一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法
2023-06-08 16:03:26
一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法
【專利摘要】本發明公開了一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，構建目標建築物的室內三維空間結構模型和室內發射天線模型，根據射線跟蹤傳播模型算法計算所述室內發射天線模型在目標建築物內的信號場強從而確定目標建築物的關鍵測試位置，通過在室內無線網絡的關鍵測試位置部署具有自動撥測功能的手機，在無線網絡空閒時，啟動撥測手機，統計撥測手機的接通狀態，收集撥測手機上報的測量報告，根據撥測手機的接通狀態和撥測手機上報的測量報告判斷室內網絡和器件的故障。本發明具有實現室內無線網絡故障自主檢測和定位優點。
【專利說明】一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，屬於移動通信領域的室內無線網絡維護領域。
【背景技術】
[0002]隨著無線通信技術的發展，室內數據業務的增多，室內無線信號變得越來越重要，室內無線網絡成為解決室內網絡覆蓋和分流用戶業務流量最主要的方法之一，及時檢測出室內無線網絡設備的故障，是保證現有無線通信網絡正常工作，提高用戶滿意度的前提。當前情況下，移動運營商對室外有源設備的監控率可達90%以上，而對室內無線網絡的無源設備的監控才剛剛起步。一方面，是因為室內網絡較室外網絡起步較晚，另一方面，這是因為室內無源器件的監控比較困難，缺少簡單有效的監控方法。
[0003]常用的室內無線網絡故障監控方法主要為採用人工撥打測試，定期巡檢，這種方法巡檢周期長，無法及時發現、定位故障。湖北移動提出採用ZigBee物聯網技術，通過感知室內末梢天線電磁波輻射強度進行智能分析、定位故障無源器件的方法完成室內無源器件的故障的監控，該方法可靠性好，但是需要額外建設一個無線傳感網絡，成本較高。
[0004]總而言之，目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題是:如何實現室內無線網絡故障自主檢測和快速定位。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，它具有實現室內無線網絡故障自主檢測和定位優點。
[0006]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0007]一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，構建目標建築物的室內三維空間結構模型和室內發射天線模型，在室內三維空間結構模型中根據射線跟蹤傳播模型算法計算所述室內發射天線模型在目標建築物內的信號場強從而確定目標建築物的關鍵測試位置，通過在室內無線網絡的關鍵測試位置部署具有自動撥測功能的手機，在無線網絡空閒時，啟動撥測手機，統計撥測手機的接通狀態，收集撥測手機上報的測量報告，根據撥測手機的接通狀態和撥測手機上報的測量報告判斷室內網絡和器件的故障。
[0008]一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，具體步驟如下:
[0009]步驟(I):構建目標建築物的室內三維空間結構模型和室內發射天線模型；
[0010]步驟(2):在室內三維空間結構模型中利用射線跟蹤傳播模型算法計算步驟(I)中所述室內發射天線模型在目標建築物內的信號場強；
[0011]步驟(3):根據步驟(2)中的計算結果，確定目標建築物的關鍵測試位置和關鍵測試位置的撥測手機能夠接收到的參考信號場強；
[0012]步驟(4):在步驟(3)中確定的關鍵測試位置布置具有定時自動撥測功能的撥測手機；所述定時自動撥測功能，包括用戶自定義手機自動撥測時間、頻率、目標對象或業務；[0013]步驟(5):在網絡側，判斷撥測手機的接通狀態，收集撥測手機上報的測量報告，根據步驟(4)中設置的自動撥測時間，撥測手機的標示，分別提取出對應於若干個發射天線的撥測手機的測量報告；
[0014]步驟(6):根據步驟(5)中提取的若干個撥測手機的接通狀態、測量報告中參考信號的強度信息，以及步驟(3)中關鍵測試位置的撥測手機能夠接收到的參考信號場強，判斷發生故障的發射天線。
[0015]所述步驟(1)中的室內三維空間結構模型的構建過程:將目標建築物的CAD格式圖紙分樓層進行三維空間建模，並單獨保存每個樓層的三維空間建築數據；所述三維空間建築數據包括樓層的垂直層高、樓層的水平面積、樓層的建築材質數據和樓層的布局結構數據。
[0016]所述步驟(1)中的室內發射天線模型的構建過程:記錄並保存目標建築物中的所有發射天線數據；所述發射天線數據包括發射天線在目標建築物內的具體位置信息和發射天線的三維輻射參數、發射天線的功率、發射天線的頻率、發射天線的傾角。
[0017]所述步驟(2)中包括分別仿真每一個發射天線在目標建築物內的信號場強，所述射線跟蹤傳播模型算法計算信號場強的具體步驟如(2-1) - (2-8)。
[0018]利用射線跟蹤傳播模型算法預測出目標建築物內一個接收點接收到的某一個發射天線的信號強度，具體步驟如(2-1)- (2-6):
[0019]步驟(2-1):根據發射天線和接收點的位置，確定由發射天線發射的射線到達接收點i的所有傳播路徑=N為發射天線到接收點i的傳播路徑的總數；
[0020]步驟(2-2):計算每條傳播路徑在自由空間的傳播損耗，其中第k條路徑在自由空間傳播的損耗值為Lp(f，dk) (I≤k≤N)，f是信號頻率(MHz)，dk是第k條路徑在自由空間傳輸的距離(km);則第k條路徑在自由空間的損耗值(dB)在不考慮透射、反射和衍射現象的情況下，其計算公式表示如下:
[0021 ] Lp (f, dk) = 201ogl0 (f) +201ogl0 (dk) +32.45
[0022]步驟(2-3):計算每條傳播路徑受建築物材質影響的損耗，其中LMT(f)是第k條路徑上由建築材質引起的透射、反射和衍射的衰落總和；T為目標建築物內所有建築材質的總數，第j種材質表示為Mj (l^j ^T), 5t, 5d, δr分別為第k條路徑上的無線信號與
(O,材SMi的透射不存在時建築材質是否存在透射、衍射、反射的關係係數，
【權利要求】
1.一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是，構建目標建築物的室內三維空間結構模型和室內發射天線模型，在室內三維空間結構模型中根據射線跟蹤傳播模型算法計算所述室內發射天線模型在目標建築物內的信號場強從而確定目標建築物的關鍵測試位置，通過在室內無線網絡的關鍵測試位置部署具有自動撥測功能的手機，在無線網絡空閒時，啟動撥測手機，統計撥測手機的接通狀態，收集撥測手機上報的測量報告，根據撥測手機的接通狀態和撥測手機上報的測量報告判斷室內網絡和器件的故障。
2.如權利要求1所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是，具體步驟如下: 步驟(1):構建目標建築物的室內三維空間結構模型和室內發射天線模型； 步驟(2):在室內三維空間結構模型中利用射線跟蹤傳播模型算法計算步驟(1)中所述室內發射天線模型在目標建築物內的信號場強； 步驟(3):根據步驟(2)中的計算結果，確定目標建築物的關鍵測試位置和關鍵測試位置的撥測手機能夠接收到的參考信號場強； 步驟(4):在步驟(3)中確定的關鍵測試位置布置具有定時自動撥測功能的撥測手機；`所述定時自動撥測功能，包括用戶自定義手機自動撥測時間、頻率、目標對象或業務； 步驟(5):在網絡側，判斷撥測手機的接通狀態，收集撥測手機上報的測量報告，根據步驟(4)中設置的自動撥測時間，撥測手機的標示，分別提取出對應於若干個發射天線的撥測手機的測量報告； 步驟(6):根據步驟(5)中提取的若干個撥測手機的接通狀態、測量報告中參考信號的強度信息，以及步驟(3)中關鍵測試位置的撥測手機能夠接收到的參考信號場強，判斷發生故障的發射天線。
3.如權利要求2所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是，所述步驟(1)中的室內三維空間結構模型的構建過程:將目標建築物的CAD格式圖紙分樓層進行三維空間建模，並單獨保存每個樓層的三維空間建築數據；所述三維空間建築數據包括樓層的垂直層高、樓層的水平面積、樓層的建築材質數據和樓層的布局結構數據。
4.如權利要求2所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是，所述步驟(1)中的室內發射天線模型的構建過程:記錄並保存目標建築物中的所有發射天線數據；所述發射天線數據包括發射天線在目標建築物內的具體位置信息和發射天線的三維輻射參數、發射天線的功率、發射天線的頻率、發射天線的傾角。
5.如權利要求2所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是，所述步驟(3)包括如下步驟: 步驟(3.1):對步驟(2)中的仿真結果，選擇樓層中與發射天線高度相同的一個水平面，按照設定的抽樣解析度進行抽樣，分別對每一個發射天線產生的場強進行抽樣，將抽樣結果保存於一個資料庫中； 假設場景的抽樣點數為m個，場景內有η個發射天線，η個發射天線分別記為Txl、Τχ2、……、Τχη，則抽樣結果保存為一個mXn的二維數組；所述二維數組中的每行數據記錄了一個位置的η個發射天線的場強，第i個位置的η個發射天線產生的場強記為瓦=iE I Ε?,2,……Α?,η]，斂組中的每列數據記錄了一個發射天線分別在抽樣的m個位置的場強，第j個發射天線分別在抽樣的m個位置的場強記為[Ey，E2, j……，Effl, j]T ；I ^ j ^ n，所述抽樣解析度需要保證抽樣點數m大於發射天線數n，其中m>n ； 步驟(3.2):對所述步驟(3.1)所保存的抽樣結果中的數據進行處理，從m個位置中尋找η個關鍵測試位置，每一個關鍵測試位置對應一個發射天線，關鍵測試位置尋找的依據是保證關鍵測試位置對應發射天線產生信號場強與其它天線產生信號場強差異最大，假設位置i是第j個發射天線的關鍵測試位置，則對於任意其它位置k，I < k n-EijP|}>
min{ I Eqa-Eqjp I, EQj2-EQjP| ,......, Eqjn-Eqjp |} 即元素Eiij與瓦=[i^，Ei,2,……,馬,n]中其它元素的差的最小值比元素Ekj與K= [Ekil, Ek l……,J中其它元素的差的最小值大；假設Ρ1、Ρ2、……、Ρη分別是發射天線Txl、Tx2、……、Txn所對應的關鍵測試位置，元素Ei，j的值為第j個發射天線在關鍵測試位置i的信號場強，記WfEq，η個關鍵測試位置對應發射天線產生的場強記為W = [W1, W2r ……,Wn]; 步驟(3.3):校正步驟(3.2)仿真計算出的η個關鍵測試位置的信號場強丨W,所述校正過程是指根據網絡的技術標準，網絡中所設置的參考信號功率佔總功率的比例，撥測手機接收天線的增益，將仿真計算出的η個關鍵測試位置的信號場強進行校正，將校正結果保存為該關鍵測試位置手機能夠接收到的參考信號場強。
6.如權利要求2所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是，當區域內發射天線信息發生變化時，需要根據步驟(2)重新計算發射天線在三維空間產生的場強，根據步驟(3)重新計算每一個發射天線的關鍵測試位置，並重新計算並保存關鍵測試位置處手機接收到的參考信號場強；所述發射天線信息發生變化包括:發射天線參數調整、發射天線位置改變或發射天線數量增加。
7.如權利要求2所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是， 所述步驟(4)的手機通過連接有線電源提供電力，所述手機具有定時自動撥測功能，所述手機的定時自動撥測功能通過手機生產商定製。
8.如權利要求2所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是， 所述步驟(4)的用戶自定義設置的依據是目標建築物內話務量隨時間的分布圖，自動撥測時間設置為網絡空閒時，自動撥測的頻率設置為每天一次或者每天多次，自動撥測的目標對象是其它測試手機或網際網路伺服器，自動撥測的業務是語言業務、數據業務或者多種業務的組合。
9.如權利要求 2所述的一種室內無線網絡故障自主檢測和定位的方法，其特徵是， 所述步驟(6)的步驟為:根據步驟(5)中提取的η個關鍵測試位置所對應的η個撥測手機的接通狀態、測量報告中參考信號的強度信息，以及步驟(3.3)中保存的關鍵測試位置手機接收到的參考信號強度信息.灰％判斷發生故障的發射天線，假設η個撥測手機測量報告中參考信號強度信息記為$= [Me1, Me2.......Me.,: η個關鍵測試位置的正常情況下手機接收到的參考信號強度信息記力W =LW1，W2,.......VVn]，計算Ap=IMep-W' J,I≤P≤η的值，其中，Λ ρ為在P關鍵測試位置，撥測手機實際測得的參考信號強度信息Mep與撥測手機理論接收到的參考信號強度信息W' ρ的差值；當連續H次△1)超出某一閾值門限值△和/或連續I次P手機接通出現問題時，認為P撥測手機所對應的發射天線Txp發生了故障。
【文檔編號】H04W4/04GK103648113SQ201310721807
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】張 傑, 宋輝, 秦春霞, 劉大揚 申請人:山東潤譜通信工程有限公司