一种ODN的逻辑拓扑信息的获取方法、设备和存储介质与流程

本申请涉及通信领域，尤其涉及odn的逻辑拓扑信息的获取方法、设备和存储介质。

背景技术：

无源光纤网络(passiveopticalnetwork，pon)网络系统主要由光线路终端(opticallineterminal，olt)、含有无源光器件的光配线网(opticaldistributionnetwork，odn)、用户端的光网络单元(opticalnetworkunit，onu)组成。通常采用点到多点的树形拓扑结构，所有onu挂接在olt的pon端口上，即onu与pon端口之间具有一定的拓扑关系。具体实现中onu可以通过一级分光器和/或二级分光器挂接在pon端口上，onu与二级分光器之间存在一定的拓扑关系。该树形拓扑结构至少包括onu与pon端口的拓扑信息以及onu与二级分光器的拓扑信息。

在目前的家庭宽带故障处理中，需要对出现故障的位置进行定位，一般来说olt、onu和odn引入的故障占比比较高，然而pon网络故障的场景复杂、线路长，因此需要根据pon网络的拓扑信息进行故障的定位，目前常用的获取拓扑信息的方式包括：所有onu挂接在olt的pon端口上的拓扑信息和onu挂接在哪个分光器上的拓扑信息是通过人工输入进行维护的。

然而，pon网络故障运维过程中，onu与现网的分支光纤/分光器的对应关系经常变动，通过人工输入来维护分光器的拓扑信息较为繁琐，而且经常出现此部分拓扑信息不准确的问题。

申请内容

本申请提供一种odn的逻辑拓扑信息的获取方法、设备和存储介质，解决通过人工输入来维护分光器的拓扑信息较为繁琐和拓扑信息不准确的问题。

第一方面，本申请提供了一种odn的逻辑拓扑信息的获取方法，所述odn的逻辑拓扑信息包括：若干onu与若干分光器的拓扑信息；其中，若干onu通过若干分光器挂接在olt的pon端口上，

该方法包括：获取第一时间窗口内的onu的接收光功率和onu的标识信息；绘制onu的接收光功率-时间的曲线；根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性进行聚类分析；根据聚类分析的结果，得到onu与分光器的拓扑信息。

在另一个可能的实现中，所述根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性进行聚类分析之前还包括：

根据onu的接收光功率-时间曲线的波动性，判断onu的接收光功率-时间曲线是否为有效曲线。

在另一个可能的实现中，所述根据onu的接收光功率-时间曲线的波动性，判断onu的接收光功率-时间曲线是否为有效曲线包括：

判断onu的接收光功率-时间曲线的最大接收光功率和最小光功率的差值是否大于或等于预设第一阈值，若是则判断onu的接收光功率-时间曲线为有效曲线，若否则判断onu的接收光功率-时间曲线为无效曲线。

在另一个可能的实现中，所述根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性进行聚类分析之前还包括：

获得onu的接收光功率-时间曲线的修正曲线，根据所述修正曲线计算任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性。

在另一个可能的实现中，所述获得onu的接收光功率-时间曲线的修正曲线包括：

将其中一条onu的接收光功率-时间曲线分别沿时间轴正向移动单位距离、负向移动单位距离、保持不动，分别计算两条onu的接收光功率-时间曲线的内积，内积最大的两条onu的接收光功率-时间曲线即为修正曲线。

在另一个可能的实现中，所述根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性进行聚类分析包括：

根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性，计算得到任意两条onu的接收光功率-时间曲线的距离，任意两条onu的接收光功率-时间曲线的距离形成距离矩阵，根据距离矩阵进行聚类分析。

在另一个可能的实现中，所述根据距离矩阵进行聚类分析包括：

步骤1：输入距离矩阵，半径r；

步骤2：扫描矩阵的每一行，计算每行中小于半径r的元素的个数，选出符合条件元素最多的行i，公式如下：

选出第i行中所有满足数值小于r的元素，他们组成簇c。

步骤3：在簇c中，找出一个元素，使得它到其他元素的距离最小，这个元素即为m，公式如下：

步骤4：在m所在的行，重新扫描，找出小于r的元素，放到c中。

步骤5：重复步骤3和步骤4，直到簇成员稳定。

步骤6：回到步骤2。

在另一个可能的实现中，所述获取第一时间窗口内的onu的接收光功率和onu的标识信息包括：

采集onu的数据信息，所述数据信息包括资源信息和实时信息，根据资源信息获得onu的标识信息，将所述数据信息中的资源信息过滤获得实时信息，根据实时信息获得onu的接收光功率信息。

在另一个可能的实现中，判断所述onu的数据信息的时间序列长度是否大于或等于第一时间窗口的时间序列长度的60％，若是则判断onu的数据信息有效，否则判断onu的数据信息无效。

在另一个可能的实现中，所述根据聚类分析的结果，得到onu与分光器的拓扑信息包括：

根据聚类分析结果将onu分簇，同一个簇里的onu连接同一个非一级分光器。

在另一个可能的实现中，所述根据聚类分析的结果，得到onu与分光器的拓扑信息之后还包括：

根据onu的接收光功率，对拓扑信息进行验证。

在另一个可能的实现中，所述根据onu的接收光功率，对拓扑信息进行验证包括：

判断连接在同一非一级分光器下的一组onu中的任意两个onu的接收光功率的差值是否大于或等于预设第二阈值，若是则该组onu的拓扑信息错误，若否则该组onu的拓扑信息正确。

在另一个可能的实现中，所述根据聚类分析的结果，得到onu与分光器的拓扑信息之后还包括：

根据onu与其连接的分光器的距离，对拓扑信息进行验证。

在另一个可能的实现中，所述根据onu与其连接的分光器的距离，对拓扑信息进行验证包括：

判断onu与其连接的分光器的距离是否大于或等于预设第三阈值，若是则所述onu的拓扑信息错误，若否则所述onu的拓扑信息正确。

第二方面，本申请提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器、接收器、显示器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行第一方面的odn的逻辑拓扑信息的获取方法。

第三方面，本申请还提供了一种存储介质，包括：可读存储介质和存储在所述可读存储介质中的计算机程序，所述计算机程序用于实现第一方面的odn的逻辑拓扑信息的获取方法。

本申请提供的odn的逻辑拓扑信息的获取方法、设备和存储介质，通过获取第一时间窗口内的onu的接收光功率和onu的标识信息；绘制onu的接收光功率-时间的曲线；根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性进行聚类分析；根据聚类分析的结果，得到onu与分光器的拓扑信息。本申请的odn的逻辑拓扑信息的获取方法简单快捷，得到的拓扑信息准确，避免人工输入维护分光器的拓扑信息出现错误，同时减少人工维护的工作量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的无源光线网络拓扑结构示意图；

图2为本申请实施例提供的odn逻辑拓扑获取系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的odn的逻辑拓扑信息的获取方法流程图；

图4为本申请实施例提供的odn的逻辑拓扑获取系统的工作流程示意图；

图5为时间序列对齐时的onu的接收光功率-时间曲线图；

图6为时间线序列未对齐时的onu的接收光功率-时间曲线图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。

本申请的应用的pon网络系统中包括多个olt，每个olt设置pon端口，所有的onu均挂接在pon端口下，可以通过一级分光器进行分光挂接onu，也可以在一级分光器下再通过多个二级分光器进行分光挂接onu，也可以继续在二级分光器下采用三级分光器分光挂接onu，以此类推，在该pon网络系统中，不限制分光级别的数量，可以根据实际应用的需要配置不同层级的分光器挂接onu。

下面以二级分光级别的odn为例具体介绍本申请的odn的逻辑拓扑信息的获取方法。

图1为无源光线网络拓扑结构示意图，多个onu挂接在olt的pon端口上，多个onu通过一级分光器和/或二级分光器和/或三级分光器挂接在pon端口上。其中onu与pon端口具有一定拓扑关系，onu与二级分光器具有一定拓扑关系。onu与pon端口的拓扑信息可通过pppoe等方式来确认onu所属的olt的pon端口，此部分拓扑信息是准确的。但是onu与二级分光器的拓扑关系经常变动，经过人工输入来维护二级分光器的拓扑信息较为繁琐，经常出现此部分拓扑信息的错误。

针对上述存在的问题，本申请提供的一种odn的逻辑拓扑信息的获取方法，可以应用在电子设备中，该电子设备可以是网络服务器，也可以是专门设置的用于获取网络的拓扑信息的服务器，也可以是能够进行数据分析处理的电脑等终端设备，还可以是服务器或者设备中的一个软件模块，对此本方案不做限制。无论是在服务器或者终端设备等中实现，还是在某个电子设备中通过一个软件模块来实现，如图2所示，odn逻辑拓扑获取系统主要包括以下几个模块，数据处理模块1，算法模块2，结果模块3。

如图3所示，本申请提供一种odn的逻辑拓扑信息的获取方法，包括以下步骤：

s101:获取第一时间窗口内的onu的接收光功率和onu的标识信息；

s102:绘制onu的接收光功率-时间的曲线；

s103:根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性进行聚类分析；

s104:根据聚类分析的结果，得到onu与分光器的拓扑信息。

如图4所示，其中步骤s101在电子设备的数据处理模块中进行实现。在pon网络系统运行维护过程中，执行该方案的电子设备需要不断获取每个pon端口下的每一个onu的数据信息，为了区分是哪个onu也需要同时获取不同的onu的标识信息(即代表onu的身份信息)。

onu的数据信息包括资源信息和实时信息，根据资源信息获得onu的标识信息，根据实时信息获得onu的接收光功率信息。获取onu的标识信息之后资源信息对我们就没有用处了，则将资源信息过滤只留下实时信息，如此可把onu的数据信息压缩到原来的十分之一，大大降低了设备的运算量。

在实际应用中，由于各种原因往往会存在onu与分光器断接或接触不良，分光器与olt断接或接触不良而造成此时间段内onu没有数据产生的情况，若某一onu产生数据的时间占第一时间窗口低于60％，则绘制出的onu的接收光功率-时间的曲线无法与其他onu的接收光功率-时间的曲线计算相关性。因此判断产生数据的时间占第一时间窗口低于60％的onu的数据为无效数据，则舍弃此无效数据，不绘制此onu的接收光功率-时间的曲线，可向网络维护人员发送此onu并提示网络维护人员排查该onu的故障。反之，若某一onu产生数据的时间占第一时间窗口高于或等于60％，则判断此onu的数据为有效数据，则进入步骤s102。然后通过变窗口滑动法采集数据，例如第一时间窗口的时间长度4天，当第一时间窗口内的时间走完后，将第一时间窗口的时间长度改为5天，每次第一时间窗口的时间走完后，第一时间窗口的时间长度在上一次的基础上增加一天。

其中的步骤s102，根据获取的onu的接收光功率和onu的标识信息绘制onu的接收光功率-时间的曲线，在算法模块中实现。当onu的接收光功率很稳定时，各个onu的接收光功率-时间的曲线均为一条直线，则无法判断那两天onu的接收光功率-时间的曲线相似，因此onu的接收光功率-时间的曲线需要有一定的波动性才可以比较两条onu的接收光功率-时间的曲线相似，进而进行聚类分析。

在一种实现方式中，绘制完onu的接收光功率-时间的曲线后，则判断根据onu的接收光功率-时间曲线的波动性，判断onu的接收光功率-时间曲线是否为有效曲线。若是则进入步骤s103,若否则舍弃该onu的接收光功率-时间曲线，并将该onu的标识信息上报给网络维护人员。

在一种实现方式中，根据onu的接收光功率-时间曲线的波动性，判断onu的接收光功率-时间曲线是否为有效曲线的方法为：判断onu的接收光功率-时间曲线的最大接收光功率和最小光功率的差值是否大于或等于预设第一阈值，若是则判断onu的接收光功率-时间曲线为有效曲线，若否则判断onu的接收光功率-时间曲线为无效曲线。其具体为，第一时间窗口内的接收光功率的最大值和最小值的差值大于或等于第一阈值的onu的接收光功率-时间曲线为有效曲线，反之为无效曲线。该第一阈值为预先配置的专家经验阈值。

在另一种实现方式中，绘制onu的接收光功率-时间的曲线还包括，获得onu的接收光功率-时间曲线的修正曲线，根据所述修正曲线计算任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性。如图5和6所示，假设onu的数据采集周期为10分钟，若onu的接收光功率-时间曲线在采集周期的中间发生突变，则可能有的onu曲任意两个onu的接收光功率-时间曲线突变发生在11:45，则可能一条onu的收光功率-时间曲线突变被归到11:40，另一条onu的收光功率-时间曲线被归到11:50，如此会影响到两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性的计算进而影响聚类分析结果。因此我们要对获得onu的接收光功率-时间曲线进行修正，使其时间序列对齐，保证两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性的准确性。

在另一种实现方式中，所述获得onu的接收光功率-时间曲线的修正曲线的方法为:将其中一条onu的接收光功率-时间曲线分别沿时间轴正向移动单位距离、负向移动单位距离、保持不动，分别计算两条onu的接收光功率-时间曲线的内积，内积最大的两条onu的接收光功率-时间曲线即为修正曲线。即设一条onu的接收光功率-时间曲线为a曲线，另一条onu的接收光功率-时间曲线为b曲线，则保持a曲线不动，将b曲线分别沿时间轴正向移动单位距离形成b1曲线、沿时间轴负向移动单位距离形成b2曲线、保持不动的b曲线。分别计算a曲线和b曲线的内积、a曲线和b1曲线的内积、a曲线和b2曲线的内积，内积最大的两条曲线则为修正曲线。本实施例对onu的接收光功率-时间曲线进行修正，保证两条曲线的相关性的有效性。

其中步骤s103：根据任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性进行聚类分析，在算法模块中实现。首先计算任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性，然后将任意两条onu的接收光功率-时间曲线的相关性转换为距离形成距离矩阵，根据距离矩阵进行聚类分析。

在一种实现方式中，采用自创的medoidradius算法进行聚类计算。其基本原理是在簇中，计算每个样本到其他样本的距离的平均值，平均值最小的，即为medoid，或者说这个样本就是这个簇的代表。有了代表以后，再通过半径，也就是距离，重新找出这个簇的成员。然后再重新计算这个簇的代表。如此循环，直到收敛。

medoidradius算法应用到本申请的实施例中的具体算法步骤包括：

步骤1：输入距离矩阵，半径r；

步骤2：扫描矩阵的每一行，计算每行中小于半径r的元素的个数，选出符合条件元素最多的行i，公式如下：

选出第i行中所有满足数值小于r的元素，他们组成簇c。

步骤3：在簇c中，找出一个元素，使得它到其他元素的距离最小，这个元素即为m，公式如下：

步骤4：在m所在的行，重新扫描，找出小于r的元素，放到c中。

步骤5：重复步骤3和步骤4，直到簇成员稳定。

步骤6：回到步骤2。

最终聚类分析结果形成若干簇，位于同一个簇里的onu挂接到同一个非二级分光器下。通过聚类分析对若干onu进行分组，同一个簇里的onu分到一个组中，同一组的onu挂接到同一二级分光器下。最终的拓扑信息包括onu与二级分光器的对应关系。例如，二级分光器包括b1、b2假设a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8为olt的pon端口下的不同onu的编号，如果聚类结果为簇1：(a1、a2、a3、a4)，簇2：(a5、a6、a7、a8)则a1、a2、a3、a4挂接在二级分光器b1上，a5、a6a7、a8挂接在二级分光器b2上。本申请的实施例采用机器自学习的方法，采用自创的聚类算法实现自动获取onu与分光器的拓扑信息，防止人工维护输入维护分光器的拓扑信息出现错误，同时大大减小了人工维护的工作量。

步骤s104在结果模块中实现，随着第一时间窗口的滑动变化，可能出现多组聚类结果。例如，聚类结果簇1：(a1、a2、a3、a4)出现了10次，聚类结果簇1：(a1、a2、a4、a5)出现了1次，则取聚类结果簇1：(a1、a2、a3、a4)为有效聚类结果，将出现次数较少的聚类结果过滤，留下出现次数较多的聚类结果作为最终的聚类结果(即频率过滤)，这样保证聚类结果的准确性。

在另一个实现方式中，结果模块中还要对得出的聚类分析结果进行汇总(对重复部分合并，实现逻辑自洽)，例如聚类结果簇1：(a1、a2、a3)，簇2：(a2、a3、a4)则簇1和簇2合并形成簇1：(a1、a2、a3、a4)实现逻辑自洽，最终a1、a2、a3、a4挂接到同一个二级分光器下。

在另一个实现方式中，结果模块还要对产生的拓扑信息进行验证，以保证onu与分光器的拓扑信息的准确性。

验证方法可以为：根据onu的接收光功率，对拓扑信息进行验证。即判断连接在同一非一级分光器下的一组onu中的任意两个onu的接收光功率的差值是否大于或等于预设第二阈值，若是则该组onu的拓扑信息错误，若否则该组onu的拓扑信息正确。挂接在同一二级分光器下的onu的接收光功率的差值不会太大，若太大则证明onu与分光器的拓扑信息的准确性，此时需舍弃这组onu的拓扑信息。第二阈值可以是专家经验阈值，第二阈值可以为3db，若同一组的任意两个onu的接收光功率差值大于3db则判断这组的onu的拓扑信息错误将其舍弃。

验证方法可以为根据onu与其连接的分光器的距离，对拓扑信息进行验证。即判断onu与其连接的分光器的距离是否大于或等于预设第三阈值，若是则所述onu的拓扑信息错误，若否则所述onu的拓扑信息正确。从一个二级分光器接出来的onu，他们的连接线，一般不会超过150米，最多也不会超过200米。这时如果我们找出来的二级分光器与onu组，他们的光距的差距超过了200米，我们就考虑这个结果不可靠，并去除。

在另一方面，本申请的实施例还提供一种电子设备，存储器、处理器、接收器、显示器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行上述任意所述的odn的逻辑拓扑信息的获取方法。

在另一方面，本申请的实施例还提供了一种存储介质，包括：可读存储介质和存储在所述可读存储介质中的计算机程序，所述计算机程序用于实现上述任意所述的odn的逻辑拓扑信息的获取方法。

本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执轨道，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执轨道的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。