CN109743741B - 无线路由器部署方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种无线路由器部署方法、无线路由器部署装置、计算机可读存储介质及电子设备。本公开实施例中的无线路由器部署方法用于确定无线路由器在一空间区域中的部署位置,包括:获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息;基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数;选取所述网络质量分数最高的备选节点作为所述待部署无线路由器的部署位置。该方法在实现整体空间无线网络高度覆盖、保证网络通信质量的同时,可以避免网络资源的浪费、降低网络设备的部署成本。
Description
技术领域
本公开涉及计算机技术领域,具体涉及一种无线路由器部署方法、无线路由器部署装置、计算机可读存储介质及电子设备。
背景技术
随着无线通信需求不断提高,办公楼无线全覆盖通信网络已成为办公人员日常通信的重要形式,高层建筑中无线通信网络更加复杂化和密集化,其中路由器部署变得更加不规则。
路由器的不规则部署不仅难以保证区域内无线网络的覆盖率,而且无法有效监控整体区域的通信质量,同时也导致了网络通信设备方面的资源和资金浪费。由此可见,如何能够优化路由器的部署情况以便提高网络通信质量是目前亟待解决的问题。
需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种无线路由器部署方法、无线路由器部署装置、计算机可读存储介质及电子设备,进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制而导致的无线路由器部署合理性差、网络通信质量低、资源浪费等一个或者多个技术问题。
根据本公开的一个方面,提供一种无线路由器部署方法,用于确定无线路由器在一空间区域中的部署位置,其特殊之处在于,所述方法包括:
获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息;
基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;
根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数;
选取所述网络质量分数最高的备选节点作为所述待部署无线路由器的部署位置。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数,包括:
获取针对所述网络覆盖概率以及所述网络能效值的权重信息;
基于所述权重信息对所述网络覆盖概率以及所述网络能效值进行加权求和以得到各个所述备选节点的网络质量分数。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值,包括:
获取分布于所述空间区域中的与已部署无线路由器进行网络通信的一个或者多个用户节点的第二位置信息;
选取多个所述备选节点中的一个作为临时节点,并基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;
继续选取多个所述备选节点中的另一个作为临时节点并再次计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时的网络覆盖概率和网络能效值,直至完成所有所述备选节点的选取和计算。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述用户节点是随机分布于所述空间区域中的位置节点。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值,包括:
基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的信噪干扰比;
根据所述信噪干扰比以及预设的干扰比阈值计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时的网络覆盖概率;
基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时各个所述已部署无线路由器的网络容量;
根据所述网络容量以及所述已部署无线路由器的数量和发射功率计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时的网络能效值。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时各个所述已部署无线路由器的网络容量,包括:
基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的信噪干扰比;
获取各个所述已部署无线路由器的带宽和子载波数;
根据所述信噪干扰比、所述带宽以及所述子载波数计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的网络容量。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息,包括:
将所述空间区域分隔为多个均匀分布的空间网格;
将所述空间网格作为用于部署无线路由器的备选节点;
获取各个所述备选节点的第一位置信息。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述方法还包括:
在所述空间区域中继续部署新的待部署无线路由器并再次选取所述待部署无线路由器的部署位置,直至所述网络覆盖概率、所述网络能效值和/或所述网络质量分数满足预设条件。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述预设条件包括:
所述网络覆盖概率大于第一预设阈值;
所述网络能效值大于第二预设阈值;
所述网络质量分数大于第三预设阈值。
在本公开的一种示例性实施方式中,所述方法还包括:
在所述空间区域中增加新的待部署无线路由器并再次选取所述待部署无线路由器的部署位置,直至所述空间区域中的已部署无线路由器的数量大于第四预设阈值。
根据本公开的一个方面,提供一种无线路由器部署装置,用于确定无线路由器在一空间区域中的部署位置,其特殊之处在于,所述装置包括:
信息获取模块,被配置为获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息;
第一计算模块,被配置为基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;
第二计算模块,被配置为根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数;
位置选取模块,被配置为选取所述网络质量分数最高的备选节点作为所述待部署无线路由器的部署位置。
根据本公开的一个方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特殊之处在于,所述计算机程序被处理器执行时实现以上任一所述的无线路由器部署方法。
根据本公开的一个方面,提供一种电子设备,其特殊之处在于,包括处理器和存储器;其中,存储器用于存储所述处理器的可执行指令,所述处理器被配置为经由执行所述可执行指令来执行以上任一所述的无线路由器部署方法。
在本公开示例性实施方式提供的无线路由器部署方法中,通过计算各个备选节点的网络覆盖概率和网络能效值可以进一步计算得到各个备选节点的网络质量分数,从而可以为无线路由器的部署位置选择提供依据。该部署方法兼顾了空间区域中的网络覆盖程度和网络利用效率,在实现整体空间无线网络高度覆盖、保证网络通信质量的同时,可以避免网络资源的浪费、降低网络设备的部署成本。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出本公开一种示例性实施方式中无线路由器部署方法的步骤流程图。
图2示意性示出本公开另一示例性实施方式中无线路由器部署方法的部分步骤流程图。
图3示意性示出本公开另一示例性实施方式中无线路由器部署方法的部分步骤流程图。
图4示意性示出本公开另一示例性实施方式中无线路由器部署方法的部分步骤流程图。
图5示意性示出本公开另一示例性实施方式中无线路由器部署方法的部分步骤流程图。
图6示意性示出本公开另一示例性实施方式中无线路由器部署方法的部分步骤流程图。
图7示出了本公开一种示例性实施方式中无线路由器部署方法的应用场景示意图。
图8示意性示出本公开示例性实施方式中无线路由器部署装置的组成框图。
图9示意性示出本公开示例性实施方式中一种程序产品的示意图。
图10示意性示出本公开示例性实施方式中一种电子设备的模块示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而,示例实施例能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整,并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外,附图仅为本公开的示意性图解,并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体,不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
本公开的示例性实施方式中首先提供一种无线路由器部署方法,用于确定无线路由器在一空间区域中的部署位置。按照所确定的部署位置对无线路由器进行安装部署即可实现该空间区域内的无线网络覆盖。其中,部署无线路由器的空间区域可以是广场、公园等二维平面空间,另外也可以是办公楼或者其他高层建筑等三维立体空间,本公开对此不做特殊限定。
如图1所示,本示例性实施方式提供的无线路由器部署方法主要可以包括以下步骤:
步骤S110.获取分布于空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息。
在需要部署无线路由器的空间区域中分布有多个备选节点,备选节点的数量应当大于或者等于需要部署的无线路由器的最大数量,以便能够提供足够的无线路由器部署位置。每个备选节点可以是在空间区域中随机选取的位置节点,另外也可以是按照预定规则进行规划选取的位置节点。基于整个空间区域的区域范围和尺寸信息,可以确定每个备选节点的准确位置。较为优选地,本步骤可以针对整个空间区域以及空间内的备选节点创建一仿真模型,相应地可以建立二维平面坐标系或者三维立体坐标系,获取每个备选节点在坐标系内的坐标值即可作为第一位置信息。
步骤S120.基于第一位置信息分别计算各个备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值。
基于步骤S110中获取到的各个备选节点的第一位置信息,本步骤可以将一待部署无线路由器依次部署在各个备选节点处,然后在每个备选节点上都可以计算出在当前部署状态下的网络覆盖概率和网络能效值两项评价参数。由于每个备选节点的分布位置不同,当把待部署无线路由器部署在不同备选节点上时,整体空间区域中的网络覆盖程度可能会存在差异。而且当空间区域中部署有多个无线路由器时,相互之间也可能会存在网络通信的干扰,这也会对网络覆盖程度产生影响。本步骤计算得到的网络覆盖概率即可用于评价空间区域中的网络覆盖程度。另外,当多个无线路由器的部署位置较为接近时,会在网络覆盖范围上存在一定程度的重叠,而且重叠范围越大时,整个空间区域中所有无线路由器的发射功率的利用效率也就越低。本步骤计算得到的网络能效值即可用于评价空间区域中的网络利用效率。
步骤S130.根据网络覆盖概率和网络能效值计算各个备选节点的网络质量分数。
由步骤S120计算得到了对应于多个备选节点的多组网络覆盖概率和网络能效值,以此作为计算基础,本步骤可以计算得到各个备选节点的网络质量分数。一般而言,网络质量分数与网络覆盖概率为正相关的关系,网络质量分数与网络能效值也是正相关的关系。当某一备选节点上的网络覆盖概率和网络能效值较高时,其网络质量分数一般也较高,意味着待部署无线路由器部署在该备选节点处的优先级也会相对较高。
步骤S140.选取网络质量分数最高的备选节点作为待部署无线路由器的部署位置。
根据步骤S130的计算结果可以得到空间区域中各个备选节点的网络质量分数,通过比较之后,本步骤可以选取网络质量分数最高的备选节点作为待部署无线路由器的部署位置,亦即可以将待部署无线路由器部署在具有最高网络质量分数的备选节点处。
在本示例性实施方式提供的无线路由器部署方法中,通过计算各个备选节点的网络覆盖概率和网络能效值可以进一步计算得到各个备选节点的网络质量分数,从而可以为无线路由器的部署位置选择提供依据。该部署方法兼顾了空间区域中的网络覆盖程度和网络利用效率,在实现整体空间无线网络高度覆盖、保证网络通信质量的同时,可以避免网络资源的浪费、降低网络设备的部署成本。
如图2所示,在本公开的另一示例性实施方式中,步骤S130.根据网络覆盖概率和网络能效值计算各个备选节点的网络质量分数,可以进一步包括以下步骤:
步骤S210.获取针对网络覆盖概率以及网络能效值的权重信息。
为了合理评价各个备选节点的网络质量,本步骤首先可以获取针对网络覆盖概率以及网络能效值两项评价参数的权重信息。该权重信息可以根据用户在空间区域中的具体网络部署需求进行设定和调整。
步骤S220.基于权重信息对网络覆盖概率以及网络能效值进行加权求和以得到各个备选节点的网络质量分数。
基于步骤S210中获取到的权重信息,本步骤将分别对各个备选节点的网络覆盖概率以及网络能效值进行加权求和,求和的结果即作为各个备选节点的网络质量分数。
本发明实施例通过获取权重信息的方式可以为网络覆盖概率和网络能效值分配不同的加权系数,从而可以控制二者在网络质量分数中的占比。不同的占比也反映了无线路由器部署时考量参数的重要程度,可以为无线路由器的部署方案提供更加多样化的选择。
如图3所示,在本公开的另一示例性实施方式中,步骤S120.基于第一位置信息分别计算各个备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值,可以进一步包括以下步骤:
步骤S310.获取分布于空间区域中的与已部署无线路由器进行网络通信的一个或者多个用户节点的第二位置信息。
在需要部署无线路由器的空间区域中还分布有至少一个用户节点,每个用户节点可以是在空间区域中随机选取的位置节点,另外也可以是按照预定规则进行规划选取的位置节点。如果用户节点是随机分布于空间区域中的位置节点,可以模拟接近真实环境的无线网络使用情况。基于整个空间区域的区域范围和尺寸信息,可以确定每个用户节点的准确位置。较为优选地,本步骤可以基于二维平面坐标系或者三维立体坐标系,将每个用户节点在坐标系内的坐标值作为第二位置信息。为了便于计算,本步骤中的第二位置信息与步骤S110中的第一位置信息应当基于同一坐标体系进行获取。
步骤S320.选取多个备选节点中的一个作为临时节点,并基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值。
针对空间区域中的多个备选节点,本步骤首先选取其中一个作为临时节点,利用各个备选节点的第一位置信息以及各个用户节点的第二位置信息可以计算得到临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值。其中各个备选节点的第一位置信息除了包括所选取的临时节点的第一位置信息以外,还包括已部署无线路由器的备选节点的第一位置信息。在这一计算过程中,可以将各个用户节点分别连接至各自可选择的功率最强的无线路由器,从而可以模拟真实的最佳通信效果。
步骤S330.继续选取多个备选节点中的另一个作为临时节点并再次计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值,直至完成所有备选节点的选取和计算。
在由步骤S320完成一个临时节点的计算后,本步骤将继续选取多个备选节点中的另一个作为临时节点,并且再次计算当待部署无线路由器部署于新的临时节点时的网络覆盖概率和网络能效值。本步骤不断重复这一过程直至完成所有备选节点的选取和计算。
在本示例性实施方式中,通过逐个选取备选节点,可以依次计算得到将待部署无线路由器部署在各个备选节点处的网络覆盖概率和网络能效值。
如图4所示,在以上示例性实施方式的基础上,步骤S320中的基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值,可以进一步包括以下步骤:
步骤S410.基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的信噪干扰比。
基于各个备选节点的第一位置信息以及各个用户节点的第二位置信息,本步骤首先可以计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的信噪干扰比(Signal to Interference plus Noise Ratio,简称SINR),其中信噪干扰比SINR可以反映接收到的有用信号的强度与接收到的噪声信号与干扰信号的强度之和的比值。
步骤S420.根据信噪干扰比以及预设的干扰比阈值计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率。
利用步骤S410中计算得到的信噪干扰比以及预设的干扰比阈值,本步骤可以计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率,具体可以采用本公开其他部分提供的计算公式或者相关技术中的现有计算公式进行计算,本示例性实施方式对此不做特殊限定。
步骤S430.基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的网络容量。
基于各个备选节点的第一位置信息以及各个用户节点的第二位置信息,本步骤可以计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的网络容量,网络容量可以反映无线路由器供给用户节点使用的有效功率。
步骤S440.根据网络容量以及已部署无线路由器的数量和发射功率计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络能效值。
利用步骤S430中计算得到的各个已部署无线路由器的网络容量以及整个空间区域中已部署无线路由器的数量和各个无线路由器的发射功率,本步骤可以计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络能效值。其中,无线路由器的发射功率可以是理想发射功率,也可以是在考虑路由器元件损耗基础上的损耗发射功率,本示例性实施方式对此不做特殊限定。
如图5所示,在以上示例性实施方式的基础上,步骤S430.基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的网络容量,可以进一步包括以下步骤:
步骤S510.基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的信噪干扰比。
本步骤可以直接利用步骤S410的计算结果得到各个已部署无线路由器的信噪干扰比,另外也可以采用与步骤S410不同的计算方法计算各个已部署无线路由器的信噪干扰比。
步骤S520.获取各个已部署无线路由器的带宽和子载波数。
空间区域中可能存在有多个已部署无线路由器,将待部署无线路由器部署在临时节点上时,该待部署无线路由器即作为已部署无线路由器的其中之一进行相关计算。本步骤获取各个已部署无线路由器的带宽和子载波数等信息以用于后续计算。
步骤S530.根据信噪干扰比、带宽以及子载波数计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的网络容量。
根据步骤S510计算得到的信噪干扰比以及步骤S520中获取到的带宽和子载波数,本步骤可以计算得到临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的网络容量,具体可以采用本公开其他部分提供的计算公式或者相关技术中的现有计算公式进行计算,本示例性实施方式对此不做特殊限定。
本示例性实施方式提供了一种计算待部署无线路由器部署于临时节点时的网络覆盖概率和网络能效值的方法,其中未详细说明的部分可以参考本公开其他部分的内容或者可以参考现有技术中涉及的无线路由器的网络通信技术。
为了对备选节点的位置进行准确标识,本公开可以对需要部署无线路由器的空间区域进行建模,以一个三维空间区域为例,可以建立一个三维立体模型。如图6所示,在本公开的另一示例性实施方式中,步骤S110.获取分布于空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息可以进一步包括以下步骤:
步骤S610.将空间区域分隔为多个均匀分布的空间网格。
本步骤首先可以对整个空间区域进行区域划分以得到多个均匀分布的空间网格,具体的分隔结果也可以结合空间区域的内部格局和构造进行调整。
步骤S620.将空间网格作为用于部署无线路由器的备选节点。
步骤S610中分隔得到的多个空间网格即可作为用于部署无线路由器的备选节点,在后续的仿真计算过程中,待部署无线路由器可以按照预设顺序依次部署在各个尚未部署无线路由器的空间网格内。一般而言,每一个空间网格或者备选节点上仅能部署一个无线路由器。
步骤S630.获取各个备选节点的第一位置信息。
由步骤S610完成空间区域的划分后,每个空间网格都可以作为一个备选节点在坐标体系内获取各自相应的位置坐标,该位置坐标即为各个备选节点的第一位置信息。
以上示例性实施方式对一个待部署无线路由器的部署过程进行了详细描述,而在一个范围较大的空间区域中一般需要部署不止一个无线路由器。尤其是在办公楼等高层建筑中,需要部署的无线路由器的数量更多。因此,由以上示例性实施方式中提供的无线路由器部署方法完成一待部署无线路由器的部署位置的选择(即完成部署)后,还可以包括步骤:在空间区域中继续部署新的待部署无线路由器并再次选取待部署无线路由器的部署位置,直至网络覆盖概率、网络能效值和/或网络质量分数满足预设条件。其中,预设条件可以包括:网络覆盖概率大于第一预设阈值,网络能效值大于第二预设阈值,网络质量分数大于第三预设阈值。具体选择何种预设条件可以根据实际的部署需求进行设定。
每当需要在空间区域中继续增加部署新的无线路由器时,由于空间区域内的已部署无线路由器的数量改变(即在原路由器数量的基础上加一),前次计算得到的相关参数都已不再适用,因此需要重新计算。
以网络覆盖概率大于第一预设阈值作为预设条件,假设空间中存在T个临时节点,当部署第一个无线路由器时,可以把该无线路由器依次部署在T个临时节点,并分别计算相关参数后,确定一最优节点以完成部署,此时空间区域整体的网络覆盖概率为P1。
当部署第二个无线路由器时,需要把该无线路由器依次部署在剩下的(T-1)个临时节点中,并基于第一个和第二个无线路由器的部署进行联合计算以确定一新的最优节点,并得到新的网络覆盖概率P2。以此类推,假设空间区域中已按照上述部署方法完成四个无线路由器的部署,那么需要经过T+(T-1)+(T-2)+(T-3)次计算,才能依次确定每个无线路由器的部署位置。基于该部署方法不断在空间区域中增加部署新的无线路由器,直至计算得到的网络覆盖概率大于第一预设阈值,即可完成对整个空间区域的无线路由器部署。
除此之外,在部署多个无线路由器的过程中,以上示例性实施方式提供的无线路由器部署方法还可以包括步骤:在空间区域中增加新的待部署无线路由器并再次选取待部署无线路由器的部署位置,直至空间区域中的已部署无线路由器的数量大于第四预设阈值。该步骤相当于预先设定整个空间区域中的无线路由器的最大数量为第四预设阈值,当没有达到这一数量时,需要在空间区域内持续增加部署新的无线路由器。
需要说明的是,虽然以上示例性实施方式以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤,但是,这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤,或者必须执行全部的步骤才能实现期望的结果。附加地或者备选地,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
下面结合一具体应用场景对以上示例性实施方式中的无线路由器部署进行详细说明。
如图7所示,在通信网络中,假设一个三维区域的无线网络含有大量路由器(图中以尺寸相对较大的圆点表示),同时该区域随机分布n个用户(图中以尺寸相对较小的圆点表示)与该区域中的路由器通信。设用户集合为U={u1,u2,……un},该区域路由器集合为Ф={i1,i2,……ik},路由器对应坐标为Z={z1,z2,……zk},用户坐标表示为zu,路由器子载波传输功率为Pi (n),路径损耗因子为α,在该应用场景中,可以设定路径损耗因子α=4,σ2表示每个路由器的子载波热噪声效应。则路由器k与用户之间的信噪干扰比(SINR)可以表示为
在该应用场景中,可以设定路由器发出的信号功率相同,用户与路由器之间距离不同,用户接收路由器功率不同,通过编程实现用户选择与最佳功率路由器通信。用户到路由器的网络容量C(u,Ф)可表示为:
SINRu (n)表示路由器k与用户之间的信噪干扰比,Nu为路由器分配给用户的子载波数,Wu (n)表示路由器子载波n的带宽。根据系统带宽与子载波对照表,可以得到路由器系统带宽及子载波数。
整个系统的能效可以表示为:
NB表示路由器数量,Pma表示路由器损耗发射功率。在实际能效计算中,需要考虑路由器功率损耗问题。路由器功率的消耗不仅存在于信号传输过程中,路由器元件上损耗也不容忽略。路由器平均功率消耗与路由器辐射功率之间是线性关系,功率消耗模型可以表示为:
Pma=αm·PT+Bm
PT表示路由器的理想发射功率;系数αm表示由放大器和馈线损耗以及场地冷却造成的平均辐射功率损耗的损耗因子;Bm表示功率偏离,是与发射功率大小和功率消耗无关的参数。
覆盖概率则为:
T为预先定义的SINR门限,r为用户离路由器距离,R为用于积分的用户离路由器的距离范围,h0为Nakagami-m信道增益,σn 2为归一化噪声功率,I为干扰,a为路径损耗参数,f(r)为目标用户与最近基站的距离的概率密度函数。
该应用场景中涉及的算法采用自上而下迭代的方式做出最优选择,每做出一次选择时,便将所求得的问题划分为独立子问题,在选择子问题的过程时确定当前问题解决过程只与当前状态有关,不会对其他子问题的求解形成干扰或影响,每个子问题的求解过程是相互独立。局部最优解最终能够结合为整体最优解是该算法在解决问题时的适用前提。当子问题全部解决后,利用数学归纳法证明得到最终的整体解为最优解。
算法设计规则为:将三维待监测区域划分为m×m×m的网格,共有N=m3个网格点,在待测区域内随机撒入X个用户点,将第一个路由器依次部署在m3个网格点,求取与网络覆盖概率和网络能效值相关的网络质量分数的最大值位置,将第一个路由器放置该位置,再取第二个路由器放置于剩下的m3-1的网格点位置,求取网络质量分数的最大值位置并放置,按照这一方式依次对各个无线路由器进行放置部署。当三维待测区域实现预定覆盖概率值P,即PC(T)>P,并且网络能效值ηE超过预定值η时,获得路由器分布图,达到最大覆盖体积及最佳通信质量之间的平衡。
在本公开的示例性实施方式中,还提供一种无线路由器部署装置,该装置可以用于确定无线路由器在一空间区域中的部署位置。如图8所示,无线路由器部署装置800主要可以包括:信息获取模块810、第一计算模块820、第二计算模块830和位置选取模块840。其中,信息获取模块810被配置为获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息;第一计算模块820被配置为基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;第二计算模块830被配置为根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数;位置选取模块840被配置为选取所述网络质量分数最高的备选节点作为所述待部署无线路由器的部署位置。
在本公开的另一示例性实施方式中,第二计算模块830可以进一步包括:权重获取模块和分数计算模块。其中,权重获取模块被配置为获取针对网络覆盖概率以及网络能效值的权重信息;分数计算模块被配置为基于权重信息对网络覆盖概率以及网络能效值进行加权求和以得到各个备选节点的网络质量分数。
在本公开的另一示例性实施方式中,第一计算模块820可以进一步包括:位置获取模块、第一节点计算模块和第二节点计算模块。其中,位置获取模块被配置为获取分布于空间区域中的与已部署无线路由器进行网络通信的一个或者多个用户节点的第二位置信息;节点选取模块被配置为选取多个备选节点中的一个作为临时节点,并基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;节点计算模块被配置为继续选取多个备选节点中的另一个作为临时节点并再次计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值,直至完成所有备选节点的选取和计算。
在本公开的另一示例性实施方式中,第一节点计算模块可以进一步包括:信噪干扰比计算模块、网络覆盖概率计算模块、网络容量计算模块和网络能效值计算模块。其中,信噪干扰比计算模块被配置为基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的信噪干扰比;网络覆盖概率计算模块被配置为根据信噪干扰比以及预设的干扰比阈值计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率;网络容量计算模块被配置为基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的网络容量;网络能效值计算模块被配置为根据网络容量以及已部署无线路由器的数量和发射功率计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络能效值。
在本公开的另一示例性实施方式中,信息获取模块810可以进一步包括:空间区域分隔模块、空间网格选取模块和节点信息获取模块。其中,空间区域分隔模块被配置为将空间区域分隔为多个均匀分布的空间网格;空间网格选取模块被配置为将空间网格作为用于部署无线路由器的备选节点;节点信息获取模块被配置为获取各个备选节点的第一位置信息。
上述无线路由器部署装置的具体细节已经在对应的无线路由器部署方法中进行了详细的描述,因此此处不再赘述。
应当注意,尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元,但是这种划分并非强制性的。实际上,根据本公开的实施方式,上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之,上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
在本公开的示例性实施方式中,还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时可实现本公开的上述的无线路由器部署方法。在一些可能的实施方式中,本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式,其包括程序代码;该程序产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM、U盘或者移动硬盘等)中或网络上;当所述程序产品在一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置或者网络设备等)上运行时,所述程序代码用于使所述计算设备执行本公开中上述各示例性实施例中的方法步骤。
参见图9所示,根据本公开的实施方式的用于实现上述方法的程序产品900,其可以采用便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码,并可以在计算设备(例如个人计算机、服务器、终端装置或者网络设备等)上运行。然而,本公开的程序产品不限于此。在本示例性实施例中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
所述程序产品可以采用一个或者多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。
可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件、或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件或者上述的任意合适的组合。
可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任意可读介质,该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于无线、有线、光缆、RF等,或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言,诸如Java、C++等,还包括常规的过程式程序设计语言,诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户计算设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中,远程计算设备可以通过任意种类的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN)等)连接到用户计算设备;或者,可以连接到外部计算设备,例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接。
在本公开的示例性实施方式中,还提供一种电子设备,所述电子设备包括至少一个处理器以及至少一个用于存储所述处理器的可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为经由执行所述可执行指令来执行本公开中上述各示例性实施例中的方法步骤。
下面结合图10对本示例性实施方式中的电子设备1000进行描述。电子设备1000仅仅为一个示例,不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
参见图10所示,电子设备1000以通用计算设备的形式表现。电子设备1000的组件可以包括但不限于:至少一个处理单元1010、至少一个存储单元1020、连接不同系统组件(包括处理单元1010和存储单元1020)的总线1030、显示单元1040。
其中,存储单元1020存储有程序代码,所述程序代码可以被处理单元1010执行,使得处理单元1010执行本公开中上述各示例性实施例中的方法步骤。
存储单元1020可以包括易失性存储单元形式的可读介质,例如随机存取存储单元1021(RAM)和/或高速缓存存储单元1022,还可以进一步包括只读存储单元1023(ROM)。
存储单元1020还可以包括具有一组(至少一个)程序模块1025的程序/实用工具1024,这样的程序模块包括但不限于:操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线1030可以为表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用各种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备1000也可以与一个或多个外部设备1100(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信,还可以与一个或者多个使得用户可以与该电子设备1000交互的设备通信,和/或与使得该电子设备1000能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口1050进行。并且,电子设备1000还可以通过网络适配器1060与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图10所示,网络适配器1060可以通过总线1030与电子设备1000的其他模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合电子设备1000使用其他硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
本领域技术人员能够理解,本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此,本公开的各个方面可以具体实现为以下形式,即:完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等),或硬件和软件结合的实施方式,这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中,如有可能,各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
Claims (11)
1.一种无线路由器部署方法,用于确定无线路由器在一空间区域中的部署位置,其特征在于,所述方法包括:
获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息;
基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;
根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数;
选取所述网络质量分数最高的备选节点作为所述待部署无线路由器的部署位置;
其中,所述基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值,包括:
获取分布于所述空间区域中的与已部署无线路由器进行网络通信的一个或者多个用户节点的第二位置信息;
选取多个所述备选节点中的一个作为临时节点;
基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的信噪干扰比;
根据所述信噪干扰比以及预设的干扰比阈值计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时的网络覆盖概率;
基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时各个所述已部署无线路由器的网络容量;
根据所述网络容量以及所述已部署无线路由器的数量和发射功率计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时的网络能效值;
继续选取多个所述备选节点中的另一个作为临时节点并再次计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时的网络覆盖概率和网络能效值,直至完成所有所述备选节点的选取和计算;
其中,所述基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时各个所述已部署无线路由器的网络容量,包括:
基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的信噪干扰比;
获取各个所述已部署无线路由器的带宽和子载波数;
根据所述信噪干扰比、所述带宽以及所述子载波数计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的网络容量。
2.根据权利要求1所述的无线路由器部署方法,其特征在于,所述根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数,包括:
获取针对所述网络覆盖概率以及所述网络能效值的权重信息;
基于所述权重信息对所述网络覆盖概率以及所述网络能效值进行加权求和以得到各个所述备选节点的网络质量分数。
3.根据权利要求1所述的无线路由器部署方法,其特征在于,所述用户节点是随机分布于所述空间区域中的位置节点。
4.根据权利要求1所述的无线路由器部署方法,其特征在于,所述获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息,包括:
将所述空间区域分隔为多个均匀分布的空间网格;
将所述空间网格作为用于部署无线路由器的备选节点;
获取各个所述备选节点的第一位置信息。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的无线路由器部署方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述空间区域中继续部署新的待部署无线路由器并再次选取所述待部署无线路由器的部署位置,直至所述网络覆盖概率、所述网络能效值和/或所述网络质量分数满足预设条件。
6.根据权利要求5所述的无线路由器部署方法,其特征在于,所述预设条件包括:
所述网络覆盖概率大于第一预设阈值;
所述网络能效值大于第二预设阈值;
所述网络质量分数大于第三预设阈值。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的无线路由器部署方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述空间区域中增加新的待部署无线路由器并再次选取所述待部署无线路由器的部署位置,直至所述空间区域中的已部署无线路由器的数量大于第四预设阈值。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的无线路由器部署方法,其特征在于,所述空间区域为三维空间区域。
9.一种无线路由器部署装置,用于确定无线路由器在一空间区域中的部署位置,其特征在于,所述装置包括:
信息获取模块,被配置为获取分布于所述空间区域中的用于部署无线路由器的多个备选节点的第一位置信息;
第一计算模块,被配置为基于所述第一位置信息分别计算各个所述备选节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;
第二计算模块,被配置为根据所述网络覆盖概率和所述网络能效值计算各个所述备选节点的网络质量分数;
位置选取模块,被配置为选取所述网络质量分数最高的备选节点作为所述待部署无线路由器的部署位置;
其中,所述第一计算模块包括:
位置获取模块,被配置为获取分布于所述空间区域中的与已部署无线路由器进行网络通信的一个或者多个用户节点的第二位置信息;
节点选取模块,被配置为选取多个所述备选节点中的一个作为临时节点,并基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率和网络能效值;
节点计算模块,继续选取多个所述备选节点中的另一个作为临时节点并再次计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时的网络覆盖概率和网络能效值,直至完成所有所述备选节点的选取和计算;所述节点计算模块包括信噪干扰比计算模块、网络覆盖概率计算模块、网络容量计算模块和网络能效值计算模块;其中,信噪干扰比计算模块被配置为基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的信噪干扰比;网络覆盖概率计算模块被配置为根据信噪干扰比以及预设的干扰比阈值计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络覆盖概率;网络容量计算模块被配置为基于第一位置信息和第二位置信息计算临时节点部署待部署无线路由器时各个已部署无线路由器的网络容量;网络能效值计算模块被配置为根据网络容量以及已部署无线路由器的数量和发射功率计算临时节点部署待部署无线路由器时的网络能效值;
其中,所述基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算当所述待部署无线路由器部署于所述临时节点时各个所述已部署无线路由器的网络容量,包括:
基于所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的信噪干扰比;
获取各个所述已部署无线路由器的带宽和子载波数;
根据所述信噪干扰比、所述带宽以及所述子载波数计算所述临时节点部署待部署无线路由器时各个所述已部署无线路由器的网络容量。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任意一项所述的无线路由器部署方法。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:
处理器;
存储器,用于存储所述处理器的可执行指令;
其中,所述处理器被配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1-8中任意一项所述的无线路由器部署方法。
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