專利名稱：一種程控交換機(jī)的過負(fù)荷預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種程控交換機(jī)的過負(fù)荷預(yù)警方法。
過負(fù)荷表現(xiàn)為，在一些特定的時(shí)間內(nèi)，如農(nóng)歷年三十晚，自然或人為災(zāi)害發(fā)生時(shí)，有獎(jiǎng)競(jìng)猜活動(dòng)中等，由于試呼數(shù)劇烈增多，使交換機(jī)負(fù)荷(在一個(gè)給定時(shí)間間隔內(nèi)，交換機(jī)上的試呼總數(shù))迅速上升并超過極限。現(xiàn)有的交換機(jī)在這樣的時(shí)間內(nèi)接收了所有人呼，但是沒有能力處理所有人呼，導(dǎo)致交換機(jī)處理能力下降，甚至癱瘓、崩潰。這不但影響了正常的通信活動(dòng)和人們的生活，同時(shí)也給運(yùn)營商帶來巨大損失。
因此，即使在試呼數(shù)超過現(xiàn)有處理容量的情況下，交換機(jī)也必須繼續(xù)處理特定的負(fù)荷，且處理的試呼數(shù)不能明顯低于指定服務(wù)等級(jí)下交換機(jī)的工程容量(交換機(jī)提供的恰好滿足所有服務(wù)等級(jí)需求的平均負(fù)荷)。
如

圖1所示，曲線A表示交換機(jī)在負(fù)荷超過工程容量時(shí)的吞吐量(單位時(shí)間內(nèi)交換機(jī)成功處理的試呼數(shù))急劇下降的情況；曲線B表示最大吞吐量，這時(shí)的吞吐量在過負(fù)荷時(shí)保持在正常的設(shè)計(jì)水平；曲線C表示在適當(dāng)過負(fù)荷保護(hù)機(jī)制下的吞吐量性能。由此可見，過負(fù)荷控制的采用會(huì)對(duì)交換機(jī)容量產(chǎn)生顯著影響，這時(shí)，過負(fù)荷吞吐量性能應(yīng)該是指相應(yīng)于過負(fù)荷控制實(shí)施時(shí)交換機(jī)的工程容量。
為了減少交換機(jī)上由于過負(fù)荷期間不能處理的呼叫所產(chǎn)生的負(fù)荷，需要用戶減少進(jìn)一步的呼叫。減少的方法不能顯著增加交換機(jī)上的負(fù)荷。過負(fù)荷控制一旦被采用，應(yīng)能隨著負(fù)荷的下降被盡快撤去。
盡管已有過負(fù)荷控制能在一定程度上解決問題，然而，由于處理反應(yīng)速度的有限性等原因，僅僅依靠現(xiàn)有的過負(fù)荷控制，無法解決問題。
本發(fā)明的目的是為了足夠快響應(yīng)過負(fù)荷，并在過負(fù)荷情況下維持適當(dāng)?shù)慕粨Q機(jī)吞吐量。
本發(fā)明，即一種程控交換機(jī)的過負(fù)荷預(yù)警方法是這樣實(shí)現(xiàn)的，首先，用每個(gè)程控交換機(jī)結(jié)點(diǎn)的不同鄰接交換機(jī)結(jié)點(diǎn)方向負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)(時(shí)間序列)“訓(xùn)練”不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它包括以下內(nèi)容設(shè)有一批歷史數(shù)據(jù)，取其數(shù)量遠(yuǎn)小于總數(shù)的前m個(gè)作為所采用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，其輸出與第m+1個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，按梯度下降方向調(diào)整權(quán)值，用所有數(shù)據(jù)訓(xùn)練完網(wǎng)絡(luò)；然后，程控交換機(jī)利用訓(xùn)練完的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)和當(dāng)前負(fù)荷值以一定時(shí)間間隔進(jìn)行下一時(shí)刻的負(fù)荷值預(yù)測(cè)。若該值預(yù)示著將要出現(xiàn)過負(fù)荷情況，則將其作為告警信號(hào)輸出。
上述的程控交換機(jī)的過負(fù)荷預(yù)警方法，利用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)(時(shí)間序列)和當(dāng)前負(fù)荷值以一定時(shí)間間隔進(jìn)行下一時(shí)刻的負(fù)荷值預(yù)測(cè)，來預(yù)先把握負(fù)荷趨勢(shì)，做到“防患于未然”。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作說明。
圖1是交換機(jī)在負(fù)荷超過工程容量時(shí)的吞吐量特性曲線圖；圖2是本發(fā)明過負(fù)荷預(yù)警方法的過程圖；圖3是遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
由圖2所示，本發(fā)明，即一種程控交換機(jī)的過負(fù)荷預(yù)警方法是這樣實(shí)現(xiàn)的，首先，用每個(gè)程控交換機(jī)結(jié)點(diǎn)的不同鄰接交換機(jī)結(jié)點(diǎn)方向負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)(時(shí)間序列)“訓(xùn)練”不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它包括以下內(nèi)容設(shè)有一批歷史數(shù)據(jù)，取其數(shù)量遠(yuǎn)小于總數(shù)的前m個(gè)作為所采用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，其輸出與第m+1個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，按梯度下降方向調(diào)整權(quán)值，用所有數(shù)據(jù)訓(xùn)練完網(wǎng)絡(luò)；然后，程控交換機(jī)利用訓(xùn)練完的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)和當(dāng)前負(fù)荷值以一定時(shí)間間隔進(jìn)行下一時(shí)刻的負(fù)荷值預(yù)測(cè)。若該值預(yù)示著將要出現(xiàn)過負(fù)荷情況，則將其作為告警信號(hào)輸出。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練含以下內(nèi)容。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練用的時(shí)間序列為每天若干特征點(diǎn)忙時(shí)三個(gè)，閑時(shí)三個(gè)。因而，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入神經(jīng)元個(gè)數(shù)為6個(gè)，輸出神經(jīng)元個(gè)數(shù)為1個(gè)，隱層神經(jīng)元個(gè)數(shù)因而選3個(gè)。關(guān)鍵問題是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的選擇和結(jié)構(gòu)的調(diào)整。
在并行分布式處理模型中，對(duì)序列化輸入的處理有若干方法，其中最常用的是企圖通過給出一個(gè)空間表達(dá)來“并行化時(shí)間”。更好的方法是隱式而不是顯式地表達(dá)時(shí)間。即通過對(duì)處理的影響而不是作為輸入的附加維來表達(dá)時(shí)間(通過將模式的串行階數(shù)和模式矢量的維數(shù)關(guān)聯(lián)起來來顯式表達(dá)時(shí)間。這有幾個(gè)不足。首先，需要一個(gè)與外界的接口，它緩沖輸入；其次，移位寄存器對(duì)模式的持續(xù)有嚴(yán)格的限制；第三，它自己不容易從絕對(duì)的時(shí)間位置中區(qū)分出相對(duì)的時(shí)間位置。
一種不同的可能性是允許時(shí)間由對(duì)處理的作用來表達(dá)。這意味著給系統(tǒng)以對(duì)時(shí)間順序(temporal sequence)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)特性。
對(duì)于網(wǎng)絡(luò)而言，可通過增加“遞歸連接”來實(shí)現(xiàn)這一想法，從而順序行為可保留前一響應(yīng)，可將其稱作“上下文單元”，它同樣是“隱層單元”。這就是遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它有較好的動(dòng)態(tài)性能。遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意如圖2。
在時(shí)間t，輸入單元接收第一次輸入，上下文單元初始設(shè)為0．5。輸入單元和上下文單元激勵(lì)隱層單元，隱層單元前饋激勵(lì)輸出單元，還反饋激勵(lì)上下文單元。這構(gòu)成了向前激勵(lì)。遞歸連接固定為1。在時(shí)間t+1，上下文單元包含恰好為隱層單元時(shí)間t時(shí)的值。這使遞歸網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)記憶能力。
在使用隱層單元和學(xué)習(xí)算法的前饋網(wǎng)絡(luò)中，隱層單元實(shí)現(xiàn)輸入模式的內(nèi)部表達(dá)。在遞歸網(wǎng)絡(luò)中，上下文單元記錄前一內(nèi)部狀態(tài)。從而，隱層單元映象外部狀態(tài)和某一期望輸出的前一內(nèi)部狀態(tài)。因?yàn)樵陔[層單元上的模式為上下文單元所保存，隱層單元必須完成這一映象并同時(shí)表達(dá)順序輸入的時(shí)間特征。因此，內(nèi)部表達(dá)敏感于時(shí)間內(nèi)容，時(shí)間的影響隱含于這些內(nèi)部狀態(tài)中。
設(shè)網(wǎng)絡(luò)的外部輸入為u(k-1)∈Rm，輸出為y(k)∈R，隱層輸出為x(k)∈Rn。又設(shè)W1、W2、W3分別為輸入層到隱層、隱層到輸出層和上下文單元到隱層的連接權(quán)矩陣，α為上下文單元的自反饋固定增益。
網(wǎng)絡(luò)在k時(shí)刻的輸入不僅包括目前的輸入值，還包括隱層單元前一時(shí)刻的輸出值xc(k)，即x(k-1)。這時(shí)網(wǎng)絡(luò)僅是一個(gè)前饋網(wǎng)絡(luò)，可由上述輸入通過前向傳播產(chǎn)生輸出，標(biāo)準(zhǔn)的BP算法可用來進(jìn)行連接權(quán)的修正。在訓(xùn)練結(jié)束后，k時(shí)刻隱層的輸出值將通過遞歸連接部分，反傳回上下文單元，并保留到下一訓(xùn)練時(shí)刻(k+1)。
設(shè)f(·)和g(·)分別為隱層單元和輸出單元的激發(fā)函數(shù)所組成的非線性向量函數(shù)，α為上下文單元的自反饋固定增益，則有
x(k)=f(W3xc(k)+W1u(k-1))xc(k)=x(k-1)+αxc(k-1)y(k)=g(W2x(k))
f(·)和g(·)可分別取為S型函數(shù)f(x)=11+e-x]]>初始值在輸入累加時(shí)使每個(gè)神經(jīng)元的狀態(tài)值接近零。權(quán)是隨機(jī)數(shù)，輸入較??；權(quán)值學(xué)習(xí)可若干步進(jìn)行一次。
計(jì)算步驟如下1)初始化，給定輸入向量和目標(biāo)輸出；2)求隱層、輸出層各單元輸出；3)求實(shí)際值與目標(biāo)值的偏差ε，若ε滿足要求則結(jié)束，否則，4)計(jì)算隱層單元誤差、誤差梯度，進(jìn)行權(quán)值學(xué)習(xí)(或若干步學(xué)習(xí)一次)；回到第二步。
權(quán)利要求
1．一種程控交換機(jī)的過負(fù)荷預(yù)警方法，其特征在于首先，用每個(gè)程控交換機(jī)結(jié)點(diǎn)的不同鄰接交換機(jī)結(jié)點(diǎn)方向負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)“訓(xùn)練”不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它包括以下內(nèi)容設(shè)有一批歷史數(shù)據(jù)，取其數(shù)量遠(yuǎn)小于總數(shù)的前m個(gè)作為所采用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，其輸出與第m+1個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，按梯度下降方向調(diào)整權(quán)值，用所有數(shù)據(jù)訓(xùn)練完網(wǎng)絡(luò)；然后，程控交換機(jī)利用訓(xùn)練完的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)和當(dāng)前負(fù)荷值以一定時(shí)間間隔進(jìn)行下一時(shí)刻的負(fù)荷值預(yù)測(cè)；若該值預(yù)示著將要出現(xiàn)過負(fù)荷情況，則將其作為告警信號(hào)輸出。
全文摘要
一種程控交換機(jī)的過負(fù)荷預(yù)警方法:首先,用每個(gè)程控交換機(jī)結(jié)點(diǎn)的不同鄰接交換機(jī)結(jié)點(diǎn)方向負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)“訓(xùn)練”不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),它包括以下內(nèi)容:設(shè)有一批歷史數(shù)據(jù),取其數(shù)量遠(yuǎn)小于總數(shù)的前m個(gè)作為所采用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,其輸出與第m+1個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,按梯度下降方向調(diào)整權(quán)值,用所有數(shù)據(jù)訓(xùn)練完網(wǎng)絡(luò);然后,程控交換機(jī)利用訓(xùn)練完的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)和當(dāng)前負(fù)荷值以一定時(shí)間間隔進(jìn)行下一時(shí)刻的負(fù)荷值預(yù)測(cè)。若該值預(yù)示著將要出現(xiàn)過負(fù)荷情況,則將其作為告警信號(hào)輸出。如此來預(yù)先把握負(fù)荷趨勢(shì),做到“防患于未然”。
文檔編號(hào)H04M3/22GK1278684SQ99113800
公開日2001年1月3日 申請(qǐng)日期1999年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月21日
發(fā)明者董軍, 殷月明, 宋樹成 申請(qǐng)人:上海貝爾有限公司