一种基于通讯网络信息处理的数据优化管理系统

技术领域

本发明涉及通讯网络技术领域，尤其涉及一种基于通讯网络信息处理的数据优化管理系统。

背景技术

随着社会经济的不断发展，可持续通讯技术已经成为一种重要的发展趋势，可持续通讯技术是指能够保证通讯系统长期运行并减少生态环境影响的一种通讯技术，源于保护环境和减少能源消耗的需要，具备高度可靠、能量效率高、安全和可靠的特点；

部分通信设备的功耗可能较高，尤其是通讯网络的移动设备，由于某些通信技术缺乏灵活的能源管理机制，无法根据网络负载变化、设备状态或环境条件动态调整功耗，可能会导致设备在低负载或闲置时仍然消耗较高的能量，高功耗会导致设备电池快速耗尽，限制设备的持续使用时间；

当移动网络进行信息处理时，为了保持高效的处理效率，可能需要投入更多的资源成本，虽然提高了通讯网络的效能，但也增长了功耗，能源效率低，会对能源消耗和环境产生不利影响；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于：解决通讯网络信息处理过程中的能源管理不灵活和能源效率低的问题，实现高效能、低功耗的可持续化通讯技术。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于通讯网络信息处理的数据优化管理系统，包括信息采集单元、运行处理单元、数据管理单元和通讯优化单元，其中，信息采集单元、运行处理单元、数据管理单元和通讯优化单元之间信号连接；

信息采集单元用于采集通讯网络信息并设置信息采集周期T，定时采集通讯网络信息并发送到运行处理单元；

运行处理单元用于分析通讯网络信息，建立效能分析模型和功耗分析模型，分别生成效能指数和功耗指数并发送到数据管理单元：

其中，通过效能分析模型先获取工作效率系数和稳定程度系数，判定通讯网络的工作效率和稳定程度，再通过工作效率系数和稳定程度系数相结合，生成效能指数；通过功耗分析模型，先获取资源消耗系数，判定通讯网络的资源消耗度，再生成功耗指数；

数据管理单元建立数据管理模型，通过效能指数和功耗指数的比值，生成管理系数，通过对比分析管理系数的最大值，获取效能与功耗比值的整体最优值Yi，并按照整体最优值Yi进行动态功耗管理操作；

通讯优化单元建立优化调整模型，保持管理系数处于整体最优状态，并进行优化判定操作，判定通讯网络处于高功耗的状态，则进行通讯调整操作，通过通讯调整操作使得整体最优值Yi逐渐增长，实现高效能、低功耗的可持续化通讯技术。

进一步的，通讯网络信息的的采集和分析过程为：

通讯网络信息包括工作效率影响参数、稳定程度影响参数和资源消耗影响参数；

其中，工作效率、稳定程度和资源消耗均为通讯网络状态分析要素，工作效率影响参数包括网络吞吐量a1、延迟时间a2、传输丢包率a3；稳定程度影响参数包括故障率b1、平均故障间隔时间b2；资源消耗影响参数包括带宽利用率c1、CPU利用率c2、设备耗电功率c3；

建立影响参数分析模型，对通讯网络信息分类进行分析，具体过程为；

s1：将通讯网络状态分析要素的影响参数作为输入信息，设置输入信息为A集合，集合A中包括若干个元素，预设正相关元素集合为P，负相关元素集合为Q；

将任一个元素ai对相应的通讯网络状态分析要素的影响作用，称为该元素ai的影响因子Xi：

当元素ai属于正相关元素集合P时，预设影响因子Xi的公式为：

X

当元素ai属于负相关元素集合Q时，预设影响因子Xi的公式为：

其中，λi为权重系数，且λi大于0；

s2：通过A集合内的全部元素的影响因子求和，获取相应的通讯网络状态分析要素的系数Z；

预设系数Z的公式为：

再将工作效率影响参数、稳定程度影响参数和资源消耗影响参数分别转化为相应的输入信息，通过影响参数分析模型，分别获取相应通讯网络状态分析要素的系数。

进一步的，建立效能分析模型的具体过程为：

A1：先通过影响参数分析模型，测算通讯网络的工作效率系数X：

将工作效率影响参数作为输入信息，建立Aa集合＝{网络吞吐量a1、延迟时间a2、传输丢包率a3}；

经判定获取网络吞吐量a1与工作效率呈正相关、延迟时间a2与工作效率呈负相关、传输丢包率a3与工作效率呈负相关，将Aa集合代入影响参数分析模型，获取工作效率系数X；

A2：再通过影响参数分析模型，测算通讯网络的稳定程度系数C：

将稳定程度影响参数作为输入信息，建立Ab集合＝{故障率b1、平均故障间隔时间b2}；

经判定获取故障率b1与稳定程度呈负相关、平均故障间隔时间b2与稳定程度呈正相关，将Ab集合代入影响参数分析模型，获取稳定程度系数C；

A3：通过将通讯网络的工作效率系数X与稳定程度系数C相结合，为工作效率系数X与稳定程度系数C赋予相应的权重因子，生成效能指数Zxn。

进一步的，建立功耗分析模型的具体过程为：

B1：通过影响参数分析模型，测算通讯网络的资源消耗系数Q，判定通讯网络的资源消耗度：

将资源消耗影响参数作为输入信息，建立Ac集合＝{带宽利用率c1、CPU利用率c2、设备耗电功率c3}；

经判定获取带宽利用率c1与资源消耗呈正相关、CPU利用率c2与资源消耗呈正相关、设备耗电功率c3与资源消耗呈正相关，将Ac集合代入影响参数分析模型，获取资源消耗系数Q；

对资源消耗系数Q设定阈值Qf，当超出预设阈值Qf时，则表示资源消耗度高；当没有超出预设阈值Qf时，则表示资源消耗度正常；

B2：为资源消耗系数Q赋予转化因子，将资源消耗系数Q转化成功耗指数Zgh。

进一步的，建立数据管理模型的具体过程为：

C1：通过效能指数Zxn和功耗指数Zgh相结合，预设公式生成管理系数Sgl：

其中，预设公式为：管理系数Sgl＝效能指数Zxn/功耗指数Zgh；

C2：创建管理系数Sgl-信息采集周期T的动态曲线图，对比分析管理系数Sgl的最大值，即为效能高且功耗低的整体最优值Yi；

C2-1：先测算两个信息采集周期T的管理系数Sgl，将两个管理系数Sgl进行第一轮对比，保存其中数值大的一个管理系数Sgl，作为整体最优值Yi；

C2-2：再测算一个新的管理系数Sgl，与整体最优值Yi进行第二轮对比，保存两者中数值大的一方，作为新的整体最优值Yi，循环上述操作，每测算一次新的管理系数Sgl，立即与当前的整体最优值Yi进行对比，保存其中数值大的一方，作为新的整体最优值Yi，以实现对整体最优值Yi的刷新；

C3：按照整体最优值Yi进行动态功耗管理操作；

采用动态功率管理模式，管理系数Sgl＝效能指数Zxn/功耗指数Zgh；

功耗指数Zgh＝效能指数Zxn/管理系数Sgl＝效能指数Zxn/整体最优值Yi；

当实时测算的管理系数Sgl

进一步的，建立优化调整模型的具体过程为：

D1：保持管理系数处于整体最优状态，并进行优化判定操作；

D1-1：设置功耗指数Zgh的阈值，判定通讯网络的通讯状态；

D1-2：当功耗指数Zgh超出预设阈值时，则判定通讯网络处于高功耗的状态；当功耗指数Zgh没有超出预设阈值，则判定通讯网络处于正常运行的状态；

D2：判定通讯网络处于高功耗的状态后，则进行通讯调整操作，保持效能指数Zxn不变，通过降低数据传输能量损耗，直至功耗指数Zgh低于阈值，进而降低功耗指数Zgh，提高整体最优值Yi。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过信息采集单元和运行处理单元对通讯网络信息依次进行采集和分析，并定时将分析测算的结果发送到数据管理单元，数据管理单元通过动态功耗管理操作，保持效能与功耗比值的整体最优值，避免效能低而功耗高的通讯情况，能源管理更灵活；并通过通讯优化单元建立的优化调整模型，进行优化判定和通讯调整操作，当判定通讯网络处于高功耗状态时，保持效能不变对功耗进行调节降低，避免效能高但功耗也高的情况，能源利用率高，最终实现高效能、低功耗的可持续化通讯技术。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1示出了本发明的模块示意图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种基于通讯网络信息处理的数据优化管理系统，包括信息采集单元、运行处理单元、数据管理单元和通讯优化单元，其中，信息采集单元、运行处理单元、数据管理单元和通讯优化单元之间信号连接；

工作步骤如下：

S1：信息采集单元用于采集通讯网络信息并设置信息采集周期T，定时采集通讯网络信息并发送到运行处理单元；

S1-1：通讯网络信息的的采集过程为：

通讯网络信息包括工作效率影响参数、稳定程度影响参数和资源消耗影响参数，其中，工作效率、稳定程度和资源消耗均为通讯网络状态分析要素，工作效率影响参数包括网络吞吐量a1、延迟时间a2、传输丢包率a3；稳定程度影响参数包括故障率b1、平均故障间隔时间b2；资源消耗影响参数包括带宽利用率c1、CPU利用率c2、设备耗电功率c3；

上述影响参数的信息可以通过现有的网络监控工具和性能测试工具进行测量采集；

S2：运行处理单元用于分析通讯网络信息，建立效能分析模型和功耗分析模型，分别生成效能指数和功耗指数并发送到数据管理单元：

S2-1：建立影响参数分析模型，对通讯网络信息分类进行分析，具体过程为；

s1：将通讯网络状态分析要素的影响参数作为输入信息，设置输入信息为A集合，集合A中包括若干个元素，集合A＝{a1、a2……ai}；

通过元素与相应的通讯网络状态分析要素的相关性，将全部的元素划分为正相关元素集合与负相关元素集合，预设正相关元素集合为P，负相关元素集合为Q；

将元素ai对相应的通讯网络状态分析要素的影响作用，称为元素ai的影响因子Xi：

当元素ai属于正相关元素集合P时，则表示元素与相应的通讯网络状态分析要素的影响作用呈正相关，预设元素ai的影响因子Xi的公式为：Xi＝λ

当元素ai属于负相关元素集合Q时，则表示元素与相应的通讯网络状态分析要素的影响作用呈负相关，预设影响因子Xi的公式为：

其中，λi为权重系数，且λi大于0；

设定正相关元素集合为P＝{网络吞吐量a1、平均故障间隔时间b2、带宽利用率c1、CPU利用率c2、设备耗电功率c3}；

负相关元素集合为Q＝{延迟时间a2、传输丢包率a3、故障率b1}；

分析元素ai对相应的通讯网络状态分析要素的相关性，对于通讯网络状态分析要素分类进行分析：

网络吞吐量a1、延迟时间a2、传输丢包率a3对通讯网络的工作效率的影响关系，具体分析为：网络吞吐量是计算单位时间内传输的数据量，当网络吞吐量越高，数据传输速度越快、网络处理能力越高，则说明工作效率越好，因此，网络吞吐量与通讯网络状态分析要素的工作效率之间呈正相关；延迟时间a2是测量从数据发送到数据到达目标节点之间所经过的时间，当延迟时间越长，数据传播速度越慢，说明工作效率越低；传输丢包率a3是在传输过程中发生的丢失数据包的比例，当传输丢包率a3越高，数据传输效果越差，说明工作效率越差；

故障率b1、平均故障间隔时间b2对通讯网络的稳定程度的影响关系，具体分析为：故障率b1是通讯网络在数据传输过程中发生故障的频率，当故障率越高，则说明稳定程度越差；平均故障间隔时间b2是指网络设备或组件发生故障之间的平均时间，当平均故障间隔时间越长，同一时间段内发生故障的次数越少，则说明稳定程度越好；

带宽利用率c1、CPU利用率c2、设备耗电功率c3对通讯网络的资源消耗的影响关系，具体分析为：带宽利用率c1为实际使用带宽与总可用带宽之比，当带宽利用率越高，表示网络中可用带宽的有效使用程度越高，资源消耗越高；CPU利用率c2为实际使用的CPU与总CPU之比，当CPU利用率越高，表示服务器或网络组件的资源利用率越高，资源消耗越高；设备耗电功率c3为通信设备或网络基础设施所消耗的电力或能源，当设备耗电功率越高，则说明资源消耗越高；

s2：通过A集合内的全部元素的影响因子进行求和，获取相应的通讯网络状态分析要素的系数Z；

预设系数Z的公式为：

再将工作效率影响参数、稳定程度影响参数和资源消耗影响参数分别转化为相应的输入信息，通过影响参数分析模型，分别获取相应的通讯网络状态分析要素的系数；

其中，通过影响参数分析模型对通讯网络信息进行整合处理，采用统一化的分析模式，将多组数据同步进行测算，数据的处理效率高；

S2-2：通过效能分析模型先获取工作效率系数和稳定程度系数，判定通讯网络的工作效率和稳定程度，再通过工作效率系数和稳定程度系数相结合，生成效能指数；

建立效能分析模型的具体过程为：

A1：先通过影响参数分析模型，测算通讯网络的工作效率系数X；

将工作效率影响参数作为输入信息，建立Aa集合＝{网络吞吐量a1、延迟时间a2、传输丢包率a3}；

判定网络吞吐量a1、延迟时间a2、传输丢包率a3对通讯网络的工作效率的相关性为：网络吞吐量a1与工作效率呈正相关、延迟时间a2与工作效率呈负相关、传输丢包率a3与工作效率呈负相关；

预设网络吞吐量影响因子Xa1＝m

通过Aa集合内的3个元素的影响因子求和，获取工作效率系数X；

预设工作效率系数X的公式为：X＝Xa1+Xa2+Xa3＝m1*a1+m2/a2+m3/a3；

其中，m

A2：再通过影响参数分析模型，测算通讯网络的稳定程度系数C：

将稳定程度影响参数作为输入信息，建立Ab集合＝{故障率b1、平均故障间隔时间b2}；

判定故障率b1、平均故障间隔时间b2与稳定程度的相关性为：故障率b1与稳定程度呈负相关、平均故障间隔时间b2与稳定程度呈正相关；

预设故障率影响因子Xb1＝n

通过Ab集合内的2个元素的影响因子求和，获取稳定程度系数C；

预设稳定程度系数C的公式为：C＝Xb1+Xb2＝n1/b1+b2*b2；

其中，n

A3：通过将通讯网络的工作效率系数X与稳定程度系数C相结合，为工作效率系数X与稳定程度系数C赋予相应的权重因子，生成效能指数Zxn：

预设效能指数Zxn的公式为：Zxn＝e1×X+e2*C，其中，e1、e2分别为工作效率系数X与稳定程度系数C的权重因子，且e1、e2均大于0；当工作效率系数X越高、稳定程度系数C越高时，则效能指数Zxn越高，说明通讯网络的效能越高；

S2-3：通过功耗分析模型，先获取资源消耗系数，判定通讯网络的资源消耗度，再生成功耗指数；

建立功耗分析模型的具体过程为：

B1：通过影响参数分析模型，测算通讯网络的资源消耗系数Q，判定通讯网络的资源消耗度：

将资源消耗影响参数作为输入信息，建立Ac集合＝{带宽利用率c1、CPU利用率c2、设备耗电功率c3}；

判定带宽利用率c1、CPU利用率c2、设备耗电功率c3对资源消耗的相关性为：带宽利用率c1与资源消耗呈正相关、CPU利用率c2与资源消耗呈正相关、设备耗电功率c3与资源消耗呈正相关；

预设带宽利用率影响因子Xc1＝p

通过Ac集合内的3个元素的影响因子求和，获取资源消耗系数Q；

预设资源消耗系数Q的公式为：Q＝Xc1+Xc2+Xc3＝p1*c1+p2*c2+p3*c3；

其中，p

对资源消耗系数Q设定阈值Qf，当超出预设阈值Qf时，则表示资源消耗度高；当没有超出预设阈值Qf时，则表示资源消耗度正常；

B2：为资源消耗系数Q赋予转化因子，生成功耗指数Zgh：

预设功耗指数Zgh的公式为：

其中，效能指数Zxn与资源消耗系数Q定时统一发送到数据管理单元，定时周期与信息采集周期T一致；

S3：数据管理单元建立数据管理模型，通过输入效能指数和功耗指数，生成管理系数，通过对比分析管理系数的最大值，获取效能高且功耗低的整体最优值Yi，并按照整体最优值Yi进行动态功耗管理操作；

建立数据管理模型的具体过程为：

C1：通过效能指数Zxn和功耗指数Zgh相结合，预设公式生成管理系数Sgl：

其中，预设公式为：管理系数Sgl＝效能指数Zxn/功耗指数Zgh；

C2：创建管理系数Sgl-信息采集周期T的动态曲线图，对比分析管理系数Sgl的最大值，即为效能高且功耗低的整体最优值Yi；

C2-1：先测算两个信息采集周期T的管理系数Sgl，将两个管理系数Sgl进行第一轮对比，保存其中数值大的一个管理系数Sgl，作为整体最优值Yi；

例如，第一组效能指数Zxn＝10、功耗指数＝20，则一号管理系数Sgl

C2-2：再测算一个新的管理系数Sgl，与整体最优值Yi进行第二轮对比，保存两者中数值大的一方，作为新的整体最优值Yi，以此类推，每测算一次新的管理系数Sgl，立即与当前的整体最优值Yi进行对比，保存其中数值大的一方，作为新的整体最优值Yi，以实现对整体最优值Yi的刷新，此处的整体最优值Yi仅作为指代名称，不作为某个确定的具体数值，通过整体最优值Yi的不断刷新，从而实现整体最优值的优化；

例如，测算三号管理系数Sgl

C3：按照整体最优值Yi进行动态功耗管理操作；

采用动态功率管理模式，管理系数Sgl＝效能指数Zxn/功耗指数Zgh；

功耗指数Zgh＝效能指数Zxn/管理系数Sgl＝效能指数Zxn/整体最优值Yi；

当实时测算的管理系数Sgl

例如，实时测算的三号管理系数Sgl

其中，降低资源消耗影响参数的方式，例如，采取睡眠模式，当测算得出效能的需求低，则对应降低设备能耗，调节设备功率使之降低，通过动态功耗管理操作获取效能与功耗比值的整体最优值，具体表现为相同效能时功耗相对更低，避免低效能、高功耗的情况，能源管理更灵活；

S4：通讯优化单元建立优化调整模型，保持管理系数处于整体最优状态，并进行优化判定操作，判定通讯网络处于高功耗的状态时，则进行通讯调整操作，通过通讯调整操作使得整体最优值Yi逐渐增长，使得在高效能的通讯状态下降低高功耗，以实现高效能、低功耗的可持续化通讯技术；

由于管理系数处于整体最优状态时，效能指数与功耗指数的比值保持不变，当效能低时功耗低，但当效能变高时，功耗会随之变高，为了避免高功耗对资源的消耗，实现节能环保绿色生产，可以对功耗进行调整，使得在高效能的情况下，对功耗进行降低，具体是通过建立优化调整模型进行管理；

建立优化调整模型的具体过程为：

D1：保持管理系数处于整体最优状态，并进行优化判定操作；

D1-1：设置功耗指数Zgh的阈值，判定通讯网络的通讯状态；

D1-2：当功耗指数Zgh超出预设阈值时，则判定通讯网络处于高功耗的状态；当功耗指数Zgh没有超出预设阈值，则判定通讯网络处于正常运行的状态；

D2：判定通讯网络处于高功耗的状态后，则进行通讯调整操作：

保持效能指数Zxn不变，通过降低数据传输能量损耗，直至功耗指数Zgh低于阈值，进而降低功耗指数Zgh，提高整体最优值Yi；

例如，设置功耗指数Zgh的阈值＝40，此时测算得出的效能指数＝30，功耗指数＝50，管理系数＝0.6＝整体最优值Yi；

由于功耗指数超出阈值，则立即进行通讯调整操作，保持效能指数＝30不变，对功耗指数进行降低，直至测算的功耗指数≤40，若测算当前的功耗指数＝40，则当前阶段的通讯调整操作完毕，定义整体最优值Yi＝新的管理系数＝30/40＝0.75；

其中，降低数据传输能量损耗的方式，例如，通过改进压缩算法和路由算法，改进压缩算法对数据进行高效压缩，减少传输的数据量，并通过改进路由算法，选择最优的数据传输路径的方式，进行高效的数据传输，通过通讯调整操作避免效能高但功耗也高的情况，能源利用率高。

综上所述，本发明通过信息采集单元和运行处理单元对通讯网络信息依次进行采集和分析，并定时将分析测算的结果发送到数据管理单元，数据管理单元通过动态功耗管理操作，获取效能与功耗比值的整体最优值，避免效能低而功耗高的通讯情况，能源管理更灵活，并通过通讯优化单元建立的优化调整模型，进行优化判定和通讯调整操作，当通讯网络处于高功耗状态时，保持效能不变对功耗进行调节降低，避免效能高但功耗也高的情况，能源利用率高，最终实现高效能、低功耗的可持续化通讯技术。

区间、阈值的大小的设定是为了便于比较，关于阈值的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据设定基数数量；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置；

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。