（计算机科学与技术专业论文）无线网络优化idss中知识库系统的设计与实现.pdf

北京邮l u 人学硕十学位论史无线网络优化i d s s 中知识库系统的设计，实现 无线网络优化ld s s 中知识库系统的设计与实现 摘要 无线网络优化是指在网络运营阶段，对投入运行的网络进行参数 采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因，并通过参数调整、 网络结构调整、设备配置调整和其他技术手段，使网络运行于最佳工 作状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网络今后的维护及 规划建设提出合理建议。无线网络优化是一项系统的、复杂的、难度 较大的工程，同时又是一项专业性很强的工作。如果把相关无线网络 优化的知识组织起来，并建立一个能辅助网络优化工程师进行故障分 析和定位，从而给出优化方案的知识库系统，将大大提高网络优化的 效率。 本论文以项目g s m g p r s 无线网络优化智能决策支持系统为基 础，对知识库系统的相关技术进行研究，利用已有的专家系统工具 f u z z y c l i p s 设计并实现了g s m g p r s 无线网络优化知识库系统。详 细地分析和描述了网络优化的知识从获取到表示、存储到推理、解释 机制等内容。根据网络优化知识自身的特点，提出了采用故障树分析 法来分析总结网络优化知识，然后存入数据库。并对规则知识以关系 表的形式存储在数据库中，利用关系数据库管理系统d b m s 提供的 数据访问功能对知识库系统中的知识进行各种查询操作。借助 f u z z y c l i p s 来实现推理，整个过程分为：故障分析、故障诊断、原 因确认、方案制定，在推理过程中提供解释机制和人机交互，提供对 网络优化工作流程的全程支持，特别是其中的故障分析与定位和优化 方案制定，辅助网络优化人员完成整个网络优化过程。最后进行总结 并提出进一步改进的建议。 关键词：网络优化智能决策支持系统知识库系统故障树知 识获取知识表示 北京邮u 人学碗i 学位论文无线嘲络优化i d s s 中知识库系统的_ 1 5 汁j 实见 t h ed e s i g na n di m p l e m e n l a t i o no n k n o w l e d g e b a s es y s t e mi ni d s sf o rw i r e l e s s n e t w o r ko p t i m i z a t i o n a b s t r a c t w i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o ni st oc o l l e c tp a r a m e t e r , a n a l y z ed a t a o ft h er u n n i n gn e t w o r kt of i n do u tt h er e a s o nt h a ta f f e c t st h en e t w o r k r u n n i n gq u a l i t y t h r o u g hp a r a m e t e ra d j u s t i n g ，e q u i m e n tc o n f i g u r a t i o n j u s t i f i c a t i n g a n do t h e r t e c h n i q u e s ，w i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o na l s oc a n m a k et h en e t w o r kr u ni nt h eo p t i m a lw o r k s t a t e ，g e tt h eb e s tb e n e f i t i nt h e n e t w o r k r e s o u r c e ，a n d 西v e r a t i o n a la d v i c ea b o u tt h en e t w o r k m a i n t e n a n c ea n dn e t w o r kl a y o u t w i r e l e s sn e t w o r k o p t i m i z a t i o n i s a s y s t e m i c ，c o m p l e x ，a n dv e r yd i f f i c u l tp r o j e c t i t i sa l s oap r o f e s s i o n a l w o r k i fw e o r g a n i z et h ek n o w l e d g eo f w i r e l e s sn e t w o r k o p t i m i z a t i o nt o e s t a b l i s ht h ek n o w l e d g e b a s es y s t e mw h i c hc a na s s i s tt h e o p t i m i z a t i o n e n g i n e e r s t oa n a l y s ea n dl o c a t et h ef a u l t ，a n dt h e no f f e rt h eo p t i m i z a t i o n s c h e m e ，i t w o u l db e g r e a t l yi m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f n e t w o r k o p t i m i z a t i o n b a s e do nt i l e p r o j e c t g s m g p r sw i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o n i n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，t h ep a p e rr e s e a r c h e st h ec o r r e l a t i o n t e c h n o l o g yo f k n o w l e d g e b a s es y s t e m ，a n dm a k e s u s eo f t h e e x p e r ts y s t e m t o o lf u z z y c l i p st oc o n s t r u c tg s m g p r sw i r e l e s sn e t w o r k o p t i m i z a t i o n k n o w l e d g e b a s es y s t e m t h ep a p e ra n a l y s e sa n dp r e s e n t si n d e t a i l t h e n e t w o r k o p t i m i z a t i o nk n o w l e d g ei n c l u d i n ga c q u i s i t i o n ，r e s t o r e ，r e a s o n i n g p r o c e s s a n d e x p l a i nf u n c t i o n a c c o r d i n gw i t h t h ec h a r a c t e ro ft h en e t w o r k o p t i m i z a t i o nk n o w l e d g e ，t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r dt h a tu s i n g t h ef a u l tt r e e a n a l y z i n gf u n c t i o n ，t h es y s t e m s u m m a r i z e st h en e t w o r k o p t i m i z a t i o n k n o w l e d g e t h e ns t o r e si ti nt h ed a t a b a s e r u l ek n o w l e d g ei ss t o r e di nt h e d a t a b a s ea st h et e l a t i o nt a b l e t h es y s t e mu s e st h ed a t aa c c e s sf u n c t i o n 2 北京邮电大学硕士学位论文无线两络优化i d s s 中知识库系统的设计与实现 p r o v i d e db y d a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e m ( d b m s ) t oc a l t ya l lk i n d so f i n q u i r eo p e r a t i o n o nt h ek n o w l e d g eo fk n o w l e d g e b a s e s y s t e m u s i n g f u z z y c l i p s ，t h es y s t e m r e a l i z e st h er e a s o n i n gp r o c e s s ：f a u l ta n a l y z i n g ， f a u l t d i a g n o s i n g ，r e a s o na f f i r m i n g ，o p t i m i z a t i o ns c h e m ei n s t i t u t i n g i n r e a s o n i n gp r o c e s s ，t h es y s t e mp r o v i d e se x p l a i n f u n c t i o na n d m a r l - m a c h i n e i n t e r a c t i o n ，p r o v i d e s t h e s u p p o r t t ot h en e t w o r k o p t i m i z a t i o np r o c e d u r e s p e c i a l l y , t h e f a u l t a n a l y z i n g ，l o c a t i n g a n d o p t i m i z a t i o ns c h e m ed e s i g n i n go ft h es y s t e mw i l l a s s i s tt h en e t w o r k o p t i m i z a t i o nd e s i g n e r t oc o m p l e t et h en e t w o r k o p t i m i z a t i o np r o c e d u r e a t l a s t ，s o m ea d v i c ef o rp e r f e c t i n gt h ep r o j e c ti sb r o u g h t f o r w a r d k e yw o r d s ：w n e l e s sn e t w o r k o p t i m i z a t i o n ， i d s s ， k n o w l e d g c h a s es y s t e m ，f a u l t - t r e e ，k n o w l e d g ea c q u i s i t i o n ，k n o w l e d g e p r e s e n t a t i o n 3 北京邮- d 凡学l 岸皿论上无线阳络忧化1 d s s 中知识瘁系统的设计1 。安玑 0 s m g p r s j d s s c q t d t t c h b c c h s d c c h d b k b m b b s s b t s b s c b s l c m s c g g s n s g s n v i i r h l r g i s r l c f t a o m c r o m c s 符号说明 g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s 全球移动通信系统 g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e 通用分组无线业务 l m e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m 智能狭策支持系统 c a l lq u a l i t yt e s t 呼叫测试 d r i v et e s t 路测 t r a m cc h a n n e l 业务信道 b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l 广播控制信道 s t a n d a l o n ed e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l 独立专用控制信道 d a t a b a s e 数据库 k n o w l e d g e b a s e 知识库 m 0 d a l b a s e 模型库 b a s es t a t i o ns y s t e m 基站子系统 b a s et r a n s c e i v e r 基站收发信机 b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r 基站控制器 b a s et r a n s c e r v e rs t a t i o ni d e n t i t yc o d e 基站识别码 m o b i l es e r v i c e ss w i t c h i n gc e n t e r 移动业务交换中心 g a t e w a yg p r ss u p p o r t n o d eg p r s 网关支持节点 s e r v i n gg p r ss u p p o r t n o d eg p r s 服务支持节点 v i s i t e dl o c a t i o nr e g i s t e r 访问位置寄存器 h o m el o c a t i o nr e g i s t e r 归属位置寄存器 g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统 r a d i ol i n kc o n t r o l 无线链路控制 f a u l tt r e ea n a l y s i s 故障树分析法 o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ec e n t e r - r a d i o 操作维护中心一无线 o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ec e n t e r - s y s t e m 操作维护中心系统 独创性( 或创新性) 声明 y7 5 7 4 4 3 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：重生丝超 只期塑兰： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留 并向目家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 司；学校a ，咀公布学位论文的全部或部分内容可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定1 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书：非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范l 匍，适用本授权书。 本人签名主塾至毽日期兰型：兰：2 导师签名：蛰金口期塑：墨 北京邮电大学硕士学位论文 无线网络优化i d s s 中知识库系统的设计与实现 1 1 论文研究背景 第一章绪论 近年来我国移动通信事业高速发展，移动通信网络规模不断扩大，移动用户 数量也在迅速增加，我国的移动网络规模及用户数已居世界第一。根据中国信息 产业部公布的最新业务统计资料，截至2 0 0 4 年1 2 月底【1 i ，移动用户数达3 3 4 8 2 4 0 万，移动电话普及率达2 5 9 ，其中9 3 以上为g s m 用户。而在北京、上海、 广州等大城市，移动电话普及率达6 0 8 0 。 目前，中国移动和中国联通已建成覆盖全国3 1 个省市的世界上规模最大、 用户数量最多的g s m 蜂窝移动通信网络。g p r s 作为g s m 系统向第三代演进的 过渡手段，是对现有的g s m 网络的改进，以便支持高速率的数据传输，满足终 端用户对高速数据业务( 如i n t e m e t ) 的需求。 中国移动、中国联通等移动运营企业在努力扩大网络覆盖范围、提高用户数 量的同时，已将提高网络服务质量作为今后的一个工作重点，以提高网络运营效 益。因此，作为网络运营管理的一个重要内容，网络优化将成为今后中国移动、 中国联通移动运营管理的一个工作重点。 网络优化是指在网络运营阶段，对投入运行的网络进行参数采集、数据分析， 找出影响网络运行质量的原因，并通过参数调整、网络结构调整、设备配置调整 和其他技术手段，使网络运行于最佳工作状态，使现有网络资源获得最佳效益。 网络优化主要包括针对基站系统的无线网络优化和针对交换系统的交换网络优 化两方面。本论文主要讨论针对g s m g p r s 的无线网络优化。 网络优化涉及面广、技术难度和工作量大、费力耗时，需要在网络割接和网 络日常运行过程中经常进行。网络优化工作又是一项专业性很强的工作，需要大 量经验丰富的专业网络优化人员，也需要功能完备、使用方便的网络优化软件、 仪器设备和网络优化系统相配合。 在国际上，在2 0 世纪8 0 年代，专业的无线网络优化的软件就已经出现，随 着网络优化技术的发展，网络优化软件也不断成熟，例如：瑞典的爱立信公司的 t e m s 系列网优软件被全球广泛地使用；而法国的s a g e m 公司、英国的o b t i t e l 公司和德国的r & s 公司也不断地推出非常优秀的产品。总体来说，国际上的这 些网优软件凭着多年的积累，已经非常专业、成熟、稳定，得到了广泛的应用， 北京邮电大学硕士学位论文 无线网络优化i d s s 中知识库系统的设计与实现 取得了全球市场可观的市场占有份额。 在国内，g s m g p r s 网络优化现状是： 在一些起步早、网络规模较大的省会城市，网络优化工作已发展到一定规模 和水平。而在中小城市，网络优化工作才刚刚起步，各方面工作还不完善。 网络优化内容己由简单的硬件调整逐步发展到对网络参数的调整，但受制于 人员和技术力量，各地网络优化效果也不相同。 网络优化过程中的数据采集与统计分析( 包括路测、信令分析等) 、频率规划 和优化已经借助于各种测试仪器和软件。但网络优化的关键步骤故障分析与 定位、优化方案制定仍主要依靠网络优化工程师完成。经验丰富的网络优化工程 师严重不足是困扰各地移动运营商的一大难题。 现有网络优化产品主要是路测仪、信令分析仪、网络优化数据统计分析软件、 频率优化规划软件，并且国外产品的市场份额占有率极高，价格昂贵，缺乏具有 自主知识产权的无线网络规划和优化软件产品。 因此，面向国内移动通信运营市场，开发各种具有自主知识产权的网络优化 和网络规划产品，为中国移动、中国联通的g s m g p r s 网络建设、规划、运行 及维护等方面提供多方支持，以改善现有网络优化效果，提高网络优化工作效率， 从而提升网络运营效益是当前迫切需要解决的问题。 总之，从网络优化工作上讲，国内优化工作水平从整体上看还与国外有差距。 因此，我国更需要借助软件工具进行网络优化工作，关键是将好的优化经验推广 应用。 1 2 论文的内容及结构 本课题的目标是从网络优化人员的实际工作过程出发，采用移动通信、计算 机、智能决策支持系统等原理或技术，研制开发一种运行于微机平台上的具有数 据分析故障定位优化方案推导等功能的无线网络优化软件，指导初级技 术人员进行网络优化工作；指导网络优化人员，使其从烦琐的日常网络维护和优 化工作中解脱出来；扩充、推广专家的知识和经验。围绕这一目标，本论文做了 以下几个方面的工作： 考察目前网络优化软件提供的功能和实际网络优化全过程，搜集总结网络优 化经验知识，以及考察国内外流行的专家系统开发工具。 理论研究：学习知识库系统、智能决策支持系统相关原理，研究知识获取和 知识表示等问题。 设计与实现；设计并实现了g s m g p r s 无线网络优化i d s s ( 智能决策支持 系统，i n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) q b 的知识库系统；为提高知识获取效率， 北京邮也太学硕1 学位论文 无线m 络优化i d s s 中知识库系统的设计与实现 提出故障树分析法。 本论文分以下几个部分内容进行介绍： 第二章从实际网络优化流程出发，介绍了i d s s 的一般结构以及g s m g p r s 无线网络优化i d s s 的体系结构和各个模块功能。 第三章介绍课题涉及的相关技术，包括知识库系统的基本理论、故障树分析 法、以及建立知识库系统的所用到的工具。 第四章分析了知识库系统的结构、各个模块，同时结合实际网络优化案例， 讨论了网络优化从经验获取到推理给出优化方案整个过程。 第五章分析了知识库系统与i d s s 其他模块的集成问题。 第六章结束语，总结全文，提出进一步研究工作。 论文最后是符号说明、参考文献和致谢。 北京邮f u 人学硕】学位论义光线网络优化】d s s 中知识库系统的设计o 实现 第二章无线网络优化概述 本章从分析网络优化流程入手，介绍了智能决策支持系统的一般结构以及 g s m g p r s 无线网络优化智能决策支持系统的体系结构和各个模块功能。 2 1 网络优化流程 移动通信系统的网络优化是一个长期的过程，它贯穿于网络发展的全过程。 在日常网络优化过程中，可以通过o m c ( o p e r a t i o na n d m a i n t e n a n c e c e n t e r ，操作 维护中心) 和路测发现问题，同时还可以参考用户的反映。在发生以下情况时应 有针对性地重点进行网络优化： 1 ) 网络f 式投入运行后或网络扩容后，即转入网络优化作业； 2 ) 网络质量明显下降或用户投诉明显增多时，应立即安排优化工作，解决 网络质量问题； 3 ) 发生突发事件并对网络质量造成很大影响时； 4 ) 当用户群改变并对网络质量造成很大影响时。 网络优化工作的主要过程有系统调查，数据采集；数据分析，问题定位：优 化方案的制定和实施等，见图2 1 ： h j 户中告、 奉y e s c q t 、d t 等 优化方。符合 l 删整i v 1r1r 数数1 无线信故障优化优化网 据据号监视分析方案方案络 采 斗 统2 网络性。与定 _ 制定 _ - 实施 + 评 集计能监视位估 数据采集与统计 数据分析与问题定位 ! 优化调整 图2 - 1 网络优化流程 4 北京邮也人学顺士学位论文无线网络优化i d s s 中知识库系统的设计j 实现 2 ，1 1数据采集和统计 数据采集包括o m c 话务统计数据采集、d t ( d r i v et e s t 路测) 数据采集、 c q t ( c a l lq u a l i t yt e s t ) n 试数据采集、用户申告情况收集以及其它仪表的测试结 果等等，其中优化工程师f 了常优化依据的重点是0 m c 话务统计数据和路测数据。 优化中评判网络性能的主要指标项包括长途来话接通率、语音接通率、信道可用 率、掉话率、接通率、拥塞率、话务量和切换成功率等，这些也是话务统计数据 采集的重点。 o m c 数据采集收集与优化有关的b s s ( 基站子系统) 和n s s ( 网络与交换子系 统) 各种软、硬件参数，如基站数、每个基站的小区结构和话音信道数；基站的 b s i c ( 基站识别码1 、小区号、小区系统类型、信道类型；小区的c g ( 全球小区 识别码) 、b c c h ( 广播控制信道) 载频号、小区载频数及调频方式；邻区关系定义； 切换数据；功率控制数据以及系统消息数据等等。 路测数据的采集主要通过路测设备、定性、定量、定位地测出网络无线下行 的覆盖切换、质量现状等，通过对无线资源的地理化普查，确认网络现状与规划 差异，找出网络干扰、盲区地段、掉话和切换失败率较高的地段。然后，对路测 采集的数据进行分析，如测试路线的地理位置信息、测试路线区域内各个基站的 位置及基站间的距离、各频点的场强分布、覆盖情况、接收信号电平和质量、邻 小区状况、切换情况等，找出问题的所在从而提出解决方案。 此外，利用测试仪表进行干扰和场强的测试，利用测试手段进行c q t 测试。 利用测试分析软件分析数据，可以得到场强覆盖、同频和邻频干扰以及切换等情 况。 21 2数据分析和问题定位 网络问题主要从干扰、掉话、无线接通率和切换四个方面来分析。 干扰分析：g s m 系统是干扰受限系统，干扰会使误码率增加，降低话音质 量甚至发生掉话。一般规定误码率在3 左右，当误码率达8 1 0 时话音质量 就比较差了，如果误码率超出1 0 则话音质量不可容忍、无法听清。通话干扰的 定位手段包括话统数据、话音质量差引起的掉话率、干扰带分布、用户反映、路 测r x q u a l ( 接收的信号质量) 等等。 无线接通率分析：影响无线接通率的主要因素是t c h ( ) l k 务信道 的拥塞和 s d c c h ( 独立专业控制信道) 的拥塞，以及t c h 的分配失败。因此若要提高该指 标，必须要进行话务均衡处理和分配失败率的分析处理。话务均衡是指各小区载 频应得到充分利用，避免某些小区拥塞，而另一些小区基本无话务的现象。通过 北京邮i u 人学硕j ：学位论文 无线网络优化i d s s 中知识库系统的设计i 实现 话务均衡可以减小拥塞率、提高接通率、减少由于话务不均引起的掉话，使通信 质量进一步改善和提高。话务均衡问题的定位手段包括话务统计数据、话务量、 接通率、拥塞率、掉话率、切换成功率、路测和用户反映。话务不均衡原因主要 表现在：基站天线、俯仰角、发射功率设置不合理，小区覆盖范围较大，导致该 小区话务量较高，造成与其它基站话务不均衡；由于地理原因，小区处于商业中 心或繁华地段，手机用户多而造成该小区相对其它小区话务量高：小区参数，如 允许接入最小电平等设置不合理而导致话务量不均衡；小区优先级参数设置未综 合考虑。 掉话分析：掉话问题的定位主要通过话统数据、用户反映、路测、无线场 强测试等方法，然后通过分析信号场强、信号干扰、参数设置( 设旨不当，切换 参数、话务不均衡) 等，找出掉话原因。 切换分析：切换失败的分析定位必须要和其它指标的分析结合起来，首先去 检查是否是目标小区的信道由于出现拥塞、硬件故障、传输故障而导致无法指配： 其次去分析是否和无线干扰有关，导致m s 无法占用系统所分配的信道；接下来 应去检查是否和切换参数及切换邻小区参数定义有关，或是出现了孤岛效应；最 后去检查是否为n s s 部分数据或路由定义有误。 2 1 3 优化方案制定和实旋 优化方案的内容包括增加系统容量，调整信道数，变更基站位最，变更天线 位置，改变倾角，变更切换参数、频率、小区参数等，在覆盖忙区或高话务量地 区增加信道或设置微蜂窝等。典型的优化方案有： 1 1 频率计划调整 通过分析b s c ( 基站控制器) 频率配置数据和o m c 话务统计报告，如果发现 小区所受到的干扰电平处于干扰电平带域，路测结果为这些小区的覆盏区域存在 一定的重叠，频点的配置存在着邻频。对其中部分小区的频点进行调整后，干扰 问题得到改善。 2 ) 邻区计划调整 邻区关系如果过少会大量掉话，过多的话会导致测量的精确性降低，最终都 导致网络质量的恶化和掉话。通过对o m c 中的t c h 性能测量和小区之间的切 换性能测量两个统计报表数据进行分析，然后根据分析结果对网络中的邻区关系 迸行调整，使网络的资源得到充分的利用，使各个相关小区的话务分布趋于合理， 各个小区射频丢失率，掉话率降低，改善网络性能。 3 ) 小区覆盖范围调整 调整基站覆盖范围的常用方法有：基站的发射功率，天线高度，下倾角调整。 北京邮i 乜人学硕j ：学位论文无线喇络优化i d s s 中知识库系统的设计1j 实现 降低基站的发射功率，天线高度，或者增加天线的下倾角会减少基站对其他同邻 频小区内移动台的干扰，但是有可能引入盲区。对于室内，通过建设室内微蜂窝 基站，或者通过降低参数“m s 最小接受信号电平”来进行改善，但是通话质量 有可能因此受到影响。综上，小区覆盖范围的调整要进行综合考虑。 4 ) 话务调整 增加信道或者基站，可以解决无限信道不足引起的网络捌塞，通过对小区 重选偏移，接入允许保留块数等参数的合理配置，平衡网络业务量。 2 2 智能决策支持系统 智能决策支持系统是在2 0 世纪8 0 年代提出的，它把属于两个不同学科范畴 的研究结合起来，特别是引入了专家系统，使决策支持系统( d s s ) 既充分发挥了 专家系统中的知识和推理机制，也充分保留了传统d s s 中的数值分析的优势 既可进行定量分析，也可进行定性分析，有效地解决了半结构化和非结构化问题， 扩大了决策支持系统应用范围，当今，i d s s 为决策支持系统中的一个新兴的研 究方向，具有很强的生命力。 一般通用的1 d s s 基本结构如图2 - 2 所示 f用户接口 图2 - 2 智能决策支持系统基本结构 其中，用户接口起到用户与系统之间交流通讯的作用，具有菜单选择、命令 查询、问题询问、咨询解释、图形显示、打印输出等功能。p p s ( 问题求解系统) 根据提出的问题进行目标分析和知识推理，制定处理问题的决策模式，协调组织 系统内各模块，进行计算机联网通讯并负责管理系统之间的数据传送和信息交 换。d b ( 数据库) 中不仅包含模型所要求的数据文件，而且也包含模型运行的结果 北京邮u 大学硕i 学位论义 无线删络优化i d s s 中知识库系统的设计与实现 文件；d b m s 则对所获取的数据和信息实施存贮、管理和维护。m b ( 模型库忡 存放着一些预制的模型( 包括定量的规范模型和实用模型) ：m b m s 则对上述模 型实施维护和管理，并能为用户提供交互式动态建模手段，让用户根据需要创建 自己的模型。k b ( 知识库) 中存放着经过合理编排和组织成为相应的符号逻辑与数 据结构的专家知识和经验；k b m s 则对上述知识进行维护和管理，并能进行知识 获取和提供专家咨询。k b 和k b m s 的存在，是i d s s 区别予传统d s s 的标志。 也是其具有智能的根源。 本文在研究智能决策支持系统基本结构基础上，使用专家系统的推理机来完 成问题求解系统的功能，执调各个模块的运行，使专家系统和决策支持系统得到 有机的结合。 2 3 系统结构 g s m g p r s 无线网络优化i d s s 应用软件遵循标准的智能决策支持系统体系 结构，出人机交互子系统、知识库系统、模型库系统、数据库系统、频率优化模 块、数掘采集模块等组成。如图2 3 所示： 图2 3g s m g p r s 无线网络优化i d s s 体系结构 系统通过人机交互予系统与网络优化人员相互配合，共同完成图2 1 所示的 网络优化流程的3 个步骤：数据采集与统计、数据分析和问题定位、优化调整， 北京邮u 人学碗l 学位论文无线网络优化i d s s 中知识库系统的设计，实现 实现对g s m g p r s 网络中无线网部分的b t s ( 基站收发信机) 、b s c ，交换网部分 的m s c ( 移动业务交换中心) 、v l r ( 访问位置寄存器) 、h l r ( 归属位置寄存器) ， 分组网部分的s g s n ( g p r s 服务支持节点) 、g g s n ( g p r s 网关支持节点) 等网元 的优化。人机界面结合g p r s s g s m 网络的g i s ( 地理信息系统) 地理数据，以图 形、报表形式显示输出各类网络性能统计数据、网络结构和配置参数等。下面将 分别介绍各个模块。 2 4 无线网络优化i d s s 的主要模块 数据采集子系统 1 、通过与o m cr ( 操作维护中心无线部分) 、o m cs ( 操作维护中心一 一系统部分) 、m s c 、s g s n 、g g s n 间的q 3 接口网关、c o r b a 接口或s n m p 接1 ：3 网关，实时半实时获取与网络优化相关的o m c 性能统计数据，如针对g s m 话音业务的话务量、接通率、掉话率、阻塞率、切换率等数据，以及针对g p r s 数据业务的容量相关指标( 如r l c 无线链路控制层传送数据量等) 与质量相 关指标( 误码率b l e r 、数据传输率、数据通过率等) 。通过o m cr 和o m cs 或m s c ( 直联) ，平台系统还可获取呼口q 记录和局数据。 2 、离线、非实时接收来自路测仪、a b i s 接口信令分析仪、a 接口信令分析 仪、c q t 测试器、g p r s 测试仪设备的对空中接口u m 、a b i s 接口、a 接1 5 i 、g 接口的各类测试数据，如u m 口上的场强分布、a b i s 和a 口上的信令序列、g 口q o s 数据等。 在g s m g p r s 网络优化智能决策支持系统的应用过程中，所需的数据来自 各个方面如o m c c q t d t 路测等，而这些数据又是以各种各样的文件格式存 储，如从河南的o m c 来的数据以_ d a t 文件存在，从t e m e s 出来的路测数据以 + f a t 文件存在等，而且同一种文件有时的存储格式还不统一，数据格式转换模 块是将所得到文件中数据读到数据库中。 2 4 2数据库子系统 数据库系统分别存放网优使用的网络参数：d t 数据、c q t 数据、o m c 性 能数据、网络结构与配置数据以及地理位置信息。数据库从数据采集模块中获取 数据，为模型库、知识库、频率优化提供这三个模块运行时所需的数据。人机界 面提供给网优人员对数据库的一些操作维护及查询现实功能。 9 北京邮i 乜人学坝i 学位论文无线脚络优化i d s s 中知识库系统的设计1 i 实现 2 4 3模型库子系统 模型库系统的主要任务是建立决策模型并支持其使用，通过帮助决策者理解 决策问题、检验候选方案和增强预测能力等一系列手段来改善决策者的行为表 现。模型系统起着决策问题与相应的模型间的桥梁作用。 模型库系统主要包括模型库和模型库管理系统。模型库存储网络优化所需的 各种模型，如：话务模型、容量模型、覆盖模型、干扰模型、链路预算模型、频 率分配模型、路测数据分析模型等。利用各种模型，可以把面向过去的数据变换 成面向现在或者将来的有意义的信息。模型体现了解决问题的途径，随着对问题 认识程度的深化，模型也随之变化和完善。 2 4 4频率优化模块 频率优化子系统是g s m g p r s 一体化网络优化软件中专f 负责频率优化的 部分。该予系统考虑了当前g s m g p r s 无线网络采用的各种频率复用方式和网 络优化技术，如4 x3 ，3 3 ，m r p ( 多重复用方式) 等复用方式和跳频、双频网等网 络优化技术，适用于当前绝大多数g s m g p r s 无线移动网络的频率优化。 频率优化模块通过数据库接口从数据库中读取算法所需的小区基本信息，如 小区i d 号，小区的频点信息( t c h 频点和b c c h 频点等) 、邻区关系等。 2 4 5知识库子系统 知识库系统提供对网络优化工作流程的全程支持，特别是其中的故障分析与 定位和优化方案制定，辅助( 或部分替代) 网络优化人员完成整个网络优化过程， 成为网络优化决策支持系统。 知识库模块通过人机交互模块、数据库模块、模型库模块和与网络优化人员 相互配合，共同完成网络优化中四个方面的功能：性能监测、网络评估、故障诊 断和优化方案。实现对g s m g p r s 网络中无线网部分的b t s 、b s c ，交换网部 分的m s c 、v l r 、h l r ，分组网部分的s g s n 、g g s n 等网元的优化。 知识库用于存放g s m o p r s 无线网络优化知识。知识库管理系统是对知识 库进行管理、控制，完成对知识库的各类操作，包括知识的增加、删除、修改等， 并向用户提供检索、查询手段的软件系统，它包括系统的维护与诊断、日常的系 统事务管理、各种使用程序的管理、出错处理、知识库系统的安全控制和用户的 使用权限管理等。 知识库系统是无线网络优化i d s s 中重要的组成部分，它将专家经验和知识 l o 北京邮b 人学硕1 学位论文无线州络优化i d s s 中知识库系统的设计实现 集成到系统中去，对知识进行维护和管理，并能进行知识获取和提供专家咨询， 提高了决策支持系统的智能化，与模型库系统共同完成系统的定量计算和定性分 析。 北京邮 u 人学硕j 二学位论文无线网络优化i d s s 中知识库系统的设计j 实现 第三章知识库系统及相关技术 2 0 世纪8 0 年代后期，d s s 的发展在解决半结构化和非结构化问题时受阻， 随着专家系统( z s ，e x p e r ts y s t e m ) 和人工智能似i ，a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ) 技术的 不断发展和深入，通过与e s 技术相互渗透和互相促进，集成后的智能决策支持 系统具有更广泛的应用领域，增强了辅助决策能力，具有更高的决策质量，更好 的学习功能。 采用e s 技术的知识库系统的出现为决策支持系统的发展开辟了一个新的发 展方向。知识库用来存放各种规则、专家的经验、有关的知识及因果关系等。知 识库系统是管理和维护知识的系统，其主要功能是实现知识的推理、学习和获取 等。原则上，在建模、求解及评价选优等阶段都可以采用e s 的技术，它的设计 思想是预先把决策者们的知识经验整理和组织收集到一个知识库中，并在d s s 中建立一个人机界面，当按传统d s s 中的方法难以处理或需要与人交互时，则 先访问人机界面，看它回答系统的问题。同时，还建立一个学习型构件，该学习 构件可根据各项决策的实际效果，再结合管理人员的经验，以及决策人员的决策 风格，使决策能力逐步积累和提高，使知识不断完善，知识库更加健全。 知识库中存放着各类知识，包括决策领域的知识、决策专家的知识、问题识 别的知识、模型与方法选择构造的知识以及控制求解过程的知识等。 本章从知识库系统入手，介绍了设计和实现知识库系统所用到的相关技术， 包括知识获取、知识表示、知识推理以及知识库的开发工具等。 3 1 知识库系统 知识库系统是一切以知识处理为基础的智能应用系统的统称，它具有能用计 算机所存储的知识对输入的数据进行解释，生成假设并有对其进行验证的功能。 知识库系统的知识，是系统在自身进行推理过程中所利用的信息，而不是提供给 系统使用者的信息。知识库与数据库的不同之处在于，它提供给用户的不是检索 的信息，而是根据输入的数据信息使用知识进行判断分析的结果。 知识库系统综合起来应具有如下功能： 1 1 知识的获取和学习能力、知识的编辑功能，在获取新知识的过程中要对 知识的完整性、新旧知识的一致性进行处理。 2 ) 知识表示功能，应能提供用户一种或多种知识表示方法。目前已有的知 识表示方法由谓词逻辑方法、框架方法、产生式表示方法、语义网络方法等等。 北京ne l l 大学颁学位论文无线阿络优化i d s s 中知识库系统的设计f j 实现 3 ) 知识的系统化组织管理，包括事实管理、规则管理和概念管理。 4 ) 向用户提供对知识项进行查询、检索的功能，还应能对用户的查询请求 进行语法检查，并给出错误。 5 ) 知识的推理，包括推理方法和控制策略。 6 ) 知识的维护与诊断功能，包括日常的系统事物管理，以防止不台法的操 作而损坏知识库。 知识库系统的核心组成部分是知识库的推理机构。知识库是以一致的形式存 储知识的机构，推理机构则是为了使用知识库内的知识执行推理的控制机构。 在知识库之上，对知识的采集、更新、恢复、修改以及调试、编辑、维护进 行系统地管理，并能向用户提供使用、查询知谚 库的工具，这一套机制即为“知 识库管理系统”。严格地讲，知识库系统是由知识库和知识库管理系统组成。 3 2 知识的获取 知识获取指从某个领域或某些知识源( 如专家、书本或专家处理的实例) 获取 知识库系统实现问题求解所需要的专门知识，包括共性知识和个性知识。其实质 是确定知识范围，采集和加工编辑知识的过程。采集知识指从专家那罩采集与被 求解有关的知识。加工编辑知识指知识的规格化、系统化，使知识库便于管理。 知识获取( k n o w l e d g ea c q u i s i t i o n ) 是建造知识库系统的“瓶颈”问题，它是决定 整个知识库系统性能是否优越的主要因素，是开发知识库系统的关键技术之一。 根据知识的内容和结构可以分为多种类型，如描述性知识，过程性知识，控制性 知识，再如概念性形式，状态性形式，等等。本文将知识分为：事实、过程规则、 启发式规则。除了这些特殊形式的知识以外，一个知识库系统还要有关于研究领 域的一个一般的概念模型和找到问题答案的总体构想。 3 2 1 知识获取的困难 开发知识库系统时，知识工程n ( k e ，k n