CN109361530B - 远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法，依次通过网络设备现象分析、网络设备信号质量分析、网络设备数据处理能力分析来判断网络质量情况。本发明提供了一种对各类设备，包括但不限于网关设备、终端节点等任意设备，进行网络质量分析的模型方法，分析更为全面和完善。

Description

远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法
技术领域
本发明涉及网络技术领域。更具体地说，本发明涉及远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法。
背景技术
远距离低功耗网络是一种新型的组网的技术，核心优势在于解决了远距离和低功耗两大问题。在此基础上研发的集中器/网关能够并行接收并处理多个节点数据，设计人员可以最大程度地实现更长距离的通信和更低的功耗。但是对于这种技术的网关和节点网络质量的判断目前还没有明确的评价标准，单独的进行网络强度或者收包统计都是不够完善的, 而其它的网络分析(如WIFI的网络质量分析，它更多地考虑的是WIFI信号强度、连接速率、时延和丢包率等)又不适用于这种远距离低功耗网络，为此我们引入了一种对远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在远距离低功耗无线网络系统中，对各类设备，包括但不限于，例如网关设备、终端节点等任意设备进行网络质量分析的模型方法，分析更为全面和完善。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法，依次通过网络设备现象分析、网络设备信号质量分析、网络设备数据处理能力分析来判断网络质量情况。
优选的是，所述网络设备现象分析用于分析设备节点表现出来的现象；
若节点离线，而与其关联的网关在线，则检查节点或与其相关联的网关是否断电或出现故障，不再进行下一步网络设备信号质量分析；
若节点在线，平均丢包率低于设定的阀值，则进行下一步网络设备信号质量分析；
若一切正常，则不再进行下一步网络设备信号质量分析。
优选的是，所述网络设备信号质量分析通过节点的日志流水数据分析节点的RSSI及 SNR使用情况，对该节点所对应的网关每小时RSSI和SNR强度的数据进行表格和图形统计分析，对信道、中心频率按每小时进行数据和图形统计分析；
若RSSI和SNR波动在±10范围内且RSSI平均值大于-95，SNR平均值大于-1，说明信号质量良好，则进行下一步网络设备数据处理能力分析；
若频点分布不均即频点使用集中在一个或几个频点里，继续进行下一步网络设备数据处理能力分析，若分析后均无异常，则需要修改节点的频点设置；
若RSSI平均值小于-95，SNR平均值小于-1，且RSSI和SNR波动范围大于±10，则需要实地勘测和检测设备，不再进行下一步网络设备数据处理能力分析。
优选的是，所述网络设备数据处理能力分析了解设备现有的处理数据的能力；
在设定的时间内按时间粒度统计与节点通信的每个网关处理的数据量、每个频点上处理的数据量网关-节点收包数、网关总收包数、网关之间扩频因子收包数、所有节点频点收包数、所有节点-网关收包数；
若网关的总收包数一直处于或接近网关能处理数据的峰值，表明网关达到饱和状态，若饱和，则需要增加网关或将附近其他利用率不高的网关移动到分析节点更近的地方；
若网关的总收包数少于网关能处理数据峰值的50％，则需要减少网关。
优选的是，所述丢包率为丢包数/(丢包数+实际收包数)。
优选的是，所述网络现象分析还分析设备节点的重复率，即设定的时间段内收到的重复包/去重后的收包数，当设备节点一切正常，而重复率很高的情况下，根据路测结果减少网关数量。
优选的是，图形统计分析时不仅通过折线图进行趋势分析，还绘制饼状图进行比例分析。
本发明至少包括以下有益效果：
1.多种因素多维度进行考虑，如丢包率，信噪比等。
2.多种图形表进行展示，能够很好进行数据趋势走向，比例分布的网络分析。
3.按照网络现象分析-网络质量分析-网络数据分析流程进行。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法，依次通过网络设备现象分析、网络设备信号质量分析、网络设备数据处理能力分析来判断网络质量情况。依次通过三个阶段的分析可对远距离低功耗网络的网络质量情况进行全面完整的分析判断。
在另一种技术方案中，所述网络设备现象分析用于分析设备节点表现出来的现象；
若节点离线，而与其关联的网关在线，则网络运营人员检查节点或与其相关联的网关是否断电或出现故障，不再进行下一步网络设备信号质量分析；
若节点在线，平均丢包率低于设定的阀值，则进行下一步网络设备信号质量分析；
若一切正常，则不再进行下一步网络设备信号质量分析。
在上述技术方案中，通过分析节点表现出来的现象了解节点状态及环境，要判断该设备在远距离低功耗网络中传输是否正常，需要对设备丢包率(丢包数/(丢包数+实际收包数))，离线状态，重复率，节点每个包的网关数多种因素来进行现象分析，进行该项分析是为了确定设备通信是否良好。若节点离线，与其关联的网关在线，则需要检查节点或与其关联的网关是否断电或出现故障，不再进行下一步分析；若设备在线，丢包率出现大量低于阀值(根据设备和情况有所不同)，则进行下一步分析；若一切正常则不再需要进行下一步分析。分析节点每个包的网关数只是辅助查看节点与网关关联数量的变化的情况。
在另一种技术方案中，所述网络设备信号质量分析通过节点的日志流水数据分析节点的RSSI及SNR使用情况，对该节点所对应的网关每小时RSSI和SNR强度的数据进行表格和图形统计分析，对信道、中心频率按每小时进行数据和图形统计分析；
若RSSI和SNR波动在±10范围内且RSSI平均值大于-95，SNR平均值大于-1，说明信号质量良好，则进行下一步网络设备数据处理能力分析；
若频点分布不均即频点使用集中在一个或几个频点里，则丢包率大的原因可能是频点利用不合理，继续进行下一步网络设备数据处理能力分析，若分析后均无异常，则需要修改节点的频点设置；
若RSSI平均值小于-95，SNR平均值小于-1，且RSSI和SNR波动范围大于±10，则需要实地勘测和检测设备确定具体原因，不再进行下一步网络设备数据处理能力分析。
在上述技术方案中，现象分析对应的下一步业务是对设备信号质量进行分析。进行该项分析是为了确认设备信号质量是否存在过高过低，信号是否稳定，频段分布是否均匀。通过节点的日志流水数据分析(日志流水数据分析是分析所需要的基础数据，是设备上报的流水数据，分析时是根据这些数据进行计算统计的)节点的信号质量及频段使用情况，对该设备所对应的网关每小时进行信噪比和接收信号的强度的数据进行表格和图形统计分析。对信道，信号频率按每小时进行数据和图形统计分析，不仅通过折线图进行趋势分析，还绘制饼状图进行比例分析。若信号质量良好稳定(平均信号值良好且在小范围内波动)，说明信号质量良好，则进行下一步分析；若频点分布不均，则丢包率大的原因可能是频点利用不合理；若存在信号过低不稳定，则可能是与工程质量、外界干扰、参数设置错误、设备故障、终端问题，需要实地勘测和检测设备确定具体原因，不再进行下一步分析。
在另一种技术方案中，所述网络设备数据处理能力分析了解设备现有的处理数据的能力；
在设定的时间内按时间粒度统计与节点通信的每个网关处理的数据量、每个频点上处理的数据量网关-节点收包数、网关总收包数、网关之间扩频因子收包数、所有节点频点收包数、所有节点-网关收包数；
若网关的总收包数一直处于或接近网关能处理数据的峰值，表明网关达到饱和状态，若饱和，说明分析的节点所处网络环境的网关不能负载节点数据的发送，则需要增加网关，增加数量和位置根据路测结果决定；或将附近其他利用率不高的网关移动到分析节点更近的地方；
若网关的总收包数少于网关能处理数据峰值的50％，在考虑到减少成本的情况下则需要考虑减少网关。
在上述技术方案中，设备信号质量分析的下一步业务是对设备数据处理能力进行分析。进行该项分析是为了解设备现有的处理数据的能力，现处理数据是否处于饱和(处理的数据量接近设备可处理的数据量最大值)，对设备的利用是否合理，设备的分布是否合理，是否需要增加或减少设备。如：通过分析发现设备处理的数据已经达到了饱和状态，我们就需要添加设备或移动利用率不高的设备来分担这个设备的数据。具体方法是在一段时间内按时间粒度(月、日、小时等)统计与节点通信的每个网关处理的数据量、每个频点上处理的数据量网关-节点收包数，网关总收包数，网关之间扩频因子收包统计，所有节点频点收包统计，所有节点-网关收包统计。统计结果以趋势图和表格形式展示，以此完成整个远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型。
通过以上三步分析可以逐步排除节点故障原因可能或综合判断节点故障可能原因；或判断节点目前是否工作良好，是否需要优化其网络环境等。以上统计分析数据以折线图、柱状图、饼状图、表格等图表(使用echar插件)形式展示，能够更加清晰地展现结果。
在另一种技术方案中，所述网络现象分析还分析设备节点的重复率，即设定的时间段内收到的重复包/去重后的收包数，当设备节点一切正常，而重复率很高(不同设备和环境有所不同)的情况下，在满足网络信号需求下，进行网关数量的优化，需要根据路测结果来进行减少网关数量。重复率指标不用来判断网络是否正常，只作为网络优化的参考，当设备一切正常，包的重复率却很高的情况下可以考虑减少网关数量，减少成本和节约资源。
在另一种技术方案中，图形统计分析时不仅通过折线图进行趋势分析，还绘制饼状图进行比例分析。
具体实施方式：
1.在网络设备管理系统中，通过鼠标左键点击上方横行菜单栏专题诊断模块，系统弹出左侧菜单，通过鼠标左键点击菜单栏的节点分析模块(即上述分析模型的功能模块)，系统弹出节点分析模块创建表单。
2.表单中包含如下字段：设备编号，开始时间，结束时间，输入想要查询的设备编号和查询时间。完成创建后，创建菜单栏下方会显示该设备的网络状态分析信息。从上到下依次为现象分析，信号质量分析，数据处理能力分析。
3.基于2生成的现象分析数据统计模块中。包括对丢包数和重传率按每小时的折线图和柱状图以及数据视图分析；对离线时间进行数据统计，包括设备和相关的网关信息，字段有设备编号，设备类型，告警周期配置和状态；对节点每个包的网关数进行数据统计，字段有上行序列号，信噪比和网管数量，通过多种图形直观的进行分析。
4.基于2生成的信号质量分析模块中。包括对每个网关的信噪比和接收信号的强度的原始折线图，数据视图，柱状图；每小时对信号频道，信号频率的折线图和饼状图。
5.基于2生成的数据处理能力分析模块中。包括对网关-节点收包数和网关总收包数的每小时的折线图，数据视图，柱状图展示；对网关之间频点收包统计，所有节点频点收包统计，网关之间节点收包统计，所有节点-网关收包统计的数据列表展示。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和上述的具体实施方式。

Claims (4)

1.远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法，其特征在于，依次通过网络设备现象分析、网络设备信号质量分析、网络设备数据处理能力分析来判断网络质量情况；
所述网络设备现象分析用于分析设备节点表现出来的现象；
若节点离线，而与其关联的网关在线，则检查节点或与其相关联的网关是否断电或出现故障，不再进行下一步网络设备信号质量分析；
若节点在线，平均丢包率高于设定的阀值，则进行下一步网络设备信号质量分析；
若一切正常，则不再进行下一步网络设备信号质量分析；
所述网络设备信号质量分析通过节点的日志流水数据分析节点的RSSI及SNR使用情况，对该节点所对应的网关每小时RSSI和SNR强度的数据进行表格和图形统计分析，对信道、中心频率按每小时进行数据和图形统计分析；
若RSSI波动在±10dBm范围内，SNR波动在±10dB范围内且RSSI平均值大于-95dBm，SNR平均值大于-1dB，说明信号质量良好，则进行下一步网络设备数据处理能力分析；
若频点分布不均即频点使用集中在一个或几个频点里，继续进行下一步网络设备数据处理能力分析，若分析后均无异常，则需要修改节点的频点设置；
若RSSI平均值小于-95dBm，SNR平均值小于-1dB，且RSSI波动范围大于±10dBm，SNR波动范围大于±10dB，则需要实地勘测和检测设备，不再进行下一步网络设备数据处理能力分析；
所述网络设备数据处理能力分析用于了解设备现有的处理数据的能力；
在设定的时间内按时间粒度统计与节点通信的每个网关处理的数据量、每个频点上处理的数据量、网关-节点收包数、网关总收包数、网关之间扩频因子收包数、所有节点频点收包数、所有节点-网关收包数；
若网关的总收包数一直处于或接近网关能处理数据的峰值，表明网关达到饱和状态，若饱和，则需要增加网关或将附近其他利用率不高的网关移动到分析节点更近的地方；
若网关的总收包数少于网关能处理数据峰值的50％，则需要减少网关。
2.如权利要求1所述的远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法，其特征在于，所述丢包率为丢包数/(丢包数+实际收包数)。
3.如权利要求1所述的远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法，其特征在于，所述网络设备现象分析还分析设备节点的重复率，即设定的时间段内收到的重复包/去重后的收包数，当设备节点一切正常，而重复率很高的情况下，根据路测结果减少网关数量。
4.如权利要求1所述的远距离低功耗无线网络系统的网络质量分析模型实现方法，其特征在于，图形统计分析时不仅通过折线图进行趋势分析，还绘制饼状图进行比例分析。
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