CN108347733A - 一种基于人群分布的基站动态部署系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人群分布的基站动态部署系统及方法，解决现有技术中固定基站安装麻烦，相对固定无法根据使用进行动态调节，存在资源不够用或是资源浪费的问题。系统包括固定基站、远程处理端、移动基站，固定基站与其覆盖范围内的用户手机端相连，固定基站通过网络与远程处理单元相连，远程处理端与各移动基站控制相连。本发明用车辆作为中转和接力基站，把移动通讯基站安装在汽车里，且可以根据用户手机端数量使用情况，动态控制汽车移动基站工作，使得基站密度是变化的，自我优化的，实现了人、车、基站三者之间的动态匹配，实时调节。

Description

一种基于人群分布的基站动态部署系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基站技术领域，尤其是涉及一种动态匹配、实施调节的汽车阵列构建的基于人群分布的基站动态部署系统及方法。

背景技术

传统移动通讯基站，一般是相对地面固定的。例如，基站安装在塔上、楼上。基站本身不能移动。

基站安装过程很麻烦，需要与安装土地的地主、土地所有人等协商、讨论、签合同。然后要拉电线、安排供电电源等麻烦事。

另外，人多时，应该由更多的基站。人少时，则只需很少的基站。而传统地面基站的密度是固定的，而人员的数量则是变动的。例如，商业中心区白天人多、手机用户多，基站不够用；而到了晚上，基站则大部分闲置、浪费。系统没有被优化。

还有，如果一大群人短时间出现在某个位置，例如集会，则当地的基站就不够用。

目前为止，尚未见有那种好方法，解决此问题。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中固定基站安装麻烦，相对固定无法根据使用进行动态调节，存在资源不够用或是资源浪费的问题，提供了一种动态匹配、实施调节的基于人群分布的基站动态部署系统及方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种汽车阵列构建的可动态部署的手机基站阵列系统，包括用于检测用户手机端信息的固定基站、根据用户手机端信息选取人群集中区域并分配移动基站的远程处理端、安装于汽车上动态部署的移动基站，固定基站与其覆盖范围内的用户手机端相连，固定基站通过网络与远程处理单元相连，远程处理端与各移动基站控制相连。

本发明用传统汽车、电动汽车、或其他车辆作为中转和接力基站，把移动通讯基站安装在汽车里，且可以根据用户手机端数量使用情况，动态控制汽车移动基站工作，使得基站密度是变化的，自我优化的，当某段时间某地人聚集较多，相应的汽车移动基站工作的也多聚集的也多，在人离去后，并不需要这么多基站了，汽车移动基站也减少，基站密度也低了，实现了人、车、基站三者之间的动态匹配，实时调节。

作为一种优选方案，远程处理端包括使用统计单元、定位单元、区域选取单元、基站选取单元和基站状态检测单元，固定基站与使用统计单元相连，使用统计单元与定位单元相连，定位单元与区域选取单元相连，区域选取单元与基站选取单元相连，基站状态检测单元与基站选取单元相连，基站选取单元、基站状态检测单元分别与移动基站连接。本发明中固定基站检测其覆盖范围内的用户手机端，并获取用户手机端发送给固定基站信号的参数信息。远程处理端用于分析用户手机端的使用量以及集中区域的分布，并根据集中区域的分部分配汽车移动基站工作；其中使用统计单元用于检测固定基站覆盖范围内用户手机端使用量，并判断是否超出使用量范围；定位单元根据获取的信号的参数信息来计算各用户手机端的位置；区域选取单元根据固定基站覆盖范围内用户手机端位置获取信号集中的区域；基站选取单元根据信号集中区域和汽车移动基站分布位置，选取合适的移动基站进行工作；基站状态检测单元用于实时检测移动基站的工作状态，并反馈给基站选取单元。

作为一种优选方案，还包括控制其开闭的控制开关，控制开关与汽车移动基站控制相连。本方案中汽车车主可以通过控制开关控制移动基站开启和关闭。如当汽车车主不想自己的车成为基站时，通过控制开关将车里的移动基站关闭即可。控制开关可以与移动基站遥控相连，车主控制端为专门的遥控装置或是手机。

一种基于人群分布的基站动态部署方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

S1.实时收集固定基站覆盖范围内用户手机端信息及信号到达时间信息；

S2.根据各用户手机端信号到达固定基站的到达时间信息，计算各用户手机端的位置信息；

S3.根据各用户手机端的位置信息，筛选出用户手机端位置集中区域；

S4.根据区域筛选情况选取合适的汽车移动基站开启进行工作。

本发明可以根据用户手机端数量使用情况，动态控制汽车移动基站工作，使得基站密度是变化的，自我优化的，当某段时间某地人聚集较多，相应的汽车移动基站工作的也多聚集的也多，在人离去后，并不需要这么多基站了，汽车移动基站也减少，基站密度也低了，实现了人、车、基站三者之间的动态匹配，实时调节。

作为一种优选方案，步骤S2中计算各用户手机端的位置信息的具体过程包括：

S21.使用统计单元检测用户手机端使用数量是否超出当前固定基站使用上限值；

S22.若未超过使用上限值时，返回步骤S21继续检测；在超过使用上限值时，开始计算各用户手机端的位置信息；

S23.选取当前固定基站外同时也覆盖用户手机端的两个辅助固定基站；

S24.控制端获取用户手机端信号到达当前固定基站以及两个辅助固定基站的到达时间，获取当前固定基站和两位辅助固定基站的位置信息；

S25.根据信号到达时间计算出用户手机端到固定基站和两个辅助固定基站的距离；

S26.根据固定基站和两位辅助固定基站的位置信息、用户手机端到固定基站和两个辅助固定基站的距离信息，通过几何运算计算出用户手机端的位置信息。

作为一种优选方案，步骤S3中筛选出用户手机端位置集中区域的具体步骤包括：

S31.以固定基站为圆点建立坐标系，将各用户手机端位置信息转换成坐标系内坐标；

S32.根据坐标系轴将固定基站覆盖范围划分为四个分区，分别统计四个分区内用户手机端数量，设定分区数量阈值N，判断各个分区内用户手机端数量是否大于N，若否判断无集中区域，若是进入下一步骤；

S33.遍历选出分区内的各用户手机端，以用户手机端坐标为圆心，半径为R的圆为统计圈，获取各用户手机端的统计圈内所有用户手机端的数量n_j，j为当前分区内用户手机端的数量；

S34.设定统计圈用户手机端数量阈值n₀，判断各用户手机端的n_i是否大于n₀，若否判断用户手机端非集中区域中心，若是记录该用户手机端为预选用户手机端；

S35.从预先用户手机端中选取n_i最大的预选用户手机端，将其统计圈作为一个集中区域，然后排除所有坐标在集中区域内的预选用户手机端，从余下的预选用户手机端中选取n_i最大的预选用户手机端，将其统计圈作为一个集中区域，重复操作直至筛选出所有用户手机端位置集中区域。

本方案筛选出用户手机端比较集中的区域，优先选择移动基站对集中区域的用户手机端提供基站，这样可以更方便更快解决固定基站不够用的问题。

作为一种优选方案，步骤S4中选取合适的汽车移动基站开启进行工作的具体过程包括：

S41.控制端实时采集汽车移动基站的位置信息；

S42.若存在集中区域，对每个集中区域进行分析，判断是否存在覆盖集中区域的汽车移动基站，若是选取其中距离集中区域最近的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作，若否向集中区域附近的汽车移动基站发送请求和集中区域中心位置信息；

S43.若不存在集中区域，依次判断各个分区中是否存在汽车移动基站，若是随机选取一个分区中的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作，若所有分区中都不存在移动汽车基站，则向固定基站覆盖范围附近的汽车移动基站发送请求和固定基站位置信息。

作为一种优选方案，在步骤S4中根据区域筛选情况选取合适的汽车移动基站开启进行工作后，还包括对汽车移动基站工作状态检测过程，过程包括：

S44.实时检测开启工作后的汽车移动基站的工作状态，若有汽车移动基站被车主关闭工作，则判断该汽车移动基站所在覆盖范围的固定基站的用户手机端使用数量是否超出使用上限值，若是选取覆盖集中区域且距离被关闭汽车移动基站最近的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作。移动基站由汽车进行供电，当汽车车主不想自己的车成为基站，通过控制开关关闭汽车移动基站，在超过使用上限值时控制端重新选择适合的移动基站进行工作，保证有足够的基站。

因此，本发明的优点是：用传统汽车、电动汽车、或其他车辆作为中转和接力基站，把移动通讯基站安装在汽车里，且可以根据用户手机端数量使用情况，动态控制移动基站工作，使得基站密度是变化的，自我优化的，当某段时间某地人聚集较多，相应的移动基站工作的也多聚集的也多，在人离去后，并不需要这么多基站了，移动基站也减少，基站密度也低了，实现了人、车、基站三者之间的动态匹配，实时调节。

附图说明

附图1是本发明的一种结构框示图；

附图2是本发明中远程处理端的一种结构框示图。

1-用户手机端 2-固定基站 3-远程处理端 4-移动基站 5-控制开关 6-使用统计单元 7-定位单元 8-区域选取单元 9-基站选取单元 10-基站状态检测单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例一种基于人群分布的基站动态部署系统，如图1所示，包括用于检测用户手机端1信息的固定基站2、根据用户手机端信息选取人群集中区域并分配移动基站的远程处理端3、安装于汽车上动态部署的移动基站4，固定基站与其覆盖范围内的用户手机端相连，固定基站通过网络与远程处理单元相连，远程处理端与各移动基站控制相连。

如图2所示，远程处理端包括使用统计单元6、定位单元7、区域选取单元8、基站选取单元9和基站状态检测单元10，固定基站与使用统计单元相连，使用统计单元与定位单元相连，定位单元与区域选取单元相连，区域选取单元与基站选取单元相连，基站状态检测单元与基站选取单元相连，基站选取单元、基站状态检测单元分别与移动基站连接。

使用统计单元：用于检测固定基站覆盖范围内用户手机端使用量，并判断是否超出使用量范围；

定位单元：根据获取的信号的参数信息来计算各用户手机端的位置；

区域选取单元：根据固定基站覆盖范围内用户手机端位置获取信号集中的区域；

基站选取单元：根据信号集中区域和移动基站分布位置，选取合适的移动基站进行工作；

基站状态检测单元：用于实时检测移动基站的工作状态，并反馈给移动基站分配单元。

系统还包括控制移动基站开闭的控制开关5，控制开关与基站控制相连。

一种基于人群分布的基站动态部署方法，包括以下步骤：

S1.实时收集固定基站覆盖范围内用户手机端信息及信号到达时间信息；

S2.根据各用户手机端信号到达固定基站的到达时间信息，计算各用户手机端的位置信息；具体过程包括：

S21.使用统计单元检测用户手机端使用数量是否超出当前固定基站使用上限值；

S22.若未超过使用上限值时，返回步骤S21继续检测；在超过使用上限值时，开始计算各用户手机端的位置信息；

S23.选取当前固定基站外同时也覆盖用户手机端的两个辅助固定基站；

S24.控制端获取用户手机端信号到达当前固定基站以及两个辅助固定基站的到达时间，获取当前固定基站和两位辅助固定基站的位置信息；

S25.根据信号到达时间计算出用户手机端到固定基站和两个辅助固定基站的距离；

S26.根据固定基站和两位辅助固定基站的位置信息、用户手机端到固定基站和两个辅助固定基站的距离信息，通过几何运算计算出用户手机端的位置信息。具体计算过程为：设要计算的用户手机端所在位置坐标为(x₀，y₀)，设固定基站为第一基站，两个辅助固定基站分别为第二和第三基站，它们的位置坐标为(x_i，y_i)，i＝1、2、3，计算出用户手机端到固定基站和两个辅助固定基站的距离为即基站的测量方程；

将第一基站和第二基站的测量方程相减得到：

将第二基站和第三基站的测量方程相减得到：

联合上面两公式，计算得到：

其中：

S3.根据各用户手机端的位置信息，筛选出用户手机端位置集中区域；具体步骤包括：

S31.以固定基站为圆点建立坐标系，将各用户手机端位置信息转换成坐标系内坐标；

S32.根据坐标系轴将固定基站覆盖范围划分为四个分区，分别统计四个分区内用户手机端数量，设定分区数量阈值N，判断各个分区内用户手机端数量是否大于N，若否判断无集中区域，若是进入下一步骤；

S33.遍历选出分区内的各用户手机端，以用户手机端坐标为圆心，半径为R的圆为统计圈，获取各用户手机端的统计圈内所有用户手机端的数量n_j，j为当前分区内用户手机端的数量；

S34.设定统计圈用户手机端数量阈值n₀，判断各用户手机端的n_i是否大于n₀，若否判断用户手机端非集中区域中心，若是记录该用户手机端为预选用户手机端；

S35.从预先用户手机端中选取n_i最大的预选用户手机端，将其统计圈作为一个集中区域，然后排除所有坐标在集中区域内的预选用户手机端，从余下的预选用户手机端中选取n_i最大的预选用户手机端，将其统计圈作为一个集中区域，重复操作直至筛选出所有用户手机端位置集中区域。

S4.根据区域筛选情况选取合适的汽车移动基站开启进行工作。具体过程包括：

S41.控制端实时采集汽车移动基站的位置信息；

S42.若存在集中区域，对每个集中区域进行分析，判断是否存在覆盖集中区域的汽车移动基站，若是选取其中距离集中区域最近的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作，若否向集中区域附近的汽车移动基站发送请求和集中区域中心位置信息；

S43.若不存在集中区域，依次判断各个分区中是否存在汽车移动基站，若是随机选取一个分区中的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作，若所有分区中都不存在移动汽车基站，则向固定基站覆盖范围附近的汽车移动基站发送请求和固定基站位置信息。

S44.实时检测开启工作后的汽车移动基站的工作状态，若有汽车移动基站被车主关闭工作，则判断该汽车移动基站所在覆盖范围的固定基站的用户手机端使用数量是否超出使用上限值，若是选取覆盖集中区域且距离被关闭汽车移动基站最近的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了用户手机端、固定基站、控制端、基站使用分析单元等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种基于人群分布的基站动态部署系统，其特征在于：包括用于检测用户手机端信息的固定基站、根据用户手机端信息选取人群集中区域并分配移动基站的远程处理端、安装于汽车上动态部署的移动基站，固定基站与其覆盖范围内的用户手机端相连，固定基站通过网络与远程处理单元相连，远程处理端与各移动基站控制相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于人群分布的基站动态部署系统，其特征是远程处理端包括使用统计单元、定位单元、区域选取单元、基站选取单元和基站状态检测单元，固定基站与使用统计单元相连，使用统计单元与定位单元相连，定位单元与区域选取单元相连，区域选取单元与基站选取单元相连，基站状态检测单元与基站选取单元相连，基站选取单元、基站状态检测单元分别与移动基站连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于人群分布的基站动态部署系统，其特征是还包括控制移动基站开闭的控制开关，控制开关与移动基站控制相连。

4.一种基于人群分布的基站动态部署方法，采用权利要求1-3任一项中的系统，其特征是，包括以下步骤：

S1.实时收集固定基站覆盖范围内用户手机端信息及信号到达时间信息；

S2.根据各用户手机端信号到达固定基站的到达时间信息，计算各用户手机端的位置信息；

S3.根据各用户手机端的位置信息，筛选出用户手机端位置集中区域；

S4.根据区域筛选情况选取合适的汽车移动基站开启进行工作。

5.根据权利要求4所述的一种基于人群分布的基站动态部署方法，其特征是步骤S2中计算各用户手机端的位置信息的具体过程包括：

S21.使用统计单元检测用户手机端使用数量是否超出当前固定基站使用上限值；

S22.若未超过使用上限值时，返回步骤S21继续检测；在超过使用上限值时，开始计算各用户手机端的位置信息；

S23.选取当前固定基站外同时也覆盖用户手机端的两个辅助固定基站；

S24.控制端获取用户手机端信号到达当前固定基站以及两个辅助固定基站的到达时间，获取当前固定基站和两位辅助固定基站的位置信息；

S25.根据信号到达时间计算出用户手机端到固定基站和两个辅助固定基站的距离；

S26.根据固定基站和两位辅助固定基站的位置信息、用户手机端到固定基站和两个辅助固定基站的距离信息，通过几何运算计算出用户手机端的位置信息。

6.根据权利要求4所述的一种基于人群分布的基站动态部署方法，其特征是步骤S3中筛选出用户手机端位置集中区域的具体步骤包括：

S31.以固定基站为圆点建立坐标系，将各用户手机端位置信息转换成坐标系内坐标；

S32.根据坐标系轴将固定基站覆盖范围划分为四个分区，分别统计四个分区内用户手机端数量，设定分区数量阈值N，判断各个分区内用户手机端数量是否大于N，若否判断无集中区域，若是进入下一步骤；

S33.遍历选出分区内的各用户手机端，以用户手机端坐标为圆心，半径为R的圆为统计圈，获取各用户手机端的统计圈内所有用户手机端的数量n_j，j为当前分区内用户手机端的数量；

S34.设定统计圈用户手机端数量阈值n₀，判断各用户手机端的n_i是否大于n₀，若否判断用户手机端非集中区域中心，若是记录该用户手机端为预选用户手机端；

S35.从预先用户手机端中选取n_i最大的预选用户手机端，将其统计圈作为一个集中区域，然后排除所有坐标在集中区域内的预选用户手机端，从余下的预选用户手机端中选取n_i最大的预选用户手机端，将其统计圈作为一个集中区域，重复操作直至筛选出所有用户手机端位置集中区域。

7.根据权利要求4所述的一种基于人群分布的基站动态部署方法，其特征是步骤S4中选取合适的汽车移动基站开启进行工作的具体过程包括：

S41.控制端实时采集汽车移动基站的位置信息；

S42.若存在集中区域，对每个集中区域进行分析，判断是否存在覆盖集中区域的汽车移动基站，若是选取其中距离集中区域最近的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作，若否向集中区域附近的汽车移动基站发送请求和集中区域中心位置信息；

S43.若不存在集中区域，依次判断各个分区中是否存在汽车移动基站，若是随机选取一个分区中的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作，若所有分区中都不存在移动汽车基站，则向固定基站覆盖范围附近的汽车移动基站发送请求和固定基站位置信息。

8.根据权利要求4所述的一种基于人群分布的基站动态部署方法，其特征是在步骤S4中根据区域筛选情况选取合适的汽车移动基站开启进行工作后，还包括对汽车移动基站工作状态检测过程，过程包括：

S44.实时检测开启工作后的汽车移动基站的工作状态，若有汽车移动基站被车主关闭工作，则判断该汽车移动基站所在覆盖范围的固定基站的用户手机端使用数量是否超出使用上限值，若是选取覆盖集中区域且距离被关闭汽车移动基站最近的汽车移动基站，控制该汽车移动基站开启工作。