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有线网络设计的一个基于地理信息系统的专家系统伊尼戈·莫尼德罗，卡洛斯·列昂，罗伯特·登达和乔阿坎·卢克

摘要：由于技术的进步和电信网的演化，网络拓扑结构和设备已经变得越来越复杂。专家系统被成功地应用于电信网络管理。然而，将专家系统应用于网络设计是另一种特别有益，但仍然不是很常见的方法。在本文中我们提出基于规则的专家系统称为Datacab。Datacab 开展在恩德萨与塞维利亚大学的电子技术部，混杂纤维的自动设计电缆网 (HFC)。使用地理信息系统中的数据作为输入，它会自动生成可行的混合光纤同轴电缆网络设计。

关键字：电信网络、专家系统、 HFC 网络、地理信息系统

1.介绍

伟大的技术演化发生在电信领域，就可以沟通和迅速地获得信息，通过电话和通信网络（如 Internet 访问信息。电信网已经演化了时间，以满足不同的通讯服务，不断要求更大的带宽和更优质的服务的需求。网络技术的复杂性，更有效地生成管理这些系统的资源促进了网络管理系统的演化，需要增加。

另一方面，研究表明人工智能在治疗领域已经取得了重要的进展，存储重要的进展和利用的知识。这些进展包括：基于知识的专家系统领域（布坎南和杜达， 1982;利博维茨， 1998; 伊尼西奥，1991;阿瓦德，1996;麦格劳 - 哈比森布里格斯，2002）。另一方面，进行的研究领域人工智能已导致在治疗中，存储重要的进展和利用的知识。这些进展包括：基于知识的专家系统领域（布坎南和杜达，1982;利博维茨，1998; 伊尼西奥，1991;阿瓦德，1996;麦格劳 - 哈比森布里格斯，2002）。

专家系统被成功地应用到实现不同任务（解释、预测、诊断、设计、规划、指导、控制等等）在多个领域，如医药、地质、化学和工程（利博维茨，1998年）。专家系统也可应用到电信网络的领域，因为很多的前面列举的任务需要专门的知识和需要为这些网络服务，这可以通过一个专家系统的自动化来管理和操作。

在这些任务中，都是网络设计的一个部分，这尤其需要专家的知识。本文介绍了一种名为Datacab用于有线网络的自动设计专家系统。 Datacab的目的是要设计一个在有线网络的任务期间，怎样节省时间和工作。本文首先简要地介绍适用于电信网络专家系统的艺术状态;第二，向Datacab提出已应用了混合光纤同轴电缆（HFC）网络结构；最后，Datacab的结构和设计，以及作为碱的情况下和实验结果进行说明。

2.专家系统应用到电信网络

图1示意图示出了相关的电信网络（利博维茨，1988; ITU-T ，1991），专家系统的不同的应用领域。目前的电信网络运行维护任务的效率在很大程度上取决于管理体系和人力运营商之间的合作程度。该管理系统在其中扮演了非常重要的一部分，在告知可能发生的异常和执行控制命令。

不同的任务商业专家系统目前存在如下。

故障管理。这个任务是指基团的网络必要的管理对于形成电信网络的元素不足的检测，诊断，恢复和纠错相关的功能。例如包括Max和Opti- MAX（中电话线维护方面的专家管理员通过NYNEX开发）（维茨等人，1991），故障定位仪（由太平洋贝尔为在本地电话网络的物理层故障定位开发的智能系统）（陈等人，1996），ANSWER （由AT ＆T和负责监督其4ESS交换机）和童子军的开发专家系统（用于识别故障持续在网络中）（拉曼，1999年由AT ＆T开发）。

配置管理。此功能有助于管理员在网络的部件的结构进行控制。改变配置都进行了消除充血，隔离不足，或使用户所需的更改。专家系统配套的配置管理的实例包括ECXpert （检测和失败的赔偿，由朗讯技术公司开发）（拉曼，1999），血管紧张素转换酶（由AT＆T在出现故障的电缆中的检测和诊断帮助开发一个专家系统）（利博维茨，1988）和NEMESYS （也开发由AT＆T ，以避免网络拥塞）（拉曼，1999）。

会计管理。此功能允许使用该网络的资源的位置和成本来确定位置，例如APRI （由AT ＆T的预测陷入新的债务的可能性开发）（惠泽与诺顿，1996）。

演示管理。此任务可帮助网络管理员监控和评估系统的好处。例如专家系统介绍管理的网络/顾问和网络命令（用于实时监测网络的状态）（拉曼，1999）。

安全管理。此功能有助于网络管理员管理的服务，提供保护在接入通信资源。有关安全性的管理专家系统的实例包括EXSYS （一组专家系统通过太平洋贝尔它执行一个AT ＆T的3B2 / 600计算机上用于监控从服务器环路维护操作系统开发）（拉曼，1999）。

此外，还有应用到其它领域（拉曼，1999），列举的在图1中还存在其他的专家系统，

如网络帮助（其为用户提供故障排除援助）和ExSim （路由的网络的过程中协助）。

还有一个特别有趣的，很少的研究领域的专家系统的电信网络的世界的应用：以协助系统应用中的网络设计任务。在设计过程中，运用知识为基础的系统对网络的拓扑设计特别感兴趣。在这些任务如下：

传输类型的选择：通过物理的支持传输（电缆，微带，波导）通过无线电（电磁波）和/或传输。

在网络的布局：在无线电网络中，有必要建立根据通信的类型（双向或全向）和信号传播和干扰特性的布局。在有线网络中，这个任务包括线缆布局的过程。

建立与不同节点和必要元素的定位，以获得合适的信号电平（分离器，放大器等）：该网络元件的配置。

尤其是最后两个任务需要专家运用各种设计规则和他们的经验知识来工作。因为物理介质的限制甚多，这些任务都在有线网络特别复杂

另一方面，由于每个网络的设计规则都有非常具体的特征，以及很多的知识，开发和商业使用专家系统的电缆网络设计应用程序的复杂性仍然不是很广泛扩展。因此，在现有的方法主要集中在研究（罗与高里， 1991;吴和李， 1993;埃尔 - Fishawy和哈米斯， 2000年）。在一些情况下，设计只是部分（螺＆高里，1991年）;其他方法（吴和李，1993;埃尔 - Fishawy和哈米斯，2000年）被限制在本地网的设计。在本文中，我们提出了有线网络的完整的设计专家系统。

3．HFC有线电视网

一个典型的有线电视网络，覆盖一个中等规模的城市，由光纤网络及其延续到的同轴电缆网络组成，潜在地，并行的电话网络部署（屯曼，1995年HFC网络; 奥瓦迪亚，2001年）。

有线网络架构提供有线电视，互联网接入和电话服务;它被表示在图2。网络的结构