CN102932803B

CN102932803B - 自动布放无线接入装置的方法和设备

Info

Publication number: CN102932803B
Application number: CN201210404144.4A
Authority: CN
Inventors: 刘勇; 付军; 丁秋方
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Boxing Rongzhi Technology Innovation Development Co ltd; Suzhou Yudeshui Electric Technology Co Ltd
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: CN102932803A

Abstract

本发明提出了一种自动布放无线接入装置的方法和设备。所述设备将待布放无线接入装置的区域划分为至少一个具有统一的面积和形状的网格；计算该区域所需的无线接入装置的初始数量，设定每个无线接入装置的初始位置；根据每个无线接入装置的位置，确定网格与无线接入装置的覆盖关系；以及根据无线接入装置相互之间的位置关系和所确定的网格与无线接入装置的覆盖关系，以迭代的方式调整无线接入装置的位置和数量至少一次，使得该区域内的网格覆盖率超过预定第一阈值且不存在冗余的无线接入装置，其中网格覆盖率表示区域内被无线接入装置覆盖的网格数与总网格数之比。

Description

自动布放无线接入装置的方法和设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种自动布放无线接入装置的方法和设备。

背景技术

无线接入装置是用于将终端设备无线地接入通信交换中心或互联网的装置，其包括无线基站、无线接入点（AP，accesspoint）等装置。在一定的区域内布放无线接入装置时，需要考虑无线接入装置的布放位置、布放数目、区域的覆盖要求等因素，从而以合理的无线接入装置数量和位置实现对各区域的满意覆盖。然而在需要布放的无线接入装置数量比较多时，如果采用手工布放，则手工调整无线接入装置的数量和位置需要耗费相当多的时间，而且效果不一定理想，所以如果能够一键完成无线接入装置的自动布放，显然将减少手工布放过程中复杂的操作过程。

现有的无线接入装置自动布放技术方案，是分别对单个区域按照蜂窝模型来布放无线接入装置，布放结果非常规整。图1示出了现有的自动布放例如AP的无线接入装置技术采用的理想蜂窝模型。利用该方案在室内进行AP的自动布放所得到的布放结果如图2所示。在图2中，以虚线将建筑物划分为A-G七个区域，其中区域A-F中分别布放了无线接入装置AP-2、AP-3、AP-4、AP-5、AP-6和AP-7。区域通常根据建筑物的自然分区、覆盖要求或用户需求来划分。

现有的根据理想蜂窝模型的无线接入装置自动布放技术方案主要存在以下缺点：现有的技术方案是以区域为基础来计算的，每一个区域不管大小、位置如何，都会依据理想蜂窝模型布放无线接入装置，这样就忽略了区域之间的差异和联系，造成某些区域布放结果明显不合理。

例如图2所示的布放结果，由于没有考虑区域内障碍物的衰减，导致AP-3、AP-4所覆盖区域B、G、C中的区域G很有可能因障碍物对信号的衰减而使覆盖率达不到要求。此外，由于没有考虑区域间信号的影响，导致AP-2、AP-5、AP-6、AP-7所覆盖区域A、D、E、F内的布放结果明显冗余。

此外，因为障碍物的位置、障碍物的多少、区域的大小、区域的位置关系等都是随应用环境而复杂多变的，自动布放时考虑这些因素的影响越多则布放结果将越合理。显然，罔顾这些因素的存在的现有技术方案距离合理布放还很遥远。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，通过将区域进一步划分为网格并根据网格进行无线接入装置自动布放，以克服区域的不确定性并能够考虑区域之间的差异和联系等因素，从而能够得到尽量合理的无线接入装置布放结果。

为达以上目的，根据本发明的一个实施例，提出了一种自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，包括：

将待布放无线接入装置的区域划分为至少一个具有统一的面积和形状的网格；

计算该区域所需的无线接入装置的初始数量，设定每个无线接入装置的初始位置；

根据每个无线接入装置的初始位置，确定网格与无线接入装置的覆盖关系；以及

根据无线接入装置相互之间的位置关系和所确定的网格与无线接入装置的覆盖关系，以迭代的方式调整无线接入装置的位置和数量至少一次，使得该区域内的网格覆盖率超过预定的第一阈值且不存在冗余的无线接入装置，其中网格覆盖率表示区域内被无线接入装置覆盖的网格数与总网格数之比。

本发明实施例通过将待布放无线接入装置的区域划分为面积和形状统一的网格，并根据网格来判断区域的覆盖情况，根据本发明实施例的可针对不同大小的区域进行无线接入装置自动布放。

优选地，所述以迭代的方式调整无线接入装置的位置和数量包括：

1）根据网格与无线接入装置的覆盖关系判断每个无线接入装置是否冗余，并删除冗余的无线接入装置；

2）根据被保留的无线接入装置相互之间的位置关系，调整每个无线接入装置的位置；

3）根据每个无线接入装置的调整后的新位置，重新确定网格与无线接入装置的覆盖关系，并计算每个无线接入装置覆盖的网格数量、区域内未被任何无线接入装置覆盖的网格数量以及区域内的网格覆盖率；

4）如果区域内未被任何无线接入装置覆盖的网格数量超过设定的第二阈值，则在未被任何无线接入装置覆盖的网格的范围内增加无线接入装置，然后返回步骤3），否则不增加无线接入装置而进入步骤5）；

5）如果所述区域内的网格覆盖率未超过所述第一阈值，则返回步骤1），否则进入步骤6）；

6）如果每个无线接入装置覆盖的网格数量与前若干次迭代的差均低于第三阈值，则将当前的无线接入装置的数量和位置输出作为布放结果并结束处理，否则返回步骤1）以执行下一次迭代。

优选地，判断某个无线接入装置是否冗余具体为：判断由除该无线接入装置之外的所有其它无线接入装置导致的网格覆盖率是否超过第四阈值，如果判断为是，则认为该无线接入装置冗余。

优选地，在步骤2）中，根据以下公式计算被保留的每个无线接入装置的新位置：

X_i(k+1)=X_i(k)+V_i(k+1)；

V_{i} (k + 1) = \frac{1}{2} \times V_{i} (k) + \frac{1}{2} {NB}_{i} (k) + \frac{1}{2} ({Pbest}_{i} - X_{i} (k));

其中，X_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的位置；

X_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的位置；

V_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的速度；

V_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的速度；

NB_i(k)为第i个无线接入装置在第k次迭代中的邻域速度，其由第i个无线接入装置与邻域无线接入装置的相对位置关系决定，且邻域无线接入装置表示与第i个无线接入装置的距离在预定范围内的其它无线接入装置；

Pbest_i是第i个无线接入装置在第0至k次迭代中的最佳位置；

i为正整数，表示无线接入装置的编号；以及

k为大于或等于0的整数，表示迭代执行的次数。

优选地，以如下公式来计算所述邻域速度NB_i(k)：

{NB}_{i} (k) = Σ_{j = 1}^{m} D \times α (| Y_{ij} (k) - X_{i} (k) | - R_{th}),

其中，D表示与邻域无线接入装置对第i个无线接入装置的移动速度的影响相关的虚拟力的方向；

α表示距离与虚拟力之间的换算系数；

Y_ij(k)表示在第k次迭代中第i个无线接入装置的第j个邻域无线接入装置的位置；

Rth表示表示阈值距离，当邻域无线接入装置与第i个无线接入装置之间的距离大于或等于Rth时，虚拟力为沿邻域无线接入装置和第i个无线接入装置的连线方向的吸引力，当邻域无线接入装置与第i个无线接入装置之间的距离小于Rth时，虚拟力为沿邻域无线接入装置和第i个无线接入装置的连线方向的排斥力；以及

m表示第i个无线接入装置的邻域无线接入装置的数量。

优选地，在计算第i个无线接入装置与邻域无线接入装置的距离时，将位于这两者之间的障碍物衰减换算为距离。

优选地，对待布放无线接入装置的多个空间进行分类，将相邻的同类空间指定作为一个待布放的区域，并针对区域的类别按照不同的方式设置无线接入装置的初始数量和初始位置。

优选地，对于覆盖要求低的区域，根据单个无线接入装置的覆盖面积与区域的面积之比来确定无线接入装置的初始数量。

优选地，将由区域内障碍物导致的无线接入装置的信号衰减换算为对区域的面积的增大部分。

优选地，对于覆盖要求高的区域，根据单个无线接入装置的输出带宽与区域内终端所需的带宽之比来确定无线接入装置的初始数量。

根据本发明的另一方面提出了一种自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，包括：

网格划分单元，用于将待布放无线接入装置的区域划分为至少一个具有统一的面积和形状的网格；

初始布放单元，用于计算该区域所需的无线接入装置的初始数量，并设定每个无线接入装置的初始位置；

覆盖关系确定单元，用于根据每个无线接入装置的初始位置确定确定网格与无线接入装置的覆盖关系；以及

迭代单元，用于根据无线接入装置相互之间的位置关系和所确定的网格与无线接入装置的覆盖关系，以迭代的方式调整无线接入装置的位置和数量至少一次，使得该区域内的网格覆盖率超过预定的第一阈值且不存在冗余的无线接入装置，其中网格覆盖率表示区域内被无线接入装置覆盖的网格数与总网格数之比。

优选地，所述迭代单元包括：

冗余判断模块，用于根据所确定的网格与无线接入装置的覆盖关系判断每个无线接入装置是否冗余；

删除模块，用于删除冗余的无线接入装置；

位置调整模块，用于根据无线接入装置相互之间的位置关系，调整每个无线接入装置的位置；

计算模块，用于根据所确定网格与无线接入装置的覆盖关系计算每个无线接入装置覆盖的网格数量、区域内未被任何无线接入装置覆盖的网格数量以及区域内的网格覆盖率；

增加模块，用于在所计算出的区域内未被任何无线接入装置覆盖的网格数量超过第二阈值的情况下，在未被任何无线接入装置覆盖的网格的范围内增加无线接入装置；以及

输出模块，用于在所计算出的区域内的网格覆盖率超过所述第一阈值并且所计算出的每个无线接入装置覆盖的网格数量与前若干次迭代的差均低于第三阈值的情况下，将当前的无线接入装置的数量和位置作为布放结果输出。

优选地，所述冗余判断模块判断由除该无线接入装置之外的所有其它无线接入装置导致的网格覆盖率是否超过第四阈值，如果判断为是，则认为该无线接入装置冗余。

优选地，所述位置调整模块根据以下公式计算每个无线接入装置的新位置：

X_i(k+1)=X_i(k)+V_i(k+1)；

V_{i} (k + 1) = \frac{1}{2} \times V_{i} (k) + \frac{1}{2} {NB}_{i} (k) + \frac{1}{2} ({Pbest}_{i} - X_{i} (k));

其中，X_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的位置；

X_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的位置；

V_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的速度；

V_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的速度；

Pbest_i是第i个无线接入装置在第0至k次迭代中的最佳位置；

i为正整数，表示无线接入装置的编号；以及

k为大于或等于0的整数，表示迭代执行的次数。

优选地，所述位置调整模块以如下公式计算所述邻域速度NB_i(k)：

{NB}_{i} (k) = Σ_{j = 1}^{m} D \times α (| Y_{ij} (k) - X_{i} (k) | - R_{th})

α表示距离与虚拟力之间的换算系数；

m表示第i个无线接入装置的邻域无线接入装置的数量。

优选地，所述位置调整模块在计算第i个无线接入装置与邻域无线接入装置的距离时，将位于这两者之间的障碍物衰减转换为距离。

优选地，还包括用于对待布放无线接入装置的多个空间进行分类的分类单元，

所述网格划分单元将相邻的同类空间指定作为一个待布放的区域，并且

所述初始布放单元针对区域的类别按照不同的方式设置无线接入装置的初始数量和初始位置。

优选地，对于覆盖要求低的区域，所述初始布放单元根据单个无线接入装置的覆盖面积与区域的面积之比来确定无线接入装置的初始数量。

优选地，所述初始布放单元将由区域内障碍物导致的无线接入装置的信号衰减换算为对区域的面积的增大部分。

优选地，对于覆盖要求高的区域，所述初始布放单元根据单个无线接入装置的输出带宽与区域内终端所需的带宽之比来确定无线接入装置的初始数量。

根据本发明的另一方面，提出了一种自动布放无线接入装置的设备，包括用于执行程序处理器、用于与网元通信通信接口、用于存放所述程序的存储器、以及总线；所述处理器、所述通信接口和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；

其中，所述程序用于：

根据本发明所公开的方法和装置的其它特征和优点将在以下的并入本文的附图以及下文对本发明的详细描述中呈现或予以阐明，附图和对本发明的详细描述共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

应理解，附图没有必要按比例绘制，其呈现的是对描述本发明基本原理的各个特征的某种程度上的简化表示。这里公开的本发明特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置和形状，部分地由具体指定的应用和使用环境确定。

图1显示了现有技术中理想蜂窝模型的示意图；

图2显示了根据图1的理想蜂窝模型进行无线接入装置布放的结果；

图3显示了根据本发明的一个实施例的一种自动布放无线接入装置的方法的流程图；

图4A显示了根据本发明的一个实施例的区域划分示意图；

图4B显示了对图4A所示的区域进行网格划分的示意图；

图5显示了调整无线接入装置的位置和数量的迭代步骤一个实施例的流程图

图6显示了根据本发明的一个实施例的计算邻域速度的示意图；

图7显示了根据本发明的一个实施例的一种自动布放无线接入装置的设备的结构框图；

图8显示了图7中迭代单元的一个实施例的结构框图；以及

图9显示了根据本发明的一个实施例的无线接入装置布放结果的示意图；

图10显示了根据本发明的另一个实施例的一种自动布放无线接入装置的设备的结构框图。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各实施例，其示例显示在附图和下文描述中。尽管结合示例性实施例描述了本发明，但应该理解，本说明书无意将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明不仅覆盖这些示例性实施例，而且也覆盖包含在由所附权利要求书限定的本发明的实质和范围内的各种替代物、修改、等价物和其它实施例。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种自动布放无线接入装置，例如AP，的方法，其主要包括：

S301，将待布放AP的区域划分为至少一个具有统一的面积和形状的网格；

S302，计算该区域所需的AP的初始数量，并设定每个AP的初始位置；

S303，根据每个AP的初始位置，确定网格与AP的覆盖关系；以及

S304，根据AP相互之间的位置关系和所确定的网格与AP的覆盖关系，以迭代的方式调整该区域内的AP的位置和数量至少一次，使得该区域内的网格覆盖率（区域内被AP覆盖的网格数与该区域内所有网格数之比）超过预定的第一阈值且不存在冗余的AP。

该实施例将待布放AP的区域划分为面积和形状统一的网格，并通过网格的覆盖情况来衡量区域的覆盖情况，由此可针对不同大小的区域进行AP布放。

以下具体说明上述实施例中各步骤的各优选实施方式。

区域及网格划分

对于每个需要进行AP自动布放的场地（例如楼宇的一层，或几个房间等），一般已经按照用户的要求或建筑的分区进行了区域划分，例如将楼层中不同的房间划分为不同区域，或者将房间的不同功能区划分为不同区域等等。

在本发明中，可以依照上述一般方法划分区域。然而为了更有效地进行AP布放，在本发明的一个优选实施例中，也可对区域进行进一步的规划和细分。优选地，可对区域进行分类，例如根据其覆盖要求划分普通区域、重点区域和盲区等，其中重点区域可能比普通区域的覆盖要求更高。在AP布放的过程中考虑区域的不同类型，可使AP布放的结果更加合理。

此外，在本发明的另一优选实施例中，还可对区域之间的重叠进行处理。例如在图4A所示的区域划分的一个示例中，区域1为普通区域，区域2为重点区域，区域1与区域2有重叠部分，可将区域1中除去该重叠部分的其它部分进一步划分为区域A、B、C三个普通区域，并将重叠部分划归区域2作为重点区域，这样就得到了普通区域A、B、C及重点区域2四个互不重叠的、规整的矩形区域。这样的区域划分方式更有利于后续的网格划分，同时也避免了重叠区域的重复布放。

接下来，将每个区域划分为至少一个面积相等形状相同的网格，如图4B所示。在图4B中，网格被表示为矩形，但应理解，网格并不限于矩形，而可以是根据需要选取的任意几何形状。

将区域划分为网格后，即可通过AP对网格的覆盖情况来衡量AP对区域的覆盖情况，例如可计算每个AP覆盖了哪些网格以及区域中的网格覆盖率（被AP覆盖的网格数和总网格数之比）等。如果某区域中的网格覆盖率超过预定的第一阈值，则视为该区域被覆盖。因此，在本发明的实施例中，AP布放考虑到了区域的大小，即区域包含网格数量的多少。

初始化

在区域和网格划分完成之后，开始在场地内自动布放AP。首先要在待布放的区域中设定AP的初始位置和初始数量。所谓“待布放的区域”，可以是根据需要在上述划分得到的区域中指定的任何区域或区域的组合。例如可将整个场地视为整体指定为待进行AP布放的区域；也可以将各个区域视为个体，分别指定每个区域为待进行AP布放的区域；或者，还可以将部分区域视为整体，将另一部分区域视为个体分别指定为待进行AP布放的区域。

举例来说，在如图4A所示的场地中，可以将相邻的普通区域（例如图4A中的区域A、B和C）合并为一个待布放的区域、将每个重点区域（例如图4A中的区域2）单独作为待布放的区域。如此使得AP布放还考虑到了区域的性质、区域间的关系和相互作用，从而使AP布放结果更为合理。

AP初始数量可完全随机地设定。然而为了实现更好的布放效果，也可以以特定的规则来设定AP的初始数量。例如，可以以AP所覆盖的面积作为衡量条件，按照以下公式(1)来计算AP的初始数量：

AP数=(障碍物换算面积+区域面积)/每AP覆盖面积(1)

其中，考虑到了障碍物对AP布放的影响。由于障碍物造成AP信号衰减，相当于缩小了AP的覆盖范围或增大了区域的面积，因此将障碍物换算成面积并将障碍物衰减作为确定网格与AP的覆盖关系的一个参数是合理的，这将有效解决障碍物衰减对布放AP的数量和位置的影响。应理解，可根据实际障碍物的影响效果，采用任何本领域已知的具体的换算方式进行换算。

再例如，可以以接入终端所需的带宽为衡量条件，按照以下公式(2)来计算AP的初始数量：

AP数=接入终端数×每终端所需带宽/每AP输出带宽(2)

相对于公式(1)来说，公式(2)可满足更高的覆盖要求。

应理解，以上两种计算方法仅为计算AP的初始数量的两种示例性方式。可以对所有区域应用其中任意一个公式计算AP的初始数量，也可以针对不同的区域分别应用不同的公式计算AP的初始数量。

此外，优选地，针对普通区域可应用公式(1)进行计算，对于重点区域或可应用公式(2)进行计算，从而一方面提高效率，避免普通区域中不必要的AP冗余，一方面保证重点区域的较高覆盖要求。

AP的初始位置可根据得到的AP初始数量完全随机布置。优选地，为了加快自动布放速度，也可以在各指定的区域中，根据设定的AP的初始数量按照图1所示的理想蜂窝模型设定AP的初始位置。

确定覆盖关系

在对AP的数量和位置进行初始化之后以及在每次对AP的数量和位置进行调整之后，确定网格与AP的覆盖关系，例如确定每个AP是否对某个网格实现了覆盖，换句话说，即确定每个AP覆盖了区域中的哪些网格。优选地，可根据AP的场强模型和AP与网格的中心点的距离计算某个AP在某个网格的中心点的场强值，如果这个场强值超过最低场强要求，则视为这个AP覆盖了这个网格。然而，判断某个AP是否覆盖了某个网格的标准和方法并不限于此，例如也可以直接通过AP与网格中某点的距离进行判断。

优选地，可将障碍物的衰减换算为距离，或场强的衰减量等影响因素，用于计算网格的中心点的场强值。

调整AP的位置和数量

经过上述的“确定覆盖关系”过程之后，根据所有AP之间的位置关系和网格与AP的覆盖关系，调整各指定的区域内的AP的位置和数量，使得各指定的区域内的网格覆盖率超过预定的第一阈值且不存在冗余的无线接入装置AP。

图5示出了以迭代的方式将各指定区域内的AP的位置和数量调整到最合理的一个实施例的流程图，主要包括以下步骤：

S501，根据网格与AP的覆盖关系判断每个AP是否冗余，并删除冗余的AP；

S502，根据被保留的AP相互之间的位置关系，调整每个AP的位置；

S503，根据每个AP的调整后的新位置，重新确定网格与AP的覆盖关系，并计算每个AP覆盖的网格数量、区域内未被任何AP覆盖的网格数量以及区域内的网格覆盖率；

S504，判断未被覆盖的网格数是否大于设定的第二阈值，如果未被任何AP覆盖的网格数量大于所述第二阈值，则进入步骤S507以在未被任何AP覆盖的网格的范围内增加AP，然后返回步骤S503，否则不增加AP而进入步骤S505；

S505，判断网格覆盖率是否大于设定的第一阈值，如果网格覆盖率未超过所述第一阈值，则返回步骤S501，否则进入步骤S506；

S506，如果每个AP覆盖的网格数量与前若干次迭代的差均低于第三阈值，则认为迭代收敛，将此时得到的AP数量和位置作为AP布放结果输出并结束该次处理，否则返回步骤S501以执行下一次迭代。

优选地，步骤S505和步骤S506中的判断可以任意顺序执行，例如同时执行，或先执行步骤S506中的判断，在满足迭代收敛条件的情况下，再执行步骤S505中的判断。

该实施例采用了迭代的方式确定AP的分布位置和数量，在迭代的过程中根据AP对网格的覆盖情况以及AP之间的位置关系不断调整AP的数量和位置，并在迭代收敛且网格覆盖率达到要求时终止迭代，从而获得合理的AP布放结果。

以下具体说明上述迭代中各步骤的各优选实施方式。

首先，在步骤S501中，根据网格与AP的覆盖关系判断每个AP是否冗余的方法是，针对每个AP判断在删除该AP的情况下由剩余所有AP所导致的网格覆盖率是否超过第四阈值，如果超过则删除该AP，否则保留该AP。优选地，该第四阈值可与上述第一阈值相同。

对所有的AP进行了是否冗余的判断并根据判断进行删除处理之后，进入步骤S502。

在步骤S502中根据AP间位置关系调整AP位置的操作的一个优选实施例为，计算在步骤S501中被保留的每个AP的新位置，其中所述新位置例如等于每个AP的当前位置加上每个AP移动到新位置的速度，可用如下公式（3）来表示每个AP的新位置：

X_i(k+1)=X_i(k)+V_i(k+1)(3)

其中，X_i(k)是第i个AP在第k次迭代中的位置，即当前位置；

X_i(k+1)是第i个AP在第k+1次迭代中的位置，即新位置；

V_i(k+1)是第i个AP在第k+1次迭代中的速度，或可理解为第i个AP从当前位置X_i(k)移动到新位置X_i(k+1)的速度；

k为大于或等于0的整数，代表迭代执行的次数；以及

i为正整数，代表AP的编号。

更具体地，V_i(k+1)代表了AP位置的调整方向和距离，其可根据不同的需要利用不同的算法进行确定。现有的遗传算法、网络学习算法等均可用来对该速度进行确定，在以下的优选实施例中，以粒子群优化算法为例，给出V_i(k+1)的确定方法的一个示例。

粒子群优化算法（PSO,Particle Swarm Optimization）是近年来发展起来的一种新的进化算法(Evolutionary Algorithm,EA）。PSO算法和遗传算法相似，也是从随机解出发，通过迭代寻找最优解，并通过适应度来评价解的品质。但它比遗传算法规则更为简单，因为它没有遗传算法的“交叉”(Crossover)和“变异”(Mutation)操作，而是通过追随当前搜索到的最优值来寻找全局最优。PSO算法以其实现容易、精度高、收敛快等优点引起了学术界的重视，并且在解决实际问题中展示了其优越性。

在该示例中，根据粒子群优化算法，可得到由以下公式（4）表示的移动速度V_i(k+1)的迭代公式：

V_{i} (k + 1) = \frac{1}{2} \times V_{i} (k) + \frac{1}{2} {NB}_{i} (k) + \frac{1}{2} ({Pbest}_{i} - X_{i} (k)) - - - (4)

其中，V_i(k)是第i个AP在第k次迭代中的速度；

V_i(k+1)是第i个AP的第k+1次迭代中的速度；

NB_i(k)为第i个AP在第k次迭代的邻域速度，由第i个AP与其周围预定范围内的其它AP的相对位置关系决定；

X_i(k)是第i个AP在第k次迭代中的位置；

X_i(k+1)是第i个AP在第k+1次迭代中的位置；

Pbest_i是第i个AP在第1至k+1次迭代中的最佳位置。

公式（3）和公式（4）构成了根据粒子群优化算法的迭代公式组：

X_i(k+1)=X_i(k)+V_i(k+1) (3)

V_{i} (k + 1) = \frac{1}{2} \times V_{i} (k) + \frac{1}{2} {NB}_{i} (k) + \frac{1}{2} ({Pbest}_{i} - X_{i} (k)) - - - (4)

利用公式（3）和（4）组成的迭代公式组经有限次迭代所获得的符合收敛条件的迭代结果，可作为AP布放的位置。

可根据AP的初始位置、初始数量、迭代收敛速度等因素来设定公式（3）和（4）的初始值，例如，当k=0时，Pbest_i和X_i(k)可为步骤S302中设定的初始位置，V_i(k)可为0，NB_i(k)可根据第一次执行步骤S501后的结果计算得到。

在公式(4)中，V_i(k+1)的确定考虑到了第i个AP与历次迭代过程中的最佳位置Pbest_i之间的距离，以及第i个AP周围的其它AP对它造成的影响、即所谓“邻域速度”NB_i(k)。邻域速度NB_i(k)可理解为在第i个AP周围的指定范围中的邻域AP对该第i个AP向新位置移动的速度造成的影响。其中邻域AP可以是与第i个AP的距离在指定范围内（例如多倍（例如1.5倍，2倍等）AP覆盖半径）的AP。

优选地，如果考虑到障碍物对AP覆盖和布放的影响，在计算第i个AP与其它AP的距离时，还可将障碍物衰减转换为距离，障碍物衰减越大，转换的距离越大，转换的方式可以根据应用的需要来选择。

为了表述清楚，引入AP之间的“虚拟力”的概念来表示邻域AP对第i个AP的移动速度的影响。距离第i个AP较近的邻域AP对第i个AP产生“排斥力”，距离越近则该“排斥力”越大，距离第i个AP较远的邻域AP对第i个AP产生吸引力，距离越远则吸引力越大。将这样的关系引入迭代公式组，可使得距离过近的AP以彼此分离的趋势移动，使距离较远的AP以彼此靠近的趋势移动，从而使AP的位置趋向合理化。

图6示出了计算邻域速度的一个优选的实施例。在图6所示的实施例中，计算AP-2的邻域中的AP-4、AP-6、AP-5作用于AP-2所产生的邻域速度。

以某一阈值距离作为参考，距离超过该阈值距离的AP-4对AP-2产生“吸引力”F4，其方向为沿着AP-4与AP-2的连线彼此吸引的方向，其大小与AP-4与AP-2之间的距离与上述阈值距离的差成正比，也就是彼此距离越远，吸引力越大。距离小于该阈值距离的AP-6和AP-5分别对AP-2产生排斥力F 5，F 6，其方向为沿着AP-6与AP-2以及AP-5与AP-2的连线彼此排斥的方向，其大小与AP-6与AP-2以及AP-5与AP-2之间的距离与上述阈值距离的差成正比，也就是彼此距离越近，排斥力越大。

例如，可以以如下的公式（5）来计算图6所示的实施例的邻域速度：

{NB}_{i} (k) = Σ_{j = 1}^{m} D \times α (| Y_{ij} (k) - X_{i} (k) | - R_{th}) - - - (5)

其中，D表示虚拟力的方向；

α表示距离与虚拟力之间的换算系数，该系数可根据实际需要选择，例如为常数；

Y_ij(k)表示第k次迭代中，第i个AP的第j个邻域AP的位置；

X_i(k)表示第k次迭代中第i个AP的位置；

R_th表示虚拟力在“吸引力”和“排斥力”之间转换的阈值距离，优选地，该阈值距离可为理想蜂窝模型中的AP间距离

R为AP覆盖半径；

α(|Y_ij(k)-X_i(k)|-R_th)为第i个AP及其第j个邻域AP之间的虚拟力的值；

m为第i个AP的邻域AP的数量。

该公式（5）表示第i个AP的邻域速度NB_i（k）与各邻域AP与第i个AP之间的距离和阈值距离之间的差成比例，其方向D为沿AP之间的连线方向。

公式（4）中的Pbest_i是第i个AP在第1至k-1次迭代中的最佳位置。判断AP所处的位置是否为“最佳”的标准可以根据应用的需要来制定，而并非限于某种特定的标准。

举例来说，可根据步骤S503中获得的每个AP覆盖的网格数量，从而确定最佳位置Pbest_i。在步骤S 503中记录了本次（第k次）迭代中第i个AP覆盖的网格数量，其可视为粒子群优化算法的适应值，通过历次迭代（第1到k-1次）中记录的该适应值，可以判断本次迭代中第i个AP覆盖的网格数量（即适应值）是否超过了此前记录的所有适应值的最大值，如果是，则以第i个AP当前的位置X_i(k)作为最佳位置Pbest_i。

在步骤S502中获得每个AP的新位置之后，进行步骤S503：根据每个AP的新位置，针对每个指定区域确定网格与AP的覆盖关系，并计算每个AP覆盖的网格数量、区域内未被任何AP覆盖的网格数量以及区域内的网格覆盖率。优选地，针对每个网格确定每个AP是否对其实现了覆盖。

根据步骤S503的确定结果，可以得到未被任何AP覆盖的网格的数量。此后，在步骤S504中，如果未被任何AP覆盖的网格数量超过第二阈值，则在未被任何AP覆盖的网格的范围内增加AP并返回步骤S503，否则不增加AP而直接进入步骤S505。

其中，增加的AP的数量与未被覆盖的网格数量成比例，未被覆盖的网格数量越多，则需要增加的AP越多。例如，可以由未被覆盖的网格总面积除以单个AP覆盖的面积得到增加AP的数量，也可根据任何其它适当的规则来建立未被覆盖的网格数量与增加的AP数量的对应关系。增加的AP根据需要以多种方式放置在未被覆盖的网格的范围内，例如放置在未被覆盖的网格的几何中心、聚合中心、或者以理想蜂窝模型放置在未被覆盖的网格中。优选地，可同时放置所有要增加的AP，也可逐个放置要增加的AP，并在每增加一个AP之后重新计算未被覆盖的网格数量，以判断是否需要增加下一个AP，从而避免冗余。

此后，将在S503中所计算出的区域内的网格覆盖率作为在步骤S506中判断迭代是否收敛的依据。同时，在上文所述的优选实施例中，也可作为AP最佳位置Pbest_i的确定依据。

在步骤S506中，对迭代是否收敛进行判断，如果区域内的网格覆盖率超过第一阈值（即区域中的网格覆盖率已经达到预定要求），且每个无线接入装置覆盖的网格数量与前若干次迭代的差差均低于第三阈值（即迭代已经接近收敛），则结束该次处理，并以处理结束时得到的AP数量和位置作为AP布放结果，否则返回步骤S501，执行下一次迭代。

图7是根据本发明另一个实施例的一种例如AP的自动布放无线接入装置的设备700，其主要包括：

网格划分单元710，用于将待布放AP的区域划分为至少一个具有统一的面积和形状的网格；

初始布放单元720，用于计算该区域所需的AP的初始数量，并设定每个AP的初始位置；

覆盖关系确定单元730，用于根据每个AP的位置确定网格与AP的覆盖关系；以及

迭代单元740，用于根据AP相互之间的位置关系和所确定的网格与AP的覆盖关系，以迭代的方式调整AP的位置和数量至少一次，使得该区域内的网格覆盖率超过预定的第一阈值且不存在冗余的AP，其中网格覆盖率表示区域内被AP覆盖的网格数与总网格数之比。

图8示出了用于以迭代方式调整所述场地中各指定区域内的AP的位置和数量的迭代单元740的一个实施例的结构框图，其主要包括：

冗余判断模块741，与覆盖关系确定单元730连接，用于根据覆盖关系确定单元730所确定的网格与AP的覆盖关系判断每个AP是否冗余；

删除模块742，与冗余判断模块741连接，用于删除冗余的AP；

位置调整模块743，与冗余判断模块741和删除模块742连接，用于根据被保留的AP相互之间的位置关系，调整每个AP的位置；

计算模块744，与覆盖关系确定单元730连接，用于根据覆盖关系确定单元730所确定网格与AP的覆盖关系计算每个AP覆盖的网格数量、区域内未被任何AP覆盖的网格数量以及区域内的网格覆盖率；

增加模块745，与计算模块744连接，用于在计算模块744所计算出的区域内未被任何AP覆盖的网格数量超过第二阈值的情况下，在未被任何AP覆盖的网格的范围内增加AP；以及

输出模块，与计算模块744连接，用于在计算模块744所计算出的区域内的网格覆盖率超过第一阈值并且所计算出的每个AP覆盖的网格数量与前若干次迭代的差均低于第三阈值的情况下，将当前的AP的数量和位置作为布放结果输出。

对于上述迭代单元740中的位置调整模块743，优选地，其根据上述公式（3）和（4）来调整每个AP的位置。

此外，对于上述无线接入装置自动布放设备700，优选地，还包括用于对待布放无线接入装置的多个空间进行分类的分类单元，由此使得：网格划分单元710可将相邻的同类空间指定作为一个待布放的区域，并且初始布放单元720可针对区域的类别按照不同的方式设置无线接入装置的初始数量和初始位置。

图9给出了利用本发明图3-8所示的实施例进行AP自动布放得到的布放结果，图2所示的结果是在虚线所示的每个区域中按照理想蜂窝模型进行布放得到的，共在每个区域中布放了6个AP，图9所示的结果是利用本发明的实施例所述的方法进行布放得到的，其中区域A-G被看作整体，经多次迭代，AP数量缩减为2个，布放位置位于区域边缘，从而仅以两个AP即实现了对该场地的100%的覆盖。

对比图2和图9可以看出，通过引入网格的概念，根据本发明的实施例提出的无线接入网络装置自动布放方法和设备能够根据网格全局考虑所有区域的影响，使得布放的AP数量和位置相对于现有技术更加合理。此外，通过引入AP邻域的概念，根据本发明的实施例提出的方法和设备能够综合考虑AP之间的影响和/或障碍物的影响，进一步使得布放AP的位置更加准确。

尽管上文的实施例中，均以在室内的WLAN应用环境中布放例如AP的无线接入装置为例来描述本发明的实施例，本发明各实施例中引入的网格、邻域、虚拟力等概念和方法对例如无线基站的无线接入装置也同样适用。在无线基站的规划中，同样可以将网格的覆盖情况作为衡量区域覆盖的标准，根据基站与基站之间的邻域关系考虑邻域内基站之间的虚拟力，通过数次迭代最终得到合理数量和准确位置的无线基站规划结果。

请参考图10，本发明的另一个实施例的一种自动布放无线接入装置的设备的结构框图。所述设备1010可以是包含计算能力的主机服务器，或者是个人计算机PC，或者是可携带的便携式计算机或终端等等，本发明具体实施例并不对计算节点的具体实现做限定。所述设备包括：

处理器(processor)1010，通信接口(CommunicationsInterface)1020，存储器(memory)103，总线1040。

处理器1010，通信接口1020，存储器1030通过总线1040完成相互间的通信。

通信接口1020，用于与网元通信，比如虚拟机管理中心280、共享存储240等。

处理器1010，用于执行程序1032。

具体地，程序1032可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。

处理器1010可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器1030，用于存放程序1032。存储器1030可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatilememory），例如至少一个磁盘存储器。

程序1032具体可以用于：

上文为了描绘和描述的目的，呈现了本发明的特定示例性实施例。这些示例性实施例并非穷举的，或将本发明限制为公开的精确形式，明显地，根据上述教示的诸多修改和变化都是可行的。选择并描述这些示例性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域技术人员制造并使用本发明的各个示例性实施例，及其各种替代物和修改。事实上本发明的范围由所附的权利要求书及其等价物限定。

Claims

1.一种自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，包括：

根据无线接入装置相互之间的位置关系和所确定的网格与无线接入装置的覆盖关系，以迭代的方式调整无线接入装置的位置和数量至少一次，使得该区域内的网格覆盖率超过预定的第一阈值且不存在冗余的无线接入装置，其中网格覆盖率表示区域内被无线接入装置覆盖的网格数与总网格数之比；

其中，所述以迭代的方式调整无线接入装置的位置和数量包括：

1)根据网格与无线接入装置的覆盖关系判断每个无线接入装置是否冗余，并删除冗余的无线接入装置；

2)根据被保留的无线接入装置相互之间的位置关系，调整每个无线接入装置的位置；

3)根据每个无线接入装置的调整后的新位置，重新确定网格与无线接入装置的覆盖关系，并计算每个无线接入装置覆盖的网格数量、区域内未被任何无线接入装置覆盖的网格数量以及区域内的网格覆盖率；

4)如果区域内未被任何无线接入装置覆盖的网格数量超过设定的第二阈值，则在未被任何无线接入装置覆盖的网格的范围内增加无线接入装置，然后返回步骤3)，否则不增加无线接入装置而进入步骤5)；

5)如果所述区域内的网格覆盖率未超过所述第一阈值，则返回步骤1)，否则进入步骤6)；

6)如果每个无线接入装置覆盖的网格数量与前若干次迭代的差均低于第三阈值，则将当前的无线接入装置的数量和位置输出作为布放结果并结束处理，否则返回步骤1)以执行下一次迭代。

2.根据权利要求1所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，判断某个无线接入装置是否冗余具体为：判断由除该无线接入装置之外的所有其它无线接入装置导致的网格覆盖率是否超过第四阈值，如果判断为是，则认为该无线接入装置冗余。

3.根据权利要求1所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，在步骤2)中，根据以下公式计算被保留的每个无线接入装置的新位置：

X_i(k+1)＝X_i(k)+V_i(k+1)；

V_{i} (k + 1) = \frac{1}{2} \times V_{i} (k) + \frac{1}{2} {NB}_{i} (k) + \frac{1}{2} ({Pbest}_{i} - X_{i} (k));

其中，X_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的位置；

X_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的位置；

V_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的速度；

V_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的速度；

Pbest_i是第i个无线接入装置在第0至k次迭代中的最佳位置；

i为正整数，表示无线接入装置的编号；以及

k为大于或等于0的整数，表示迭代执行的次数。

4.根据权利要求3所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，以如下公式来计算所述邻域速度NB_i(k)：

{NB}_{i} (k) = Σ_{j = 1}^{m} D \times α (| Y_{ij} (k) - X_{i} (k) | - R_{th}),

α表示距离与虚拟力之间的换算系数；

m表示第i个无线接入装置的邻域无线接入装置的数量。

5.根据权利要求4所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，在计算第i个无线接入装置与邻域无线接入装置的距离时，将位于这两者之间的障碍物衰减换算为距离。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，对待布放无线接入装置的多个空间进行分类，将相邻的同类空间指定作为一个待布放的区域，并针对区域的类别按照不同的方式设置无线接入装置的初始数量和初始位置。

7.根据权利要求6所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，对于覆盖要求低的区域，根据单个无线接入装置的覆盖面积与区域的面积之比来确定无线接入装置的初始数量。

8.根据权利要求7所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，将由区域内障碍物导致的无线接入装置的信号衰减换算为对区域的面积的增大部分。

9.根据权利要求6所述的自动布放无线接入装置的方法，其特征在于，对于覆盖要求高的区域，根据单个无线接入装置的输出带宽与区域内终端所需的带宽之比来确定无线接入装置的初始数量。

10.一种自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，包括：

迭代单元，用于根据无线接入装置相互之间的位置关系和所确定的网格与无线接入装置的覆盖关系，以迭代的方式调整无线接入装置的位置和数量至少一次，使得该区域内的网格覆盖率超过预定的第一阈值且不存在冗余的无线接入装置，其中网格覆盖率表示区域内被无线接入装置覆盖的网格数与总网格数之比；

所述迭代单元包括：

删除模块，用于删除冗余的无线接入装置；

11.根据权利要求10所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，所述冗余判断模块判断由除该无线接入装置之外的所有其它无线接入装置导致的网格覆盖率是否超过第四阈值，如果判断为是，则认为该无线接入装置冗余。

12.根据权利要求10所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，所述位置调整模块根据以下公式计算每个无线接入装置的新位置：

X_i(k+1)＝X_i(k)+V_i(k+1)；

V_{i} (k + 1) = \frac{1}{2} \times V_{i} (k) + \frac{1}{2} {NB}_{i} (k) + \frac{1}{2} ({Pbest}_{i} - X_{i} (k));

其中，X_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的位置；

X_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的位置；

V_i(k+1)是第i个无线接入装置在第k+1次迭代中的速度；

V_i(k)是第i个无线接入装置在第k次迭代中的速度；

Pbest_i是第i个无线接入装置在第0至k次迭代中的最佳位置；

i为正整数，表示无线接入装置的编号；以及

k为大于或等于0的整数，表示迭代执行的次数。

13.根据权利要求12所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，所述位置调整模块以如下公式计算所述邻域速度NB_i(k)：

{NB}_{i} (k) = Σ_{j = 1}^{m} D \times α (| Y_{ij} (k) - X_{i} (k) | - R_{th}),

α表示距离与虚拟力之间的换算系数；

m表示第i个无线接入装置的邻域无线接入装置的数量。

14.根据权利要求13所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，所述位置调整模块在计算第i个无线接入装置与邻域无线接入装置的距离时，将位于这两者之间的障碍物衰减转换为距离。

15.根据权利要求10-14中任意一项所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，还包括用于对待布放无线接入装置的多个空间进行分类的分类单元，

16.根据权利要求15所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，对于覆盖要求低的区域，所述初始布放单元根据单个无线接入装置的覆盖面积与区域的面积之比来确定无线接入装置的初始数量。

17.根据权利要求16所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，所述初始布放单元将由区域内障碍物导致的无线接入装置的信号衰减换算为对区域的面积的增大部分。

18.根据权利要求15所述的自动布放无线接入装置的设备，其特征在于，对于覆盖要求高的区域，所述初始布放单元根据单个无线接入装置的输出带宽与区域内终端所需的带宽之比来确定无线接入装置的初始数量。