[发明专利]一种基于自组织映射的无线网络中断检测方法

权利要求书

1.一种基于自组织映射的无线网络中断检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)采集无线网络中关键性能指标KPI，包括考信号接收功率、无线网络中时间T内用户上报的KPI信息，并将关键性能指标KPI保存为数据集S；

(11)获取无线网络中时间T内用户上报的KPI信息；

(12)将KPI信息表示为数据集S＝{x₁,x₂,...,x_i,...,x_q}的形式；其中q为数据集S中元素的个数，数据集S中第i个元素x_i中，x_i∈Rⁿ，表示某时刻某用户上报的n维KPI信息，Rⁿ为n维向量空间；

x_i＝(KPI₁,KPI₂,...,KPI_k,...,KPI_n)，其中KPI_k表示需要搜集的第k类KPI信息，获得数据集S后，进行步骤(2)；

(2)通过自组织映射对数据集S进行聚类，包括对SOM竞争层中每一个神经元的权重初始化并更新权重，选择SOM竞争层中最佳匹配单元以及遍历数据集S以获得经SOM聚类后得到的簇划分C_ini；

(21)随机初始化SOM竞争层中每一个神经元的权重m_j(j＝1,2,....,N)，m_j∈Rⁿ；其中，N为SOM竞争层中神经元的个数，由运营商确定；初始化完成后，令迭代次数t＝1后执行步骤(22)；

(22)对于S中的每一条KPI信息x_i，选择SOM竞争层中的最佳匹配单元，记为c；计算公式如下：

式中，算子‖·‖₂表示向量的2-范数；运算表示求取使函数f(x)取最小值的自变量x，获得最佳匹配单元c后，转入步骤(23)；

(23)对于SOM竞争层中的每一个神经元j，更新其权重m_j，计算公式如下：

m_j(t+1)＝m_j(t)+α(t)·h_c(j,t)·[x_i-m_j(t)]

其中，

式中，m_j(t)表示第t次迭代后SOM竞争层中第j个神经元的权重；α(t)表示SOM的学习率函数，|S|表示数据集S中元素的个数；h_c(j,t)表示最佳匹配单元c的邻域函数，σ(t)为h_c(j,t)在第t次迭代中能取得的最大值，r_c和r_j分别表示最佳匹配单元BMU和SOM竞争层中第j个神经元的坐标，其具体取值由运营商自行确定；SOM竞争层中所有神经元的权重m_j更新完毕后，令t＝t+1后转入步骤(24)；

(24)重复步骤(22)和步骤(23)，直至遍历完S中的元素为止；记此时SOM竞争层中第j个神经元的权重为转入步骤(25)；

(25)对于S中的每一条KPI信息x_i，确定其归属的簇编号λ，计算表达式如下：

将x_i并入集合C_λ中，C_λ＝C_λ∪{x_i}；

(26)不断重复步骤(25)，直至遍历完S中的元素为止；将经SOM聚类后得到的簇划分记为C_ini＝{C₁,C₂,...,C_M}，其中M为集合C_ini中元素的个数，表示S中的样本经SOM聚类后得到的簇数，并获得簇划分C_ini；

(3)基于K-S检验合并簇划分C_ini中相似的数据簇，将簇划分C_ini更新为簇划分集合C_new；

(31)在簇划分C_ini中，任意选择两个簇C_i和C_j，其构成簇配对(C_i,C_j)；对于簇配对(C_i,C_j)，设C_i和C_j中的样本在维度v(v＝1,2,...,n)上构成的序列分别为和根据下式计算和的K-S统计量d_v，表达形式如下：

其中，运算表示对于x∈R，求函数f(x)的上确界；F_i^v(x)和分别表示序列和的累积分布函数；运算|f(x)|表示求函数f(x)的绝对值；

包括定义簇C_i和C_j的K-S统计量D_i,j：

D_i,j＝min{d₁,d₂,...,d_v,...,d_n}

上式中，运算min表示求最小值，获得D_i,j；

(32)不断重复流程(31)，直至遍历完C_ini中的所有簇配对为止；

(33)计算簇划分C_ini中任意两簇K-S统计量的最小值，记为D_s,t，表达式如下：

判断D_s,t和阈值τ的大小关系，若D_s,t＜τ，则合并簇C_s和C_t，将簇划分更新为C_new＝{C₁,C₂,...,C_M-1}；

若D_s,t≥τ，则终止步骤(33)，将最终得到的簇划分记为C_new＝{C₁,C₂,...,C_L}(L≤M)，其中L为集合C_new中元素的个数，表示最终得到的簇数，并获得C_new；

(4)根据步骤(3)所获得的簇划分集合C_new，判断无线网络中是否发生中断；

(41)将集合C_new中元素的个数记为|C_new|，判断如下：

若|C_new|＝1，则判断此时无线网络中没有发生中断，返回步骤(1)；

若|C_new|≥2，则判断此时无线网络中发生了中断，转入步骤 (42)；

(42)确定簇划分C_new＝{C₁,C₂,...,C_L}中所含样本最少的簇的编号p，则包含无线网络中断信息的“问题簇”为C_p，计算表达式如下：

式中，|C_i|表示集合C_i中元素的个数。