基于云计算的网络通信远程监控系统设计

任 敏

（聊城大学东昌学院 数学与信息工程系，山东 聊城 252000）

0 引言

在远程通信网络中，由于数据化信息总量的不断提升，个别节点处的信号筛查能力会表现出明显下降的变化趋势。为避免上述情况的发生，可在解决任务分发问题的同时，实现对计算结果的合并化处理[1⁃2]。针对网络通信效率的问题，文献[3]基于物联网三层体系架构，采用STC15F2K60S2嵌入式单片机作为底层控制器芯片，开发了一种螃蟹养殖基地监控系统，采用PLC 控制实现投饵机、增氧机的智能控制，在任何具备网络覆盖的地方远程浏览养殖基地数据，实现养殖基地的安防和养殖池塘水上、水下摄像，满足水产养殖的需要，并可作为示范进行推广应用。文献[4]针对无线传感器网络通信易受干扰的问题，在设计后台管理系统时引用冗余技术和概率统计理论算法，针对排采现场需采集的数据较多且各异，解决无线传感网络应用存在的问题，提高系统可靠性。但由于应用模式的限制影响，系统内监控指令的平均运行周期会明显延长，节点与节点之间的作用关联程度逐渐降低。

为解决上述问题，在芯片外围电路、主控制器模块等多个硬件设备结构的支持下，设计一种新型的网络通信远程监控系统，在系统构建过程中，根据通信网络主机的支持，云计算技术可在极短时间内完成对数以万计信息参量的处理与筛查，实现对网络服务环境的改善，提升该系统的实际应用价值。

1 基于云计算的网络通信远程监控系统硬件设计

网络通信远程监控系统的硬件执行环境由网络芯片外围电路、云计算通信模块、主控制器模块三部分共同组成，具体搭建方法如下。

1.1 网络芯片外围电路

网络芯片外围电路可与远程通信监控系统的外部输入电源相连，在充分协调电压、电流配比关系的同时，将散乱的电子流量整合成束状传输形式。在应用电子保持连续输入的情况下，GND 网络芯片会自发由断开状态转化为连接状态，并联合C、R、M 三类电阻设备元件，将已存储电子参量反馈至系统下级执行结构体之中。C 类型电阻设备的实际接入阻值相对较高，可在高电平传输情况下占据大量的传输电压参量，再按照R 类电阻设备、M 类电阻设备间的实值配比关系，对其进行后续的电量分压协调。L电感位于网络芯片外围电路中部，起到承上启下的物理连接作用，可在转接传输电流的同时，对堆积电子量进行适当的疏导处理。网络芯片外围电路如图1 所示。

图1 网络芯片外围电路图

1.2 云计算通信模块

云计算通信模块以ENC28J60 元件作为核心搭建设备，左右两端同时设置等量的通信传输接口，其中左部接口与网络通信数据的输入端相连，右部接口与网络通信数据的输出端相连。在云计算网络环境中，随待传输通信数据总量的改变，输入端接口的占据状态也会逐渐产生变化。通常情况下，当待输入数据总量不超过7.5×1015TB 时，只有前10 个输入端接口能达到满额占据状态；而当待输入数据总量达到9.3×1015TB 时，所有输入端接口都能达到额定传输标准，只不过后4 个接口只能保持间歇性输入状态[5⁃6]。与输入端接口相比，输出端接口的传输连接能力相对较强，在待输入数据总量不断上升的情况下，这些物理接口始终具备较强的连接作用，直至将ENC28J60 元件内暂存的云计算通信信息完全转存至下级系统应用结构之中。云计算通信模块结构如图2 所示。

图2 云计算通信模块结构图

1.3 主控制器模块

主控制器模块是隶属于网络通信远程监控系统的最底层执行应用元件，可同时与多台云计算主机保持并联连接关系，一方面转接来自通信模块的应用数据信息，另一方面收集网络芯片外围电路中的传输电子量。在远程通信网络的作用下，主控制器模块可直接调取云计算主机中的通信数据参量，并按照网络监控用户的实际消耗需求，对这些信息数据进行整合处理，从而生成全新的传输数据包文件[7⁃8]。若云计算能够长时间保持良好的驱动状态，主控制器模块则会跟随进入长期稳定的信息输出状态，直至监控主机中呈现出连续的信息显示画面后，实现对远程通信监控指令的指向性改写与转达。主控制器模块结构如图3 所示。

图3 主控制器模块结构图

2 基于云计算的网络通信远程监控系统软件设计

在系统硬件执行环境的支持下，按照云服务监控协议连接、远程通信端口号选取、IP 地址与密码程序设置的处理流程，完成系统的软件执行环境搭建，两相结合实现基于云计算网络通信远程监控系统的顺利组建。

2.1 云服务监控协议

网络通信远程监控系统中包含TCP/IP、UDP、OSI、RAM 四类云服务应用协议。其中，TCP/IP 协议作用于远程通信网络的源端口位置，当数据信息的传输长度保持在16～31 位之间时，这类型协议的连接完全不受其他系统设备元件作用情况的影响[9]。UDP 协议作用于远程通信网络的远端口位置，受到数据信息传输长度数值的直接影响，随着系统硬件设备执行能力的改变，该协议的连接作用强度也会发生变化。OSI协议作用于远程通信网络的中间传输位置，随网络芯片外围电路中电子输出能力的增强，该类型协议的连接作用范围会出现适当的扩大[10⁃11]。RAM 协议作用于远程通信网络的数据信号减弱区域，在信息收集方面具备较强的实际应用能力，但在云计算网络的作用下，该类型协议的实际作用空间始终保持不变。云服务监控协议连接原理如表1 所示。

表1 云服务监控协议连接原理

2.2 远程通信端口号选取

一般情况下，系统远程通信端口号选取遵循每个应用层只对应唯一一个号码节点的原则。在云计算原理的作用下，云服务监控协议必须与16 bit 的应用程序保持对应识别关系，且随着通信网络远程覆盖面积的增大，信号可及的最远传输距离也在逐渐延长[12⁃13]。规定q0代表通信端口号的最小排查序列号，q1代表通信端口号的最大排查序列号，在整个实值系数空间内，上述两项物理量间的实际差异量越大，待筛查的端口号存储空间范围也就越大。β代表既定云计算应用系数，在既定网络通信空间内，该项物理量的实际表现量可影响端口号的最终选取结果。联立上述物理量，可将系统的远程通信端口号选取结果表示为：

2.3 通信网络IP 地址与密码程序

通信网络IP 地址及密码程序编写是基于云计算网络通信远程监控系统设计的末尾处置环节，可在已知数据传输目的地的同时，建立相邻监控节点之间的实践性应用连接，从而提高远程通信网络中的信息承载能力[14⁃15]。在云计算空间环境中，e0代表最小的数据化信息传输系数，e1代表最大的数据化信息传输系数，随着δ1，δ2两个目标IP 地址的不断明确，密码程序的编译流程也能得到逐渐完善，直至数据传输系数ξ的表现值不再发生改变，实现一次完整的监控指令运行流程。在上述物理量的支持下，联立式（1），可将通信网络IP 地址与密码程序的编译结果表示为：

3 系统应用能力检测

为验证基于云计算网络通信远程监控系统的实际应用价值，设计如下对比实验。在远程通信网络中，截取等量的数据信息参量作为实验研究对象，令其他干扰条件始终保持不变，记录各项实验指标的具体变化情况。已知实验组主机搭载基于云计算网络通信远程监控系统，对照组主机搭载传统C/S 型监控系统。实验参数设置如表2 所示。

表2 实验参数设置

DPI 指标能够反映系统主机对于数据化信息的实际排查精准度，通常情况下，前者的指标数值越大，后者的排查精度水平也就越高，反之则越低。实验组、对照组DPI 指标的具体变化情况记录如表3 所示。

表3 DPI 指标对比 %

由表3 可知，随着实验时间的延长，实验组DPI 指标保持先下降、再上升、最后稳定的变化趋势，全局最大值达到74.1%。对照组DPI 指标在短时间的稳定状态后，开始不断下降，全局最大值仅达到50.1%，与实验组极值相比，下降了24%。综上可知，随着基于云计算网络通信远程监控系统的应用，DPI 指标出现了明显上升的变化趋势，对于增强数据化信息的实际排查精准度起到适当促进作用。

监控指令平均运行周期也能反映网络通信监控系统的实际应用能力，一般情况下，随运行周期实值的缩短，系统应用能力会出现明显的增强，反之，则会大幅下降。实验组、对照组系统监控指令平均运行周期的实际变化情况记录如表4 所示。

表4 监控指令平均运行周期对比 s

由表4 可知，随网络通信数据总量的提升，实验组、对照组监控指令平均运行周期均呈现不断上升的变化趋势，但实验组上升幅度明显小于对照组。从极限值的角度来看，实验组最大值为7.1 s，远低于对照组最大值14.9 s。综上，随着基于云计算网络通信远程监控系统的应用，监控指令平均运行周期呈现明显缩短的变化趋势，在既定监控时间内，可实现对网络通信监控系统应用能力的有效促进。

4 结语

基于云计算网络通信远程监控系统的实际应用能力更强，且在网络芯片外围电路、主控制器模块等多个硬件执行元件的作用下，可实现对云服务监控协议的按需连接。从实用性角度来看，DPI指标上升、监控指令运行时长下降，能够对增强数据化信息的实际排查精准度起到适当的促进作用，满足远程通信网络的实际应用需求。