸方式廣泛應(yīng)用于各種高要求的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境。這些系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化、車載通信、智能交通等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。然而，隨著數(shù)據(jù)傳輸需求的不斷增加，系統(tǒng)在高負(fù)載和異常情況下的穩(wěn)定性和性能問題日益突出。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在處理高負(fù)載時(shí)，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、延遲和錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)故障。如何提高多通道信息通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。因此，在此提出一種多通道獨(dú)立管道式信息通信設(shè)備系統(tǒng)與方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

2、一種多通道獨(dú)立管道式信息通信方法，包括以下步驟：

3、對多通道獨(dú)立管道式信息通信的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行配置，然后使用準(zhǔn)備好的性能監(jiān)控工具記錄基線性能和啟動(dòng)性能，根據(jù)基線性能和啟動(dòng)性能進(jìn)行初步分析，判斷是否存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患；

4、若存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患，則實(shí)時(shí)檢測各個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸送量，同時(shí)引入特定的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，監(jiān)測各個(gè)通道的恢復(fù)能力，對各個(gè)通道進(jìn)行負(fù)載分析，分別得到數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)和錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)；

5、基于數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)和錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)，對目標(biāo)通道進(jìn)行綜合分析，得到通道使用質(zhì)量系數(shù)，并根據(jù)通道使用質(zhì)量系數(shù)將目標(biāo)通道劃分為正常運(yùn)行狀態(tài)和異常運(yùn)行狀態(tài)；

6、對于異常運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)通道，對其優(yōu)化方式進(jìn)行推斷，明確是否進(jìn)行數(shù)據(jù)打包輸送，以及是否需要引入冗余設(shè)計(jì)。

7、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，基線性能指的是：在沒有任何應(yīng)用程序運(yùn)行的情況下，記錄系統(tǒng)的基線cpu使用率，實(shí)時(shí)監(jiān)控該狀態(tài)下的cpu使用率并記錄。

8、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，啟動(dòng)性能指的是：依次啟動(dòng)負(fù)責(zé)操作不同獨(dú)立管道的不同應(yīng)用程序，記錄每個(gè)應(yīng)用程序啟動(dòng)后的cpu使用率變化情況，每次僅有一個(gè)獨(dú)立管道對應(yīng)的應(yīng)用程序運(yùn)行。

9、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)基線性能和啟動(dòng)性能進(jìn)行初步分析，判斷是否存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患的步驟如下：

10、在固定的時(shí)間窗口下，獲取基線性能記錄中的cpu使用率，計(jì)算基線性能記錄中cpu使用率平均值，并標(biāo)記為cc，分別獲取啟動(dòng)性能記錄中各獨(dú)立管道的cpu使用率，然后分別計(jì)算各獨(dú)立管道的cpu使用率平均值，并標(biāo)記為ci，i表示獨(dú)立管道的序號，然后分別計(jì)算各獨(dú)立管道啟動(dòng)時(shí)的cpu使用率增量，計(jì)算公式為：；zi表示序號i的獨(dú)立管道在啟動(dòng)時(shí)的cpu使用率增量，根據(jù)cpu使用率增量zi預(yù)設(shè)一個(gè)影響閾值并標(biāo)記為yz；

11、獲取所有獨(dú)立管道均啟動(dòng)狀態(tài)下，在固定的時(shí)間窗口下的實(shí)時(shí)的cpu使用率，得到實(shí)時(shí)的cpu使用率組成的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，計(jì)算該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的平均值，并標(biāo)記為cc，預(yù)設(shè)有綜合應(yīng)用區(qū)間，將該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的平均值cc與綜合應(yīng)用區(qū)間進(jìn)行對比，若該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的平均值cc大于綜合應(yīng)用區(qū)間的最大值，則所有的獨(dú)立管道均存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患，若該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的平均值cc小于綜合應(yīng)用區(qū)間的最小值，則所有的獨(dú)立管道均不存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患，若該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的平均值cc數(shù)值落入綜合應(yīng)用區(qū)間內(nèi)，則所有cpu使用率增量zi大于等于影響閾值yz的獨(dú)立管道存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患。

12、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)的獲取邏輯為：

13、在固定的時(shí)間窗口內(nèi)，記錄每個(gè)通道的數(shù)據(jù)包數(shù)量和大小，計(jì)算每個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸速率，計(jì)算公式為：；表示通道i在時(shí)間窗口t內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率，表示通道i在時(shí)間窗口t內(nèi)第j個(gè)數(shù)據(jù)包的大小，表示時(shí)間窗口的長度，n表示時(shí)間窗口t內(nèi)通道i的數(shù)據(jù)包總數(shù)量；

14、使用dbscan算法進(jìn)行密度聚類分析，公式表示為：；表示指定領(lǐng)域半徑，用于決定兩個(gè)點(diǎn)是否在同一個(gè)簇中，表示指定領(lǐng)域內(nèi)的最小點(diǎn)數(shù)，決定一個(gè)點(diǎn)是否是核心點(diǎn)，然后將聚類結(jié)果中高密度簇的比例作為數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)，公式表示為：；表示通道i的數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)，表示聚類中高密度點(diǎn)的數(shù)量，表示總的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量。

15、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)的獲取邏輯為：

16、在每個(gè)通道引入特定的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，記錄錯(cuò)誤發(fā)生和恢復(fù)的時(shí)間并計(jì)算錯(cuò)誤恢復(fù)時(shí)間：；表示通道i在時(shí)間窗口t的錯(cuò)誤恢復(fù)時(shí)間，表示通道i的錯(cuò)誤恢復(fù)時(shí)間點(diǎn)，表示通道i的錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)間點(diǎn)；

17、使用arima模型預(yù)測錯(cuò)誤恢復(fù)時(shí)間的趨勢，公式表示為：；p為自回歸項(xiàng)數(shù)，d為差分階數(shù)，q為移動(dòng)平均項(xiàng)數(shù)，計(jì)算預(yù)測誤差的均方根值作為錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)，計(jì)算公式為：；表示通道i的錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)，表示實(shí)際的錯(cuò)誤恢復(fù)時(shí)間，表示預(yù)測的錯(cuò)誤恢復(fù)時(shí)間，n表示時(shí)間窗口的數(shù)量。

18、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通道使用質(zhì)量系數(shù)的獲取邏輯為：

19、獲取目標(biāo)通道的數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)和錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)，然后將數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)和錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)一同代入預(yù)先訓(xùn)練完成的機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，得到通道使用質(zhì)量系數(shù)。

20、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)通道使用質(zhì)量系數(shù)將目標(biāo)通道劃分為正常運(yùn)行狀態(tài)和異常運(yùn)行狀態(tài)的邏輯為：

21、獲取目標(biāo)通道的通道使用質(zhì)量系數(shù)，然后將其與預(yù)設(shè)的運(yùn)行狀態(tài)劃分閾值進(jìn)行對比，如果滿足通道使用質(zhì)量系數(shù)大于等于預(yù)設(shè)的運(yùn)行狀態(tài)劃分閾值，則將該目標(biāo)通道劃分為正常運(yùn)行狀態(tài)，如果滿足通道使用質(zhì)量系數(shù)小于預(yù)設(shè)的運(yùn)行狀態(tài)劃分閾值，則將該目標(biāo)通道劃分為異常運(yùn)行狀態(tài)。

22、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，采用模糊邏輯對劃分為異常運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)通道的優(yōu)化方式進(jìn)行推斷：

23、獲取劃分為異常運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)通道的數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)、錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)、通道使用質(zhì)量系數(shù)，以及該目標(biāo)通道啟動(dòng)時(shí)的cpu使用率增量與基線性能記錄中cpu使用率平均值cc的比值數(shù)據(jù)，將異常運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)通道的數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)、錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)、通道使用質(zhì)量系數(shù)、比值數(shù)據(jù)均作為輸入變量，將優(yōu)化方式作為輸出變量，對輸入變量模糊化處理，將輸入變量的值轉(zhuǎn)換為模糊集合，對輸出變量模糊化處理，將輸出變量轉(zhuǎn)換為模糊集合，制定模糊規(guī)則，描述不同數(shù)據(jù)種類組合下的優(yōu)化需求，將模糊化后的輸入變量通過模糊規(guī)則進(jìn)行推理，判斷需要對劃分為異常運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)通道的優(yōu)化方式。

24、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，一種多通道獨(dú)立管道式信息通信設(shè)備系統(tǒng)，包括配置管理模塊、性能隱患監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、綜合分析模塊、優(yōu)化模塊；

25、配置管理模塊用于對多通道獨(dú)立管道式信息通信的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行配置；

26、性能隱患監(jiān)控模塊用于使用準(zhǔn)備好的性能監(jiān)控工具記錄基線性能和啟動(dòng)性能，根據(jù)基線性能和啟動(dòng)性能進(jìn)行初步分析，判斷是否存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患；

27、數(shù)據(jù)分析模塊用于在存在高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患時(shí)，實(shí)時(shí)檢測各個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸送量，同時(shí)引入特定的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，監(jiān)測各個(gè)通道的恢復(fù)能力，對各個(gè)通道進(jìn)行負(fù)載分析，分別得到數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)和錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)；

28、綜合分析模塊用于基于數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)和錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)，對目標(biāo)通道進(jìn)行綜合分析，得到通道使用質(zhì)量系數(shù)，并根據(jù)通道使用質(zhì)量系數(shù)將目標(biāo)通道劃分為正常運(yùn)行狀態(tài)和異常運(yùn)行狀態(tài)；

29、優(yōu)化模塊用于對異常運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)通道的優(yōu)化方式進(jìn)行推斷，明確是否進(jìn)行數(shù)據(jù)打包輸送，以及是否需要引入冗余設(shè)計(jì)。

30、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

31、本發(fā)明通過對基線性能和啟動(dòng)性能進(jìn)行初步分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高負(fù)載環(huán)境應(yīng)用的隱患，防止系統(tǒng)在高負(fù)載情況下出現(xiàn)性能下降或故障；采用實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸送量和引入特定的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，能夠及時(shí)監(jiān)測和評估系統(tǒng)的恢復(fù)能力，確保系統(tǒng)在異常情況下的穩(wěn)定運(yùn)行；基于數(shù)據(jù)負(fù)載指數(shù)和錯(cuò)誤恢復(fù)指數(shù)的綜合分析，計(jì)算通道使用質(zhì)量系數(shù)，并根據(jù)該系數(shù)將目標(biāo)通道劃分為正常運(yùn)行狀態(tài)和異常運(yùn)行狀態(tài)。這樣可以合理分配資源，避免資源浪費(fèi)，提高系統(tǒng)的整體效率。

32、本發(fā)明對于異常運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)通道，通過模糊邏輯推斷優(yōu)化方式，明確是否進(jìn)行數(shù)據(jù)打包輸送。數(shù)據(jù)打包輸送可以合并多個(gè)小數(shù)據(jù)包，減少傳輸次數(shù)和傳輸開銷，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，降低延遲和緩解通道負(fù)載；通過引入冗余信息附加，可以在數(shù)據(jù)傳輸過程中檢測和糾正錯(cuò)誤，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院屯暾浴＿@種方法能夠在數(shù)據(jù)傳輸中及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

33、本發(fā)明通過引入特定的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤并監(jiān)測各個(gè)通道的恢復(fù)能力，可以評估系統(tǒng)在異常情況下的恢復(fù)能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題，降低系統(tǒng)故障率，確保系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性，提高數(shù)據(jù)傳輸效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少數(shù)據(jù)丟失和傳輸延遲，確保系統(tǒng)在高負(fù)載情況下能夠高效運(yùn)行，從而提升用戶體驗(yàn)和滿意度。