摘 要：網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)是智慧城市網(wǎng)絡(luò)一體化檢測(cè)、管理與控制的主要工具。在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中，為保證對(duì)數(shù)據(jù)信息的有效監(jiān)控和提升篩查準(zhǔn)確率，本文設(shè)計(jì)出一種基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)。利用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)電路提供AP3402KTTR-G1所需的傳輸電子量，再將控制器與通信器進(jìn)行連接，最終搭建系統(tǒng)硬件運(yùn)行環(huán)境。在硬件配置基礎(chǔ)上連接監(jiān)控協(xié)議，合理選擇端口模式，對(duì)密碼程度進(jìn)行編寫(xiě)。同時(shí)聯(lián)合軟硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。測(cè)試表明，與基于QT框架的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的篩查具有更高精度，監(jiān)控指令運(yùn)行周期均值較低，能滿足智慧城市網(wǎng)絡(luò)通信需求，具有良好的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控；智慧城市；密碼編寫(xiě)；端口選擇

中圖分類號(hào)：TN 915 " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著智慧城市的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信已具有更高的控制水平，數(shù)據(jù)總量也會(huì)提升，部分節(jié)點(diǎn)信號(hào)的篩查效果隨之降低。要想規(guī)避問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控是最有效的方法。但網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息量不斷增加，導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載增加，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控提出了更高要求[1]，需要根據(jù)目前需求開(kāi)發(fā)全新的系統(tǒng)模式，云計(jì)算技術(shù)的融入即是有效措施[2]。因此本文設(shè)計(jì)出一種基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)，可快速完成海量數(shù)據(jù)信息篩查，提升了使用效率，改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境。

1 整體設(shè)計(jì)

云計(jì)算包括軟件服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)及設(shè)施服務(wù)3類技術(shù)形式，各服務(wù)開(kāi)發(fā)商與提供商給出的技術(shù)方案均會(huì)存在差異。基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA），具體由資源層、加工層、管理層以及服務(wù)層等構(gòu)成（如圖1所示）。作為系統(tǒng)頂層結(jié)構(gòu)的資源層可提供基礎(chǔ)的硬件設(shè)備、軟件資源以及應(yīng)用程序等物理資源；加工層負(fù)責(zé)為整個(gè)系統(tǒng)加工各類資源，使資源可在相互作用下形成存儲(chǔ)資源池、計(jì)算資源池以及監(jiān)控資源池；管理層通過(guò)各類調(diào)度與應(yīng)用程序，確保系統(tǒng)能夠有序、平穩(wěn)運(yùn)行；服務(wù)層是系統(tǒng)的最底層，可通過(guò)封裝云計(jì)算的方法，并利用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，在系統(tǒng)內(nèi)更好地管理與運(yùn)用云計(jì)算。

2 硬件設(shè)計(jì)

基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境由控制器、芯片電路以及通信器3個(gè)部分構(gòu)成，搭建過(guò)程如下。

2.1 控制器

控制器是系統(tǒng)的底層執(zhí)行元件，能夠同時(shí)與多臺(tái)主機(jī)保持并聯(lián)，既轉(zhuǎn)接通信器的數(shù)據(jù)信息，也收集芯片電路的電子量[3]?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)如圖2所示?？刂破骺芍苯诱{(diào)取主機(jī)中的通信數(shù)據(jù)量，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)整合網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)，由此形成新的“數(shù)據(jù)包”，并將其發(fā)送至處理器[4]。處理器接收“數(shù)據(jù)包”后，根據(jù)監(jiān)控用戶的消耗需求啟動(dòng)云計(jì)算程序，并同時(shí)顯示這些網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)。如果云計(jì)算可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的合理驅(qū)動(dòng)，控制器便可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定輸出，直至主機(jī)顯示出持續(xù)信息，從而對(duì)監(jiān)控指令進(jìn)行指向改寫(xiě)和傳達(dá)。

2.2 芯片電路

芯片電路與系統(tǒng)的外部輸入電源連接，在協(xié)調(diào)電壓與電流配比的過(guò)程中，將分散的電子量整合為束狀[5]。AP3402KTTR-G1芯片電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，在應(yīng)用電子連續(xù)輸入的情況下，AP3402KTTR-G1芯片會(huì)由“斷開(kāi)”變?yōu)椤斑B接”，同時(shí)聯(lián)合電阻元件R1、R2、R3將已存儲(chǔ)的電子量反饋到下層執(zhí)行結(jié)構(gòu)中。R2的實(shí)際接入組織相對(duì)較高，能夠在高電平傳輸時(shí)占據(jù)大量傳輸電壓參量。再根據(jù)R1、R3的實(shí)際配比對(duì)其進(jìn)行后續(xù)分壓協(xié)調(diào)[6]。電感器L處于芯片電路中層，在承上啟下的連接中實(shí)現(xiàn)對(duì)積累電子量的有序疏導(dǎo)。

2.3 通信器

通信器依托云計(jì)算技術(shù)，選用QSFP28高速通信器搭建設(shè)備。通信器兩端設(shè)置相同數(shù)量的接口，左接口與數(shù)據(jù)輸入端連接，右接口與數(shù)據(jù)輸出端連接。在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，隨著數(shù)據(jù)傳輸量不斷變化，輸入端接口的占據(jù)狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生變化。在一般情況下，當(dāng)待傳輸數(shù)據(jù)總量小于7×1015TB時(shí)，只有9個(gè)輸入端接口為滿額占據(jù)狀態(tài)；當(dāng)待傳輸數(shù)據(jù)總量大于9×1015TB時(shí)，所有輸入端接口都能達(dá)到既定狀態(tài)，但后3個(gè)接口僅能實(shí)現(xiàn)階段性輸入。與輸入端接口相比，輸出端接口的傳輸能力更強(qiáng)。隨著待傳輸數(shù)據(jù)總量持續(xù)增加，接口的連接功能始終能夠保持良好狀態(tài)，直至將QSFP28存儲(chǔ)的所有通信信息轉(zhuǎn)存到下層應(yīng)用結(jié)構(gòu)中。QSFP28高速光通信器結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)硬件支持下，根據(jù)連接協(xié)議、選擇端口及編寫(xiě)密碼的處理流程進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，與硬件運(yùn)行環(huán)境結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整搭建。

3.1 連接協(xié)議

監(jiān)控協(xié)議連接情況見(jiàn)表1。系統(tǒng)主要包括4類監(jiān)控協(xié)議，即用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UserDatagram Protocol，UDP）、傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)協(xié)議（Random Access Memory，RAM）以及開(kāi)放式系統(tǒng)互連協(xié)議（Open System Internetwork Reference Model，OSI）。UDP協(xié)議用于網(wǎng)絡(luò)通信的遠(yuǎn)端口，主要受數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度的影響，當(dāng)硬件執(zhí)行能力改變時(shí)，協(xié)議連接功能也會(huì)隨之改變；TCP/IP協(xié)議用于網(wǎng)絡(luò)通信的源端口，當(dāng)數(shù)據(jù)信息傳輸長(zhǎng)度低于30時(shí)，協(xié)議連接不會(huì)受其他元件的影響；RAM協(xié)議用于網(wǎng)絡(luò)通信的信號(hào)衰弱區(qū)，雖然其在搜集數(shù)據(jù)信息方面具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，但在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中，該協(xié)議的功能空間未出現(xiàn)變化；OSI協(xié)議用于網(wǎng)絡(luò)通信的中層傳輸口，隨著芯片電路輸出能力提升，協(xié)議連接功能范圍也會(huì)相應(yīng)擴(kuò)大。

3.2 選擇端口

在選擇網(wǎng)絡(luò)通信端口的過(guò)程中，需要遵循應(yīng)用層對(duì)應(yīng)單一節(jié)點(diǎn)的原則。基于云計(jì)算原理，監(jiān)控協(xié)議與應(yīng)用程序處于對(duì)應(yīng)識(shí)別狀態(tài)，隨著網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋面不斷增大，信號(hào)傳輸最遠(yuǎn)距離也相應(yīng)增加。本文以nmin作為網(wǎng)絡(luò)通信端口的最小排序，以nmax作為網(wǎng)絡(luò)通信端口的最大排序。在序列空間中，最小排序與最大排序的差異越大，待篩查的網(wǎng)絡(luò)通信端口儲(chǔ)值就越大。δ表示既定云計(jì)算系數(shù)，該系數(shù)的表現(xiàn)量可對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信端口的選取結(jié)果產(chǎn)生直接影響。綜合上述各變量，網(wǎng)絡(luò)通信端口的選取結(jié)果f如公式（1）所示。

（1）

式中：t表示網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄?；w表示網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)目陀^條件；β表示監(jiān)控系數(shù)；vmax表示網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笾怠?/p>

3.3 編寫(xiě)密碼

編寫(xiě)密碼是軟件設(shè)計(jì)的末端環(huán)節(jié)，可在已定傳輸目標(biāo)的傳輸過(guò)程中創(chuàng)建相鄰監(jiān)控節(jié)點(diǎn)應(yīng)用連接，借此提升網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)承載力。在云計(jì)算空中，以amin作為最小傳輸系數(shù)，以amax作為最大傳輸系數(shù)。當(dāng)d1與d2這2個(gè)不同地址逐漸明確后，密碼編寫(xiě)流程也趨向完善，直至傳輸系數(shù)a不再發(fā)生任何改變，從而可進(jìn)行系統(tǒng)化的監(jiān)控指令運(yùn)行。綜合上述變量，并結(jié)合公式（1），網(wǎng)絡(luò)通信密碼的編寫(xiě)結(jié)果g如公式（2）所示。

（2）

式中：λ表示編寫(xiě)源系數(shù)；e表示傳輸通信參量；l表示云計(jì)算處理權(quán)限。

由此即可完成各類軟件設(shè)計(jì)和軟件運(yùn)行環(huán)境的搭建。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

MariaDB 2010數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)穩(wěn)定、體積小、易于安裝維護(hù)、自主性與使用成本較低且開(kāi)放源代碼無(wú)版本制約，受開(kāi)發(fā)者青睞，因此本文將MariaDB 2010作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)通過(guò)MariaDB 2010數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)信號(hào)傳輸、傳輸媒體、信號(hào)編碼等信息，通過(guò)InnoDB創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接，通過(guò)MyISAM執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作命令，并通過(guò)DBDataadapter顯示外部數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)。DBqIQuery執(zhí)行DB語(yǔ)句，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容進(jìn)行增刪和調(diào)整，DBRecord負(fù)責(zé)記錄封裝數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)完成后，采用云計(jì)算技術(shù)完成網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)組建。

5 系統(tǒng)測(cè)試

為驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)用價(jià)值，本文設(shè)計(jì)了2種不同系統(tǒng)的比較測(cè)試。在網(wǎng)絡(luò)通信中截取相應(yīng)數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，其他參量保持不變，記錄指標(biāo)變化情況。測(cè)試組搭載本文系統(tǒng)，參照組搭載基于QT框架的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)。

5.1 精度篩查

精度指標(biāo)（Accuracy Index，AI）可反映系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的篩查準(zhǔn)確率。一般而言，精度指標(biāo)的數(shù)值越大，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的篩查準(zhǔn)確率也越高，反之則越低。測(cè)試組與參照組的精度指標(biāo)變化情況見(jiàn)表2。根據(jù)測(cè)試可知，隨著時(shí)間增加，測(cè)試組的精度指標(biāo)呈先降、后升再趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，最高值為76.32%。參照組的精度指標(biāo)在短時(shí)穩(wěn)定后開(kāi)始快速下降，最高值僅為49.75%，與測(cè)試組最高值相比下降了26.57%。由此可見(jiàn)，隨著本文系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，精度指標(biāo)顯著上升，對(duì)數(shù)據(jù)的篩查準(zhǔn)確率具有積極意義。

5.2 運(yùn)行周期

在一定程度上，監(jiān)控指令運(yùn)行周期可有效體現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用能力。在實(shí)際工作中，隨著運(yùn)行周期均值不斷下降，系統(tǒng)應(yīng)用能力持續(xù)提高，反之則下降。測(cè)試組與參照組的監(jiān)控指令運(yùn)行周期均值變化情況見(jiàn)表3。根據(jù)測(cè)試可知，網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量增加使2組的監(jiān)控指令運(yùn)行周期均值上升，但測(cè)試組的上升速度遠(yuǎn)低于參照組。從極值角度審視，測(cè)試組的監(jiān)控指令運(yùn)行周期均值最高為7.81s，遠(yuǎn)低于參照組的最高值15.12s。由此可知，隨著本文系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，監(jiān)控指令運(yùn)行周期均值顯著降低，在設(shè)定好的監(jiān)控時(shí)間內(nèi)能夠發(fā)揮系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用能力。

6 結(jié)語(yǔ)

在智慧城市網(wǎng)絡(luò)一體化建設(shè)的背景下，快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)信息量給網(wǎng)絡(luò)通信模式帶來(lái)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)通信需求，設(shè)計(jì)出基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)，旨在完善智慧城市信息化社會(huì)服務(wù)模式。根據(jù)測(cè)試可知，本文系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息有較高的篩查精確度，監(jiān)控指令運(yùn)行周期均值較低，能夠滿足智慧城市網(wǎng)絡(luò)通信需求，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。同時(shí)，隨著技術(shù)不斷更新，后續(xù)研究應(yīng)致力于將MESH自組網(wǎng)、5G技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)，從而為智慧城市建設(shè)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信可持續(xù)發(fā)展提供不竭動(dòng)力。

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