CN112566170B - 网络质量评估方法、装置、服务器及存储介质 - Google Patents

网络质量评估方法、装置、服务器及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及通信技术领域，公开了一种网络质量评估方法、装置、服务器及存储介质。本发明中，网络质量评估方法包括：获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数；根据预设的标准分布求网络质量参数的拟合分布；根据网络质量参数的真实分布、拟合分布与预设的标准分布求得交叉熵；根据交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分。通过以上技术手段，周期性地获得多组网络质量参数，基于交叉熵推导得到网络质量评估模型，通过网络质量评估模型来评估获得的网络质量参数，从而提高网络质量评估的精度。

Description

网络质量评估方法、装置、服务器及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种网络质量评估方法、装置、服务器及存储介质。
背景技术
随着通信技术的不断发展，WLAN技术已经被广大人民群众所接受并成为物联网时代的基础，5G技术的到来更是引起了广泛的关助。然而，在实际的家庭应用场景中，无线通信信号容易被外界因素干扰且网络质量的评估也难免存在缺陷，以网络信号为例，如果网络信号过强，则会对周边其他的无线信号造成干扰，若无线网络信号过弱则严重影响用户的网络体验。因此如何判定网络质量以便更好地解决问题是用户使用家庭无线网络中的一大痛点。
然而，本发明的发明人发现：在目前进行网络质量评估或监测的手段中，对WIFI网络质量的判断还没有统一的标准体系，导致各运营商无法对家庭用户网络质量的真实情况做出精确判断，单独比较WIFI信号强度或连接速度等方法均存在一定的缺陷，如果网络质量无法被有效甄别，则将会严重影响了用户的体验。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种网络质量评估方法，使得服务器端能够对用户家庭网络进行更加精确的网络质量评估。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种网络质量评估方法，包括：获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数；根据预设的标准分布求网络质量参数的拟合分布；根据网络质量参数的真实分布、拟合分布与预设的标准分布求得交叉熵；根据交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分。
本发明的实施例还提供了一种网络质量评估装置，包括：参数获取模块，获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数；参数处理模块，根据预设的标准分布求网络质量参数的拟合分布；根据网络质量参数的真实分布、拟合分布与预设的标准分布求得交叉熵；分数评估模块，根据交叉熵评估无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评估分数。
本发明的实施例还提供了一种服务器，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上述的网络质量评估方法。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的网络质量评估方法。
本发明实施例相对于现有技术而言，周期性地获得多组网络质量参数，基于交叉熵推导得到网络质量评估模型，通过网络质量评估模型来评估获得的网络质量参数，从而提高网络质量评估的精度。
另外，在根据交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分之后，还包括：将多组网络质量参数以及无线接入点的当前周期的网络质量评分关联后存入历史数据库。
另外，根据所述交叉熵评估所述无线接入点的网络质量，包括：判断当前是否为首次评估无线接入点的网络质量；若当前不为首次评估无线接入点的网络质量，则从历史数据库中读取上一个周期的网络质量评估分数；根据上一个周期的网络质量以及根据本次计算交叉熵得到的网络质量评分评估无线接入点的网络质量。
另外，所述根据上一个周期的交叉熵以及本次计算的交叉熵评估无线接入点的网络质量通过以下公式评估：ot＝wtxt+st-1ot-1；其中，ot为当前周期的评估分数、wt为当前周期的评分置信度、xt为根据当前周期交叉熵得到的评估分数、st-1为上一周期的评分置信度、ot-1为上一周期的评估分数。
另外，所述根据预设的标准分布求所述多组网络质量参数的拟合分布，包括：根据预存的网络质量参数标准值对多组网络质量参数进行归一化处理；根据预设的标准分布对经过归一化处理的多组网络质量参数进行拟合，得到多组网络质量参数的拟合分布。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。
图1是根据本发明第一实施例中网络质量评估方法的流程图；
图2是根据本发明第二实施例中网络质量评估方法的流程图；
图3是根据本发明第二实施例中基于历史网络数据进行网络质量评估的计算流程图；
图4时根据本发明第三实施例中网络质量评估装置的结构示意图；
图5是根据本发明第四实施例中服务器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的第一实施例涉及一种网络质量评估方法。具体流程如图1所示，包括：获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数；根据预设的标准分布求网络质量参数的拟合分布；根据网络质量参数的真实分布、拟合分布与预设的标准分布求得交叉熵；根据交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分。
下面对本实施例的网络质量评估方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
本实施例中的网络质量评估方法如图1所示，具体包括：
步骤101，获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数。
具体地说，本实施例的执行主体为云端控制平台，运行在与各个终端网络的无线接入点AP相连的服务器上。接入的各个AP周期性的向云端控制平台上报网络质量参数，网络质量信息包括：WIFI信号强度、连接速度、丢包率、网络时延以及网速。在统计一段时间内各AP上报的多组网络质量参数。
在实际的应用中，云端控制平台向各个AP的软探针下发数据采集的指令，软探针通过无线WIFI信号强度检测设备引擎采集该网络下WIFI信号强度和WIFI连接速率；通过设备中的网络错误丢包率引擎分析网络的内网以及公网的丢包率；通过设备中网络时延引擎分析网络获取网络时延信息；通过无线连接模式检测引擎分析网络速率。
步骤102，根据预设的标准分布求网络质量参数的拟合分布。
步骤103，根据网络质量参数的真实分布、拟合分布与预设的标准分布求得交叉熵。
具体地说，预设的标准分布可以是高斯分布、二项分布、泊松分布等形式。然后根据标准分布将统计的多组网络质量参数进行拟合，得到各AP基于预设标准分布的拟合分布。
在实际的应用中，假设从各个AP采集得到的网络质量参数样本为X＝{x1,...,xm}，这些样本从AP网络质量参数分布pdata中产生，网络质量的标准分布记为pstandard，为更加精确地衡量网络质量，因家庭用户的网络质量是动态变化的，因此可将其记为pdata(x,θ)，在评估方法中，希望家庭网络的数据向量能够更加接近网络质量的标准以衡量二者之间的差距，本发明使用极大似然估计法，公式如下：
Figure BDA0002799617780000041
由于概率的乘积会导致数值下溢等问题，同时θdata的极值与对数无关，因此取对数以获取更为近似的估计：
Figure BDA0002799617780000042
对上式进行进一步简化，当θdata取极大值，θdata/m依然取极大值，因此除以m只是比例的缩放并不影响参数的评估，所以除以m以获得期望的形式得到公式：
Figure BDA0002799617780000043
由此通过各AP上报网络质量参数的真实分布和拟合分布之间的来衡量实际网络质量参数的和期望值之间的差距，通过KL散度来度量这一差距：
Figure BDA0002799617780000044
由于本实施例中仅关注AP上报的网络质量参数，因此对上式进行进一步地抽象化简得到最终交叉熵形式的AP网络质量评估公式：
Figure BDA0002799617780000045
在一个例子中，云端控制平台需要对接收到的网络质量参数建立一个标准衡量，本实施例中的标准参考值为：信号强度标准取值-25dbm，WIFI的连接速度以54M作为标准，对于丢包率，统一设置为20％，网络速率以800K为标准，对于网络时延以100MS为标准，通过上述标准来衡量周期上报的网络质量。利用softmax函数对采集到的网络质量参数进行归一化处理，具体如下：
Figure BDA0002799617780000046
将经过归一化处理的网络质量参数输入到求取交叉熵的公式中进行计算，得到交叉熵。
在一个例子中，将信号强度大于-25dbm的数据视为-25dbm，将连接速度大于54M的数据视为54M，丢包率小于20％的视为20％，网络速率大于800K的视为800K，网络时延小于100MS的视为100ms，以此表示网络质量已经达到最优。
步骤104，根据交叉熵评估无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分。
具体地说，可以直接将计算得到的交叉熵作为无线接入点的网络质量评分。当交叉熵的值越大时，则表示评估的网络质量越差；交叉熵越接近0时，则表示评估的网络质量越良好。
需要说明的是，本实施例中的上述各示例均为为方便理解进行的举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。
与现有技术相比，本实施例周期性地获得多组网络质量参数，基于交叉熵推导得到网络质量评估模型，通过网络质量评估模型来评估获得的网络质量参数，多维度地对无线接入点的网络质量进行评估，从而提高网络质量评估的精度。
本发明的第二实施例涉及一种网络质量评估方法。第二实施例与第一实施例大致相同，主要区别之处在于：在本发明第二实施例中，在根据所述交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分之后，还包括：将多组网络质量参数以及无线接入点的当前周期的网络质量评分关联后存入历史数据库。所述根据所述交叉熵评估无线接入点的网络质量，包括：判断当前是否为首次评估无线接入点的网络质量；若当前不为首次评估无线接入点的网络质量，则从历史数据库中读取上一个周期的网络质量评估分数；根据上一个周期的网络质量以及根据本次计算交叉熵得到的网络质量评分评估无线接入点的网络质量。
下面对本实施例的网络质量评估方法的实现细节进行具体的说明，本实施例中的网络质量评估方法如图2所示，具体包括：
步骤201，获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数。
步骤202，根据预设的标准分布求网络质量参数的拟合分布。
步骤203，根据网络质量参数的真实分布、拟合分布与预设的标准分布求得交叉熵。
步骤201至步骤203与本发明第一实施例中的步骤101至步骤103相同，相关的实施细节已在本发明第一实施例中具体说明，在此不再赘述。
步骤204，判断当前是否为首次评估无线接入点的网络质量；若当前不为首次评估无线接入点的网络质量，则执行步骤205，从历史数据库中读取上一个周期的网络质量评估分数；根据上一个周期的网络质量以及根据本次计算交叉熵得到的网络质量评分评估无线接入点的网络质量。
步骤205，从历史数据库中读取上一个周期的网络质量评估分数；根据上一个周期的网络质量以及根据本次计算交叉熵得到的网络质量评分评估无线接入点的网络质量。
步骤206，将多组网络质量参数以及无线接入点的当前周期的网络质量评分关联后存入历史数据库。
具体地说，随着设备不断地周期性上报，仅根据一次的上报请求参数矩阵评估网络的质量是不准确的。因为可能由于某些异常原因导致某次或多次上报的数据方差过大，这样会导致得出的评分不精确，因此需要考虑设备上报的历史信息以便云端能够更好的评价。本实施例中，将各个周期中计算的网络质量评估分数，即交叉熵与网络质量参数进行关联后保存到历史数据库中，在每次计算网络质量评估分数时综合考虑历史数据中的评分信息，在每周期计算网络质量评估分数时，将上一周期的评估结果纳入参考，具体过程如图3的所示。进一步地，根据历史评分来计算出当前周期的网络质量评估分数的公式如下：
ot＝wtxt+st-1ot-1
其中，ot为当前周期的评估分数、wt为当前周期的评分置信度、xt为根据当前周期交叉熵得到的评估分数、st-1为上一周期的评分置信度、ot-1为上一周期的评估分数。对于参数wt和st-1分别表示了对当前和前一时刻设备上报的评分置信度，本发明取wt默认为0.6，st-1为设置为0.4，云端可以根据用户的历史网络质量在配置文件中动态的调整评分执行度以更加精准的评估。
此外，若是当前为首次评估，则将st-1，即历史评估的分数设置为1，仍然采用上述评估公式计算当前周期的网络质量评估分数。
与现有技术相比，本实施例以交叉熵的方式评估历次上报的数据，在充分利用数据信息的条件之下能够对上报的数据做出一个精准的评估，并利用云端平台统一管理调度。同时提供了一种基于时间轴的记忆评分机制，在充分利用历史信息的情况下对本次的数据进行有效的评判，综合考虑多次上报的数据以及评分结果，增加了对现有评分的置信度。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第三实施例涉及一种网络质量评估装置，如图4所示，包括：
参数获取模块401，用于获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数。
在一个例子中，参数获取模块401所获取的网络质量参数包括：无线网信号强度、无线网连接速度、丢包率、网络速率以及网络时延。
参数处理模块402，用于根据预设的标准分布求所述网络质量参数的拟合分布；根据所述网络质量参数的真实分布、所述拟合分布与所述预设的标准分布求得交叉熵。
在一个例子中，参数处理模块402还用于判断当前是否为首次评估无线接入点的网络质量；若当前不为首次评估无线接入点的网络质量，则从历史数据库中读取上一个周期的网络质量评估分数；根据上一个周期的网络质量以及根据本次计算交叉熵得到的网络质量评分评估无线接入点的网络质量。
分数评估模块403，用于根据所述交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评估分数。
在一个例子中，分数评估模块403还用于判断当前是否为首次评估无线接入点的网络质量；若当前不为首次评估无线接入点的网络质量，则从历史数据库中读取上一个周期的网络质量评估分数；根据上一个周期的网络质量以及根据本次计算交叉熵得到的网络质量评分评估无线接入点的网络质量。
在另一个例子中，所述根据所述上一个周期的交叉熵以及本次计算的交叉熵评估所述无线接入点的网络质量通过以下公式评估：
ot＝wtxt+st-1ot-1
其中，ot为当前周期的评估分数、wt为当前周期的评分置信度、xt为根据当前周期交叉熵得到的评估分数、st-1为上一周期的评分置信度、ot-1为上一周期的评估分数。
不难发现，本实施例为与第一实施例和第二实施例相对应的系统实施例，本实施例可与第一实施例和第二实施例互相配合实施。第一实施例和第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例和第二实施例中。
值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
本发明第四实施例涉及一种服务器，如图5所示，包括至少一个处理器501；以及，与至少一个处理器501通信连接的存储器502；其中，存储器502存储有可被至少一个处理器501执行的指令，指令被至少一个处理器501执行，以使至少一个处理器501能够执行第一、或第二实施例中的网络质量评估方法。
其中，存储器502和处理器501采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器501和存储器502的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器501处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器501。
处理器501负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器502可以被用于存储处理器501在执行操作时所使用的数据。
本发明第六实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种网络质量评估方法，其特征在于，包括：
获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数；
根据预设的标准分布求所述网络质量参数的拟合分布；
根据所述网络质量参数的真实分布、所述拟合分布与所述预设的标准分布求得交叉熵；
根据所述交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分。
2.根据权利要求1中所述的网络质量评估方法，其特征在于，在所述根据所述交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评分之后，还包括：
将所述多组网络质量参数以及所述无线接入点的当前周期的网络质量评分关联后存入历史数据库。
3.根据权利要求2中所述的网络质量评估方法，其特征在于，所述根据所述交叉熵评估所述无线接入点的网络质量，包括：
判断当前是否为首次评估所述无线接入点的网络质量；若当前不为首次评估所述无线接入点的网络质量，则从所述历史数据库中读取上一个周期的网络质量评估分数；
根据所述上一个周期的网络质量以及根据本次计算交叉熵得到的网络质量评分评估所述无线接入点的网络质量。
4.根据权利要求3所述的网络质量评估方法，其特征在于，所述根据所述上一个周期的交叉熵以及本次计算的交叉熵评估所述无线接入点的网络质量通过以下公式评估：
ot＝wtxt+st-1ot-1
其中，ot为当前周期的评估分数、wt为当前周期的评分置信度、xt为根据当前周期交叉熵得到的评估分数、st-1为上一周期的评分置信度、ot-1为上一周期的评估分数。
5.根据权利要求3所述的网络质量评估方法，其特征在于，所述当前周期的评分置信度和所述上一周期的评分置信度根据所述历史数据库中的网络质量评估分数计算得到。
6.根据权利要求2所述的网络质量评估方法，其特征在于，所述根据预设的标准分布求所述多组网络质量参数的拟合分布，包括：
根据预存的网络质量参数标准值对所述多组网络质量参数进行归一化处理；
根据预设的标准分布对经过所述归一化处理的多组网络质量参数进行拟合，得到所述多组网络质量参数的拟合分布。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的网络质量评估方法，其特征在于，所述网络质量参数包括以下参数的任意组合：无线网信号强度、无线网连接速度、丢包率、网络速率以及网络时延。
8.一种网络质量评估装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取周期时间内无线接入点上报的多组网络质量参数；
参数处理模块，用于根据预设的标准分布求所述网络质量参数的拟合分布；根据所述网络质量参数的真实分布、所述拟合分布与所述预设的标准分布求得交叉熵；
分数评估模块，用于根据所述交叉熵评估所述无线接入点的网络质量得到当前周期的网络质量评估分数。
9.一种服务器，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一项所述的网络质量评估方法。
10.一种计算机可读存储介质，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至7中任一项所述的网络质量评估方法。
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