CN104581762B - 用于预测服务质量的被放置的无线仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于预测服务质量的被放置的无线仪器。一种系统确定无线网络性能。无线仪器被配置为在被监控区域中发送、接收和测量所接收的无线信号。与无线仪器连接的主控制器形成分布式无线网络测试解决方案。主控制器被配置为与无线仪器发送和接收无线信号，测量所接收的无线信号并且执行无线信号的分析以基于无线信号确定分布式无线网络的射频环境性能。

Description

用于预测服务质量的被放置的无线仪器
对于相关申请的交叉引用
本申请要求对于在2013年10月11日提交的美国临时专利申请No.61/890,171的优先权，其整体内容通过引用被并入在此。
技术领域
本公开涉及被放置的无线仪器，该无线仪器用于表征在某个区域中的诸如无线频谱的通信频谱，并且预测用于无线系统部署的给定区域的服务质量。
背景技术
因为干扰、拥塞和信号问题，无线网络的用户经常体验在传输数据的无线网络上的服务变差。当前使用的无线网络安装和验证方法可能不足以识别无线网络变差的公共来源。不能识别和校正网络变差可能负面地影响客户的体验质量，导致过多的服务和维修访问、客户不满意和客户转卖。
放置Wi-Fi使能网关(Wi-Fi enabled gateway)是用于改善Wi-Fi网络服务质量的重要考虑。不幸的是，用于放置Wi-Fi使能网关的当前方法从服务质量的视点看是任意的，并且通过技术人员选择用于Wi-Fi使能网关的最方便位置或客户指定该位置而被驱动。该定位Wi-Fi使能网关的方法不考虑干扰或衰减，并且因此经常导致不良的服务质量。利用诸如当前的测试器装置的现有解决方案可以相对于用于定位Wi-Fi使能网关的当前的任意方法呈现改善；然而，当前测试器装置的使用可能要求技术人员走到在由Wi-Fi网络服务的房产内的每一个位置，并且验证Wi-Fi服务质量。如果在房产中的任何位置处的服务质量不可接受，则技术人员需要将Wi-Fi使能网关移动到假定更好的新的位置，并且重复整个服务质量验证。
当前的测试器装置也有缺陷在于：它们获取无线电干扰源和网络性能的“一次性快照”。在该分析期间，干扰装置可能不操作，这可能导致网关的不良位置放置和不一致的无线网络性能。因此，获取网络的“一次性快照”的单个测试装置对于验证由Wi-Fi网络传递的服务质量不实用。
发明内容
一些示例实施例提供了一种可以用于确定无线网络性能的系统。这样的实施例的系统可以包括无线仪器，该无线仪器被配置为在被监控区域中发送无线信号，并且测量所接收的无线信号。该系统可以进一步包括主控制器，该主控制器被配置为与该无线仪器连接以形成分布式无线网络测试解决方案。该主控制器可以进一步被配置为接收由该无线仪器测量的该无线信号，并且分析该无线信号以基于该无线信号来确定该分布式无线网络的射频环境。
提供本发明内容仅用于汇总一些示例实施例，以便提供本公开的一些方面的基本理解。因此，可以明白，上述的示例实施例仅是示例，并且不应当被解释为以任何方式将本公开的范围或精神变窄。通过下面结合附图进行的详细说明，其他实施例、各个公开的实施例的方面和优点将变得清楚，附图通过示例图示了所述实施例的原理。
附图说明
与下面的详细说明相关地，参考附图，附图不必然是根据比例被绘制的，并且其中，在不同的附图中的相似的标号可以指的是同一个元件。
图1是示例环境，用于确定在环境中的无线干扰和拥塞。
图2是示例无线仪器的框图。
图3是示例主控制器的框图。
图4是在环境中实现主控制器的示例通信网络的框图。
图5是用于分析RF环境以确定拥塞、干扰和/或信号强度的示例处理的流程图。
图6是用于确定信道选择的示例处理的流程图。
图7A-D是用户界面可以基于由主控制器和无线仪器提供的信息显示以确定网关的理想放置的示例报告的屏幕截图。
图8是基于从无线仪器和主控制器接收的干扰、拥塞和信号衰减信息的分析的示例热图报告的屏幕截图。
图9是图示在环境中的无线仪器和主控制器的放置和基于它们的放置的状态的示例报告。
图10是示例主控制器的透视图。
图11是示例无线仪器的透视图。
图12A和12B是用户界面到主控制器和无线仪器的示例连接的框图。
具体实施方式
虽然所述实施例可以具有不同的形式，但是在附图中示出并且在此将详细描述特定实施例，明白本公开要被看作实施例的原理的例示，并且不意欲将实施例限制为在此所示和所述的。因此，除非另外说明，可以将在此公开的特征组合在一起以形成为了简洁而未另外示出的另外的组合。可以进一步明白，在一些实施例中，在附图中通过示例图示的一个或多个元素可以在本公开的范围内被消除和/或替代为替代实施例。
图1是示例环境10，由一些示例实施例的系统可以确定其无线干扰和拥塞。提供系统20和方法来确定在无线网络中的Wi-Fi使能网关22的正确放置，该无线网络具有区域24，用于操作要被放置在区域24中的无线装置25。正确的放置可以包括网关22的最佳或理想放置。该系统20和方法考虑在网关22和无线装置25在其上操作的无线频谱内的来自现有装置27的干扰、拥塞和信号强度。无线网络在移动海量数据的同时可靠地操作的能力取决于各种因素，包括例如无线信号的强度、接收在给定信道上广播的无线信号的接收器的数量、在给定信道或重叠信道上的发射器的数量、来自广播无线信号和/或共享相同或类似的射频频谱的装置的无线电干扰、宽带无线电干扰和分割无线信号的站点传播的线的障碍物。干扰和拥塞可能被诸如其他无线使能装置、微波、无绳电话、婴儿监控器等的装置引起，并且信号衰减可能是因为在无线装置和Wi-Fi接入点之间的材料或距离。在无线频谱中操作的、稍后要放置的这样的无线装置25可以例如是但是不限于无线机顶盒、无线膝上型计算机或台式个人计算机(PC)、因特网协议(IP)视频监控摄像机、无线光控制器、无线运动检测器、无线门铃、其他家庭自动化装置、无线电话、无线使能的媒体装置、无线家用电器等。引起干扰和拥塞的无线装置25可以包括在同一频率范围中操作或发射的任何无线装置。
区域24是确定的大小的地理位置，其可以在住宅内、在学校、外部区域内、在诸如办公室的商务区域、医院和飞机场内等。该系统20和方法可以用于分析特性，诸如信道利用率、信号强度和无线频谱的性能特性，其包括可以干扰在已经位于区域24中或附近的无线频谱内的无线发射的现有装置27。补充地或替代地，该无线频谱可以包括蜂窝域。现有装置27是已经在区域24内或附近存在的任何装置，其广播无线信号，该无线信号位于网关22和无线装置25在其上操作的无线频谱附近或之内。这样的现有装置27的示例是微波、无线机顶盒、无线膝上型计算机或台式PC、IP视频监控摄像机、无线光控制器、无线运动检测器、无线门铃、其他家用电器、无线电话和婴儿监控器。
系统20包括至少一个无线仪器26、与该至少一个无线仪器26进行通信的主控制器28和用户界面装置29，它们一起形成分布式无线网络测试解决方案。该无线网络测试解决方案可以提供无线网络(客户机侧)从外向内视图对通过现有的网络接入点或网关提供的从内向外视图。主控制器28是具有无线接入点(AP)能力的智能装置，并且可以被放置在例如当确定何处放置网关22时稍后要放置网关22之处。主控制器28可以是专用装置或作为主控制器操作的无线仪器26。用户界面装置29向主控制器28发送控制命令，主控制器28继而可以向无线仪器26发送命令，并且从主控制器28接收信息，例如，用于确定在环境10中的拥塞、干扰和/或信号强度的信息，如下更详细所述。
无线仪器26可以是电池或外部供电使能装置，其在无线频谱内操作以在接收/发射使用在该无线频谱内发射或接收的无线信号编码的数据的同时进行射频(RF)和低电平信号测量。例如，在2.4GHz或5GHz无线频谱内操作的无线信号在一个或多个信道上发送以多种格式之一编码的数据，例如用于家庭或企业Wi-Fi能力的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11(a/b/g/n)、802.11ac、802.11ad和/或其他现有或未来开发的IEEE 802.11版本。
为了验证可用带宽，无线仪器26可以被编程来模拟在客户的无线装置上操作的能力和应用流量数据模式。例如，在家庭活动室内的无线仪器26可以被编程来模拟客户机Wi-Fi使能装置和它们的应用，诸如TV机顶盒、个人计算机或平板等。而在卧室中的无线仪器26可以被编程来模拟客户机Wi-Fi使能装置和它们的应用，诸如智能电话、平板或婴儿监控器。无线仪器26可以通过调整在各个无线仪器26上的设置而被编程，或者通过主控制器28使用用户界面装置29向每一个无线仪器发送简档而被编程，该简档指示无线仪器26要模拟什么类型的无线装置25和应用。当在没有简档的情况下被编程时，无线仪器尝试从网络获得最小所需带宽，并且然后获得最小带宽的倍数以验证在正常和压力条件下的网络性能。
图2是示例无线仪器26的框图。通常，每一个无线仪器26具有处理器30，处理器30可以包括多个处理器。处理器30可以被例如通过执行软件和/或通过硬件配置而被配置，以收集和分析与无线信号的信号强度相关的数据、在信道上的接收器的数量、其上正在发射无线信号的每一个信道的信号强度和在重叠相邻信道上的数据的发射，并且在相邻或重叠的无线频谱上发射来自现有装置27的无线电干扰。可以明白，图2的图示通过示例被提供，而不是通过限制被提供。在一些示例实施例中，可以省略在图2中图示并且相对于图2描述的一个或多个元件。补充地或替代地，在一些示例实施例中，无线仪器26可以包括对于在图2中图示并且相对于图2通过示例描述的那些的一个或多个补充元件。
在一些实施例中，无线仪器26也包括存储器32，存储器32可以例如包括嵌入存储器、外部存储卡和/或其他存储器装置。可以明白，在一些实施例中，存储器32可以包括多个存储器装置，包括不同类型的存储器的各种组合。无线仪器26可以进一步包括与处理器30进行通信的用户界面34，用于向处理器30内输入指令。无线仪器26可以另外包括通信硬件，用于向主控制器28和/或网关22发送信息/从其接收信息。该通信硬件可以例如包括接收器/收发器36、一个或多个天线38和/或可以提供用于无线地发送/接收信息的通信接口的其他适当的硬件。
存储器32可以存储软件，该软件包括代码，该代码当被处理器30执行时使得处理器30(或无线仪器26)执行在此所述的功能/方法。补充地或替代地，可以通过特定配置的硬件来执行功能，该特定配置的硬件例如是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等，其可以不依赖于软件，或者至少可以是使用特殊配置的硬件和执行指令的处理器的组合的混和手段。在使用这样的特定配置的硬件的一些实施例中，该特定配置的硬件可以实现处理器30的方面。无线仪器26可以分析现有的无线电环境，以识别无线频谱干扰、识别现有的无线装置和它们的信道映射、表征无线频谱信号强度、建立被监控区域的地理‘热图’以指示无线仪器26的覆盖区域和通信重叠。无线仪器26可以向主控制器28发送测试无线信号和从主控制器28接收测试无线信号，以便分析现有的无线电环境，并且确定无线网络的完整性和在网关22和无线装置25在其上操作的无线频谱内的干扰量。
无线仪器26的另一个实施例包括市售装置，诸如具有Wi-Fi能力的智能电话、平板、膝上型计算机或PC，它们可以在多种操作系统之一上操作，该操作系统例如是Microsoft Windows TM(微软公司的注册商标)、Apple TM iOS(苹果公司的注册商标)、Apple TM OSX、Google TM Android(谷歌公司的注册商标)或Linux TM(Linus Torvalds拥有的注册商标)。可以将无线仪器26实现为在这样的装置上的软件应用。
可以分析现有的无线电环境以表征目标频谱并且建立被监控区域的干扰图的装置的示例是Fluke Networks TM AirCheck(Fluke公司的注册商标)。Fluke Networks TMAirCheck Wi-Fi测试器提供了被监控的区域的单个地理点处的快照。不像Fluke NetworksTM AirCheck其他已知测试器那样，无线仪器26进一步被编程来在连续的时间段上同时分析在一个或多个点处的现有无线电环境，并且与主控制器28进行通信。
图3是示例主控制器28的框图。主控制器28是计算机，其可以执行以软件和/或硬件形式的应用，并且可以向每一个无线仪器26和用户界面装置29(图1)发送信息和从其接收信息。用户界面装置29可以被结合到无线仪器26和/或主控制器28内，并且/或者可以是独立的装置，诸如平板、智能电话、膝上型计算机、PC等。用户界面装置29可以是专用于显示来自主控制器28的信息的装置或执行包括用于主控制器28的应用的各种应用的装置。
通常，主控制器28具有处理器40，处理器40可以包括多个处理器。处理器40可以例如通过执行软件和/或通过硬件配置而被配置，来收集和分析来自无线仪器26的信息，该信息与无线电接收的强度、在信道上的接收器的数量、其上在发射无线信号的每一个信道的信号强度，以及在重叠相邻信道上的数据的传输和来自共享射频频谱的装置的无线电干扰相关。主控制器28可以进一步包括存储器42，其可以例如包括嵌入存储器、外部存储卡和/或其他存储器装置。可以明白，在一些实施例中，存储器42可以包括多个存储器装置，包括不同类型的存储器的各种组合。主控制器28可以另外包括通信硬件，用于向无线仪器26和/或网关22发送信息/从其接收信息。通信硬件可以例如包括接收器/收发器46、一个或多个天线48和/或可以提供用于无线地发送/接收信息的通信接口的其他适当的硬件。补充地或替代地，可以通过特定配置的硬件来执行功能，该特定配置的硬件例如是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等，其可以不依赖于软件，或者至少可以是使用特殊配置的硬件和执行指令的处理器的组合的混和手段。在使用这样的特定配置的硬件的一些实施例中，该特定配置的硬件可以实现处理器40的方面。
一些实施例的主控制器28可以包括和/或处于与用户界面装置29的操作通信。用户界面装置29可以在与处理器40的操作通信中，以向处理器40内输入指令。可以使用可以通过无线和/或有线连接连接到主控制器28的智能电话、平板、膝上型计算机、PC等实现用户界面装置29。
可以明白，通过示例而不是通过限制来提供图3的图示。在一些示例实施例中，可以省略在图3中图示并且相对于图3描述的一个或多个元件。补充地或替代地，在一些示例实施例中，无线仪器26可以包括对于在图3中图示并且相对于图3通过示例描述的那些的一个或多个补充元件。
图4是在环境10中实现主控制器28的示例通信网络49的框图。在将每一个无线仪器26放置在区域24中后，主控制器28可以例如经由对于客户机网络配置99的AP来与每一个无线仪器26连接和无线地进行通信。然而，可以明白，可以使用其他(例如，非结构化的)网络配置，包括例如自组织(ad hoc)网络配置。主控制器28的处理器40可以被配置为分析从无线仪器26接收的信息，并且向无线仪器26发送信息，如下更详细所述。
在一些示例实施例中，可以通过执行第三方软件的Wi-Fi使能住宅网关来提供主控制器的功能，该第三方软件可以在诸如Microsoft TMWindows、Apple TM iOS、Apple TMOSX、Google TM Android或Linux TM的多种操作系统之一上操作，例如是可以由GreenleeTM(Greenlee Textron公司的注册商标)提供。当执行这样的软件时，住宅网关可以被配置为根据在此公开的各个实施例来执行主控制器的功能。
在一些示例实施例中，主控制器可以包括通过连接，诸如通用串行总线(USB)连接、以太网连接、FireWire TM连接(苹果公司的注册商标)、Thunderbolt TM连接(英特尔公司的商标)和/或可以用于可通信地耦合计算装置的其他适当的有线连接。在其中主控制器连接到住宅网关的一些实施例中，主控制器可以(例如，经由USB连接)从网关获得其操作电力的至少一部分。因此，在一些这样的实施例中，主控制器可以不使用除了网关之外的电池或其他外部电源。
在一些示例实施例中，主控制器可以通过市售装置被实现，该市售装置例如是具有Wi-Fi能力的智能电话、平板、膝上型计算机或PC，它们可以在多种操作系统之一上操作，该操作系统例如是Microsoft Windows TM、Apple TM iOS、Apple TM OSX、Google TMAndroid或Linux TM。在这一点上，该市售装置可以通过软件被配置来执行根据在此公开的各个实施例的主控制器的功能。
网关22是计算机联网装置，其将在无线信号内编码的数据的分组从无线网络路由到另一个网络，通常是有线广域网(WAN)。网关22可以与无线仪器26、与主控制器28、用户界面装置29和与要稍后放置的客户的无线装置25进行通信。
图5是示例处理500的流程图，该示例处理500用于分析诸如环境10的RF环境以确定拥塞、干扰和/或信号强度。处理500也可以适用于其他类型的环境，例如，商业空间、机场、学校、户外环境、车辆等。处理500可以识别在环境10中的可能通信问题，提出对于问题的可能解决方案，并且设定客户的期望。如下更详细所述，处理500可以提出可用于环境10的优选的Wi-Fi信道，提出用于Wi-Fi AP的优选位置，并且/或者提供用于设定客户的期望的体验质量(QoE)度量。
为了启动该测试，定位装置，诸如无线仪器26、主控制器28和用户界面装置29，以分析环境，诸如环境10(502)。一旦主控制器28被加电或启动，或在连接到被加电的网关22的其他实施例中，可以启动主控制器的接入点无线电装置，由此允许用户界面装置29和无线仪器26与主控制器28例如无线地建立连接。无线仪器26被放置在其中技术人员期望表征无线频谱和模拟要随后放置的无线装置25的性能的每一个位置处。例如，可以将无线仪器26定位在卧室、家庭活动室、露台和车库旁边等，以复制来自Wi-Fi使能装置的信号，该Wi-Fi使能装置例如是无线机顶盒、无线膝上型计算机或台式PC、IP视频监控摄像机、无线光控制器、无线运动检测器、无线门铃、其他家庭自动化装置、无线使能的媒体装置、无线家用电器、无线电话、婴儿监控器等。
一些示例实施例的用户界面装置29包括软件、硬件和/或固件，以与主控制器28和无线仪器26合作地执行用于执行环境10的测试和分析的指令。用户界面装置29向主控制器28发送用于开始测试环境10的命令(506)。每一个无线仪器26当被放置和接通时在连续的时间段上通过下述方式分析现有的无线电环境，以表征Wi-Fi干扰、拥塞和信号覆盖：分析目标频谱，识别无线电干扰、网络干扰源、现有无线电接入点、信道分配和在无线仪器24的范围内的区域24的部分的信号强度。一旦被放置和接通，如主控制器28命令，无线仪器26可以进行从在特定放置点处的现有装置27发出的无线信号的干扰、拥塞和信号覆盖测量。每一个无线仪器26收集关于干扰、拥塞和信号覆盖的信息，并且在其存储器32中存储该信息。通过明白无线网络能力，用户界面装置29可以预测射频环境如何作为，并且可以使用环境的行为来确定可以被容纳来例如用于网络性能的最大数据带宽。
例如，基于来自用户界面装置29的命令，主控制器28可以向无线仪器26发送命令，以启动通过无线仪器26的单独测试阶段(508)。一种测试可以包括分析AP信道。在这一点上，主控制器28可以命令无线仪器26来从由可视的AP发射的信标帧分析信道信息，并且确定可视AP支持哪些信道宽度(510)。无线仪器26可以通过分析用于不同信道的AP信道信息来执行测试(512)。无线仪器26可以完成测试，并且报告结果(514)。主控制器28例如通过接收由无线仪器26向主控制器28无线地发送的报告来从无线仪器26获得结果。
主控制器28可以确定是否仍然进行另外的测试(518)。除了分析AP信道信息之外，可以使用诸如站点分析的另外的测试来测量信道拥塞。也被称为信道利用率的拥塞是介质多忙于其他竞争的Wi-Fi流量的量度。测量拥塞可以是在夜间在住宅区中或在日间在办公室环境中的暂时现象(例如，流量高突发)。因此，可以在延长的时间段上执行拥塞的更彻底的测量，以例如检测日间流量、夜间流量、在24小时时间段上的流量、星期的流量和/或月的流量、年的流量等。
主控制器28命令无线仪器26执行分组捕获，并且分析流量，以确定连接到AP的站的数量和类型，以发现本地干扰源，例如，在室内的强Wi-Fi发射装置，并且发现AP分析扫描未发现的另外的客户机和AP，例如，诸如恒温器、监控摄像机等的装置以及诸如Apple TMTV、Roku TM(Roku公司的注册商标)、智能TV等的视频流装置。主控制器28也可以命令无线仪器26分析IEEE 802.11k信息。如果AP符合EEE 802.11k，则无线仪器26分析AP信标信息以获得连接到AP的客户机的数量和信道利用因子。
另一种测试包括信道利用率。主控制器28可以命令无线仪器26执行分组捕获，并且分析流量以基于分组长度和传输数据率来确定信道利用率。主控制器28也可以命令无线仪器26查看发射延迟，该发射延迟测量从当将分组排队时到当分组到达接收器处时的时间。这可以用于测量在空中的拥塞。主控制器28可以命令无线仪器26通过下述方式来执行重试分析：执行分组捕获，并且分析流量，以确定作为重试的流量的百分比。这可以帮助明白拥塞是否是因为在装置之间的过量重试。主控制器28也可以命令无线仪器26通过下述方式来查看数据率分布：执行分组捕获，并且分析该流量以确定在链路之间使用的数据率。这有助于明白拥塞是否是因为使用消耗太多介质时间的低数据率的装置。主控制器28也可以命令无线仪器26通过下述方式来确定通过量：执行通过量测量，并且将结果与没有拥塞的环境的参考测量作比较。该通过量测量可以使用与流视频、流音频或网络冲浪服务类似的数据模式。
为了测量非Wi-Fi干扰，主控制器28也可以命令无线仪器26通过下述方式分析接收灵敏度：以预定发射(TX)数据率发射一系列分组，以推断环境的信噪比(SNR)。主控制器28可以命令无线仪器26查看媒体访问控制(MAC)循环计数器。无线电装置的MAC硬件可以包括寄存器，该寄存器被配置为计数MAC发射或接收帧所消耗和处理其他信号所消耗的时钟循环的数量。其他信号可以被考虑为非Wi-Fi干扰。主控制器28也可以命令无线仪器26确定本底噪声。高的本底噪声指示存在某种本地干扰。本底噪声可以在延长的时间段上测量。主控制器28可以命令无线仪器26查看物理层(PHY)错误计数器。无线电装置的MAC可以包括计数器，该计数器被配置为测量RX引擎在寻找Wi-Fi信号的同时在检测到的PHY错误的数量。主控制器28也可以命令无线仪器26执行频谱分析。新一代的无线电装置具有特殊模式，该特殊模式暴露所接收的分组的低电平IQ值，以便执行快速傅立叶变换(FFT)，并且确定可能在环境中存在的干扰的类型。
为了测量信号强度，主控制器28可以命令无线仪器26确定无线电装置报告的信标帧的接收信号强度指示符(RSSI)。主控制器28也可以命令无线仪器26通过下述方式来执行分组捕获：分析诸如确认(ASK)、探测等的其他类型的分组的RSSI。主控制器28可以命令无线仪器26通过下述方式来确定接收灵敏度：以预定TX数据率来发送一系列分组以推断环境的SNR。
无线仪器26进行RF和低电平分组测量，并且以模拟要稍后放置的客户的无线装置27或应用带宽要求的方式来发射和接收数据。例如，在家庭活动室中的无线仪器26可以进行RF和低电平测量，并且模拟在网络冲浪的计算机，并且，在儿童的卧室中的无线仪器26可以模拟在发送流音频的婴儿监控器。TV可以包括音频和视频电子设备，并且地下室可以包括AP，诸如网关或路由器等。无线仪器26进行RF和低电平测量，并且可以被主控制器28指令来发送和接收以模拟装置或应用。
在分开地和/或与主控制器28协同地分析干扰、拥塞和信号问题后，无线仪器26自动地向主控制器28发射它们的结果，或者，技术人员利用主控制器28来从每一个无线仪器26收集信息(520)。如在图6中更详细地所述，用户界面装置29和/或主控制器28基于由无线仪器26收集的信息来确定优选的AP信道(522)。用户界面装置29和/或主控制器28确定优选的AP位置点(524)，如在图7A-D、8和9中更详细所述。
用户界面装置29和/或主控制器28并且/或者无线仪器26连同主控制器28也可以确定无线仪器26的每一个的QoE分数，以例如记录无线仪器26的每一个位置的网络浏览、语音、视频流、HD视频流、IEEE 802.11a、b、g、n、ac、ad等的质量。体验QoE度量的质量的目标是设定客户的关于他们的RF环境的限制的期望。QoE度量可以是缩放的测量的集合的加权平均。例如，为了计算特定房间的QoE：
QoE卧室(S拥塞,S干扰,S信号,S应用)＝W拥塞*S拥塞+W干扰*S干扰+W信号*S信号+W应用*S应用
其中：
Wx是参数x的加权(例如，干扰、拥塞和信号强度)。
Sx是每一个参数x的分数。
例如，对于S信号，可能通过测试来确定提供信号强度的最精确表示的两种方法是RSSI和SNR。其中，SNR比RSSI略好。也可以基于实验来确定并且使用在测试期间收集的数据来细调每一个比例的范围。
Figure BDA0000585718890000141
Figure BDA0000585718890000142
S信号＝WRSSI*SRSSI+WSNR*SSNR＝(.4)(3)+(.6)(5)＝4.2。可以在每一个无线仪器26的每一个位置映射QoE分数，以提供在每一个位置中的客户的所确定的体验质量的可视表示。
用户界面装置29也可以使用无线仪器26的所有位置的加权平均以类似的方式确定整个射频环境10(例如，房屋)的总的QoE分数。例如：
QoE房屋＝WP1*QoEP1+WP2*QoEP2+WP3*QoEP3+WP4*QoEP4。
在一些实施例中，默认加权可以对于所有的房间位置相同：W＝1/(无线仪器的数量)。这像算术平均那样。对于可用QoE确定标准偏差，并且这用于调整落在1、2、3等标准偏差之外的QoE的加权。也可以应用通过尝试确定的调整因子。其原因是具有不良QoE的一个或两个房间可以具有突发的重试，并且/或者使用较低的数据率。这可能影响当多个房间同时在播放时其他房间的可用信道容量。例如，具有4.5、4.2、3.8和2.5的QoE的位置导致平均3.75的QoE。标准偏差是0.88，其导致具有落在一个(1)标准偏差之外的2.5d房间。在该情况下，可以从(0.25+0.10＝0.35)调整该房间的加权，并且可以将其他房间向下调整为(0.22)。这导致3.58的房屋QoE。
可以保持QoE分数的记录，使得客户服务代理和技术人员可以当客户具有关于环境10的通信性能的问题时参考该报告。例如，该报告可以指示网络浏览是否在确定的房间中工作良好和Netflix TM(Netflix公司的注册商标)或其他流服务是否可以在房间中充分地操作或者是否可能需要对环境的更新。如果测试的结果是不足(530)，则可以采取校正行为，例如，向系统增加中继器、移动AP等，并且，主控制器28可以基于新的配置来重启测试(508)。如果测试结果可接受(530)，则包括上面确定的信息的网络性能报告可以被产生和存储以用于未来参考(534)。例如，可以产生Wi-Fi网络出生证书，并且在服务调用或扩展服务的情况下将该数据上载到基于云的服务器以用于未来参考。
图6是用于确定信道选择的示例处理600的流程图。使用来自AP无线电装置的扫描结果，计数在每一个信道中的AP的数量，并且拾取具有最低数量的AP的信道(602)。存在向在2.4GHz频带上时区信道1、6或11的趋势。5GHz信道使用不同的带。根据无线电装置或操作系统提供什么，可以例如通过分析在信标内的IEEE 802.11k信息在每一个信道上以确定的时间量执行分组跟踪(604)。居住时间越长，则可以收集关于信道的越多的信息。在扫描每一个信道后，分析分组，并且收集统计信息。一旦扫描了所有的信道，则每一个信道将所收集的统计信息处理和评分。可以基于分数来分类一系列信道，并且选择具有最低分数的信道。
主控制器28向与环境10相关联的无线仪器26发送任务参数(606)。任务参数可以包括信道列表、监管信息(FCC等)和监控每一个信道所花费的时间。在系统中的无线仪器26在发送广播探测请求的同时对于每一个信道执行分组捕获(608)。当接收到分组时，可以对于每一个无线仪器26收集下面的统计信息：源地址、目的地地址、AP地址(BSSID)、用于信标和探测器的AP名称(SSID)、信号强度(RSSI)分布(最小值、最大值、平均值、中间值)、数据率信息(最小值、最大值、平均值、中间值)、在信标和探测器中的分开的信息元素、重试信息、总的介质占用率(例如，基于分组长度和数据率计算的时间)和短期执行的持续时间带宽测量(或在选择的数量的信道上进行的)。从所有装置汇集所收集的数据(610)。然后，基于所收集的数据来向每一个信道应用一组惩罚(612)。选择具有最低惩罚的信道(614)。为了验证信道选择，可以将通过执行分组跟踪选择的信道与通过扫描选择的信道作比较(616)。
图7A-D是可以基于由主控制器28和无线仪器26提供的信息产生以确定网关22的正确放置的示例报告的屏幕截图。根据一些示例实施例，该报告可以例如被用户界面装置29显示。如上所述，无线仪器26和主控制器28被配置为发送信标。主控制器28执行信道选择扫描。扫描列表包括在区域中的装置的列表(接入点，例如，网关和路由器、站点、主控制器28、无线仪器26等)。诸如作为AP的主控制器28和/或网关22的AP被放置在虚拟同心圆的中间。每个无线仪器26基于下面的部分的至少一个被放置在不同的外圆处：接收信号强度指示符(RSSI)、信号通过量或QOE分数等。
结果可以包括用于无线仪器26和/或网关22的有效当前位置的勾选指标。例如，在图7C中，无线仪器26和网关22的有效(有时也被称为正确的或满意的)位置可以指示无线仪器26可以基于在区域24中的干扰、拥塞和信号强度等执行它们的预期功能，例如，网络浏览、语音、视频流、HD视频流和/或IEEE 802.11b、g、n、ac等的位置。补充地或替代地，该位置可以对于网络浏览有效，而不是对于HD视频流(例如，不可获得足够的通过量)和IEEE802.11ac(不可获得足够的SNR)等有效。解释点指示符指示在那个位置处的性能的可能变差，并且，X指示例如因为干扰、拥塞和/或信号衰减导致的、所确定的功能在该位置处的不可接受的表现。例如，该位置对于IEEE 802.11ac不是有效的，但是它对于IEEE 802.11b、g和n有效。在图7D中，将每一个无线仪器26基于其对应的外圆基于在彼此之间的最大RSSI放置在不同的位置处，因为每一个无线仪器26在发信标并且可以在彼此的扫描结果中。
报告可以基于上面确定的干扰、拥塞和信号覆盖。报告指示网关22的最佳位置以及到无线网络的可能另外的接入点。在住宅或商业设施的示例中，技术人员从无线仪器26的每一个收集信息，然后将无线网关22通电。主控制器28向无线仪器26的每一个推送登录信息，并且随后登录到无线网络。无线仪器26可以然后模拟在所放置的无线仪器26的位置处安装的特定类型的无线装置25的性能要求。
图8基于从无线仪器26和主控制器28接收的干扰、拥塞和信号衰减信息的分析的示例热图报告800的屏幕截图。可以基于在图7A-D中的报告来构造该热图。可以在RSSI在每个链路之间平衡之处确定网关22的理想位置。如果应当调整网关22的放置，则可以显示其中网关22应当移动的一般方向802。技术人员可以当配置无线仪器26时提供名称和位置信息，例如，在第二层上的主卧室。对于每一个位置，可以对于诸如网络浏览、语音、视频流、高清晰度(HD)视频流、Wi-Fi信道等的不同的信号类型确定干扰和拥塞。无线仪器26能够模拟不同的Wi-Fi使能装置的能力和/或模拟由诸如流视频、流音频和/或网络冲浪服务等的不同应用使用的流量数据模式。可以确定诸如AP2、AP3的任何问题接入点，并且可以提供解决方案。
图9是图示无线仪器26和主控制器28在环境900中的放置和基于它们的放置的状态的示例报告。环境900可以包括多层，例如，地下室、第一层和第二层等。在这个示例中，无线仪器26位于TV室、主卧室、办公室、儿童的卧室和厨房中。网关28或其他接入点位于地下室中。无线仪器26可以被标注标签，以将无线仪器26与向技术人员显示的表示相关，该表示例如是主卧室、办公室、儿童的卧室、TV室、厨房和网关接入点(AP)。勾选状态指示基于无线仪器26的当前位置的性能满足服务的最低要求，例如，无线仪器26能够基于所确定的干扰、拥塞和/或信号衰减等来执行它们的预期功能。
可以图示下述部分的性能：信号强度、信噪比、确定的应用，该确定的应用例如是Netflix TM,hulu TM(Hulu,LLC的注册商标)、Pandora TM(Pandora Media公司的注册商标)等。当点击性能标记时，可以显示关于性能的另外的细节，例如，该位置是否对于网络浏览、语音、视频流、HD视频流、IEEE 802.11a、b、g、n、ac、ad等独立地可接受。例如，可以将位置确定为对于视频流和IEEE 802.11b可接受但是对于IEEE 802.11ac不可接受。
主控制器28可以向用户界面装置29提供(例如，上载)由每一个无线仪器26确定的无线电环境的分析，披露了现有的位置风险。诸如智能电话、平板、膝上型、PC等的用户界面装置29可以向技术人员通知关于无线网关22的放置的最佳位置。从由主控制器28和无线仪器26产生的数据，技术人员可以推断无线网关22的第一逻辑位置是否满足客户的服务质量需要。如果否，则技术人员可以移动到向无线网关22的UI装置报告的下一个最佳位置，并且迅速地重复验证服务质量(QOS)的处理。例如可以通过下述部分来进行这样的推理：当技术人员选择逻辑无线网关22位置时使用的信道或具有最大流量的信道的分析；或者，当技术人员在网关位置之间移动时在无线仪器26和主控制器28之间的信号强度的分析。当主控制器28位于该最佳位置中时，然后使用主控制器28来将要稍后被放置在每一个无线仪器26的位置处的客户的无线装置25建模，以验证向所需的服务质量传递的网络的能力。
在例如通过位于稍后放置网关22的位置处的主控制器28来确定最佳位置后，主控制器28和无线仪器26被留下操作，以便连续地分析现有的无线电环境，以表征目标频谱和识别无线电干扰、网络干扰源、现有的无线电接入点、信道分配和被监控的区域的信号强度。可以在范围从几分钟到几天的时间段上执行这一点。因为在某个时间段上收集信息，所以这避免了由技术人员先前执行的“快照”。因为在某个时间段上收集信息，所以更可能所有的干扰装置在监控期间的某个时间段操作。
在通过主控制器28分析信息后，网关22被放置在期望的位置中并且被启动。主控制器28使用电缆或无线地连接到网关22。网关登录信息被输入到主控制器28内，并且被传送到无线仪器26。无线仪器26丢弃它们到主控制器的连接，并且连接到网关22。在与主控制器28协作的同时与网关进行通信的无线仪器26验证客户的实际无线网络性能，并且确定最大无线网络性能以保证必要的传递的服务质量，并且确定未来的能力。主控制器28产生安装和验证报告，其详细描述了部署前无线电环境、主控制器28和网关验证阶段。该报告在安装队的控制下可以被提供到客户，并且被存储以用于以后的使用。在确定正确地定位网关22后，客户的装置25然后被定位在区域24中并且连接到网关22以用于随后的使用。
网络变差可能因为装置27的重新定位、内部和外部增加装置27、宽带外部噪声或结构修改等而在部署和验证后出现。如果在网关22的安装后产生问题，则可以将一个或多个无线仪器26在连接到客户接入点的同时不确定地放置在区域中，以连续地监控IEEE802.11(a/b/g/n)、802.11ac、802.11ad等环境，该环境在计算体验质量的同时测量干扰、拥塞和信号完整性，以便确定网络变差的定时和起因。无线仪器26建立诸如1小时、半天、一天、一星期、一月、一年等的长期干扰和服务质量图，该图可以被适当的方面分析以识别影响客户的体验质量的静态和动态问题。
在一些情况下，客户命令技术人员何处放置网关22，例如，在其中不可能看到网关22的办公室中。如果客户指定网关22的定位，则可以使用系统20来向客户通知这样的放置的可能问题，诸如装置27的信号强度的不足或对于用于装置27的信号的干扰。在该情况下，如果已知放置呈现问题，则可以提供另外的无线接入点以加强那些装置27的性能。补充地或替代地，可以向环境10增加无线信号增强器或中继器以提高性能。
图10是示例主控制器28的透视图。可以理解，通过示例而不是通过限制来提供图10的示例，使得在本公开的范围内考虑其他装置形状因数与用户界面控件的选择和放置。主控制器28包括外部双带天线1000a、b。主控制器28可以包括一个或多个按钮和/或其他用户输入机构，诸如按钮1002、1004和1006。按钮1002用于向用户界面装置29识别主控制器28，并且按钮1006用于将主控制器与无线仪器26配对。按钮1004用于将主控制器28通电和断电。主控制器28也包括指示灯1008a、b，以识别操作和电力状态。补充地或替代地，可以使用智能电话、平板、膝上型计算机或PC等来实现主控制器28。
图11是示例无线仪器26的透视图。可以明白，通过示例而不是通过限制来提供图11的示例，使得在本公开的范围内考虑其他装置形状因数与用户界面控件的选择和放置。无线仪器26包括一个或多个按钮和/或其他用户输入机构，诸如按钮1102、1104和1106。按钮1102用于向用户界面装置29识别无线仪器26。按钮1106用于将无线仪器26与主控制器28配对。按钮1104用于将无线仪器26通电和断电。无线仪器26也包括指示灯1108a、b，以识别操作和电力状态。补充地或替代地，可以使用智能电话、平板、膝上型计算机或PC等来实现无线仪器26。
图12A和12B是用户界面装置29到主控制器28和无线仪器26的示例连接的框图。在图12A中，为了测试环境10，用户界面装置29例如经由Wi-Fi连接向主控制器28发送命令。可以明白，通过示例而不是通过限制来提供在用户界面装置29和主控制器28之间的Wi-Fi连接的例示。在这一点上，其他类型的连接可以在本公开的范围内适应于在用户界面装置29和主控制器28之间的通信，不论是无线的或有线的。主控制器28使用Wi-Fi连接902与无线仪器26进行通信。其他类型的连接可以适应于在主控制器28和无线仪器26之间的通信，不论是无线的或有线的。在图12B中，在环境10的无线质量的验证处理期间，网关22或其他客户AP经由诸如以太网跳线的导线与无线仪器26连接。网关22经由Wi-Fi或其他连接与无线仪器26进行通信。
虽然已经相对于在Wi-Fi网络中的应用描述了各种示例实施例，但是可以明白，示例实施例可以在细节上作必要的修改而被应用以提供分布式系统，该分布式系统包括主控制器和一个或多个无线仪器，使得能够分析由其他无线联网技术使用的无线频谱，并且/或者在本公开的范围内使用其他无线联网技术来确定装置的适当的放置。通过非限定性示例，根据一些实施例描述的技术可以用于促进诸如可以用于许可和/或未许可带者的小区蜂窝基站(例如，毫微微小区或纳米小区等)的放置位置的分析。作为另外的示例，一些实施例可以用于促进基站的放置位置的分析，该基站可以用于通过未经许可的频谱来提供蜂窝语音和/或数据服务，诸如长期演进-未经许可(LTE-U)基站。作为另一个示例，一些实施例可以用于促进个人蜂窝热点装置的放置位置的分析，该个人蜂窝热点装置可以被配置为向蜂窝网络提供Wi-Fi接入点和网关。
虽然在附图中图示并且相对于附图描述了特定实施例，但是可以设想，本领域内的技术人员可以在不偏离所附的权利要求的精神和范围的情况下设计各种修改。因此，可以明白，本公开和所附的权利要求的范围不限于在附图中图示并且相对于附图说明的特定实施例，并且修改和其他实施例意欲被包括在本公开和所附的权利要求的范围内。而且，虽然上述的说明和相关联的附图在元件和/或功能的特定示例组合的上下文中描述了示例实施例，但是应当明白，在不偏离本公开和所附的权利要求的范围的情况下，替代实施例可以提供元件和/或功能的不同组合。

Claims (25)

1.一种用于评估无线网络部署的系统，包括：
多个无线仪器，每个所述无线仪器被配置为在被监控区域中发送、接收和测量所接收的无线信号，每个所述无线仪器还被配置为使得所述多个无线仪器中的第一无线仪器被配置为模拟数据流应用并且所述多个无线仪器中的第二无线仪器被配置为模拟网络冲浪应用；以及
主控制器，所述主控制器与每个所述无线仪器连接，以形成分布式无线网络测试解决方案，所述主控制器能够定位到建议的接入点位置并被配置为与每个所述无线仪器发送和接收无线信号，测量所接收的无线信号，并且执行所述无线信号的分析，以基于所述无线信号来确定所述分布式无线网络的体验质量值，
其中所述体验质量值是基于多个测量而计算的。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器、所述第一无线仪器和所述第二无线仪器中的一个或多个被配置为基于所述分析来确定均在与所述主控制器或接入点连接的所述第一无线仪器和所述第二无线仪器中的至少之一的位置处的服务质量值。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器和所述多个无线仪器中的一个或多个被配置为基于所述分析来确定整个射频环境的服务质量值。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器和所述多个无线仪器中的一个或多个被配置为基于所述分析来确定无线接入点的放置，与所述主控制器相关联的用户界面被配置为显示用于期望部署的接入点的重新定位的建议方向。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器和所述多个无线仪器的一个或多个被配置为基于所述分析来选择优选的无线接入点信道。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器被配置为基于所述分析来确定在接入点和无线装置之间的最大可获得数据带宽。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器被配置为基于所述分析来确定整个射频环境的所述体验质量值。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器被配置为用作对所述多个无线仪器的接入点。
9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括与所述主控制器连接的用户界面，其中，所述用户界面被配置为命令所述主控制器测试所述无线网络部署。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个无线仪器用于一次测试整个射频环境。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个无线仪器中的每个被配置为多个不同模拟Wi-Fi使能装置中的一个的能力并模拟由包括流视频、流音频和网络冲浪服务的一个或多个的应用使用的流量数据模式。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器被配置为生成并显示报告，所述报告指出所述多个无线仪器和所述主控制器在环境中的布置，并包括基于所述布置用于每个仪器的性能状态指示符。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述报告包括接入点应该移动的方向。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述布置反映为结构的三维表示。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述结构的三维表示包括所述布置所在的层。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主控制器被配置为计算包括所述主控制器和所述多个无线仪器的网络的体验质量值，所述多个测量包括干扰数据、信道利用数据、信号强度数据和局部体验质量度量。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述体验质量值是针对所述多个无线仪器中的一个的特定位置和所述主控制器而计算的，并用于在生成的报告中指示在所述特定位置处的功能性。
18.一种如权利要求1所述的系统中的设备，包括：
处理器，所述处理器被配置为分析射频环境，所述射频环境包括接入点和一个或多个无线仪器，所述处理器被配置为：允许所述一个或多个无线仪器执行包括数据流和网络浏览应用的不同设备模拟，并且一次确定用于整个射频环境的体验质量值，
其中，所述处理器被配置为通过下述方式来执行通过量测量：模拟Wi-Fi使能装置的能力或模拟由包括流视频、流音频和网络冲浪服务的一个或多个的不同应用使用的流量数据模式。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述处理器被配置为分析来自接入点信标的信道信息，以确定被所述接入点支持的信道宽度。
20.根据权利要求18所述的设备，其中，所述处理器被配置为执行分组捕获和分析Wi-Fi流量，以确定连接到所述接入点的站的数量和类型。
21.根据权利要求18所述的设备，其中，所述处理器被配置为分析802.11k信息，以确定连接到所述接入点的客户机数量和信道利用因子中的至少一者。
22.根据权利要求18所述的设备，其中，所述处理器被配置为执行分组捕获并分析流量以基于分组长度和传输数据率来确定信道利用率。
23.根据权利要求18所述的设备，其中，所述处理器被配置为测量从当分组排队时到当所述分组到达接收器处时的时间。
24.根据权利要求18所述的设备，其中，所述处理器被配置为执行分组捕获并分析流量以确定作为重试的流量的百分比。
25.一种用于评估在部署环境中的WLAN网络部署的系统，包括：
主控制器；
用户界面；以及
多个无线仪器，所述多个无线仪器分别位于所述部署环境中的多个位置中的各自位置处，位于各自位置的每个无线仪器被配置为：
生成、发送和接收WLAN流量，以测量在各自位置处来自其他WLAN网络源的干扰；
生成、发送和接收WLAN流量，以测量在各自位置处来自非WLAN网络源的干扰；
生成、发送和接收WLAN流量，以测量在各自位置处针对多个信道的信道利用；
生成、发送和接收流量，以测量在各自位置处用于所述主控制器的信号强度；
向所述主控制器发送针对各自位置的WLAN干扰数据；
向所述主控制器发送针对各自位置的非WLAN干扰数据；
向所述主控制器发送针对各自位置的信道利用数据；以及
向所述主控制器发送针对各自位置的信号强度数据；
其中，所述主控制器被配置为：
发送和接收WLAN流量，以测量在所述多个位置中的每个位置处来自其他WLAN源的干扰；
发送和接收WLAN流量，以测量在所述多个位置中的每个位置处来自非WLAN源的干扰；
发送和接收WLAN流量，以测量在所述多个位置中的每个位置处来自针对多个信道的信道利用；
发送和接收WLAN流量，以测量在所述多个位置中的每个位置处针对每个所述无线仪器的信号强度；
从所述多个无线仪器中的每个无线仪器接收针对各个位置的WLAN干扰数据；
从所述多个无线仪器中的每个无线仪器接收针对各个位置的非WLAN干扰数据；
从所述多个无线仪器中的每个无线仪器接收针对各个位置的信道利用数据；
从所述多个无线仪器中的每个无线仪器接收针对各个位置的信号强度数据；
基于接收的针对所述多个位置的WLAN干扰数据、非WLAN干扰数据、信道利用数据和信号强度数据，确定用于所述WLAN网络部署的接入点信道；
针对所述多个位置中的每个位置，基于接收到的针对所述多个位置的所述每个位置的WLAN干扰数据、非WLAN干扰数据、信道利用数据和信号强度数据，计算针对所述每个位置的局部体验质量度量；
基于针对所述多个位置的体验质量度量，计算针对整体WLAN网络部署的体验质量度量；以及
其中，所述用户界面被配置为：
显示报告，所述报告指示所述每个位置对于多个应用中的每个应用是否有效，其中所述多个应用包括至少部分基于所述主控制器接收到的针对所述多个位置的WLAN干扰数据、非WLAN干扰数据、信道利用数据和信号强度数据的网络浏览、音频、视频流和高分辨率视频流；以及
显示至少部分基于所述主控制器接收到的针对所述多个位置的WLAN干扰数据、非WLAN干扰数据、信道利用数据和信号强度数据的热图报告。
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