CN104486773B - 一种预测基站下终端数的方法及装置 - Google Patents

一种预测基站下终端数的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种预测基站下终端数的方法及装置；所述方法包括：根据网络侧保存的记录，分别提取各终端在预设时间段中所经过的基站序列；所述记录包括：终端标识、基站标识及终端切换至各基站的时刻；分别根据各终端的所述基站序列，计算该终端从第二基站切换到第一基站的概率，以及该终端从切换至所述第二基站开始到切换至所述第一基站的时间差；根据所述概率和时间差分别推算预定时间后各基站下的终端数。本发明能够提前预测基站下的终端数。

Description

一种预测基站下终端数的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种预测基站下终端数的方法及装置。
背景技术
用户的活动常常会在一定时间内造成某一区域终端数剧增，导致基站不堪重负，造成通信拥塞，服务质量降低。目前，运营商只有在出现基站负载过高，网络拥塞时才会采取措施，导致通信保障措施滞后。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提前预测基站下的终端数。
为了解决上述问题，本发明提供了一种预测基站下终端数的方法，包括：
根据网络侧保存的记录，分别提取各终端在预设时间段中所经过的基站序列；所述记录包括：终端标识、基站标识及终端切换至各基站的时刻；
分别根据各终端的所述基站序列，计算该终端从第二基站切换到第一基站的概率，以及该终端从切换至所述第二基站开始到切换至所述第一基站的时间差；
根据所述概率和时间差分别推算预定时间后各基站下的终端数。
可选地，终端N从第二基站W2切换到第一基站W1的概率PN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，PN(W1|W2)等于终端N的所述基站序列中从第二基站W2切换到第一基站W1的次数除以第二基站W2出现的次数；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，PN(W1|W2)等于1/M；其中M为第二基站W2的相邻基站的数目。
可选地，终端N从切换至第二基站W2开始到切换到第一基站W1的时间差TN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，TN(W1|W2)等于终端N从切换到第二基站W2至切换到第一基站W1的平均时间t；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，TN(W1|W2)等于所提取的所述基站序列中包括第二基站W2的所有终端从第二基站W2切换到第一基站W1的平均时间t’。
可选地，根据所述概率和时间差预测各基站下的终端数是指，根据下式计算基站X在预定时间T后出现的终端数C：
其中Tn(X|i)-t0<T,Tm(X|i)+Tm(i|j)-t1<T；
C1是基站X的相邻基站集合；
C2是当前在基站集合C1下的终端集合；
C3是与基站集合C1中所有基站的相邻基站的集合；
C4是当前在基站集合C3下的终端集合；
t0是终端n切换至基站i的时刻与当前时刻相隔的时长；
t1是终端m切换至基站j的时刻与当前时刻相隔的时长。
可选地，所述相邻基站是指：如果终端能从基站Wi直接切换到基站Wj，且终端能从基站Wj直接切换到基站Wi，那么基站Wi和基站Wj互为相邻基站。
本发明还提供了一种预测基站下终端数的装置，包括：
序列提取模块，用于根据网络侧保存的记录，分别提取各终端在预设时间段中所经过的基站序列；所述记录包括：终端标识、基站标识及终端切换至各基站的时刻；
计算模块，用于分别根据各终端的所述基站序列，计算该终端从第二基站切换到第一基站的概率，以及该终端从切换至所述第二基站开始到切换到所述第一基站的时间差；
推算模块，用于根据所述概率和时间差分别推算预定时间后各基站下的终端数。
可选地，所述计算模块计算出的终端N从第二基站W2切换到第一基站W1的概率PN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，PN(W1|W2)等于终端N的所述基站序列中从第二基站W2切换到第一基站W1的次数除以第二基站W2出现的次数；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，PN(W1|W2)等于1/M；其中M为第二基站W2的相邻基站的数目。
可选地，所述计算模块计算出的终端N从切换至第二基站W2开始到切换到第一基站W1的时间差TN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，TN(W1|W2)等于终端N从切换到第二基站W2至切换到第一基站W1的平均时间t；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，TN(W1|W2)等于所提取的所述基站序列中包括第二基站W2的所有终端从第二基站W2切换到第一基站W1的平均时间t’。
可选地，所述推算模块根据所述概率和时间差预测各基站下的终端数是指：
所述推算模块根据下式计算基站X在预定时间T后出现的终端数C：
其中Tn(X|i)-t0<T,Tm(X|i)+Tm(i|j)-t1<T；
C1是基站X的相邻基站集合；
C2是当前在基站集合C1下的终端集合；
C3是与基站集合C1中所有基站的相邻基站的集合；
C4是当前在基站集合C3下的终端集合；
t0是终端n切换至基站i的时刻与当前时刻相隔的时长；
t1是终端m切换至基站j的时刻与当前时刻相隔的时长。
可选地，所述相邻基站是指：如果终端能从基站Wi直接切换到基站Wj，且终端能从基站Wj直接切换到基站Wi，那么基站Wi和基站Wj互为相邻基站。
本发明抽取了终端的基站切换数据以预测基站下的终端数；优化方案中构建了终端使用基站的马尔科夫模型，能够很好地预测某一区域在未来一段时间内的终端数；进一步地，当基站下的终端数大于某一警戒值时，可以提前做好通信保障和应急处理，从而提升服务质量。
附图说明
图1为本发明实施例一的预测基站下终端数的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一中终端经过的基站的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一、一种预测基站下终端数的方法，如图1所示，包括：
S101、根据网络侧保存的记录，分别提取各终端在预设时间段中所经过的基站序列；所述记录包括：终端标识、基站标识及终端切换至各基站的时刻；
S102、分别根据各终端的所述基站序列，计算该终端从第二基站切换到第一基站的概率，以及该终端从切换至所述第二基站开始到切换到所述第一基站的时间差；
S103、根据所述概率和时间差分别推算预定时间后各基站下的终端数。
上述步骤可以周期性进行，以不断对基站下的终端数做出预测，从而可以提前对通信保障和应急处理做好准备。
本实施例中，所述终端标识可以但不限于为手机号；所述基站标识可以但不限于为基站号。
本实施例根据网络侧保存的记录可以得到海量的终端行为轨迹数据，根据这些数据可以为每个终端计算出各时间在各基站出现的概率，从而推算出预定时间后各基站下的终端数。
本实施例中，所述预设时间段可以为一天，或一天中的某个时间段(比如早上7点到晚上12点)；所述基站序列可以为基站标识的序列，比如终端S一天所经过的基站为：
S＝W1,W2,……，Wk
Wi为基站标识，i＝1,2，……，k。
如图2，例如终端S一天经过的基站是基站A、基站E、基站A、基站X、基站F、基站B、基站X、基站A，则所述基站序列为：AEAXFBXA；实际一个终端正常一天经历的基站远远多于此数，这里为了方便说明，仅用一个较短的序列举例。
本实施例中，所述相邻基站定义如下：假如终端能从基站Wi直接切换到基站Wj，且终端能从基站Wj直接切换到基站Wi，那么基站Wi和基站Wj互为相邻基站。
如图2，假如终端从基站E到基站D必须得经过基站A，那么基站E和基站D为不相邻基站，基站A和基站E互为相邻基站，基站A和基站X互为相邻基站。
本实施例的一种实施方式中，终端N从第二基站W2切换到第一基站W1的概率PN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，PN(W1|W2)等于终端N的所述基站序列中从第二基站W2切换到第一基站W1的次数除以第二基站W2出现的次数；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，PN(W1|W2)等于1/M；其中M为第二基站W2的相邻基站的数目。
可以表达为下式(式1)：
其中，终端N的基站序列中第二基站W2出现的次数意味着终端N在第二基站W2出现的次数。
本实施例的一种实施方式中，终端N从第二基站W2切换到第一基站W1的时间差TN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，TN(W1|W2)等于终端N从切换到第二基站W2至切换到第一基站W1的平均时间t；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，TN(W1|W2)等于所提取的所述基站序列中包括第二基站W2的所有终端从第二基站W2切换到第一基站W1的平均时间t’。
可以表达为下式(式2)：
对于每一个终端，从其一段时间经过的基站序列中可以用上述计算式估算出PN(W1|W2)和TN(W1|W2)。
本实施例中，基站X在预定时间T后出现的终端数C为下式(式3)：
其中Tn(X|i)-t0<T,Tm(X|i)+Tm(i|j)-t1<T；
C1是基站X的相邻基站集合；
C2是当前在基站集合C1下的终端集合；
C3是与基站集合C1中所有基站的相邻基站的集合；
C4是当前在基站集合C3下的终端集合；
t0是终端n切换至基站i的时刻与当前时刻相隔的时长；
t1是终端m切换至基站j的时刻与当前时刻相隔的时长。
式3包含一阶马尔科夫模型和二阶马尔科夫模型，如图2，要计算在时间T内可能到达基站X的终端数，式3中一阶马尔科夫模型表示，要经一次基站切换到达X，终端必须来自目前正在X的相邻基站A、B或F下的终端，例如Pn(X|A)表示终端n从基站A切换至基站X的概率，假设终端n切换至基站A到现在已历时t0，假如终端n能在未来T内切换至基站X，那么该终端为在时间T内来得及到达基站X的终端。
式3中二阶马尔科夫模型表示，如图2，某些终端有可能在时间T内经过两次基站切换到达基站X，这些终端m来自X相邻站(A、B、F)的相邻站(B、C、D、E、F、X)，图2中，终端S没有从C、D切换至A的记录，所以终端S从C、D切换至A的概率为0，但是假如终端r从来未在这些基站中出现过，那么终端r有可能从基站C、D两步切换至X，切换概率见估算PN(W1|W2)的第二种情况。
终端也可能经过3次，4次甚至更多次基站切换到达基站X，如果预测时间T很短，不需要考虑太多步骤，因为在短时间内终端不太可能经过很多次基站切换到达基站X下。
目前运营商为了提升自身服务水平，对所有移动终端流量进行了深度包解析，网络侧保存的上网记录包含手机号、上网时间、上网时长、流量大小、基站小区号等信息；本实施例的一种实施方式中，可以但不限于将所述上网记录作为步骤S101中的记录，将终端在某个基站下的上网开始时间假定为终端切换至该基站的时刻。在其它实施方式中，也可以通过网络侧保存的其它数据得到各终端经过的基站序列。
下表列出了10条上网记录的例子。
表一、原始数据
原始的上网记录有很多，同一终端(相同的终端标识)会有很多条记录，同一终端在同一基站下也可能有很多条记录。
下面用一个具体的例子说明本实施例。
提取所有终端一年的基站序列，估算每个终端的基站切换概率PN(W1|W2)和基站切换所用时间TN(W1|W2)，即式1中的第一种情况，假如终端N未有W2切换至W1的记录，且终端未在W2出现时，即式1中的第二种情况，暂先不计算概率值和切换时间，因为运营商所有基站中的绝大部分基站终端N都不会经历。
根据所述基站序列计算每个基站单位时间内的平均终端数，UW1表示基站W1单位时间内的平均终端。
当需要预测基站X在未来T内经过的终端数时，根据T的大小来确定最多经过几次切换到达基站X下，即确定式3需几项，然后根据式3计算出预测值，在算式3时，在邻近基站下可能会出现某些终端第一次经历这些基站的情况，这些终端的基站切换概率和基站切换时间即式1和式2中的第二种情况。
当预测终端数C>q·T·UW时，还可以给出告警，q＝2表示当预测终端大于平均终端数的2倍时告警，可以根据实际情况设置q值。
实施例二、一种预测基站下终端数的装置，包括：
序列提取模块，用于根据网络侧保存的记录，分别提取各终端在预设时间段中所经过的基站序列；所述记录包括：终端标识、基站标识及终端切换至各基站的时刻；
计算模块，用于分别根据各终端的所述基站序列，计算该终端从第二基站切换到第一基站的概率，以及该终端从切换至所述第二基站开始到切换到所述第一基站的时间差；
推算模块，用于根据所述概率和时间差分别推算预定时间后各基站下的终端数。
本实施例的一种实施方式中，所述计算模块计算出的终端N从第二基站W2切换到第一基站W1的概率PN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，PN(W1|W2)等于终端N的所述基站序列中从第二基站W2切换到第一基站W1的次数除以第二基站W2出现的次数；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，PN(W1|W2)等于1/M；其中M为第二基站W2的相邻基站的数目。
本实施例的一种实施方式中，所述计算模块计算出的终端N从切换至第二基站W2开始到切换到第一基站W1的时间差TN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，TN(W1|W2)等于终端N从切换到第二基站W2至切换到第一基站W1的平均时间t；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，TN(W1|W2)等于所提取的所述基站序列中包括第二基站W2的所有终端从第二基站W2切换到第一基站W1的平均时间t’。
本实施例的一种实施方式中，所述推算模块根据所述概率和时间差预测各基站下的终端数是指：
所述推算模块根据下式计算基站X在预定时间T后出现的终端数C：
其中Tn(X|i)-t0<T,Tm(X|i)+Tm(i|j)-t1<T；
C1是基站X的相邻基站集合；
C2是当前在基站集合C1下的终端集合；
C3是与基站集合C1中所有基站的相邻基站的集合；
C4是当前在基站集合C3下的终端集合；
t0是终端n切换至基站i的时刻与当前时刻相隔的时长；
t1是终端m切换至基站j的时刻与当前时刻相隔的时长。
本实施例的一种实施方式中，所述相邻基站是指：如果终端能从基站Wi直接切换到基站Wj，且终端能从基站Wj直接切换到基站Wi，那么基站Wi和基站Wj互为相邻基站。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种预测基站下终端数的方法，包括：
根据网络侧保存的记录，分别提取各终端在预设时间段中所经过的基站序列；所述记录包括：终端标识、基站标识及终端切换至各基站的时刻；
分别根据各终端的所述基站序列，计算该终端从第二基站切换到第一基站的概率，以及该终端从切换至所述第二基站开始到切换至所述第一基站的时间差；
根据所述概率和时间差分别推算预定时间后各基站下的终端数，具体包括：
根据下式计算基站X在预定时间T后出现的终端数C：
其中Tn(X|i)-t0＜T,Tm(X|i)+Tm(i|j)-t1＜T；
C1是基站X的相邻基站集合；
C2是当前在基站集合C1下的终端集合；
C3是与基站集合C1中所有基站的相邻基站的集合；
C4是当前在基站集合C3下的终端集合；
t0是终端n切换至基站i的时刻与当前时刻相隔的时长；
t1是终端m切换至基站j的时刻与当前时刻相隔的时长。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，终端N从第二基站W2切换到第一基站W1的概率PN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，PN(W1|W2)等于终端N的所述基站序列中从第二基站W2切换到第一基站W1的次数除以第二基站W2出现的次数；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，PN(W1|W2)等于1/M；其中M为第二基站W2的相邻基站的数目。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，终端N从切换至第二基站W2开始到切换到第一基站W1的时间差TN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，TN(W1|W2)等于终端N从切换到第二基站W2至切换到第一基站W1的平均时间t；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，TN(W1|W2)等于所提取的所述基站序列中包括第二基站W2的所有终端从第二基站W2切换到第一基站W1的平均时间t’。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于：
相邻基站是指：如果终端能从基站Wi直接切换到基站Wj，且终端能从基站Wj直接切换到基站Wi，那么基站Wi和基站Wj互为相邻基站。
5.一种预测基站下终端数的装置，其特征在于，包括：
序列提取模块，用于根据网络侧保存的记录，分别提取各终端在预设时间段中所经过的基站序列；所述记录包括：终端标识、基站标识及终端切换至各基站的时刻；
计算模块，用于分别根据各终端的所述基站序列，计算该终端从第二基站切换到第一基站的概率，以及该终端从切换至所述第二基站开始到切换到所述第一基站的时间差；
推算模块，用于根据所述概率和时间差分别推算预定时间后各基站下的终端数，具体包括：
所述推算模块根据下式计算基站X在预定时间T后出现的终端数C：
其中Tn(X|i)-t0＜T,Tm(X|i)+Tm(i|j)-t1＜T；
C1是基站X的相邻基站集合；
C2是当前在基站集合C1下的终端集合；
C3是与基站集合C1中所有基站的相邻基站的集合；
C4是当前在基站集合C3下的终端集合；
t0是终端n切换至基站i的时刻与当前时刻相隔的时长；
t1是终端m切换至基站j的时刻与当前时刻相隔的时长。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块计算出的终端N从第二基站W2切换到第一基站W1的概率PN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，PN(W1|W2)等于终端N的所述基站序列中从第二基站W2切换到第一基站W1的次数除以第二基站W2出现的次数；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，PN(W1|W2)等于1/M；其中M为第二基站W2的相邻基站的数目。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块计算出的终端N从切换至第二基站W2开始到切换到第一基站W1的时间差TN(W1|W2)为：
当终端N的所述基站序列中存在从第二基站W2切换到第一基站W1的情况时，TN(W1|W2)等于终端N从切换到第二基站W2至切换到第一基站W1的平均时间t；
当终端N的所述基站序列中不包括第二基站W2时，TN(W1|W2)等于所提取的所述基站序列中包括第二基站W2的所有终端从第二基站W2切换到第一基站W1的平均时间t’。
8.如权利要求5～7中任一项所述的装置，其特征在于：
相邻基站是指：如果终端能从基站Wi直接切换到基站Wj，且终端能从基站Wj直接切换到基站Wi，那么基站Wi和基站Wj互为相邻基站。
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