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      網(wǎng)絡(luò)故障排查交換機(jī)語(yǔ)音輔助裝置研發(fā)應(yīng)用

      2021-11-30 06:14王迪陳彪楊碩
      科技風(fēng) 2021年31期
      關(guān)鍵詞:語(yǔ)音識(shí)別人工智能

      王迪 陳彪 楊碩

      關(guān)鍵詞:語(yǔ)音識(shí)別;人工智能;指令識(shí)別

      1緒論

      隨著信息化和數(shù)字化在企業(yè)中的大量應(yīng)用,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成為信息化和數(shù)字化的重要承載。VLAN、TRUNK等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的靈活應(yīng)用成為信息高速路的重要保障。

      虛擬局域網(wǎng),即VLAN(Virtual LAN),是一種將網(wǎng)內(nèi)的交換機(jī)端口在邏輯上規(guī)劃成多個(gè)類似于物理隔離的虛擬網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)段的技術(shù),這些虛擬網(wǎng)段與物理位置無關(guān),使交換機(jī)突破了物理交換機(jī)的界限,便于組合成網(wǎng)絡(luò)互通邏輯交換機(jī),VLAN使交換機(jī)具有方便性和可擴(kuò)展性,以及安全性等特點(diǎn)。VLAN根源上仍舊是LAN(局域網(wǎng)),它不允許不同VLAN用戶之間的互相訪問,只允許相同VLAN用戶之間的訪問。當(dāng)前,局域網(wǎng)中VLAN技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,為企業(yè)按不同部門進(jìn)行IP資源劃分提供了重要支撐,同時(shí)也為企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全抑制ARP廣播風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)蠕蟲病毒做出了積極的貢獻(xiàn)。

      TRUNK是在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間使通過多于一個(gè)VLAN的端到端的連接,可將VLAN擴(kuò)展至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。如果沒有TRUNK支持,VLAN的實(shí)用性也會(huì)很有限。TRUNK允許任一VLAN的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備問傳輸,可以使不同交換機(jī)上的同一VLAN網(wǎng)絡(luò)通信互訪。TRUNK是承載交換機(jī)與其他設(shè)備之間多個(gè)VLAN通信的通道,它不從屬于任一VLAN。

      2現(xiàn)狀

      在我們的網(wǎng)絡(luò)中,交換機(jī)中的VLAN劃分有很多個(gè),很多都是通過TRUNK技術(shù)使交換機(jī)與交換機(jī)之間的VLAN通信的。當(dāng)某個(gè)部門的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí),網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員需要接入該部門的VLAN進(jìn)行故障排查和網(wǎng)絡(luò)調(diào)試,但在實(shí)際應(yīng)用中有很多因素制約:

      (1)核心交換機(jī)端口有限,沒有多余的網(wǎng)口劃分到該部門VLAN,這就需要到現(xiàn)場(chǎng)排查和調(diào)試,需要花費(fèi)更長(zhǎng)的人力和物力。

      (2)有些部門VLAN分布在幾千米,甚至是幾十千米外的地方,處理其故障成為費(fèi)時(shí)間費(fèi)精力的“苦差事”。

      (3)交換機(jī)的配置需要相關(guān)專業(yè)能力強(qiáng)的人員操作,一般有專人負(fù)責(zé),出現(xiàn)問題時(shí),負(fù)責(zé)配置交換機(jī)的人員不在,就延長(zhǎng)了問題處理的時(shí)間。

      若能在核心交換機(jī)上找到其相應(yīng)的VLAN找到二層交換機(jī),配置端口進(jìn)行觀察和診斷網(wǎng)絡(luò)故障成為提高效率的方法之一。

      3解決方法

      網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員能夠快速進(jìn)入某一個(gè)VLAN是處理部門網(wǎng)絡(luò)故障和調(diào)試網(wǎng)絡(luò)很好的方法。我們研制了通過交換機(jī)TRUNK口進(jìn)入其VLAN的輔助工具。交換機(jī)VLAN輔助工具接在交換機(jī)的TRUNK口,通過修改工具自身網(wǎng)絡(luò)接口的VLAN ID,實(shí)現(xiàn)接入交換機(jī)任一VLAN的功能。

      為了讓普通運(yùn)維人員也能快速接入某個(gè)VLAN處理故障,解決交換機(jī)配置需要相關(guān)專業(yè)能力強(qiáng)的人員操作的限制,本工具采用語(yǔ)音指令輸入的方式對(duì)工具本身進(jìn)行VLAN ID切換。例如,發(fā)出語(yǔ)音指令“接入互聯(lián)網(wǎng)部”,工具就會(huì)自動(dòng)修改自身VLAN ID為互聯(lián)網(wǎng)部的VLAN ID,不需要對(duì)交換機(jī)進(jìn)行額外的配置,普通運(yùn)維人員也能操作,加快了處理問題的響應(yīng)速度,提高服務(wù)效率。

      在實(shí)際操作中,很重要的就是要讓工具知道我們要它要做什么,所以需要將我們的語(yǔ)音指令轉(zhuǎn)換為工具可以理解并執(zhí)行的一串串代碼。語(yǔ)音識(shí)別處理的過程,可以將復(fù)雜而無規(guī)律的語(yǔ)音指令轉(zhuǎn)化為可讓計(jì)算機(jī)理解的一段數(shù)字信息,對(duì)提高聲音識(shí)別的準(zhǔn)確性和成功率起著重要作用。

      4研究過程

      4.1研究?jī)?nèi)容

      本工具采用智能語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)串口通信技術(shù),基于LINUX平臺(tái)的VLAN切換技術(shù),需研究以下內(nèi)容:

      (1)語(yǔ)音智能識(shí)別技術(shù)研究,包括語(yǔ)音指令接收和語(yǔ)音指令翻譯成相應(yīng)的裝置配置命令。

      語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)可以理解為將人類發(fā)出的聲音指令信息通過機(jī)器設(shè)備轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能理解的指令或者文本信息的技術(shù)。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)原理復(fù)雜,主要包括聲波傳輸、信號(hào)獲取,高級(jí)的語(yǔ)音模式識(shí)別和人工智能技術(shù)。語(yǔ)音識(shí)別的整體流程可以總結(jié)成以下的幾個(gè)步驟:語(yǔ)音輸入一語(yǔ)音接收一語(yǔ)音預(yù)處理一語(yǔ)音特征提取一語(yǔ)音特征庫(kù)對(duì)比一機(jī)器翻譯一指令代碼輸出。

      簡(jiǎn)單地說語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)首先是將接收到的語(yǔ)言指令進(jìn)行初步的整理,將接收到語(yǔ)言指令進(jìn)行分割,將其分割成多個(gè)小段的語(yǔ)音分片,再通過機(jī)器轉(zhuǎn)換,將每一個(gè)語(yǔ)音分片轉(zhuǎn)換成一個(gè)多維向量,再將此向量與本地存儲(chǔ)的向量進(jìn)行對(duì)比,選出相似度大的向量,轉(zhuǎn)變成本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中所對(duì)應(yīng)的指令信息的一部分,最后將多個(gè)部分指令信息拼接成一條完整的指令信息。

      聲音在傳播過程中都會(huì)有所減弱,為了保證拾取到的聲音的完整性,可用通過使用聲音放大器的方法來解決。為了解決回聲消除和空間降噪方面的問題,可以采用多麥克風(fēng)陣列拾取采樣的技術(shù)來解決。與普通的單麥克風(fēng)采集技術(shù)不同,多麥克風(fēng)陣列技術(shù)是按照特定的規(guī)則排列的多通道語(yǔ)音拾取技術(shù),對(duì)不同方位的聲音進(jìn)行拾取處理,實(shí)現(xiàn)噪聲、人聲干擾抑制、聲源的定位測(cè)向及跟蹤等功能,分別將聲音的不同波段分別拾取,同時(shí)將聲音按拾取時(shí)間區(qū)分開,在現(xiàn)有真實(shí)環(huán)境的噪聲環(huán)境情況下,可以實(shí)現(xiàn)有效降噪,極大提高聲音的識(shí)別度,進(jìn)而提高真實(shí)環(huán)境下的語(yǔ)音識(shí)別率。假如把語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)看成一個(gè)語(yǔ)音接收、語(yǔ)音解析、指令反饋過程的話,麥克風(fēng)陣列解決了聲音能不能聽得到、聲源距離的合理范圍、免受噪音影響的問題。

      目前語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展問題還包括兩種:一是重復(fù)詞語(yǔ)的識(shí)別。日常生活中每個(gè)人說話的習(xí)慣都不一樣,有些人說話時(shí)某個(gè)詞語(yǔ)會(huì)反復(fù)出現(xiàn),有些人說話有些結(jié)巴。解決這個(gè)問題,可以加強(qiáng)語(yǔ)音拾取端檢測(cè)選取,智能識(shí)別說話語(yǔ)音的開始和結(jié)尾,移除說話語(yǔ)音中的不當(dāng)?shù)耐nD或間隙,使拾取到的不連貫的話變成一段連貫的話。同時(shí)也可對(duì)一些高頻重復(fù)出現(xiàn)的詞組進(jìn)行屏蔽,提高語(yǔ)音識(shí)別速率和真實(shí)性。二是內(nèi)置語(yǔ)音特征庫(kù)的擴(kuò)充。在語(yǔ)音識(shí)別的過程中,難免會(huì)出現(xiàn)地方上的語(yǔ)言或者其他種類的語(yǔ)言,所以在本地語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)中要增加針對(duì)這些語(yǔ)言特征的擴(kuò)展。

      (2)LINUX系統(tǒng)串口通信的研究,接收語(yǔ)音模塊通過串口發(fā)來的命令,并執(zhí)行相應(yīng)操作。

      串口通信(Serial Communication)計(jì)算機(jī)通信方式之一,是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)之間或者主機(jī)與主機(jī)之間,通過數(shù)據(jù)收、發(fā)信號(hào)、電壓信號(hào)線、接地信號(hào)等,將數(shù)據(jù)按比特位逐位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。串口是一種通信接口標(biāo)準(zhǔn)。

      串口通信傳輸數(shù)據(jù)時(shí),開始于“起始位”,結(jié)束于“停止位”。每個(gè)數(shù)據(jù)的開始都有一位起始位,7位數(shù)據(jù)位組成字符,緊隨字符后面是一位校驗(yàn)位,最后是停止位,停止位后面是高電平的空閑位和??ㄎ弧T跀?shù)據(jù)傳輸時(shí)信號(hào)寬度與波特率有關(guān),信號(hào)寬度隨著波特率的變高而變小,所以在數(shù)據(jù)傳輸之前,兩端一定要協(xié)商好波特率是多少,兩端要設(shè)置相同的波特率。

      數(shù)據(jù)接收和發(fā)送兩端在數(shù)據(jù)發(fā)送前,要設(shè)置好通信參數(shù)。串口通信屬于基本的通信規(guī)定,不會(huì)主動(dòng)協(xié)商雙方的通信參數(shù),需要通信前雙方協(xié)商好通信參數(shù)。串口通信雙方的串口參數(shù)一定要設(shè)置一致,任一參數(shù)設(shè)置不符,都會(huì)造成通信失敗,例如波特率兩端設(shè)置不符,發(fā)送方可以正常發(fā)送,接收方也能正常接收,但是接收方顯示的會(huì)是亂碼。

      (3)LINUX系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口與交換機(jī)TRUNK、VLAN通信研究。通過配置LINUX端口可以和交換機(jī)任意VLAN通信。

      VLAN使交換機(jī)具有方便性和可擴(kuò)展性,以及安全性等特點(diǎn)。VLAN根源上仍舊是LAN(局域網(wǎng)),它不允許不同VLAN用戶之間的互相訪問,只允許相同VLAN用戶之間的訪問。VLAN突破了物理環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)的約束,在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接的情況下,可以很容易的把某個(gè)服務(wù)器移動(dòng)到任一個(gè)新的虛擬子網(wǎng),提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性能,達(dá)到均衡使用網(wǎng)絡(luò)帶寬,更加合理利用資源。

      要在兩臺(tái)包含多個(gè)VLAN的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)VLAN之間的互訪需要使用到TRUNK技術(shù),每臺(tái)設(shè)備的配置為TRUNK口的端口也稱為中繼端口,一條中繼鏈路可以允許通過多個(gè)VLAN的數(shù)據(jù)流量,可以將某個(gè)VLAN ID從這一臺(tái)設(shè)備擴(kuò)充到另一臺(tái)設(shè)備。TRUNK可以將2個(gè)或多個(gè)設(shè)備的端口結(jié)合在一起,從而增加可以增加網(wǎng)絡(luò)的帶寬。Trunk鏈路一條點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)封裝技術(shù),鏈路的對(duì)端可以是交換機(jī)與交換機(jī),也可以是交換機(jī)與防火墻或者路由器,還可以是終端和交換機(jī)或者終端與防火墻或路由器。

      4.2實(shí)施方案

      4.2.1系統(tǒng)架構(gòu)

      本工具包括語(yǔ)音識(shí)別模塊、VLAN ID切換模塊。語(yǔ)音識(shí)別模塊包括麥克風(fēng)、喇叭、語(yǔ)音芯片、運(yùn)放芯片、串口通信模塊等。

      4.2.2研發(fā)方案

      語(yǔ)音智能模塊通過指定的口令才能叫醒,包括以下幾個(gè)功能模塊:語(yǔ)音偵聽模塊,用于偵聽用戶的叫醒口令和語(yǔ)音命令,并將偵聽到的語(yǔ)音命令傳輸至處理器;存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)命令配置文件;處理器,用于將偵聽到的語(yǔ)音命令轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音命令詞條,并調(diào)用存儲(chǔ)器中的語(yǔ)音命令配置文件,將偵聽到語(yǔ)音命令與語(yǔ)音命令配置文件中的詞條進(jìn)行匹配,若匹配,則通過串口把命令發(fā)送給VLAN轉(zhuǎn)換模塊。

      VLAN轉(zhuǎn)換基于LINUX系統(tǒng)平臺(tái),識(shí)別語(yǔ)音模塊通過串口發(fā)來的命令,并執(zhí)行相應(yīng)的VLAN切換操作。

      交換機(jī)的TRUNK口是交換機(jī)與交換機(jī)之間交換多個(gè)VLAN信息的通道。普通的PC接在交換機(jī)的TRUNK口,如果不做特殊的設(shè)置,無法與交換機(jī)中的任一VLAN通信。

      VLAN轉(zhuǎn)換以LINUX系統(tǒng)作為承載系統(tǒng),包含多個(gè)網(wǎng)口。根據(jù)語(yǔ)音識(shí)別模塊發(fā)來的指令,在A端口下添加或者刪除不同的VLAN子接口,例如VLAN2、VLAN3、VLAN4等,這樣就A端口就可以通過交換機(jī)的TRUNK口與網(wǎng)絡(luò)中的任一VLAN通信。

      把VLAN轉(zhuǎn)換裝置的A端口和B端口綁定為一個(gè)橋,PC接在裝置B端口,這樣Pc修改為相應(yīng)VLAN對(duì)應(yīng)的IP后,即可與遠(yuǎn)端VLAN通信。

      4.2.3功能測(cè)試方案

      基于圖示搭建測(cè)試環(huán)境,交換機(jī)劃分多個(gè)VLAN,TRUNK2允許所有VLAN通過。

      研發(fā)裝置A口與B口劃為橋模式,通過語(yǔ)音命令A(yù)口加入VLAN2,測(cè)試機(jī)接裝置B口,IP配置為VLAN2的IP地址,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接人VLAN2網(wǎng)絡(luò)。

      5創(chuàng)新點(diǎn)和解決的主要問題

      本項(xiàng)目采用智能語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)串口通信技術(shù),基于LINUX平臺(tái)的VLAN切換技術(shù),具有如下先進(jìn)性和創(chuàng)新點(diǎn):

      (1)文中提到命令和VLAN的修改,只針對(duì)本工具本身,不對(duì)交換機(jī)配置進(jìn)行任何修改,從而保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。

      (2)采用語(yǔ)音智能識(shí)別技術(shù),通過發(fā)出的語(yǔ)言指令,生成相應(yīng)的配置命令,減少?gòu)?fù)雜的命令輸入,操作簡(jiǎn)單,減輕運(yùn)維人員的負(fù)擔(dān)。

      (3)通過語(yǔ)音配置不同VLAN,可在本地與任意遠(yuǎn)端VLAN通信,不用運(yùn)維人員到遠(yuǎn)端解決問題,減少了工作量,提高了工作效率。

      通過使用本裝置,可以解決以下幾個(gè)問題:

      (1)交換機(jī)端口不足而無法劃分遠(yuǎn)程VLAN。

      (2)偏遠(yuǎn)部門的網(wǎng)絡(luò)故障不到現(xiàn)場(chǎng)無法模擬和處理。

      (3)交換機(jī)配置有專人管理配置,普通運(yùn)維人員沒有權(quán)限或者對(duì)交換機(jī)VLAN和TRUNK配置不熟悉。

      (4)本裝置通過語(yǔ)音命令,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中VLAN的自動(dòng)調(diào)配,提高了工作的效率加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全保障。

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