CN108156616A - 通信路径管理方法及通信路径管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通信路径管理方法及通信路径管理系统。通信路径管理方法包括以下步骤：提供连接于一移动载具的多个通信路径。分析各个通信路径的多个评估项目。依据移动载具的一感测数据，辨识移动载具的一需求情境。依据需求情境，获得一项目重要性信息。以项目重要性信息为基准，依据此些评估项目，选择出此些通信路径的至少其中之一供移动载具进行通信。
Description
技术领域
本发明是有关于一种通信路径管理方法及通信路径管理系统。
背景技术
随着行动通信技术的发展，移动载具可以通过无线通信来传递与接收各种信息。目前移动载具的通信路径管理主要以固定的传输路径为主。为了降低延迟及提高反应时间，可能会通过降低数据量的单一方式来达成。
然而，移动载具并非固定于某一地点，而是会随着移动过程遭遇到不同的情况，并非所有情况都适合降低数据量。因此，必须研发出更具弹性的通信路径管理方式，以符合移动载具的特性。
发明内容
本发明有关于一种通信路径管理方法及通信路径管理系统。
根据本发明的一实施例，提出一种通信路径管理方法。通信路径管理方法包括以下步骤：提供连接于一移动载具的多个通信路径。分析各个通信路径的多个评估项目。依据移动载具的一感测数据，辨识移动载具的一需求情境。依据需求情境，获得一项目重要性信息。以项目重要性信息为基准，依据此些评估项目，选择出此些通信路径的至少其中之一供移动载具进行通信。
根据本发明的一实施例，提出一种通信路径管理系统。通信路径管理系统包括一路径单元、一评估单元、一辨识单元、一重要性分析单元及一选择单元。路径单元用以提供连接于一移动载具之多个通信路径。评估单元用以分析各个通信路径的多个评估项目。辨识单元用以依据移动载具的一感测数据，辨识移动载具的一需求情境。重要性分析单元用以依据需求情境，获得一项目重要性信息。选择单元以项目重要性信息为基准，依据此些评估项目，选择出此些通信路径的至少其中之一供移动载具进行通信。
附图说明
图1绘示根据一实施例的一移动载具的多个通信路径的示意图。
图2绘示根据一实施例的通信路径管理系统的示意图。
图3绘示根据另一实施例的通信路径管理系统的示意图。
图4绘示根据一实施例的通信路径管理方法的流程图。
图5A～5F绘示根据一实施例的各种移动状态的示意图。
图6绘示根据一实施例的辨识单元的示意图。
图7绘示根据一实施例的评估项目的评比方式的示意图。
图8绘示根据另一实施例的通信路径管理系统的示意图。
图9绘示根据另一实施例的通信路径管理方法的流程图。
图10绘示地图信息的示意图。
附图标记说明
100、100’、100”：通信路径管理系统
110：路径单元
120：评估单元
130：辨识单元
140：重要性分析单元
150：选择单元
160：归类单元
170：预测单元
800：服务器
900：移动载具
DE：需求情境
E0：标准阈值
EV：评估项目
G1：第一群集
G2：第二群集
G3：第三群集
L1、L2、L3、L4：虚线
MD：辨识模型
MP：地图信息
PH、PH1、PH2、PH3、PH4：通信路径
R1、R2：载入范围
S110、S120、S130、S140、S150、S160、S170：流程步骤
SD：感测数据
VI：项目重要性信息
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参照图1，其绘示根据一实施例的一移动载具900的多个通信路径PH的示意图。移动载具900例如是一交通工具、或交通工具上的运算装置。移动载具900可提供道路上的路况信息或任何网络搜寻的数据。移动载具900连线至服务器800以取得信息。移动载具900与服务器800之间可以通过多个基地台形成多个通信路径PH。基地台例如是通信系统业者架设之大型基地台或家庭基站(femtocell)。此些通信路径PH内可能采用同一种通信标准、或兼用不同的通信标准(如第三代行动通信技术(3rd-Generation，3G)、长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)、WiFi、短距无线通信技术(Dedicated short-rangecommunications，DSRC))。此些通信路径PH的特性不同，且在不同区域的情况也有差异。此外，某些通信路径PH也有地理范围的限制。再者，随着移动载具900的移动，移动载具900所需要的信息也会不同。因此，随着移动载具900的移动，适应性地评估与选择通信路径PH，以使移动载具900能够有效率地与服务器800进行沟通。
请参照图2，其绘示根据一实施例的通信路径管理系统100的示意图。通信路径管理系统100包括一路径单元110、一评估单元120、一辨识单元130、一重要性分析单元140及一选择单元150。通信路径管理系统100可以设置于移动载具900内，或者设置于服务器800内。或者，在另一实施例中，请参照图3，其绘示根据另一实施例的通信路径管理系统100’的示意图，通信路径管理系统100’的路径单元110、评估单元120及选择单元150可以设置于服务器800内，通信路径管理系统100’的辨识单元130及重要性分析单元140可以设置于移动载具900内。
路径单元110、评估单元120、辨识单元130、重要性分析单元140及选择单元150例如是用以执行各种分析、运算、数据撷取或数据提供程序的一芯片、一电路、一电路板、程序代码、或储存程序代码的记录装置。通信路径管理系统100、服务器800及/或移动载具900可以包含一可执行程序代码的处理器。以下更搭配一流程图详细说明上述各个元件的运作方式。
请参照图4，其绘示根据一实施例的通信路径管理方法的流程图。在步骤S110中，路径单元110提供连接于移动载具900的通信路径PH。路径单元110可以通过各种信息建立或查找出移动载具900的通信路径PH。在一实施例中，路径单元110可以控制移动载具900广播一广播信号，并依据响应信号得知连接于移动载具900的通信路径PH。在另一实施例中，路径单元110可以依据移动载具900的位置信息，查找出能够提供给移动载具900的通信路径PH。
接着，在步骤S120中，评估单元120分析各个通信路径PH的多个评估项目EV。举例来说，评估项目EV例如是一网络等待时间(routing path latency)、一可用带宽(availablebandwidth)、一可用带宽的变异量(variance of availablebandwidth)、一连线保持能力(connection keeping ability)、或一传输成本。请参照表一，其示例多个通信路径PH的评估项目EV的分析结果。
表一
其中，网络等待时间的数值越低越佳，可用带宽的数值越高越佳，可用带宽的变异量的数值越低越佳，连线保持能力的数值越高越佳。各个通信路径PH的特性不同，故不同的通信路径PH在不同的评估项目EV会有不同的表现。若移动载具900需要快速接收大量信息时，可选用可用带宽较佳者；若移动载具900需要密集地更新信息时，可选用连线保持能力较佳者。
然后，在步骤S130中，辨识单元130以依据移动载具900的一感测数据SD，辨识该移动载具900的一需求情境DE。需求情境DE例如是移动载具900的一移动状态、一网络负载状态、一周遭环境状态或一成本需求。移动状态包括停红灯、急弯、紧急煞车、变换车道、缓速前进、快速前进等。网络负载状态例如是网络满载、网络闲置、网络于一般使用状态。周遭环境状态例如是单线道、双线道、六线道、岔路、以及其他路上的交通情况。成本需求例如是成本优先、效率优先。请参照图5A～5F，其绘示根据一实施例的各种移动状态的示意图。举例来说，如图5A所示，移动载具900位于停红灯的移动状态；如图5B所示，移动载具900位于急弯的移动状态；如图5C所示，移动载具900位于紧急煞车的移动状态；如图5D所示，移动载具900位于变换车道的移动状态；如图5E所示，移动载具900位于缓速前进的移动状态；如图5F所示，移动载具900位于快速前进的移动状态。
请参照表二，其示例感测数据SD的内容。在此步骤中，辨识单元130所收集的感测数据SD例如是包含加速度(G/秒)(含X轴向加速度、Y轴向加速度、Z轴向加速度)、角加速度及/或方向盘转动值(度)、移动速度(公里/小时)。
表二
请参照图6，其绘示根据一实施例的辨识单元130的示意图。在一实施例中，辨识单元130例如是，但不以此为限，通过一机器学习分类算法(例如是一人工神经网络算法(artificial neural network，ANN)、一支持向量机(support vector machines，SVM)、...)进行辨识。辨识单元130通过大量的历史数据训练出辨识模型MD。在实时应用中，辨识单元130即可将接收到的感测数据SD输入此辨识模型MD，进而输出对应的需求情境DE。
接着，在步骤S140中，重要性分析单元140依据需求情境DE，获得一项目重要性信息VI(绘示于图5A～5F)。项目重要性信息VI指出此些评估项目EV的一部分。举例来说，在急弯的需求情境DE中，项目重要性信息VI指出网络等待时间及连线保持能力为较重要的评估项目EV；在紧急煞车的需求情境DE中，项目重要性信息VI指出网络等待时间、可用带宽及可用带宽的变异量为较重要的评估项目EV。各种不同的需求情境DE对应于不同的项目重要性信息VI。项目重要性信息VI可经由大量数据的统计分析而获得、或者通过使用者进行设定。
然后，在步骤S150中，选择单元150以项目重要性信息VI为基准，依据此些评估项目EV，选择出此些通信路径PH的至少其中之一供移动载具900进行通信。举例来说，急弯的需求情境DE所对应的项目重要性信息VI为网络等待时间及连线保持能力。故选择单元150将依据网络等待时间及连线保持能力等两项评估项目EV综合评比此些通信路径PH，以挑选出网络等待时间及连线保持能力最佳的通信路径PH。在一实施例中，选择单元150可以挑选出两条以上的通信路径PH给移动载具900。
请参照图7，其绘示根据一实施例的评估项目EV的评比方式的示意图。在评比过程中，选择单元150对通信路径PH进行分群，来决定各个通信路径PH隶属于哪一个或哪些评估项目EV的优良类别。举例来说，虚线L1为网络等待时间的评估项目EV的分类，虚线L1右侧的斜线区域为隶属于优良网络等待时间的类别。虚线L2为可用带宽的评估项目EV的分类，虚线L2下侧的斜线区域为隶属于优良可用带宽的类别。虚线L3为可用带宽的变异量的评估项目EV的分类，虚线L3左侧的斜线区域为隶属于优良可用带宽的变异量的类别。虚线L4为连线保持能力的变异量的评估项目EV的分类，虚线L4右侧的斜线区域为隶属于优良连线保持能力的变异量的类别。在移动载具900位于急弯的需求情境DE中，项目重要性信息VI指出网络等待时间及连线保持能力为较重要的评估项目EV。选择单元150从图7的分类中可以从虚线L1右侧及虚线L4右侧重叠的范围挑选通信路径PH。选择单元150可以对评估项目EV的数值进行正规化，而以百分比的形式来表示。各个评估项目EV具有一标准阈值E0，以标准阈值E0为基准，评比各项数值高出(或低于)标准阈值E0多少百分比。并将网络等待时间及连线保持能力综合比较，以挑选出最佳的通信路径PH。以图7为例，针对网络等待时间及连线保持能力两项评估项目EV来做比较，通信路径PH1在这两项评估项目的综合分数明显高于通信路径PH2、PH3、PH4。因此选择单元150将优先挑选通信路径PH1。步骤S110～S150每隔一预定时间重复执行，以确保移动载具900能够连线于最佳的通信路径PH。
通过上述实施例，通信路径管理系统100能够在移动载具的移动过程中立即辨识出需求情境DE，并对应地获得项目重要性信息VI，以依据对应的评估项目EV挑选出最佳的通信路径PH。
请参照图8及图9，图8绘示根据另一实施例的通信路径管理系统100”的示意图，图9绘示根据另一实施例的通信路径管理方法的流程图。相较于图2的通信路径管理系统100，图8的通信路径管理系统100”还包括一归类单元160及一预测单元170。相较于图4的流程图，图9的流程图还包括步骤S160及步骤S170。归类单元160及预测单元170例如是用以执行各种分析、运算、数据撷取或数据提供程序的一芯片、一电路、一电路板、程序代码、或储存程序代码的记录装置。
在步骤S160中，归类单元160依据评估项目EV优于标准阈值E0的一达标数量，归类此些通信路径PH为多个群集，例如是一第一群集G1、一第二群集G2及一第三群集G3。第一群集G1的达标数量高于第二群集G2的达标数量，第二群集G2的达标数量高于第三群集G3的达标数量。举例来说，第一群集G1对于所有的评估项目EV全部优于标准阈值E0，第二群集G2仅对于部份的评估项目优于标准阈值E0，第三群集G3对于所有的评估项目EV全部皆未达标准阈值E0。在一实施例中，归类单元160可以通过一机器学习归类算法方法(例如是一K平均算法(K means)、或一高斯似然度算法(Gaussian likelihood)、...)进行归类。举例来说，请参照表三，其示例多个通信路径PH的归类结果。网络等待时间的标准阈值E0例如是小于或等于50ms，可用带宽的标准阈值E0例如是大于或等于500kbps，可用带宽的变异量标准阈值E0例如是小于或等于20，连线保持能力的标准阈值E0例如是大于或等于80％。路径1的四个评估项目EV均优于标准阈值E0，其达标数量为4。路径2的四个评估项目EV均劣于标准阈值E0，其达标数量为0。路径3有一个评估项目EV优于标准阈值E0，其达标数量为1。路径4有两个评估项目EV优于标准阈值E0，其达标数量为2。于表三中，达标数量达4者，被归类为第一群集G1；达标数量达1者，被归类为第二群集G2；达标数量为0者，被归类为第三群集G3。
表三
通信路径PH归类为第一群集G1、第二群集G2及第三群集G3后，于步骤S150中，选择单元150可以依据第一群集G1、第二群集G2及第三群集G3的顺序进行选择。举例来说，选择单元150可以先从第一群集G1进行挑选。由于第一群集G1的通信路径PH均相当的优良，故可直接挑选其中一条通信路径PH，而无须进行评比。在第一群集G1的通信路径PH满载时，选择单元150则会在第二群集G2中进行评比，以从第二群集G2中挑选出最佳的通信路径PH。评比的方式例如是上述图7的方式，在此不再重复叙述。如此一来，可以加速选择单元150进行挑选的速度。
在步骤S170中，预测单元170依据一地图信息MP，预测移动载具900的需求情境DE。请参照图10，其绘示地图信息MP的示意图。根据移动载具900的目前位置及其移动方向，预测单元170可以分析出移动载具900接下来会移动至地图信息MP的那个位置。因此，预测单元170可以预测出移动载具900接下来会碰到急弯、停红灯、快速前进等需求情境DE。如此一来，通信路径管理系统100”可以在移动载具900尚未抵达下一位置时，就预先分析出最佳的通信路径PH。此外，地图信息MP的载入范围可以根据移动载具900的移动速度来做调整。以图10为例，当移动载具900的移动速度高于一预定值时，则将地图信息MP的载入范围R1扩张到载入范围R2，使预测单元170可能顺利进行预测。
在上述实施例中，通信路径管理系统100”利用将通信路径PH进行归类的方式、或利用预测需求情境DE的方式，可以加快通信路径管理方法的执行速度，符合实时性的应用需求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (24)
1.一种通信路径管理方法，其特征在于，该通信路径管理方法包括：
提供连接于移动载具的多个通信路径；
分析各该通信路径的多个评估项目；
依据该移动载具的感测数据，辨识该移动载具的需求情境；
依据该需求情境，获得项目重要性信息；以及
以该项目重要性信息为基准，依据所述多个评估项目，选择出所述多个通信路径的至少其中之一供该移动载具进行通信。
2.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，其中所述多个评估项目包括网络等待时间、可用带宽、可用带宽的变异量及连线保持能力。
3.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，其中各该评估项目具有标准阈值，该通信路径管理方法还包括：
依据所述多个评估项目优于所述多个标准阈值的达标数量，归类所述多个通信路径为多个群集，所述多个群集的所述多个达标数量并不相同。
4.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，其中各该评估项目具有标准阈值，该通信路径管理方法还包括：
依据所述多个评估项目优于所述多个标准阈值的达标数量，归类所述多个通信路径为第一群集、第二群集及第三群集，该第一群集对于所有的所述多个评估项目均优于所述多个标准阈值，该第二群集仅对于部份的所述多个评估项目优于所述多个标准阈值，该第三群集对于所有的所述多个评估项目皆未达到所述多个标准阈值。
5.根据权利要求4所述的通信路径管理方法，其中选择出所述多个通信路径的该至少其中之一供该移动载具进行通信的步骤是依据该第一群集、该第二群集及该第三群集的顺序进行选择。
6.根据权利要求3所述的通信路径管理方法，其中所述多个通信路径被归类为所述多个群集的步骤是通过机器学习归类算法进行归类。
7.根据权利要求3所述的通信路径管理方法，其中所述多个通信路径被归类为所述多个群集的步骤是通过K平均算法或高斯似然度算法进行归类。
8.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，其中该项目重要性信息指出所述多个评估项目的一部分。
9.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，其中辨识该移动载具的该需求情境的步骤是通过机器学习分类算法进行辨识。
10.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，其中辨识该移动载具的该需求情境的步骤是通过人工神经网络算法或支持向量机进行辨识。
11.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，其中该需求情境为该移动载具的移动状态、网络负载状态、周遭环境状态或成本需求。
12.根据权利要求1所述的通信路径管理方法，还包括：
依据地图信息，预测该移动载具的该需求情境。
13.一种通信路径管理系统，其特征在于，该通信路径管理系统包括：
路径单元，用以提供连接于移动载具的多个通信路径；
评估单元，用以分析各该通信路径的多个评估项目；
辨识单元，用以依据该移动载具的感测数据，辨识该移动载具的需求情境；
重要性分析单元，用以依据该需求情境，获得项目重要性信息；以及
选择单元，以该项目重要性信息为基准，依据所述多个评估项目，选择出所述多个通信路径的至少其中之一供该移动载具进行通信。
14.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中所述多个评估项目包括网络等待时间、可用带宽、可用带宽的变异量及连线保持能力。
15.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中各该评估项目具有标准阈值，该通信路径管理系统还包括：
归类单元，依据所述多个评估项目优于所述多个标准阈值的达标数量，归类所述多个通信路径为多个群集，所述多个群集的所述多个达标数量并不相同。
16.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中各该评估项目具有标准阈值，该通信路径管理系统还包括：
归类单元，依据所述多个评估项目优于所述多个标准阈值的达标数量，归类所述多个通信路径为第一群集、第二群集及第三群集，该第一群集对于所有的所述多个评估项目均优于所述多个标准阈值，该第二群集仅对于部份的所述多个评估项目优于所述多个标准阈值，该第三群集对于所有的所述多个评估项目皆未达到所述多个标准阈值。
17.根据权利要求16所述的的通信路径管理系统，其中该选择单元是依据该第一群集、该第二群集及该第三群集的顺序进行选择。
18.根据权利要求13所述的的通信路径管理系统，其中该归类单元是通过机器学习归类算法进行归类。
19.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中该归类单元是通过K平均算法或高斯似然度算法进行归类。
20.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中该项目重要性信息指出所述多个评估项目的一部分。
21.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中该辨识单元是通过机器学习分类算法进行辨识。
22.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中该辨识单元是通过人工神经网络算法或支持向量机进行辨识。
23.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，其中该需求情境为该移动载具的移动状态、网络负载状态、周遭环境状态或成本需求。
24.根据权利要求13所述的通信路径管理系统，还包括：
预测单元，用以依据地图信息，预测该移动载具的该需求情境。
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