CN111294835A - 动态路径损耗减轻 - Google Patents

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Abstract

动态路径损耗减轻。各方面提供经由跨层工具链通过以下步骤进行的态路径损耗减轻：对包括接入点、运行应用的端点和无源对象的物理环境的三维模型进行仿真；模拟接入点与端点之间发送的用于应用的网络业务；在模型中对物理环境的多个区域中承载业务的信号的通路进行仿真；基于物理环境中的接入点、端点和无源对象的相应位置来模拟在所述多个区域中沿着所述通路的信号劣化；以及响应于信号劣化满足路径损耗阈值，向应用输出命令以影响端点的操作。另外，该跨层工具链基于叠加在模型上的仿真的网络业务来输出显示信号劣化图的图形用户界面。

Description

动态路径损耗减轻
技术领域
本公开的各方面提供一种用于无线网络设计、分析和优化的跨层工具链。
背景技术
本公开涉及环境建模和管理，更具体地，涉及对动态环境中的信令特性进行建模以管理联网装置。与静态环境相反，动态环境是环境中的各种对象的位置改变的环境。当对象在环境中四处移动到不同的位置和取向时，对象可阻挡/衰减信号，反射信号，并以与那些对象的先前位置和取向不同的方式提供干扰。这些移动对象影响环境中各种联网装置之间用于通信的信号的质量，这可使得受影响装置的功能降低(例如，丢失信号、数据传送错误、高延迟)并基于瞬时路径损耗问题而给予永久设计约束(例如，过度扩建、保守的装置布置)。
发明内容
本公开在一个方面提供了一种方法，该方法包括：对包括接入点、运行应用的端点和无源对象的物理环境的三维模型进行仿真；模拟接入点与端点之间发送的用于应用的网络业务；在模型中对物理环境的多个区域中承载业务的信号的通路进行仿真；基于物理环境中的接入点的第一位置、端点的第二位置和无源对象的第三位置来模拟沿着多个区域中的通路的信号劣化；以及响应于信号劣化满足路径损耗阈值，向应用输出命令以影响端点的操作。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，命令包括下列之一：对在物理环境导航的端点的导航命令，该导航命令指定端点从第二位置移动到第四位置时遵循的避开满足路径损耗阈值的给定区域的路线；应用指令，其基于端点在第二位置处的可用信号指定应用提供给端点的服务级别；以及系统设置，其指定端点移动到以维持与接入点的连接的第五位置；
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，模拟信号劣化的步骤还包括：基于通路有概率性地丢弃业务的至少一部分；以及基于业务的剩余部分确定应用提供给端点的服务级别。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，在模型中对第二接入点进行仿真，并且模拟信号劣化的步骤还包括：基于通路有概率性地丢弃业务的至少一部分；以及响应于基于被丢弃的业务部分确定端点正尝试从接入点断开并连接到第二接入点，确定第二接入点是否具有可用连接时隙。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，对物理环境的三维模型进行仿真的步骤还包括：对影响信号劣化的有源干扰源进行仿真。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，模拟接入点与端点之间发送的用于应用的业务的步骤还包括：在模型中运行应用的实例；基于历史操作输入为应用生成仿真输入；以及解析基于仿真输入的输出，以识别由应用的实例生成的业务；
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，该方法还包括：在图形用户界面中显示具有信号劣化蒙版(mask)的三维模型。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，信号劣化蒙版是示出下列中的至少一个的热图：跨物理环境在接入点与端点之间的平均预期延迟；跨物理环境在接入点与各种位置的端点之间的平均预期分组丢失百分比；跨物理环境的平均预期信噪比；以及在时间窗口中跨物理环境在接入点与端点之间的平均连接丢弃率。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，信号劣化蒙版是示出下列中的至少一个的热图：跨物理环境在接入点与端点之间的最坏情况预期延迟；跨物理环境在接入点与端点之间的最坏情况预期分组丢失百分比；跨物理环境的最坏情况预期信噪比；以及在时间窗口中跨物理环境在接入点与端点之间的最坏情况连接丢弃率。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例方法，信号劣化蒙版指示接入点重新定位的第四位置，从而与第一位置相比，减小下列中的至少一个：接入点与端点之间的延迟；接入点与端点之间的分组丢失百分比；距接入点第一范围内的信噪比；距端点第二范围内的信噪比；以及在时间窗口中接入点与端点之间的连接丢弃率。
本公开在一个方面提供了一种系统，该系统包括：处理器；以及存储器，其包括指令，所述指令在由处理器执行时使得处理器执行操作，该操作包括：对包括接入点、运行应用的端点和无源对象的物理环境的三维模型进行仿真；模拟接入点与端点之间发送的用于应用的网络业务；在模型中对物理环境的多个区域中承载业务的信号的通路进行仿真；基于物理环境中的接入点的第一位置、端点的第二位置和无源对象的第三位置来模拟沿着多个区域中的通路的信号劣化；以及响应于信号劣化满足路径损耗阈值，向应用输出命令以影响端点的操作。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，所述命令包括下列中的一个：对在物理环境导航的端点的导航命令，该导航命令指定端点从第二位置移动到第四位置时遵循的避开满足路径损耗阈值的给定区域的路线；应用指令，其基于端点在第二位置处的可用信号指定应用提供给端点的服务级别；以及系统设置，其指定端点移动到以维持与接入点的连接的第五位置。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，模拟信号劣化的操作还包括：基于通路有概率性地丢弃业务的至少一部分；以及基于业务的剩余部分确定应用提供给端点的服务级别。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，模拟接入点与端点之间发送的用于应用的业务的步骤还包括：在模型中运行应用的实例；基于历史操作输入为应用生成仿真输入；以及解析基于仿真输入的输出，以识别由应用的实例生成的业务；
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，所述操作还包括：在图形用户界面中显示具有信号劣化蒙版的三维模型。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，信号劣化蒙版是地形图，其示出由包括下列中的至少一个的信令特性的范围限定的若干区域：接入点与端点之间的延迟；接入点与端点之间的分组丢失百分比；信噪比；以及接入点与端点之间的连接丢弃率；
本公开在一个方面提供了一种系统，该系统包括：处理器；以及存储器，其包括指令，所述指令在由处理器执行时提供跨层工具链，该跨层工具链包括：环境建模器，其被配置为生成包括接入点装置与端点装置之间的信号通路的动态环境的三维模型；网络仿真器，其被配置为：运行在端点装置上运行的应用的实例；模拟由应用生成的网络业务；基于信号通路将网络业务劣化；以及基于劣化的网络业务监测应用的性能。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，环境建模器基于由网络仿真器仿真的网络业务在图形用户界面中输出三维模型和叠加在三维模型上的信号劣化图。
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，响应于识别出应用的性能落在路径损耗阈值以下，网络仿真器向端点输出操作命令；
在一个方面，结合上面或下面的任何示例系统，操作命令包括：对在动态环境导航的端点的导航命令，该导航命令指定端点移动时遵循的避开满足路径损耗阈值的给定区域的路线；应用指令，其基于端点在当前位置的可用信号指定应用提供给端点的服务级别；以及系统设置，其指定端点移动到以维持与接入点的连接的新位置。
附图说明
为了可详细理解本公开的上述特征，可通过参考其中一些示出于附图中的方面来获得上面简要概述的本公开的更具体的描述。
图1A至图1D示出根据本公开的各方面的动态环境的各种示图。
图2示出根据本公开的各方面的示例计算装置。
图3是根据本公开的各方面的提供用于无线网络设计、分析和优化并用于动态路径损耗减轻的跨层工具链的方法300的流程图。
图4A和图4B示出根据本公开的各方面的网络强度图。
具体实施方式
本文提供了用于在动态环境中管理无线网络的各方面。无线网络包括为运行各种应用的各种端点(EP)提供无线连接的若干接入点(AP)，其与其它对象一起遍及环境分布。当EP和其它对象在环境内移动时，环境内的无线网络的信号特性以及EP和AP的信令能力可随时间改变。当这些改变降低了信噪比(SNR)，丢弃了EP与AP之间的连接，或导致附加延迟或分组丢失时，应用可能以低于操作阈值的速率接收数据，结果经历异常操作。EP可以是任何计算装置，例如蜂窝电话、膝上型计算机以及用于自主车辆的控制器。
本公开提供了用于无线网络设计、分析和优化的跨层工具链，其使得用户能够可视化动态环境中的改变的影响并补偿那些改变以维持环境中的EP和应用的服务级别。环境的物理模型被仿真为包括环境中的各种位置处的AP和EP的信令特性的射线照相模型以及各种其它对象对那些信令特性的影响。一个或更多个信令模拟器结合物理模型运行，以有概率性地对AP与EP之间的传输进行仿真。信令模拟器基于建模的环境中的AP、EP和其它对象的位置的射线照相影响来调节各种传输事件(例如，分组丢失、干扰、时延)的功率。跨层工具链可基于动态环境的各种时间段和子集或区域上的网络特性(例如，分组丢弃百分比、延迟、SNR)来提供可视化或警示。在一些方面，跨层工具链在图形用户界面(GUI)中输出环境的模拟的信号特性的视觉表示。在一些方面，跨层工具链基于物理环境中的实时改变向环境中的EP输出操作命令(例如，导航命令、系统设置、应用指令)。
本公开提供用于改进各种联网装置的功能和灵活性。通过对环境内的移动对象对无线网络的信令特性的影响进行仿真，可优化AP的位置，并且可调节在EP上运行的应用的操作以考虑由移动对象带来的瞬时影响，因此允许改进的用户体验、环境的更大更可靠的无线网络覆盖范围以及其它益处。
图1A至图1D示出动态环境100的各种示图。图1A示出环境100的初始状态的示图，图1B至图1D示出各种元件的位置或取向改变的环境的后期状态的示图。动态环境100的各个示图包括第一接入点110a(通常，接入点110)、第二接入点110b、第一端点120a(通常，端点120)、第二端点120b、第三端点120c和无源对象130。示图中示出信号通路140的若干非限制性示例以表示可受环境100影响的AP 110与EP 120之间的通信，然而在本公开中为了清晰，并未示出AP 110与EP 120之间生成的所有信号通路140或通信。
图1A至图1D中的各个示图可以是物理动态环境100的真实世界示图或动态环境100的三维模型的仿真示图。跨层工具对环境以及环境中采取的潜在动作进行仿真，以使得环境中的AP 110和EP 120可考虑信令特性的瞬时差异。跨层工具可实时从动态环境100接收输入以对物理环境中的移动对动态环境中无线网络的信令特性的预测影响进行仿真，包括对根据开放系统互连(OSI)模型在各种层的不同装置和应用的影响。OSI模型包括描述联网装置的各种功能和数据处理性质的七个层(物理、数据链路、网络、传输、会话、表示、应用)。
图1A示出动态环境100，其中第一AP 110a已沿着相应信号通路140与第一EP 120a和第三EP 120c建立连接，并且第二AP 110b已沿着相应信号通路140与第二EP 120b建立连接。AP 110包括在区域内提供无线通信的各种计算装置。在一些方面，AP 110包括到有线网络的网络接口以及无线和有线通信通路之间的过渡通信。AP 110根据动态环境100中的无线网络的管理员所指定的各种不同的无线通信标准(包括WiFi、蓝牙、蜂窝通信标准或专有标准)来管理无线通信。
EP 120包括与AP 110无线通信的各种计算装置，并且可包括膝上型计算机、台式计算机、智能电话、平板、自动测试设备、自动制造设备、自主车辆等。如图1A至图1D所示，第一EP 120a是膝上型计算机，第二EP 120b是空载自主车辆，第三EP 120c是装载有金属板的无源对象130的自主车辆。关于图2来更详细讨论AP 110和EP 120中可使用的示例硬件元件。
图1B示出动态环境100的第二示图，其中第二EP 120b已从图1A所示的第一示图中所示的位置移动，并尝试将通信从第二AP 110b切换到第一AP 110a。EP 120可响应于接近目标AP 110、到目标AP 110的延迟较低、与目标AP 110的信噪比(SNR)较高等而尝试将通信从一个AP 110切换到目标AP 110。然而，AP 110可具有有限数量的接入节点，并且可丢弃(或寻求切换)现有通信会话。例如，当与第二EP 120b建立通信会话时，第一AP 110a可丢弃与第一EP 120a的通信会话。在其它方面，当接近第一AP 110a时由第二EP 120b生成的信号可对第一EP 120a与第一AP 110a之间的信号通路140产生干扰，这可导致第一AP 110a或第一EP 120a丢弃连接。基于SNR落在阈值以下、在预定义的窗口内的分组丢弃数、延迟落在阈值以下、建立替代连接等，无线联网装置可根据通信标准丢弃连接。
在图1B中，第二EP 120b是影响第一AP 110a与第一EP 120a和第三EP 120c之间的现有连接的有源干扰源的一个示例。有源干扰源以与动态环境中用于无线地通信的波长一致的各种波长生成无线电波。有源干扰源可生成旨在经由网络通信的信号或者并非旨在经由网络通信的作为其它处理的副产物的信号(例如，从磁控管泄漏的“信号”)。干扰可导致连接丢弃、分组丢弃、对纠错技术的更大依赖性等，这影响不同网络层的网络的信令特性。
通过知道预期潜在有源干扰源何时位于何地，网络管理员可相应地对网络架构进行暂时或永久调节。例如，关于图1A和图1B，网络控制器可向在第二EP 120b上运行的应用发送操作命令以维持与第二AP 110b的连接或者暂停或更改第二EP 120b的导航以允许第一EP 120a和第三EP 120c维持到第一AP 110的连接。在另一示例中，关于图1A和图1B，网络控制器可预料到第二EP 120b的连接从第二AP 110b切换到第一AP 110a，并尝试将第一EP120a或第三EP 120c切换到不同的AP 110以避免丢弃的连接。在另一示例中，被呈现指示潜在连接干扰的动态环境100的示图的管理员可在区域中安装更多AP 110，升级区域中的现有AP 110，或移动区域中的AP 110以更改区域中的信令特性以减轻干扰并改进网络连接。
图1C示出动态环境100的第三示图，其中第三EP 120c已从图1B所示的第二示图中所示的位置改变。第三EP 120c所承载的无源对象130占据环境100中的空间，其破坏了第一AP 110a与第一EP 120a之间的信号通路140。根据无源对象130的材料组成，可按照若干方式中的至少一种方式破坏信号通路140，例如阻挡信号通路140、产生反射信号通路145上承载的信号的一个或更多个反射以及导致减弱信号通路150。无源对象130是阻挡或衰减联网装置之间的预期通信、反射由有源通信装置生成的信号或重定向来自有源干扰源的干扰的无源干扰源的一个示例。
通过知道预期潜在无源干扰源何时位于何地，网络管理员可相应地对网络架构进行暂时或永久调节。例如，关于图1A和图1C，网络控制器可向下列设备发送操作命令：在第三EP 120c上运行的应用，以暂停或更改导航以减轻反射信号通路145或减弱信号通路150的创建；第一AP 110a或第一EP 120a，以改变天线的增益，以增强经由减弱信号通路150承载的信号或减小经由反射信号通路145承载的信号的强度；第一EP 120a，以连接到不同AP110以避免产生反射信号通路145或减弱信号通路150；或任何联网装置，以更改通信信道以避免接收来自反射信号通路145上承载的信号或减弱信号通路150上承载的压倒性信号的干扰。
图1D示出动态环境100的第四示图，其中第一AP 120a已从图1C所示的第三示图中所示的位置移动。通过跟踪AP 110的位置以及EP 120(以及其它潜在有源干扰源)和无源对象130的位置，管理员可发现对网络的信令特性的影响。在图1D中，与图1C相比，由于第一AP110a从新位置到EP 120的不同视线，第一AP 110a的新位置避免创建反射信号通路145和减弱信号通路150以用于第一AP 110a与第一EP 120a之间的通信。
图2示出示例计算装置200，例如可用作AP 110、EP 120、与AP 110和EP 120通信的网络控制器装置、或者与一个或更多个AP 110或EP 120有线或无线通信的另一计算机。计算装置200包括处理器210、无线电220或其它网络接口、存储器230以及各种硬件以向用户提供输出以及从用户和环境接收输入。
处理器210和存储器230向计算装置200提供计算功能。存储器230可以是一个或更多个存储器装置，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或包括处理器210可执行的指令的任何其它类型的易失性或非易失性存储介质。处理器210可以是能够执行本文所描述的功能的任何计算机处理器。
无线电220为计算装置200提供无线通信。在各方面，无线电220结合有线网络接口来提供(例如，电或光网络发送器/接收器)，其经由有线传输介质从外部源接收信号以及向外部装置发送信号。无线电220可与各种天线通信，并且可根据诸如蓝牙、Wi-Fi或专有标准的各种标准配置要发送或接收的消息。
存储器230包括用于操作系统240、一个或更多个应用250(通常，应用250)和跨层工具链260的程序代码(也称为处理器可执行指令)，然而存储器230也可包括其它应用和数据结构。跨层工具链260包括运行应用250的实例250′的网络仿真器270和环境建模器280。程序代码通常在存储器230内被描述为各种功能“应用”或“模块”，然而替代实现方式可具有不同的功能或功能的组合。存储器230通常还包括可存储信息以供也存储在其上的各种程序代码模块使用的数据结构。
环境建模器280生成包括环境中的AP 110、EP 120和无源对象130的动态物理环境的三维模型。该三维模型包括动态环境100中可在三维模型中定位的各个装置和对象的模型。环境建模器280对环境内的信号源(包括AP 110、EPS 120和非预期信号源)和信号通路140进行建模。当模型对象在环境的三维模型中移动时，环境建模器280映射AP 110与EP120之间的信号通路。这些信号通路140包括用于AP 110与EP 120之间通信的通路以及由环境中建模的广播传输、反射和有源非信令干扰源导致的未用通路。在一些方面，用户对模型中的各种场景进行仿真，指定各种对象穿过环境移动的位置以及AP 110和EP 120参与的各种通信的设置。在一些方面，用户将环境建模器280设定为使用物理环境中的对象的所报告的位置和其上活动(实时报告)的应用250以在三维模型中对环境进行仿真。
网络仿真器270模拟由仿真的环境内的联网装置(例如，AP 110和EP 120)上运行的各种应用250经由无线网络生成并发送的业务。在一些方面，网络仿真器270使用历史使用数据来对各种应用250的仿真输入建模。在一些方面，网络仿真器270使用从EP 120报告的使用数据来模拟为经由无线网络传输生成的业务。当模拟业务时，网络仿真器270使用建模的物理对象的物理性质和经由建模的信号通路140承载的信号的强度来确定是否在预期目的地接收到数据以及丢失数据对应用250的影响。由网络仿真器270仿真的信号性质包括多径(包括链接两个通信装置的多条视线和反射)和环境内的信号强度。
为了模拟业务，网络仿真器270有概率性地确定沿着信号通路140发送的分组或数据报何时被丢弃或损坏。当在仿真的模型中信号通路140中存在无线电不透明对象或附加信号占据信号通路140(例如，串扰)时，网络仿真器270增加丢失或损坏概率(例如，减小或完全衰减信号强度)。
使用在有概率性地丢弃之后剩余(在AP 110或EP 120处接收到)的模拟的业务，网络仿真器270对模拟为在其上运行的应用250′的响应进行仿真。响应于接收到少于完整业务量，根据传输标准和应用250，模拟的应用250′变慢，质量降低，优先考虑某些下载/进程，以及失去连接/关闭。网络仿真器270根据减少的业务来确定应用250提供给EP 120(以及关联的用户)的服务级别。在一个示例中，当接收到较低速率的数据时，提供视频回放的应用250提供较低的分辨率或帧率。在另一示例中，当接收到较低速率的数据时，提供对存储在联网的存储位置上的文档的访问的应用250可反应不灵敏或者保存或检索内容花费更长时间。
在其它方面，网络仿真器270响应于联网装置所接收的业务的改变和装置的位置来检测并调节AP 110与EP 120之间建立的连接。在一个示例中，如果应用250连续丢弃X个分组(即，丢弃第一、第二、第三、...第X分组，而没有中间接收分组)，则假设丢失连接，并且尝试建立新连接。在另一示例中，AP 110可一次维持至多X个独特连接，并且当请求新连接时将丢弃现有连接。作为响应，网络仿真器270模拟丢弃的连接和重新分配连接的切换过程以及建立新连接的握手过程，包括应用250中等待建立连接的停机时间。
根据可以轻量或减少的业务从应用250获得的服务级别，以及网络仿真器270是否确定需要新连接(例如，由于连接数量限制、SNR或性能阈值)，跨层工具链260可向物理环境中的AP 110或EP 120输出各种命令。在各种示例中，跨层工具链260向AP 110输出命令以维持连接，增加天线增益，减小天线增益，预留信道，将EP 120切换到不同的AP 110，移动天线等。在各种示例中，跨层工具链260向EP 120输出命令以降低服务质量，限制(从而优先考虑)各种数据请求，增加天线增益，降低天线增益，提供通知或导航命令以将EP 120移动到不同的位置或避免进入具有低于阈值的信令特性的区域等。
跨层工具链260还能够输出仿真环境的二维或三维示图，其作为蒙版叠加有一个或更多个联网特性。叠加的蒙版向用户显示动态环境100中信号通路140可为各种应用250提供可靠或不可靠服务的地方的视觉表示，以使得用户可调节AP 110、EP 120或无源对象130相对于彼此的位置，绘制各种EP 120或无源对象130遍及动态环境100移动的路线，或者为各种AP 110和EP 120的操作安排时间以避免或减轻干扰。
图3是提供用于无线网络设计、分析和优化并用于动态路径损耗减轻的跨层工具链260的方法300的流程图。方法300开始于方框310，其中环境建模器280对包括环境内的各种对象(例如，AP 110、EP 120、无源对象130、其它信号源)的物理环境的模型进行仿真。
在方框320，网络仿真器270模拟环境中建模的各种AP 110与EP 120之间的网络业务。网络仿真器270运行321在AP 110和EP 120上运行的应用250的实例250′以生成322被仿真为作为输入在AP 110和EP 120之间无线地发送的数据。网络仿真器270解析323基于输入的来自应用250的实例250′的输出以确定为AP与EP 120之间的传输生成的另外的网络业务。作为模拟环境中建模的各种AP 110与EP 120之间的网络业务的一部分，网络仿真器270确定并监测324各种AP 110和EP 120上建立并可用的连接。
在方框330，网络仿真器270确定并仿真在建模的环境中发送的数据所遵循的信号通路140。信号通路140包括反射信号通路145和减弱信号通路150，其考虑了各种对象以及建模的环境中发送的其它信号。
在方框340，网络仿真器270模拟仿真的通路140上的信号劣化，基于承载业务的通路中的障碍物有概率性地丢弃341业务的至少一部分，并且基于剩余业务确定并监测342提供给应用250的实例250′的服务级别。
在方框350，跨层工具链260输出具有一个或更多个信号蒙版的环境的三维模型以用于显示，所述信号蒙版示出与环境中仿真的物理对象关联的环境的信令特性。三维模型的输出示图可包括具有各种对象布置的环境的静止图像，或者可包括各种对象移动为不同布置的环境的动画，以向用户显示一个或更多个对象对网络的跨一个或更多个联网层的信令特性的影响。方法300然后可结束。
除了或代替前进到方框350，在方框360，跨层工具链260确定环境中仿真的给定EP120受信号劣化的影响是否足够严重以满足路径损耗阈值。跨层工具链260可设定路径损耗阈值以测量网络健康和可靠性的各方面，包括最大、最小或平均的SNR、装置之间的预期延迟、装置之间的预期分组丢失百分比、连接丢弃率等。响应于给定EP 120的信号劣化不满足路径损耗阈值，方法300可结束。
响应于给定EP 120的信号劣化满足路径损耗阈值，方法300前进到方框370。在方框370，跨层工具链260向EP 120上运行的一个或更多个应用250发送命令以影响EP 120的操作。在一个示例中，跨层工具链260向在物理环境100导航的EP 120(例如，自主车辆、用于人的寻路装置)发送导航命令，其指定EP 120从一个位置移动到另一位置时遵循的路线或避开的区域，从而避开满足路径损耗阈值的区域。在另一示例中，跨层工具链260基于对EP120可用的信号发送指定应用250提供给EP 120的服务级别的应用指令(例如，调节回放质量)。在另一示例中，系统设置(例如，天线增益、天线取向、缓存策略等)用于EP 120维持与AP 110的连接。
方法300然后可结束。
图4A和图4B示出可通过工具输出的GUI 400中的网络强度图，其可被比作动态环境100内的信号质量的热图或地形图。图4A和图4B示出动态环境100的俯视图，其中示出两个AP 110以及周围的信号质量区域。信号质量区域示出用户可选择的网络信令特性的各种度量，例如SNR、分组接收率、延迟、连接丢弃率等。在各方面，在呈现信号强度图时，用户选择一个或更多个信令特性、呈现样式(例如，地形图或热图)和分析模式(例如，最高、平均或最低值)。
图4A示出第一网络强度图，其中第一AP 110a和第二AP 110b由相应第一区域410a、410b(总体上，第一区域410)围绕。各个第一区域410限定动态环境100中信令特性在第一特性集合内(例如，SNR介于A和B之间)的三维空间区域。第二区域围绕第一区域410，其限定动态环境100中信令特性在第二特性集合内(例如，SNR介于B和C之间)的三维空间区域。类似地，可呈现具有测量的相应第三和第四特性集合的第三区域430和第四区域440。根据系统设置，用户可在地形图中指定多于或少于四个不同的区域，或者可经由信令特性的热图(基于表示各种值和信令特性的其颜色及强度)指定梯度图。
图4B示出第二网络强度图，其中EP 120和无源对象130被引入到动态环境100中。更改的区域410、420、430、440示出EP 120(作为另一信号源)和无源对象130(作为由信号源(在所示示例中，AP 110和EP 120)生成的信号的反射器或衰减器)对第一网络强度图的信令特性的影响。从信号源发送、由各种对象反射以及由各种对象衰减的各种信号被表示在通过工具建模的信令特性中。
工具可将信令特性的各种示图呈现为环境的单独示图或者信号劣化蒙版(signaldegradation mask)在动态环境100中的物理对象的表示示图上的动画。信号劣化蒙版在叠加在环境的模型上时以具有与各种值对应的色调、透明度、强度或对比度的各种颜色显示信令特性。在一个示例中，信号劣化蒙版以第一颜色(例如，绿色)显示动态环境100的具有直达AP 110的视线的区域，并以第二颜色(例如，红色)显示不具有直达视线的区域。在另一示例中，信号劣化蒙版以第一强度的第一颜色(例如，浅蓝色)显示低于第一SNR的区域，以第二强度的第一颜色(例如，蓝色)显示SNR介于第一SNR和第二SNR之间的区域，并以第三强度的第一颜色(例如，深蓝色)显示SNR高于第二SNR的区域。提供环境的示图和信号劣化蒙版的图形用户界面(GUI)允许用户选择显示哪些蒙版、环境中的视点、与各种信号度量关联的颜色效果以及仿真图中示出的时间范围或场景。
另外，当EP 120位于特定区域内部或外部时，工具可向管理用户发出警示或者自动地为EP 120上运行的一个或更多个应用250生成操作命令。操作命令可随着EP 120和无源对象130在动态环境100四处移动而实时生成，或者预料到EP 120或无源对象130移动到仿真的布置中而非实时生成(例如，避免EP 120失去与AP 110的通信的情况)。操作命令的示例包括：对在物理环境100导航的EP 120的导航命令，其指定EP 120从一个位置移动到另一位置时遵循的路线或避开的区域，以避开满足路径损耗阈值的区域；应用指令，其基于对EP 120可用的信号强度指定应用250提供给EP 120的服务级别(例如，预缓存内容、减小帧率)；以及系统设置，其指定EP 120移动到的新位置，以使得可维持与AP 110的连接。
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种方法，该方法包括：对包括接入点、运行应用的端点和无源对象的物理环境的三维模型进行仿真；模拟接入点与端点之间发送的用于应用的网络业务；在模型中对物理环境的多个区域中承载业务的信号的通路进行仿真；基于物理环境中的接入点的第一位置、端点的第二位置和无源对象的第三位置模拟在所述多个区域中沿着所述通路的信号劣化；以及响应于信号劣化满足路径损耗阈值，向应用输出命令以影响端点的操作。
条款2.根据条款1所述的方法，其中，所述命令包括下列中的一个：对在物理环境导航的端点的导航命令，该导航命令指定端点从第二位置移动到第四位置时所遵循的避开满足路径损耗阈值的给定区域的路线；应用指令，其基于端点在第二位置的可用信号来指定应用提供给端点的服务级别；以及系统设置，其指定端点移动到以维持与接入点的连接的第五位置。
条款3.根据条款1所述的方法，其中，模拟信号劣化的步骤还包括：基于所述通路有概率性地丢弃业务的至少一部分；以及基于业务的剩余部分确定应用提供给端点的服务级别。
条款4.根据条款1所述的方法，其中，在模型中对第二接入点进行仿真，并且模拟信号劣化的步骤还包括：基于所述通路(140)有概率性地丢弃业务的至少一部分；以及响应于基于业务的丢弃的部分确定端点正尝试与接入点断开并连接到第二接入点，确定第二接入点是否具有可用的连接时隙。
条款5.根据条款1所述的方法，其中，对物理环境的三维模型进行仿真的步骤还包括对影响信号劣化的有源干扰源进行仿真。
条款6.根据条款1所述的方法，其中，模拟接入点与端点之间发送的用于应用的业务的步骤还包括：在模型中运行应用的实例；基于历史操作输入来生成应用的仿真输入；以及解析基于所述仿真输入的输出以识别由应用的实例生成的业务。
条款7.根据条款1所述的方法，该方法还包括：在图形用户界面中显示(350)具有信号劣化蒙版的三维模型。
条款8.根据条款7所述的方法，其中，信号劣化蒙版是示出下列中的至少一个的热图：接入点与端点之间跨物理环境的平均预期延迟；各种位置的接入点与端点之间跨物理环境的平均预期分组丢失百分比；跨物理环境的平均预期信噪比；以及在时间窗口中接入点与端点之间跨物理环境的平均连接丢弃率。
条款9.根据条款7所述的方法，其中，信号劣化蒙版是示出下列中的至少一个的热图：接入点与端点之间跨物理环境的最坏情况预期延迟；接入点与端点之间跨物理环境的最坏情况预期分组丢失百分比；跨物理环境的最坏情况预期信噪比；以及在时间窗口中接入点与端点之间跨物理环境的最坏情况连接丢弃率。
条款10.根据条款7所述的方法，其中，信号劣化蒙版指示接入点重新定位的第四位置，从而与第一位置相比减小下列中的至少一个：接入点与端点之间的延迟；接入点与端点之间的分组丢失百分比；距接入点第一范围内的信噪比；距端点第二范围内的信噪比；以及在时间窗口中接入点与端点之间的连接丢弃率。
条款11.一种系统，该系统包括：处理器；以及存储器，其包括指令，所述指令在由处理器执行时使得处理器能够执行操作，该操作包括：对包括接入点、运行应用的端点和无源对象的物理环境的三维模型进行仿真；模拟接入点与端点之间发送的用于应用的网络业务；在模型中对物理环境的多个区域中承载业务的信号的通路进行仿真；基于物理环境中的接入点的第一位置、端点的第二位置和无源对象的第三位置模拟在所述多个区域中沿着所述通路的信号劣化；以及响应于信号劣化满足路径损耗阈值，向应用输出命令以影响端点的操作。
条款12.根据条款11所述的系统，其中，所述命令包括下列中的一个：对在物理环境导航的端点的导航命令，该导航命令指定端点从第二位置移动到第四位置时所遵循的避开满足路径损耗阈值的给定区域的路线；应用指令，其基于端点在第二位置的可用信号来指定应用提供给端点的服务级别；以及系统设置，其指定端点移动到以维持与接入点的连接的第五位置。
条款13.根据条款11所述的系统，其中，模拟信号劣化的操作还包括：基于所述通路有概率性地丢弃业务的至少一部分；以及基于业务的剩余部分确定应用提供给端点的服务级别。
条款14.根据条款11所述的系统，其中，模拟接入点与端点之间发送的用于应用的业务的操作还包括：在模型中运行应用的实例；基于历史操作输入来生成应用的仿真输入；以及解析基于所述仿真输入的输出以识别由应用的实例生成的业务。
条款15.根据条款11所述的系统，所述操作还包括：在图形用户界面中显示具有信号劣化蒙版的三维模型。
条款16.根据条款15所述的系统，其中，信号劣化蒙版是地形图，该地形图示出由包括下列中的至少一个的信令特性的范围限定的若干区域：接入点与端点之间的延迟；接入点与端点之间的分组丢失百分比；信噪比；以及接入点与端点之间的连接丢弃率。
条款17.一种系统，该系统包括：处理器；以及存储器，其包括指令，所述指令在由处理器执行时提供跨层工具链，该跨层工具链包括：环境建模器，其被配置为生成包括接入点装置与端点装置之间的信号通路的动态环境的三维模型；网络仿真器，其被配置为：运行在端点装置上运行的应用的实例；模拟由应用生成的网络业务；基于信号通路将网络业务劣化；以及基于劣化的网络业务监测应用的性能。
条款18.根据条款17所述的系统，其中，环境建模器基于由网络仿真器仿真的网络业务在图形用户界面中输出三维模型和叠加在三维模型上的信号劣化图。
条款19.根据条款17所述的系统，其中，响应于识别出应用的性能落在路径损耗阈值以下，网络仿真器向端点输出操作命令。
条款20.根据条款19所述的系统，其中，所述操作命令包括：对在动态环境导航的端点的导航命令，该导航命令指定端点移动时遵循的避开满足路径损耗阈值的给定区域的路线；应用指令，其基于端点在当前位置的可用信号指定应用提供给端点的服务级别；以及系统设置，其指定端点移动到以维持与接入点的连接的新位置。
在本公开中，参照了各方面。然而，应该理解，本公开不限于所描述的特定方面。相反，以下特征和元素的任何组合无论是否与不同的方面有关均被设想为实现和实践本文所提供的教导。另外，当各方面的元素以“A和B中的至少一个”的形式描述时，将理解，各自设想到排他地包括元素A、排他地包括元素B以及包括元素A和B的方面。此外，尽管一些方面可实现优于其它可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定方面实现特定优点并非对本公开的限制。因此，本文所公开的方面、特征、方面和优点仅是例示性的，不被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在权利要求中明确地陈述。同样，对“本发明”的引用不应被解释为本文所公开的任何发明主题的概况，并且除了在权利要求中明确地陈述之外，不应被视为所附权利要求的元素或限制。
本领域技术人员将理解，本文所描述的方面可被具体实现为一种系统、方法或计算机程序产品。因此，各方面可采取全硬件方面、全软件方面(包括固件、常驻软件、微码等)或者将软件和硬件方面组合的方面的形式，其在本文中通常可全部称为“电路”、“模块”或“系统”。另外，本文所描述的方面可采取在具体实现有计算机可读程序代码的一个或更多个计算机可读介质中具体实现的计算机程序产品的形式。
在计算机可读介质上具体实现的程序代码可使用任何适当的介质来发送，包括(但不限于)无线、有线、光纤线缆、射频(RF)等或者前述的任何合适的组合。
用于实现本公开的各方面的操作的计算机程序代码可按照一个或更多个编程语言的任何组合编写，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)以及传统过程编程语言(例如，“C”编程语言或相似的编程语言)。程序代码可完全在用户的计算机上执行，部分地在用户的计算机上执行，作为独立软件包执行，部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接至用户的计算机，或者可对外部计算机(例如，利用互联网服务提供商通过互联网)进行连接。
本文中参照根据本公开的各方面的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。将理解，流程图和/或框图的各个方框以及流程图和/或框图中的方框的组合可由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或者其它可编程数据处理设备的处理器以生成机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的方框中所指定的功能/行为的手段。
这些计算机程序指令也可被存储在计算机可读介质中，其可指导计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置按照特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令生成包括实现流程图和/或框图的方框中所指定的功能/行为的指令的制品。
计算机程序指令也可被加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上以使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤以生成计算机实现的处理，使得在计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图方框中所指定的功能/行为的处理。
附图中的流程图和框图示出根据本公开的各方面的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的各个方框可表示模块、段或代码部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应该注意的是，在一些另选实现方式中，方框中标明的功能可不按图中所标明的次序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个方框实际上可基本上同时执行，或者方框有时可按照相反的次序或不按次序执行。还将注意的是，框图和/或流程图中的各个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合可由执行指定的功能或行为的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
尽管上文涉及本公开的各方面，但是在不脱离其基本范围的情况下，可以想到本公开的其它和另外的方面，并且其范围由所附权利要求确定。

Claims (15)

1.一种方法(300)，该方法包括以下步骤：
对包括接入点(110)、运行应用(250)的端点(120)和无源对象(130)的物理环境(100)的三维模型进行仿真(310)；
模拟(320)所述接入点(110)与所述端点(120)之间发送的用于所述应用(250)的网络业务；
在所述模型中对所述物理环境(100)的多个区域中承载所述业务的信号的通路(140)进行仿真(330)；
基于所述物理环境(100)中的所述接入点(110)的第一位置、所述端点(120)的第二位置和所述无源对象(130)的第三位置模拟(340)在所述多个区域中沿着所述通路(140)的信号劣化；以及
响应于所述信号劣化满足(360)路径损耗阈值，向所述应用(250)输出(370)命令以影响所述端点(120)的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述命令包括下列中的一个：
对在所述物理环境(100)导航的所述端点(120)的导航命令，该导航命令指定所述端点(120)从所述第二位置移动到第四位置时所遵循的避开满足所述路径损耗阈值的给定区域的路线；
应用指令，该应用指令基于所述端点(120)在所述第二位置的可用信号来指定所述应用(250)提供给所述端点(120)的服务级别；以及
系统设置，该系统设置指定所述端点(120)移动到以维持与所述接入点(110)的连接的第五位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，模拟所述信号劣化的步骤还包括：
基于所述通路(140)有概率性地丢弃(341)所述业务的至少一部分；以及
基于所述业务的剩余部分确定(342)所述应用(250)提供给所述端点(120)的服务级别。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述模型中对第二接入点(110b)进行仿真，并且模拟所述信号劣化的步骤还包括：
基于所述通路(140)有概率性地丢弃所述业务的至少一部分；以及
响应于基于所述业务的丢弃的部分确定所述端点(120)正尝试与所述接入点(110)断开并连接到所述第二接入点(110b)，确定(324)所述第二接入点(110b)是否具有可用的连接时隙。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述物理环境(100)的所述三维模型进行仿真的步骤还包括对影响所述信号劣化的有源干扰源进行仿真。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，模拟所述接入点(110)与所述端点(120)之间发送的用于所述应用(250)的业务的步骤还包括：
在所述模型中运行(321)所述应用(250)的实例(250′)；
基于历史操作输入来生成(322)所述应用(250)的仿真输入；以及
解析(323)基于所述仿真输入的输出以识别由所述应用(250)的所述实例(250′)生成的业务。
7.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在图形用户界面(400)中显示(350)具有信号劣化蒙版的所述三维模型。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述信号劣化蒙版是示出下列中的至少一个的热图：
所述接入点(110)与所述端点(120)之间跨所述物理环境(100)的平均预期延迟；
在多个位置处所述接入点(110)与所述端点(120)之间跨所述物理环境(100)的平均预期分组丢失百分比；
跨所述物理环境(100)的平均预期信噪比；以及
在时间窗口中所述接入点(110)与所述端点(120)之间跨所述物理环境(100)的平均连接丢弃率。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述信号劣化蒙版是示出下列中的至少一个的热图：
所述接入点(110)与所述端点(120)之间跨所述物理环境(100)的最坏情况预期延迟；
所述接入点(110)与所述端点(120)之间跨所述物理环境(100)的最坏情况预期分组丢失百分比；
跨所述物理环境(100)的最坏情况预期信噪比；以及
在时间窗口中所述接入点(110)与所述端点(120)之间跨所述物理环境(100)的最坏情况连接丢弃率。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述信号劣化蒙版指示所述接入点(110)重新定位的第四位置，从而与所述第一位置相比减小下列中的至少一个：
所述接入点(110)与所述端点(120)之间的延迟；
所述接入点(110)与所述端点(120)之间的分组丢失百分比；
距所述接入点(110)第一范围内的信噪比；
距所述端点(120)第二范围内的信噪比；以及
在时间窗口中所述接入点(110)与所述端点(120)之间的连接丢弃率。
11.一种系统，该系统包括：
处理器(210)；以及
存储器(230)，该存储器包括指令，所述指令在由所述处理器(210)执行时使得所述处理器(210)能够执行操作，该操作包括：
对包括接入点(110)、运行应用(250)的端点(120)和无源对象(130)的物理环境(100)的三维模型进行仿真(310)；
模拟(320)所述接入点(110)与所述端点(120)之间发送的用于所述应用(250)的网络业务；
在所述模型中对所述物理环境(100)的多个区域中承载所述业务的信号的通路(140)进行仿真(330)；
基于所述物理环境(100)中的所述接入点(110)的第一位置、所述端点(120)的第二位置和所述无源对象(130)的第三位置模拟(340)在所述多个区域中沿着所述通路(140)的信号劣化；以及
响应于所述信号劣化满足(360)路径损耗阈值，向所述应用(250)输出(370)命令以影响所述端点(120)的操作。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述命令包括下列中的一个：
对在所述物理环境(100)导航的所述端点(120)的导航命令，该导航命令指定所述端点(120)从所述第二位置移动到第四位置时所遵循的避开满足所述路径损耗阈值的给定区域的路线；
应用指令，该应用指令基于所述端点(120)在所述第二位置的可用信号来指定所述应用(250)提供给所述端点(120)的服务级别；以及
系统设置，该系统设置指定所述端点(120)移动到以维持与所述接入点(110)的连接的第五位置。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，模拟所述信号劣化的操作还包括：
基于所述通路(140)有概率性地丢弃(341)所述业务的至少一部分；以及
基于所述业务的剩余部分确定(342)所述应用(250)提供给所述端点(120)的服务级别。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，模拟所述接入点(110)与所述端点(120)之间发送的用于所述应用(250)的业务的操作还包括：
在所述模型中运行(321)所述应用(250)的实例(250′)；
基于历史操作输入来生成(322)所述应用(250)的仿真输入；以及
解析(323)基于所述仿真输入的输出以识别由所述应用(250)的所述实例(250′)生成的业务。
15.根据权利要求11所述的系统，所述操作还包括：
在图形用户界面(400)中显示(350)具有信号劣化蒙版的三维模型，
其中，所述信号劣化蒙版是地形图，该地形图示出由包括下列中的至少一个的信令特性的范围限定的若干区域：
所述接入点(110)与所述端点(120)之间的延迟；
所述接入点(110)与所述端点(120)之间的分组丢失百分比；
信噪比；以及
所述接入点(110)与所述端点(120)之间的连接丢弃率。
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