CN114009088B - 增强系统分析的方法 - Google Patents
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Abstract
一种包括接入点(AP)的无线网络，接入点(AP)通过无线设备在AP之间切换的方式实现漫游。从无线网络的无线网络日志提取分析时间间隔内的切换事件。每个切换事件包括无线设备从其断开连接的源AP和无线设备连接到的目的地AP。从所提取的切换事件构建针对分析时间间隔的至少一个切换频率(HF)网络拓扑图。该图具有表示所提取的切换事件的AP的至少一个子集的节点和连接成对的节点的边，其中每个边的权重表示由边连接的该对节点表示的AP之间的切换事件的计数或频率。使用HF网络拓扑图执行网络诊断或可视化任务。
Description
技术领域
下文总体上涉及无线联网技术、无线联网诊断技术、无线网络分析技术、医疗数据通信技术、医疗信息技术(IT)基础设施技术和相关技术。
背景技术
在医院和其他医疗保健环境中，患者监测器用于通过连续测量各种参数，诸如生命体征(ECG、血压、SPO2等)、医疗方案(静脉液治疗中的流速等)等等来监测个体患者的健康状况。患者监测器尤其用于重症监护室、手术室、康复室、救护车和患者健康风险较高的其他环境中。
患者监测器、治疗设备和/或其他医疗设备通常经由有线和/或无线通信网络连接到电子信息中心。无线连接在医疗设备密度高的地区(重症监护室、急诊室等)中特别有价值，因为有线医疗设备可能会带来绊倒危险并限制患者和医务人员的行动。对于无线连接，无线网络可以是专用的临床无线通信网络或通用无线网络。无线网络技术通常是Wi-Fi，并且服务于医疗设备的Wi-Fi网络可能是医疗设备的专用网络，或者也可能服务于医院内的其他通信需求。对于许多日常文书或其他业务任务，Wi-Fi质量问题(诸如延迟时间长)可能是可容忍的；然而，对于医疗设备，需要将患者数据不间断、低延迟地传输到信息中心，以便于一名护士使用信息中心监管多个患者。信息中心通常有一个或多个屏幕来同时显示多个患者的数据。
为确保无线网络的可靠性，尤其是用于医疗设备通信(但不限于此)的无线网络的可靠性，做好了准备以监测和排除可能的问题的故障，诸如通信网络中的设备故障或不可接受的延迟。为此，可以采用应用程序监测器。此类应用程序监测器的一个示例是购自皇家菲利浦有限公司(Koninklijke Philips N.V.)的Philips Focal Point(以前称为Philips FocusPoint)内部(on-premise)部署管理系统。此应用程序监测器在一台或多台服务器计算机上执行(可能采用云实现)并与无线网络连接，以持续跟踪各个无线和有线医疗设备的可访问性和性能。呼叫中心中的远程监测工程师(RME)和远程服务工程师(RSE)可以利用Focal Point通过使用从网络收集的数据来调查网络中的问题。
在大型医院或其他规模较大的医疗机构中，患者监测网络(或多个网络)可能庞大且复杂，这对从数据中的症状定位问题提出了重大挑战。在支持移动设备(例如，手推车上或固定在病床上的医疗设备，这些设备可能会随着走动的患者或随着在轮床上运送的患者一起移动)的无线网络的情况下，这个问题会加剧，因为移动的无线医疗设备频繁地从一个无线接入点(AP)切换到另一个无线接入点。典型的故障排除方法采用分而治之的策略，其中将网络递归地拆分为多个部分，并分析每个子部分以确定问题是否在该部分中。以这种方式，可以逐步定位故障以标识特定的AP、路由器、集线器、交换机或其他发生故障的网络组件。
通过准确理解无线网络的物理拓扑，尤其是AP在二维或三维空间中的位置，有助于分而治之诊断策略的有效实现。然而，物理拓扑的知识通常不可用，或者不准确和/或过时。在规模较大的医疗机构中，AP可能会临时频繁地添加、移除、物理迁移、替换为不同/更新的模型等等。
下文公开了某些改进。
发明内容
在本文公开的一些非限制性说明性实施例中，公开了一种用于分析包括多个接入点(AP)的无线网络的网络诊断系统，该多个接入点(AP)通过无线设备在AP之间切换的方式来实现漫游。网络诊断系统包括电子处理器和存储指令的非暂时性存储介质，该指令可由电子处理器读取和执行以执行网络诊断方法。网络诊断方法包括：从无线网络中分析时间间隔内的切换事件的计数提取全局切换频率(HF)图，其中每个切换事件包括无线设备从其断开连接的源AP和无线设备连接到的目的地AP；从所提取的全局HF图构建针对分析时间间隔的HF网络拓扑图，其中HF网络拓扑图具有表示所提取的切换事件的AP的至少一个子集的节点和连接成对的节点的边，每个边具有表示由边连接的成对的节点表示的AP之间的切换事件的计数或频率的权重；以及使用HF网络拓扑图，执行网络诊断或可视化任务。
在本文公开的一些非限制性说明性实施例中，无线网络包括多个AP，该多个AP被配置成通过无线设备在AP之间切换的方式实现漫游，以及如紧接在前的段落中阐述的网络诊断系统。在一些实施例中，多个AP被配置成实现Wi-Fi网络。
在本文公开的一些非限制性说明性实施例中，结合包括多个AP的Wi-Fi网络来执行诊断方法。诊断方法包括：构建或从存储器取回HF网络拓扑图，该HF网络拓扑图具有表示AP的节点和连接成对的节点的边，其中该边具有表示由所连接的成对的节点表示的AP之间的切换事件的计数或频率的权重；创建HF网络拓扑图的绘制；以及在显示器上显示绘制。
在本文公开的一些非限制性说明性实施例中，非暂时性存储介质存储指令，该指令可由电子处理器读取和执行以执行用于分析包括多个AP的无线网络的诊断方法，该多个AP通过无线设备在AP之间切换的方式实现漫游。该诊断方法包括：从无线网络中的切换事件构建HF网络拓扑图，其中HF网络拓扑图具有代表AP的节点和连接成对的节点的边，该边具有表示由所连接的成对的节点表示的AP之间的切换事件的计数或频率的权重；以及使用HF网络拓扑图执行网络诊断或可视化任务。
一个优点在于提供具有改进的网络拓扑信息的无线网络，该网络拓扑信息比仅基于无线接入点的物理位置的物理网络拓扑信息更丰富。
另一个优点在于为无线网络提供从网络上无线设备的漫游行为自动导出的网络拓扑信息。
另一个优点在于为无线网络提供无需繁琐的人力即可导出的网络拓扑信息。
另一个优点在于为无线网络提供反映无线网络的无线接入点的实际性能的网络拓扑信息。
另一个优点在于为无线网络提供可以针对用户选择的时间间隔生成的网络拓扑信息。
给定的实施例可以不提供、提供一个、两个、更多或所有上述优点，和/或可以提供如本领域普通技术人员在阅读和理解本公开后将变得显而易见的其他优点。
附图说明
本发明可以采用各种组件和组件布置以及各种步骤和步骤布置的形式。附图仅用于说明优选实施例的目的，并且不应被解释为限制本发明。
图1图解地图示了无线设备管理系统(WDMS)，其具有网络拓扑发现能力并提供采用所发现的网络拓扑的网络诊断。
图2图解地示出了由图1的WDMS适当地执行的网络拓扑发现的说明性方法。
图3图解地示出了由图1的WDMS适当地执行的网络拓扑绘制的说明性方法。
图4图解地示出了由图3的方法的输出的绘制的说明性实施例。
具体实施方式
如前所述，通过准确理解无线网络的物理拓扑，尤其是AP在二维或三维空间中的位置，有助于分而治之诊断策略的有效实现。然而，物理拓扑的知识通常不可用，或者不准确和/或过时。在规模较大的医疗机构中，AP可能会临时频繁地添加、移除、物理迁移、替换为不同/更新的模型等等。尝试构建和维护分布在整个医疗机构中的AP的物理位置的最新地图将是一项耗时且费力的容易出错的任务。
此外，本文中认识到物理网络拓扑对于执行网络诊断不是最佳的。这是因为AP的无线连接的有效范围可能因影响射频(RF)信号的众多(且通常相互关联的)因素而变化，诸如物理RF障碍、来自其他AP或其他RF干扰源的RF干扰、操作RF信道、RF无线电特性等等。AP的无线连接的有效范围可能随着时间的推移而变化(例如，受一些其他射频干扰源的运行时间及其传输强度的影响)，并且可能是方向依赖性的。因此，即使AP的物理位置的最新地图可用，这样的地图对于诊断目的诸如标识网络分区以进行分而治之诊断也不是理想的。
在本文公开的实施例中，公开了网络拓扑发现和绘制方法。这些方法利用所获取的关于切换事件的数据，在切换事件中无线医疗设备从一个AP切换到另一个AP。此类切换事件是无线设备在医疗机构中漫游的机制——当设备移动远离其当前(无线)连接到的AP时，RF信号减弱；同时，到某个其他AP的信号强度可能会增加，例如如果设备正在朝向该其他AP移动的话。Wi-Fi网络提供标准协议，通过该标准协议发生切换，其中移动的设备从其当前AP断开连接并连接到具有更强RF信号强度的新AP(即，设备从一个AP切换到下一个AP)。此类切换事件例行地由无线设备管理系统(WDMS)和/或Wi-Fi网络本身的主干系统记录。所公开的网络拓扑发现技术以本文的观察为前提，即如果两个AP具有在它们之间的设备的频繁切换，则这两个AP在物理上靠近在一起，并且更重要的是，在提供明显重叠的无线覆盖区域的意义上靠近在一起。举个例子，考虑命名AP(i)和AP(j)的两个AP。如果有许多设备从AP(i)到AP(j)的切换事件，反之亦然，则结果就是AP(i)和AP(j)具有明显重叠的无线覆盖区域。相反，如果从来没有任何从AP(i)到某个其他AP(k)的切换事件，反之亦然，则结果就是AP(i)和AP(k)的覆盖区域没有任何明显重叠。
因此，如本文所公开的，通过分析由WDMS和/或网络主干系统维护的切换事件的日志来发现网络拓扑。通过利用现有的切换事件日志数据，可以以完全自动化的方式发现这种网络拓扑，从而消除了繁琐的构建AP位置的物理地图。此外，所发现的网络拓扑对于网络分析比AP位置的物理地图更有用。这是因为发现的网络拓扑自动且凭经验地说明了相应AP的无线连接的有效范围的方向依赖性，因为这些因素自然会影响成对的AP之间的切换频率。在一个变体方面，用于生成网络拓扑的切换事件日志的时间间隔可以改变，从不同的日志时间间隔发现不同的网络拓扑，以便调查网络拓扑中的时间变化以潜在地隔离断断续续的网络问题。
如本文公开的从切换事件日志数据的分析中发现的网络拓扑在本文中被称为切换频率网络拓扑或“HF网络拓扑”，以便将其与表示AP的物理位置的物理网络拓扑区分开。如刚刚解释的，HF网络拓扑有利地以物理网络拓扑不能的方式捕获AP的无线覆盖范围的方向(并且可选地还有时间)依赖性，从而使得本文公开的HF网络拓扑对于诸如分而治之故障定位的网络诊断任务尤其有用。
参考图1，无线网络包括多个无线接入点(AP)10，这些无线接入点分布在医院或其他医疗机构的旨在提供接入无线网络的(多个)区域中。这可能是整个医院，或只是选定的部分。AP 10中的每一个包括无线收发器并且被配置成与无线网络上的无线设备12、14、16通信。除了AP 10之外，无线网络可以可选地包括图1中未示出的其他常规组件，诸如路由器、集线器、网络交换机等等，以提供AP 10到在一台或多台服务器计算机(可选地基于云的)上实现的网络主干、到其他有线和/或无线网络和/或互联网等等的有线和/或无线连接，如本领域已知的。在一些实施例中，无线网络是Wi-Fi网络，其中AP 10使用符合IEEE802.11的无线通信协议与无线设备12、14、16通信。然而，这仅是说明性示例，并且预期根据另一无线标准诸如采用符合IEEE 802.16的无线通信协议的WiMax或无线医疗遥测服务(WMTS)来配置无线网络。说明性无线设备是无线医疗设备，诸如说明性的患者监测器12、14和说明性的超声扫描仪16。这些仅仅是无线设备的说明性示例，并且更一般地，无线设备可以是任何类型的无线医疗设备(例如ECG监测器、SPO2监测器等等，医疗治疗设备，诸如静脉(IV)输液泵、医疗体域网(MBAN)的集线器节点等等。甚至更一般地，虽然在用于医疗设备的无线网络的上下文中描述所公开的网络拓扑发现方法，但更广泛地预期与无线网络的AP10通信的无线设备是并非医疗设备的无线设备，例如平板计算机、笔记本计算机、移动电话(“手机”)、具有Wi-Fi连接的流媒体播放器等等。
说明性的无线网络进一步包括无线设备管理系统(WDMS)20，其包括在电子处理器22(例如服务器计算机、服务器计算机集群、云计算资源、其各种组合等等)上运行的应用程序(或应用程序套件)，用于提供诸如生成网络统计数据和关键性能指标(KPI)、生成网络故障警报、执行网络容量分析、硬件和软件审计等等的功能。在一些实施例中，WDMS 20被实现为购自皇家菲利浦有限公司的Philips Focal Point内部管理系统的装置，但这仅仅是说明性示例。在一些实施例中，WDMS 20是不特定于医疗领域的通用无线网络管理系统。在其各种功能中，WDMS 20维护被存储在非暂时性存储介质上的无线网络日志24。虽然在其中示出和提及单个网络日志24，但是预期网络日志24可以逻辑地实现为存储不同类型的数据或存储具有不同排序/格式/等的相同数据的多个日志；和/或网络日志24可以物理地存储在不同存储介质上的多个段中。将进一步理解，WDMS 20被实现为存储在非暂时性存储介质(其可以与存储网络日志24的非暂时性存储介质相同或不同)上的指令，存储的指令可由电子处理器22读取和执行以实现WDMS 20。作为非限制性说明性示例，一个或多个非暂时性存储介质可以包括硬盘或其他磁存储介质、固态驱动器(SSD)、闪存或其他电子存储介质、光盘或其他光学存储介质、其各种组合等等。WDMS 20还生成诊断用户界面(UI)26，信息技术(IT)人员或(多个)其他用户经由台式、笔记本或其他计算机或具有显示器32和一个或多个用户输入设备34(例如，说明性的键盘和触控板、和/或鼠标、显示器32的触敏覆盖层、其各种组合等等)的哑终端30与其交互。例如，用户可以经由计算机或终端30与诊断UI 26交互以取回和显示KPI、网络统计、使用预测或由WDMS20收集和/或生成的其他信息的图表或其他表示。这种信息中的大多数可以从网络日志24的内容生成。
继续参考图1，如本文所公开的，WDMS 20通过分析从无线网络日志24提取的切换事件进一步能够执行网络拓扑发现。换句话说，存储在非暂时性存储介质(或多个介质)上的指令可由电子处理器22读取和执行以通过分析从无线网络日志24提取的切换事件来执行网络拓扑发现。在图1中，该功能由网络拓扑发现块40图解地指示，该网络拓扑发现块40从无线网络的无线网络日志24提取分析时间间隔内的切换事件并且从所提取的切换事件构建针对分析时间间隔的至少一个切换频率(HF)网络拓扑图44。(多个)HF网络拓扑图44可以存储在存储器中(也就是说，可以存储在非暂时性存储介质上)并且稍后从存储器取回。绘制引擎46可选地绘制HF网络拓扑图44的图形表示。图形表示可以显示在与电子处理器22可操作地连接的显示器32上。
继续参考图1并进一步参考图2，描述了由网络拓扑发现块40适当地执行的方法。第一步是从无线网络日志24提取切换事件。每个切换事件包括(或根据其适当地定义)无线设备(例如图1的设备12、14、16中的一个)从其断开连接的源AP和无线设备连接到的目的地AP。切换事件提取的详细操作取决于被日志记录的数据的性质。例如，如果AP断开连接和AP连接动作都被日志记录为分组对，则切换事件提取仅取回那些分组对。
然而，在图2的说明性示例中，被日志记录的数据是带时间戳的连接动作，即其中无线设备与AP连接的动作。本示例中未记录AP断开连接动作。因此，在该示例中，对于每个无线设备，其漫游行为数据由以下组成：带时间戳的连接事件的列表，即，对(t，v)，指示无线设备建立与被指定为v的AP的连接的时间。这个按时间排序的列表在本文中被称为无线设备的轨迹。因此，图2中所示的提取数据50包括被指定为“设备1”、“设备2”、“设备3”……的设备的一组轨迹。轨迹是针对某个分析时间间隔收集的，例如在上个月收集的所有数据。可选地，分析时间窗口可以是滑动窗口，例如滑动的一个月窗口，其中在滑动的基础上，超过一个月时间的数据被丢弃。预期分析时间窗口是无线网络迄今为止的整个运行寿命，使得每个无线设备的提取的轨迹包括自它安装在系统中以来连接到的所有AP。轨迹的时间上连续的元素表示连续的连接，并且然后切换事件由相邻的(t，v)值的对定义。通过说明性示例的方式，部分序列…(ti-1，vi-1)，(ti，vi)，(ti+1，vi+1)…定义了：第一切换事件，其中被指定为vi-1的AP是设备从其断开连接的源AP，而被指定为vi的AP是设备连接到的目的地AP；以及第二切换事件，其中被指定为vi的AP现在是源AP，而被指定为vi+1的AP是目的地AP。
迄今为止所描述的切换事件提取过程假设无线设备保持连接到无线网络。这并非总是如此。例如，无线患者监测器可能连接到被指定vx的AP，然后断开网络一段时间(例如，患者出院并且患者监测器暂时与网络断开连接)，并且然后后来连接到被指定vy的某个其他AP(例如，当它现在连接到新入院的患者时)。所得的连接事件序列…(tx，vx)，(ty，vy)…并不代表从vx到vy的切换事件——实际上，这两个AP可能位于医院的完全不同的部分，并且相距很远，以至于它们之间永远不会发生切换。为了处理这种情况，可以指定占位符“AP”，例如为便于参考而命名为空白(EMPTY)，并且也被视为AP且用于指示无线设备未连接到任何AP。因此，连接事件的序列变为…(tx，vx)，(t_，EMPTY)，(ty，vy)…。该对(t_，EMPTY)指示监测器与上一个AP(vx)断开连接，而没有连接到任何新AP。因此，从vx到vy的切换事件(正确地)未标识。借助这种修改，无线设备的轨迹包括带时间戳的事件(t，v)的时间排序序列(其中t在这里被称为时间戳并且v是事件，即，连接到被指定为v的AP的动作)，其中轨迹的每个带时间戳的事件是以下之一：(i)其中无线设备与AP(在说明性符号中被指定为v)连接的连接事件或(ii)其中无线设备从无线网络的所有AP断开连接的断开连接事件(在说明性符号中由“连接”事件(t_，EMPTY)指示)。
然后计数每对AP之间，例如之间(其中双头箭头指示计数从APx到APy的切换以及从APy到APx的切换)提取的切换事件的数量以创建全局切换频率(HF)图52。将理解，在图2中全局HF图52以表格或列表形式表示，但是这可以通过将每个AP绘制为节点并在节点之间添加具有对应于计数的相应权重的边来图形地可视化，例如/>可以由节点APx、节点APy和这些节点之间的标有切换事件/>的计数的边来表示。
在另一种方法中，可以如下组合切换事件的提取和图的构建。全局HF图52可以表示为图g全局＝(V,E)(gglobal＝(V，E))，其中顶点集V由轨迹中出现的所有AP组成。边集E构建如下。每个无线监测器m的轨迹如下使用。让m的轨迹具有长度l并由[(t1，v1)，(t2，v2)，...，(tl，vl)]给出。假设，对于i＝1，2，...，l-1，ti＜ti+1并且vi≠vi+1。对于每个i＝1，2，...，l-1，如果E中还没有边e＝(vi，vi+1)，则将其创建、添加到E并获得1的权重。如果它已经存在于E中，则其权重增加1。
全局HF图52一般来说不是连通图。通常，全局HF图52由k≥1个相互断开连接的子图组成。如果k选择得尽可能大，则每一个子图本身就是连通图。全局HF图52可能因各种原因而断开连接。医院可能有一些区域没有被AP覆盖，因此无线设备无法在不暂时从无线网络断开连接的情况下从一个AP漫游到某个其他AP。即使整个医院都被无线网络覆盖，仍然可能存在之间从没有设备漫游的区域。例如，无线设备可能永远不会进出医疗隔离病房，或者设备可能永远不会进出产科病房。(另一方面，即使无线设备永远不会进入诸如产科病房的区域，但漫游到产科病房中的AP仍然是可能的，并且如果是这样，很可能偶尔会发生)。这些因素可能使全局HF图52对于可视化不理想。
因此，执行拓扑提取过程54。拓扑提取过程54操作以将全局HF图52分割成一个或(通常)多个切换频率(HF)网络拓扑图44，其中的每一个是连通图，和/或提取(多个)HF网络拓扑图44作为最大权重生成树。每个HF网络拓扑图具有表示所提取的切换事件的AP的至少一个子集的节点和连接成对节点的边，其中每个边具有表示由连接的成对节点表示的AP之间的切换事件的计数或频率的权重。对于给定的分析时间间隔，术语“计数”或“频率”在功能上是同义词。例如，如果分析时间间隔为30天，则可以将给定AP对之间边的切换事件计数表示为30天内切换事件的总计数，或者可以通过除以30将此计数归一化为“每天”值，这然后提供每天的(平均)计数，这是频率值。此类归一化并不重要，因为图中边的相对值不会改变。
可选地，拓扑提取过程54可以去除其计数或频率低于某个阈值的任何边。这相当于修剪低计数(或低频率)边的HF网络拓扑图44。另外或替代地，可以在可视化阶段期间应用显示阈值(emin)。修剪还可以可选地去除节点。例如，可以去除没有附接任何(未修剪的)边的单个节点。在另一个变体中，即使边仍然具有大于阈值的权重，修剪也可以去除仅具有几个节点的小树。
所得到的HF网络拓扑图(或多个图)44有利地提供了AP的物理拓扑的有用表示。与表示AP之间实际距离的此类纯物理拓扑不同，HF网络拓扑图44说明了各种AP之间无线连接范围的差异，并表示关于哪些AP对参与最频繁的切换事件的功能相关信息。
有利地，网络拓扑发现过程40是经验性的，因为它对从无线网络日志24提取的切换事件的计数(即，全局HF图52)进行操作。这种提取在计算上是有效的并且使用在网络日志24中容易获得的信息。提取也不需要任何用户输入(但可以可选地提供诸如用户指定的分析时间间隔和/或修剪阈值的输入)。提取也不需要医院地图或AP的物理位置。
可以针对用户选择的分析时间间隔计算HF网络拓扑图44，使得例如如果标识出仅在最近24小时内观察到的网络故障，则可以针对仅最近24小时的分析时间间隔来应用网络拓扑发现过程40，以便可视化出现故障的网络拓扑。可选地，网络拓扑发现过程40也可以在当网络故障出现时之前的较早的分析时间间隔内运行，并且这些“之前和之后”HF网络拓扑的比较可以将故障定位到这两种拓扑不同的区域。
虽然网络拓扑发现过程40不需要除所提取的切换事件之外的附加信息，但是如果附加信息可用，则它可以可选地用于加强(例如注释)所发现的HF网络拓扑图(或多个图)44。例如，图2图解地指示了在标记过程58中使用的AP配置表56，以利用AP配置表56中包含的关于AP的信息来标记HF网络拓扑图(或多个图)44的AP。
参考图3，描述了用于生成和绘制(多个)网络拓扑图44的说明性方法。该说明性的拓扑提取过程54通过利用例如克鲁斯卡尔(Kruskal)算法(Kruskal,“关于图的最短生成子树和旅行商问题(On the shortest spanning subtree of a graph and the TravellingSalesman Problem)”,《美国数学会会报(Proceedings of the American MathematicalSociety)》,第7卷,第1期,第48-50页,1956)来采用最大权重生成树。由于克鲁斯卡尔算法找到最小权重生成树，而这里希望找到最大权重生成树，所以拓扑提取过程54包括对全局HF图52的所有边的权重求反的操作62(即边权重e→-e)。然后在操作64中应用克鲁斯卡尔算法以生成一个或多个最小权重生成树，其中针对每个操作62权重符号反转。因此，“最小权重”是最大求反权重(即最大负权重)。在操作66中，对(多个)最小权重生成树撤消操作62(即对于(多个)最小权重生成树的所有边，边权重e→-e)，从而转换为充当(多个)HF网络拓扑图44的(多个)最大权重生成树。这些被输入到诊断UI 26并显示在显示器32上。可选地，诊断UI 26包括显示阈值68，其提供用于不显示最大权重生成树的权重低于某个阈值emin的边。可选地，用户可以调整显示阈值emin。
注意，如果在全局HF图52中存在多于一个最小权重生成树(每个操作62中边被反转)，则在操作64中应用的克鲁斯卡尔算法同时创建所有最小权重生成树。因此，克鲁斯卡尔算法在操作64中的应用有利地用于将全局HF图52自动分割成针对包含在全局HF图52中的连通子图的生成树。
继续参考图1并进一步参考图4，示出了由拓扑提取过程54生成并由诊断UI 26呈现在显示器32上的最大权重生成树的说明性显示。在该示例中，每个AP由其“xx-xx-xx-xx-xx-xx”形式的MAC地址表示，并且示出了权重高于显示阈值68的边。图4是针对单个选择的连通图，即，针对(多个)HF网络拓扑图44中的一个图。在图4的说明性示例中，该图对应于放射科侧翼AP网络，如显示器32上示出的标题所指示的。(例如，可以从参考图2提到的AP配置56获得所绘制的特定图的这种文本标识)。
尽管未在图4的示例中示出，但预期绘制的最大权重生成树的边具有对应于边权重的线宽，以便以图形方式强调表示具有高切换频率的AP-AP连接的边。滑动条70提供用户输入，经由该滑动条70，用户可以调整显示阈值68：将标记滑动到更靠近上“最多”端降低显示阈值emin以便示出更多连接，而将标记滑动到更靠近下“最少”端增大显示阈值emin，以便示出更少的连接。也可以可选地使用滑块72来调整分析时间间隔。如果拓扑发现过程40足够快以实现近似实时更新，则这种方法是合适的。(如果更新太慢，则可以在绘制之前输入分析时间间隔；或者在其他实施例中，分析时间间隔可以是固定的预定值；在此类替代情况中的任一种情况下，将省略滑块72)。如在显示器32左下方的图例74中所解释的，最大权重生成树中的各种特征可以由定义的符号来表示：在说明性示例中，具有高负载的AP如此表示，具有高切换率的AP-AP连接也是如此。可以类似地表示其他特征，诸如在针对两个不同分析时间间隔计算的两个图之间切换频率有很大变化的AP和/或边(例如，在观察到某个问题之前的第一时间间隔，以及在观察到该问题之后的第二时间间隔，因此切换频率有很大变化的AP和/或边可能与观察到的问题有关)。
说明性的最大权重生成树绘制是说明性的可视化方法。可以采用备选绘制来绘制HF网络拓扑图44。另一种预期的绘制是重力模型，其中成对节点按通过平衡排斥力和吸引力计算的距离间隔开，其中每对节点的吸引力由连接该对节点的边的权重缩放。另一种预期的绘制是HF网络拓扑图44的节点到六边形网格上的位置的映射，使得连接的节点之间的总加权距离(至少近似)最小化。又一种预期的绘制是节点到AP的物理三维位置的映射，其中具有线粗细的链接表示切换频率权重(这里假设AP到物理位置的映射是可用的)。同样，这些仅仅是另外的非限制性说明性绘制示例。
拓扑发现过程40可以例如周期性地或根据请求重复。以这种方式，拓扑信息可以保持最新，并且可以合并扩展或变化。还应注意的是，虽然绘制46是所发现的(多个)HF网络拓扑图44的一种有用的应用，但其他应用可以在没有图形绘制和显示的情况下消耗(多个)HF网络拓扑图44。
在下文中，描述了可以使用(多个)HF网络拓扑图44来执行的一些无线网络诊断。
WDMS 20将系统中的故障报告为警报。示例警报为监测漏失、设备重新启动和应用程序错误。如果警报变为活动状态，则技术人员可能必须采取动作来确定根本原因。对于大型、复杂的网络，这可能是一项艰巨的任务，尤其是如果有多个警报或多或少同时变为活动状态，或者一个警报或多或少同时对多个设备变为活动状态。经由(多个)HF网络拓扑图44的拓扑信息的可用性以及受影响设备的当前位置使得能够评估手头问题的地区和大小并且允许应用‘分而治之’的故障排除策略。例如，如果涉及多个监测器，则通过它们的当前位置，可以确定它们在物理上是否彼此靠近。
网络拓扑优化应用也可以受益于(多个)HF网络拓扑图44。通过检查表示各种无线网络的最大权重生成树，可以容易地检测到在相邻AP之间发生多少漫游的意义上某个无线网络(或其一部分)使用的强度如何。有利地，(多个)HF网络拓扑图44在各种AP-AP对之间的切换频率方面定量地表示漫游的程度。过度漫游可能指示在距离方面或由于干扰物体的AP的低信号值或非最佳定位。过度漫游可能导致数据丢失(这对于重要的患者数据来说尤其成问题)，并可能产生监测漏失警报。对拓扑做出改变可以改进网络质量并减少数据丢失和警报数量。类似地，可以通过经由(多个)HF网络拓扑图44的绘制来分析靠近在一起的AP上的负载来检测瓶颈。从而可以标识高负载区域，在其中放置附加的AP可能是有益的。
这些仅仅是所公开的(多个)HF网络拓扑图44的一些非限制性说明性应用。
已经参考优选实施例描述了本发明。其他人在阅读和理解前面的详细描述后可能会想到修改和更改。旨在将示例性实施例解释为包括所有此类修改和更改，只要它们落入所附权利要求或其等效物的范围内。
Claims (15)
1.一种用于分析包括多个接入点AP(10)的无线网络的网络诊断系统(20)，所述多个接入点AP(10)通过无线设备在AP之间切换的方式实现漫游，所述网络诊断系统包括：
电子处理器(22)；以及
非暂时性存储介质，存储由所述电子处理器可读取和可执行以执行网络诊断方法的指令，所述网络诊断方法包括：
从所述无线网络中分析时间间隔内的切换事件的计数或频率提取全局切换频率HF图(52)，其中每个切换事件包括无线设备从其断开连接的源AP和所述无线设备连接到其的目的地AP；
从所提取的所述全局HF图构建针对所述分析时间间隔的HF网络拓扑图(44)，其中所述HF网络拓扑图具有节点和边，所述节点表示所提取的所述切换事件的所述AP的至少一个子集，所述边连接成对的节点，其中每个边具有权重，所述权重表示由所述边连接的所述成对的节点表示的所述AP之间的切换事件的计数或频率；以及
使用所述HF网络拓扑图，执行网络诊断或可视化任务(26、46)。
2.根据权利要求1所述的网络诊断系统(20)，其中所述执行包括：
绘制(46)所述HF网络拓扑图(44)的图形表示；以及
在与所述电子处理器(22)可操作地连接的显示器(32)上显示所述HF网络拓扑图的所绘制的所述图形表示。
3.根据权利要求2所述的网络诊断系统(20)，其中所述HF网络拓扑图的所述构建包括：
针对所述全局HF图(54)创建一个或多个最大权重生成树；以及
在所述显示器(32)上显示所述一个或多个最大权重生成树中的所选择的一个最大权重生成树。
4.根据权利要求2所述的网络诊断系统(20)，其中所述绘制包括：
绘制所述HF网络拓扑图(44)的所述图形表示，其中成对的节点按通过平衡排斥力和吸引力计算出的距离间隔开，其中针对每对节点的所述吸引力由连接所述每对节点的所述边的所述权重缩放。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的网络诊断系统(20)，其中所述HF网络拓扑图(44)的所绘制的所述图形表示的所述显示包括：
显示用户对话(70)，用户经由所述用户对话(70)选择修剪阈值；以及
显示所述HF网络拓扑图的所绘制的所述图形表示，省略具有小于用户选择的所述修剪阈值(68)的权重的任何边。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的网络诊断系统(20)，其中：
针对两个不同的分析时间间隔重复所述提取和构建，由此构建针对所述两个不同的分析时间间隔的HF网络拓扑图(44)；并且
所述网络诊断或可视化任务的所述执行包括比较针对所述两个不同的分析时间间隔的所述HF网络拓扑图。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的网络诊断系统(20)，其中所述全局HF图的所述提取包括：
针对在所述分析时间间隔期间连接到所述无线网络的多个无线设备中的每个无线设备：
定义针对所述无线设备的轨迹(50)，所述轨迹包括带时间戳事件的时间排序的序列，所述序列中所述轨迹的每个带时间戳事件是以下之一：(i)连接事件，在所述连接事件中所述无线设备与AP连接，或(ii)断开连接事件，在所述断开连接事件中所述无线设备从所述无线网络的所有AP断开连接，以及
针对所述轨迹的、其中每个对的两个事件都是连接事件的每个相邻对的带时间戳事件，提取切换事件。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的网络诊断系统(20)，其中所述构建包括：
对所述全局HF图(52)执行拓扑提取过程(54)，所述拓扑提取过程(54)将所述全局HF图分割成多个相互断开连接的HF网络拓扑图(44)，每个HF网络拓扑图包括所述全局HF网络拓扑图的所述AP的子集。
9.一种无线网络，包括：
多个接入点AP(10)，被配置成通过无线设备在AP之间切换的方式实现漫游；以及
根据权利要求1至8中任一项所述的网络诊断系统(20)。
10.一种结合包括多个接入点AP(10)的Wi-Fi网络执行的计算机实现的诊断方法，所述诊断方法包括：
从所述无线网络中分析时间间隔内的切换事件的计数或频率提取全局切换频率HF图(52)，其中每个切换事件包括无线设备从其断开连接的源AP和所述无线设备连接到其的目的地AP；
从所提取的所述全局HF图构建针对所述分析时间间隔的HF网络拓扑图44，所述HF网络拓扑图(44)具有表示所提取的所述切换事件的所述AP的至少一个子集的节点和连接成对的节点的边，其中所述边具有权重，所述权重表示由所连接的所述成对的节点表示的所述AP之间的切换事件的计数或频率；
使用所述HF网络拓扑图，执行网络诊断或可视化任务(26、46)。
11.根据权利要求10所述的诊断方法，包括：
创建(46)对所述HF网络拓扑图的绘制；以及
在显示器(32)上显示所述绘制。
12.根据权利要求11所述的诊断方法，其中所述构建包括：
针对所述全局HF图创建至少一个最大权重生成树；
其中所述显示包括在所述显示器(32)上显示所述至少一个最大权重生成树中的所选择的一个最大权重生成树。
13.根据权利要求12所述的诊断方法，其中所述至少一个最大权重生成树中的所选择的一个最大权重生成树的所述显示包括：
在所述显示器(32)上显示用户对话(70)，用户经由所述用户对话(70)选择显示阈值(68)；以及
在所述显示器上显示所述至少一个最大权重生成树中的所述所选择的一个最大权重生成树，省略具有小于用户选择的所述显示阈值的权重的任何边。
14.根据权利要求13所述的诊断方法，其中所述至少一个最大权重生成树的所述创建包括修剪所述至少一个最大权重生成树。
15.一种非暂时性存储介质，存储指令，所述指令由电子处理器可读取和可执行，以执行根据权利要求10至14中任一项所述的方法。
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