變分率時域技術的光通信數據預處理分析

新疆鐵道職業技術學院 丁萬霞

在通信技術發展速度極快的當下，對光通信加以應用的頻率較過去有所提高。作為光通信節點而存在的激光傳感器，其作用主要是基于激光所發出管線強度，在有效識別信息的基礎上，完成光強度接收與光通信采集等工作。研究表明，處于運行狀態的激光傳感器較易被外界因素所影響，進而產生冗余數據，由此可見，圍繞可使冗余數據得到有效消除的方法展開研究很有必要。

1 技術研究背景

對光通信而言，消除冗余數據所帶來積極影響，主要體現在兩個方面，分別是為數據有效性提供保證、使光通信效率得到顯著提高。翻閱現有文獻可知，我國關于冗余數據消除研究所取得成果如下：其一，確定相同數據適用消除方法。該方法需要對激光傳輸不同回波距離進行比較，若距離是0，代表有冗余數據存在，此時，便可將冗余數據消除。在長期實踐過程中有關人員發現，該方法雖然可做到快速提取冗余數據，卻難以確保冗余數據盡數得到消除。其二，基于模糊理論對消除方法加以確定。對該方法加以使用的步驟：①對冗余數據做預處理，例如：去噪。②參考哈希算法，完成計算數據相似度的工作，若數據和閾值要求相符，則可對其副本進行保留，剩余數據均被歸入冗余數據的行列。③消除冗余數據。然而，該方法極易出現識別不準的問題，數據損壞甚至丟失的情況時有發生。

2 數據預處理流程

2.1 獲取冗余數據

以光通信數據大致相同為前提展開研究可知，存在大量可能帶來干擾的冗余數據的情況無法避免，由此可見，提取冗余數據很有必要。作為強調變分率頻率+變分率時域的一種分析方法，小波變換的優勢主要是其具備同時分析數據頻域及時域的功能。工作人員計劃利用小波包對a(t)的i層光通信數據進行分解，在重新構造小波節點的前提下，明確各節點對應小波包實際系數。基于小波包對激光傳感信號進行分解所得總能量如下：

其中，E代表總能量。l代表頻段。若對節點能量做歸一化處理，則可得到以下表達式：

其中，q(i,j)代表各節點對應頻段實際能量的百分比。

工作人員可利用上述解析式，對提取過程做縮短處理，關于縮短量的表述如下：

2.2 對數據進行預處理

工作人員以上述環節所創建可被用來提取冗余數據的模式為依托，基于支持向量機，結合提取冗余數據所展現出特征，對其類別進行劃分。關于數據特征，工作人員可選擇線性可分/非線性可分作為研究切入點，利用不同樣本集所適用分類模型，確保冗余數據能夠得到有效消除。

圖1 線性可分分類

其中，αi代表函數乘子，其數值往往不小于0。結合超平面創建參數，對可被用來進行分類判斷的函數加以確定，即：

待上述環節告一段落，工作人員便可利用該函數對x類別進行準確判斷。研究表明，非線性情況在樣本集中較為常見，若要對樣本集做科學分類處理，關鍵是經由映射函數，將冗余數據特征向高維度空間進行映射，此時，優化問題便會轉變成：

其中，K(xi,xj)代表核函數。對支持向量機而言，可決定性能的核心因素為參數，因此，工作人員應提前明確支持向量機對應懲罰參數以及核函數參數，一般來說，支持向量機所表現出性能，通常會隨著上述參數取值的變化而發生變化。

3 仿真實驗與結果分析

實驗所選取服務器型號為IBM X3850 X5，該服務器的配置如下：8核CPU，16GB內存，500GB硬盤。工作人員分別采用常規方法及上文所介紹方法，對冗余數據做消除處理，通過比對消除結果，得出以下結論：

常規方法存在消除過程復雜、耗時長的不足。而上文所介紹方法對CPU進行運行的時間較常規方法更短，這是因為該方法將貢獻較小數據與無用數據畫上等號，基于小波包理論完成提取冗余數據的工作，實際結果表明，不對貢獻較小數據加以考慮，通常不會給消除效果帶來顯著影響，真正做到了既對冗余消除率進行提高，又使CPU得到有效利用。

關于消除冗余數據后字節傳輸情況，上文所介紹方法的表現較常規方法更接近理想水平，這表明即便存在冗余消除度大的情況，該方法也能在確保冗余消除度達到預期的基礎上，對字節的節省率進行大幅提高，可進行大范圍推廣與應用。

結論：文章以光通信常見冗余系數為研究對象，利用變分率時域相關技術對預處理相關數據的方法進行了詳細說明。該方法強調以變分率時域相關技術為依托，在對數據特征做提取與分類處理的基礎上，結合分類結果完成消除冗余數據的工作。實驗結果表明，若數據有較高冗余消除度，該方法優勢可得到充分發揮，在確保冗余數據得到充分消除的前提下，對無用功數據所占用字節數量加以控制，避免資源被不必要浪費的情況出現。