CN103442378A - 一种无线局域网络ap布设的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线局域网络AP布设的优化方法，先对本网AP分布进行性能评估，即依据现网AP的功率、位置、频点，结合背包测试仪得到的现网无线网络环境参数，本过程可通过仿真计算给出当前本网AP的覆盖率、AP覆盖仿真图、最大并发用户数、干扰度、各信道干扰仿真图，然后分覆盖、容量、干扰、最适等四个维度对现网WLAN布放提出优化解决方案，并为最适角度的优化提供人工干预功能，为本网AP提供最合理的布局方案，解决现有闲置AP比例较高、如干扰严重、覆盖率不足或过大、规划容量过大或过小等问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络领域，更具体是说是涉及一种无线局域网络AP（AccessPoint,无线访问节点）布设方法。
背景技术
WLAN(Wireless Local Area Networks,无线局域网络)是一种相当便利的数据传输系统。近些年来，由于其对于2G/3G网络的重要补充作用，得到的运营商的支持，得以大力发展，如中国移动WLAN、中国电信WLAN等。目前，中国移动、中国电信和中国联通总共建设规划的AP（Access Point,无线访问节点）数量已经超过了300万台。但是由于大规模的推进，目前使用的WLAN存在如多问题，如：闲置AP比例较高、如干扰严重、覆盖率不足或过大、规划容量过大或过小等。在用户较多的热点地区，用户网络质量感知较差，甚至出现掉线、不能接入网络等问题，因此合理的布设无线局域网络AP对WLAN的推广具有非常大的使用价值。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种无线局域网AP布设方法，充分考虑冲突和干扰对无线局域网络环境的干扰，结合用户数量、容量、功率、信道频率等因素，综合优化无线局域网络的通信性能，提高用户感知。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种无线局域网络AP布设的优化方法，其优化方法的步骤包括
步骤一：依据现网AP的功率、位置、频点，结合测试仪得到的现网无线网络环境参数，计算出至少当前本网AP的覆盖率、AP覆盖仿真图、最大并发用户数、干扰度、各信道干扰仿真图；
步骤二：对本网AP的覆盖率进行评估，若基于现有AP布放位置覆盖率已达用户设定要求，则不进行优化处理，否则进行优化；
步骤三：对本网AP最大并发用户数进行评估，若本网AP最大并发用户数大于用户设定，则不进行优化处理，否则进行优化计算过程；
步骤四：将本网AP干扰度定义为各信道本网AP与本网AP之间、本网AP与异网AP之间的干扰面积之和与各信道本网AP有效覆盖面积之和的比值，若当前本网AP的干扰度低于用户设定，则不用优化，否则进行优化计算；
步骤五：考虑覆盖，通过调整功率、信道分配，在不移动AP位置的准则及满足用户覆盖设定的要求下，优化本网各AP配置达到最适；
步骤六：进行人工干预，对特定位置设置AP，并设定其功率信息进行个性化设置，优化程序基于用户设定的信息需要重置优化模块输入文件，进行二次优化，并给出人工干预结果。
本发明产生的有益效果为：先对本网AP分布进行性能评估，然后分覆盖、容量、干扰、最适等四个维度对现网WLAN布放提出优化解决方案，并为最适角度的优化提供人工干预功能，为本网AP提供最合理的布局方案，解决现有闲置AP比例较高、如干扰严重、覆盖率不足或过大、规划容量过大或过小等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明优化方法的总流程图；
图2为本发明对无线局域网覆盖率优化的流程示意图；
图3为本发明对无线局域网最大并发用户数容量优化的流程示意图；
图4为本发明对无线局域网容量优化中的信道处理流程示意图；
图5为本发明对无线局域网干扰度优化的流程示意图；
图6为本发明对无线局域网干扰度优化中信道处理流程示意图；
图7为本发明对无线局域网最适角度优化的流程示意图；
图8为本发明对无线局域网最适人工干预实现的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术方案基于AP探针和前端背包测试设备，用已建AP的覆盖和容量分析，通过WIFI室内背包测试获取所有WIFI已存市场信息，网络环境，业务特征，分析还原用户真实行为，并基于用户行为模型进一步实现对区域内热点楼宇和楼宇内热点位置的精确定位，从而实现对已建设完成的WLAN进行AP功率控制及频率选择等方面的优化。本发明首先对本网AP分布进行性能评估，然后分覆盖、容量、干扰、最适等四个维度对现网WLAN布设提出优化解决方案，并为最适角度的优化提供人工干预功能。
如图1所示，一种无线局域网络AP布设的优化方法，其优化方法的步骤包括：
步骤一：依据现网AP的功率、位置、频点，结合测试仪得到的现网无线网络环境参数，计算出至少当前本网AP的覆盖率、AP覆盖仿真图、最大并发用户数、干扰度、各信道干扰仿真图；
步骤二：对本网AP的覆盖率进行评估，若基于现有AP布放位置覆盖率已达用户设定要求，则不进行优化处理，否则进行优化；
步骤三：对本网AP最大并发用户数进行评估，若本网AP最大并发用户数大于用户设定，则不进行优化处理，否则进行优化计算过程；
步骤四：将本网AP干扰度定义为各信道本网AP与本网AP之间、本网AP与异网AP之间的干扰面积之和与各信道本网AP有效覆盖面积之和的比值，若当前本网AP的干扰度低于用户设定，则不用优化，否则进行优化计算；
步骤五：考虑覆盖，通过调整功率、信道分配，在不移动AP位置的准则及满足用户覆盖设定的要求下，优化本网各AP配置达到最适；
步骤六：进行人工干预，对特定位置设置AP，并设定其功率信息进行个性化设置，优化程序基于用户设定的信息需要重置优化模块输入文件，进行二次优化，并给出人工干预结果。
如图2所示基于覆盖的无线网络优化方法，覆盖角度是对本网AP在当前覆盖率进行评估，若基于现有AP布放位置覆盖率已达用户设定要求，则不进行优化处理，否则进行优化过程，优化过程如下：
i检测当前本网覆盖率是否满足要求，若覆盖率满足要求，则退出程序，否则继续；
ii查找并获取覆盖盲区中心，若所有AP功率已达最大，则在盲区中心直接添加AP并设置为最小功率，并回到步骤i；若不是所有AP功率最大，则继续；
iii离盲区中心最近的且未被移动的本网AP的功率不是最大，增加功率至最大，并计算当前覆盖率，覆盖率满足用户设定则程序退出，否则继续；若离盲区中心最近的且未被移动的本网AP的功率是最大，将此AP缓慢移动到盲区中心，每次移动均计算当前覆盖率，满足用户设定则程序退出，若移动至最大次数任然不满足用户数，标记该AP已被移动，并从步骤i重新进行。
如图3所示基于容量的无线局域网络优化方法，主要对本网AP最大并发用户数进行评估，若本网AP最大并发用户数大于用户设定，则不进行优化处理，否则进行优化计算过程。考虑异网AP影响，本过程优化结果可能不满足用户设定的最大并发用户数要求，但不低于现有本网最大并发用户数，本网最大并发用户数的计算与用户设定的单AP最大并发用户数参数有关，优化过程为：
i计算当前本网最大并发用户数，若满足用户设定门限，则退出程序，否则继续；
ii将只有本网干扰的AP的功率将至最低，计算当前本网最大并发用户数，若容量满足用户设定门限，则退出程序，否则继续；
iii若本次容量不低于上次容量，本次优化信道分配；
iv分信道增加容量，在本网最大并发用户数未达用户设定的条件下，如图4所示，每个信道均用如下方法处理：
a如果本信道不存在本网AP，在按单AP有效覆盖半径在建筑物内均匀布放本网AP；
b计算当前本信道本网最大并发用户数；
c若本网覆盖率已达覆盖设定的上限，退出本信道的处理，进入其他信道从步骤a开始执行，否则继续；
d若本网AP覆盖没有盲区，停止信道处理；若本网AP覆盖有盲区，获取当前本网AP覆盖条件下的覆盖盲区中心，在盲区中心增加本网AP并设置为最小功率；
e计算当前本网最大并发用户数，若当前本网并发用户数小于变化前的本网最大并发用户数，本次修改无效，撤销本次修改，还原上次状态，停止本信道处理，进入其他信道从步骤a开始执行；否则从步骤c继续进行。
如图5中基于干扰的无线局域网络优化方法，对本网AP干扰度进行优化，本网AP干扰度定义为各信道本网AP与本网AP之间、本网AP与异网AP之间的干扰面积之和与各信道本网AP有效覆盖面积之和的比值。若当前本网AP的干扰度低于用户设定，则不用优化，否则进行优化计算。考虑到异网AP影响，本过程优化结果可能不满足用户设定的干扰度要求，但不高于现有本网的干扰度，优化过程为：
i计算当前干扰度，符合用户设定的要求，则直接退出程序，否则继续；
ii优化信道分配，计算优化信道后的干扰度，如果干扰度增大则撤销之前修改；
iii分信道减小干扰度，在干扰度未达用户设定的条件下，每个信道均用如下方法优化处理，其流程如图6所示：
a获取本信道本网AP信息、异网AP信息、本网干扰度；
b本信道没有本网AP或者本信道干扰度为0直接进入下一信道处理；
c本信道存在异网AP时，将本网与异网有过覆盖的AP按其干扰严重程度即覆盖面积占有效覆盖面积的比例，降序排列，并删除干扰严重程度大于本信道本网干扰度的AP，并将本信道其他本网AP功率设置为最小；
d当本信道本网AP个数不为0时，获取当前信道本网AP干扰度，将本信道所有AP按干扰程度降序排列；
e如果存在干扰程度大于本网干扰度的本网AP，删除这些本网AP，否则直接执行步骤i；
f计算当前本信道本网AP干扰度，若不大于步骤d中干扰度，则接着从步骤d执行，否则撤销步骤f中修改并继续；
g计算当前本信道全网AP覆盖率，若覆盖率大于等于覆盖门限，则直接进行步骤i，否则将本信道中本网与异网有过覆盖的AP按其干扰严重程度即覆盖面积占有效覆盖面积的比例，降序排列，计算当前本信道中全网覆盖盲区中心；
h如果全部AP均被移动，则直接进入i，否则将本网AP在全网中干扰程度最大的且未被移动的AP移向盲区中心，并对移动AP进行记录且回到d继续执行；
i保存当前信道处理结果，若处理后当前本网所有AP干扰度符合用户设定，则直接退出程序，否则进入下一信道，从a继续执行。
如图7所示基于最适角度的无线局域网络优化方法，本角度结合覆盖、容量、干扰三者综合考虑，结合前端测试仪测得的用户分布信息，对本网AP进行优化处理。最适角度首先考虑考虑覆盖，通过调整功率、信道分配，在不移动AP位置的准则及满足用户覆盖设定的要求下，优化本网各AP配置，降低全网干扰，提升本网性能。其优化过程为：
i根据前端测试定位的用户数据查找并定位出用户忙区，根据预测的忙时用户数来推算各个用户忙区的用户数并确定应该布放的初始AP数目，所有初始布放的AP均设置成最大功率；
ii原始布放的本网AP构成所有候选解集，初始布放AP在原始AP中进行匹配，得到与之对应的原始AP位置，这些对应的原始AP位置集合构成了初始解集S0，剩下的原始AP构成候选解集S1，解集S与S1中AP均设置为最大功率；
iii解集组成，以增加AP后增加的被覆盖的用户最多为原则，每次均从S1中选择合适AP并入到S0中，直至所有用户均被覆盖为止，此时得到的解集S0即为所需布放的AP位置集合，集合S1变成候补AP集合，本过程计算时S0和S1中所有AP均为最大功率；
iv功率调整，首先将S0和S1中所有AP的功率设置为最小功率：a、覆盖率满足用户设定，程序跳出；b、计算当前覆盖盲区中心；c、若S0中所有AP功率均达最大，S0中所有功率重置为最小功率，从S1中查找离盲区中心最近的AP并入到S0中，返回步骤b，否则继续；d、查找S0中离盲区中心最近的未达最大功率的AP，缓慢调整其功率，每次调整均重新计算覆盖率，覆盖率满足要求则跳出，若该AP功率增大至最大功率，则返回步骤b；
v信道分配。
在上述基于最适角度的无线局域网络优化方法的优化算法步骤i中，通过对前端测试仪测得的用户位置信息进行聚类分析，将平面内用户划分到不同区域，并从这些区域内找出忙区(用户数大于一定数目的区域)，若不存在这样的区域，则调整聚类分析门限值，对所有用户的位置信息重新聚类，如此重复操作，直至查找到至少一个用户忙区为止，随后在忙区所在的最小外接矩形的区域内按长边均匀布放一定数目的初始AP，初始AP均设置为最小功率，每个忙区内初始AP的个数由用户设定的单AP最大并发用户数以及该区域内的预测忙时用户数共同决定。当测得的二维平面内所有用户的个数小于用户忙区判定用户数门限时，则按单AP覆盖半径在建筑内均匀布放AP，并将这些AP设置为初始功率(最大功率)。
在优化算法步骤ii中，通过最小距离原则对初始布放AP与原始AP进行匹配，从而找到初始布放的原始AP位置信息，这些AP构成初始解集S0，且都设置为最大功率(20dbm)。
在优化算法步骤iv中，通过结合一定的传播模型，计算出二维平面内所有AP在所有平面点的覆盖面积，判断覆盖率是否达到用户设定，如果未达到用户设定门限，则通过优化算法步骤iv中的几个步骤来加强AP覆盖。在盲区中心寻找的过程中，首先对二维平面内所有点进行覆盖判决，满足覆盖条件的点布尔值为true，否则该点的布尔值为false。再根据单AP在自由空间中的衰减公式得到无墙体环境下的覆盖半径，并以此为依据设置模板函数的大小。通过模板函数与二维平面覆盖判决表的卷积来查找二维平面内覆盖盲点最为集中的点坐标，该坐标即为当前二维平面覆盖盲区的中心。
在优化算法步骤v中，考虑到信道分配本身属于NP问题，经典优化方案无重求解，同时考虑到异网AP对本网AP的干扰，所以在对步骤iv过程得到的AP进行信道分配时采用遗传算法分配信道，结合电池波空间传播衰减模型计算不同功率的AP的有效覆盖半径，使得本网AP与本网AP之间、本网AP与异网AP之间的重复覆盖面积最小，从而提升本网容量。
如图8所示，本发明的基于最适角度人工干预的实现方法，基于某些客观原因，用户需要对优化过程进行人工干预，对特定位置设置AP，并设定其功率信息进行个性化设置，优化程序能够基于用户设定的信息给出人工干预结果。人工干预指的是基于某些客观原因，需要重置优化模块输入文件，进行二次优化过程的功能。该方法与业界现有的优化方法相比，不仅考虑了现网的情况，还兼顾考虑其他运营商的已存在AP状况，从用户数、容量、信道频率选择以及AP功率等多种角度对WLAN进行优化，满足不同的需求。效果相对于以前的优化方法，具有明显地提升，具有较强的创新性和实用价值。
以上各种角度的优化方法，每次模块运行完成后，都会在结果路径下生成相应的优化调整报表、优化调整示意图、覆盖仿真图、各信道干扰仿真图、优化统计详表等文件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种无线局域网络AP布设的优化方法，其特征在于，其优化方法的步骤包括：
步骤一：依据现网AP的功率、位置、频点，结合测试仪得到的现网无线网络环境参数，计算出至少当前本网AP的覆盖率、AP覆盖仿真图、最大并发用户数、干扰度、各信道干扰仿真图；
步骤二：对本网AP的覆盖率进行评估，若基于现有AP布放位置覆盖率已达用户设定要求，则不进行优化处理，否则进行优化；
步骤三：对本网AP最大并发用户数进行评估，若本网AP最大并发用户数大于用户设定，则不进行优化处理，否则进行优化计算过程；
步骤四：将本网AP干扰度定义为各信道本网AP与本网AP之间、本网AP与异网AP之间的干扰面积之和与各信道本网AP有效覆盖面积之和的比值，若当前本网AP的干扰度低于用户设定，则不用优化，否则进行优化计算；
步骤五：考虑覆盖，通过调整功率、信道分配，在不移动AP位置的准则及满足用户覆盖设定的要求下，优化本网各AP配置达到最适；
步骤六：进行人工干预，对特定位置设置AP，并设定其功率信息进行个性化设置，优化程序基于用户设定的信息需要重置优化模块输入文件，进行二次优化，并给出人工干预结果。
2.如权利要求1所述的一种无线局域网络AP布设的优化方法，其特征在于，步骤二的优化过程如下：
i检测当前本网覆盖率是否满足要求，若覆盖率满足要求，则退出程序，否则继续；
ii查找并获取覆盖盲区中心，若所有AP功率已达最大，则在盲区中心直接添加AP并设置为最小功率，并回到步骤i；若不是所有AP功率最大，则继续；
iii离盲区中心最近的且未被移动的本网AP的功率不是最大，增加功率至最大，并计算当前覆盖率，覆盖率满足用户设定则程序退出，否则继续；若离盲区中心最近的且未被移动的本网AP的功率是最大，将此AP缓慢移动到盲区中心，每次移动均计算当前覆盖率，满足用户设定则程序退出，若移动至最大次数任然不满足用户数，标记该AP已被移动，并从步骤i重新进行。
3.如权利要求1所述的一种无线局域网络AP布设的优化方法，其特征在于，步骤三的优化过程为：
i计算当前本网最大并发用户数，若满足用户设定门限，则退出程序，否则继续；
ii将只有本网干扰的AP的功率将至最低，计算当前本网最大并发用户数，若容量满足用户设定门限，则退出程序，否则继续；
iii若本次容量不低于上次容量，本次优化信道分配；
iv分信道增加容量，在本网最大并发用户数未达用户设定的条件下，每个信道均用如下方法处理：
a如果本信道不存在本网AP，在按单AP有效覆盖半径在建筑物内均匀布放本网AP；
b计算当前本信道本网最大并发用户数；
c若本网覆盖率已达覆盖设定的上限，退出本信道的处理，进入其他信道从步骤a开始执行，否则继续；
d若本网AP覆盖没有盲区，停止信道处理；若本网AP覆盖有盲区，获取当前本网AP覆盖条件下的覆盖盲区中心，在盲区中心增加本网AP并设置为最小功率；
e计算当前本网最大并发用户数，若当前本网并发用户数小于变化前的本网最大并发用户数，本次修改无效，撤销本次修改，还原上次状态，停止本信道处理，进入其他信道从步骤a开始执行；否则从步骤c继续进行。
4.如权利要求1所述的一种无线局域网络AP布设的优化方法，其特征在于，步骤四的优化过程为：
i计算当前干扰度，符合用户设定的要求，则直接退出程序，否则继续；
ii优化信道分配，计算优化信道后的干扰度，如果干扰度增大则撤销之前修改；
iii分信道减小干扰度，在干扰度未达用户设定的条件下，每个信道均用如下方法优化处理：
a获取本信道本网AP信息、异网AP信息、本网干扰度；
b本信道没有本网AP或者本信道干扰度为0直接进入下一信道处理；
c本信道存在异网AP时，将本网与异网有过覆盖的AP按其干扰严重程度即覆盖面积占有效覆盖面积的比例，降序排列，并删除干扰严重程度大于本信道本网干扰度的AP，并将本信道其他本网AP功率设置为最小；
d当本信道本网AP个数不为0时，获取当前信道本网AP干扰度，将本信道所有AP按干扰程度降序排列；
e如果存在干扰程度大于本网干扰度的本网AP，删除这些本网AP，否则直接执行步骤i；
f计算当前本信道本网AP干扰度，若不大于步骤d中干扰度，则接着从步骤d执行，否则撤销步骤f中修改并继续；
g计算当前本信道全网AP覆盖率，若覆盖率大于等于覆盖门限，则直接进行步骤i，否则将本信道中本网与异网有过覆盖的AP按其干扰严重程度即覆盖面积占有效覆盖面积的比例，降序排列，计算当前本信道中全网覆盖盲区中心；
h如果全部AP均被移动，则直接进入i，否则将本网AP在全网中干扰程度最大的且未被移动的AP移向盲区中心，并对移动AP进行记录且回到d继续执行；
i保存当前信道处理结果，若处理后当前本网所有AP干扰度符合用户设定，则直接退出程序，否则进入下一信道，从a继续执行。
5.如权利要求1所述的一种无线局域网络AP布设的优化方法，其特征在于，步骤五的优化过程为：
i根据前端测试定位的用户数据查找并定位出用户忙区，根据预测的忙时用户数来推算各个用户忙区的用户数并确定应该布放的初始AP数目，所有初始布放的AP均设置成最大功率；
ii原始布放的本网AP构成所有候选解集，初始布放AP在原始AP中进行匹配，得到与之对应的原始AP位置，这些对应的原始AP位置集合构成了初始解集S0，剩下的原始AP构成候选解集S1，解集S与S1中AP均设置为最大功率；
iii解集组成，以增加AP后增加的被覆盖的用户最多为原则，每次均从S1中选择合适AP并入到S0中，直至所有用户均被覆盖为止，此时得到的解集S0即为所需布放的AP位置集合，集合S1变成候补AP集合，本过程计算时S0和S1中所有AP均为最大功率；
iv功率调整，首先将S0和S1中所有AP的功率设置为最小功率：a、覆盖率满足用户设定，程序跳出；b、计算当前覆盖盲区中心；c、若S0中所有AP功率均达最大，S0中所有功率重置为最小功率，从S1中查找离盲区中心最近的AP并入到S0中，返回步骤b，否则继续；d、查找S0中离盲区中心最近的未达最大功率的AP，缓慢调整其功率，每次调整均重新计算覆盖率，覆盖率满足要求则跳出，若该AP功率增大至最大功率，则返回步骤b；
V信道分配。
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