CN115150839A - 网络规划方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网络规划方法、装置、设备及计算机可读存储介质，属于移动通信技术领域。本发明当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，基于设备数量进行集群划分，确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置、中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值，进而依据接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置进行设备数量评估，根据设备数量评估的结果确定是否对设备数量进行更新，在不对设备数量进行更新时，基于基础设施成本值、接入点设备的最佳位置、中继设备数量和中继设备位置确定网络规划的规划结果，实现对网络规划中系统成本和业务运行性能的综合权衡。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种网络规划方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
在传统模式下，进行无线网络规划，通常采用的技术方案为根据规划区域内的终端设备的地理位置，将规划区域一次划分为若干个蜂窝单元；根据蜂窝单元内的终端设备的地理位置和无线接入点AP(WirelessAccessPoint，无线访问接入点)的容量，计算AP设备的安装位置；当蜂窝单元内的终端设备数量超过AP的容量时，对该区域执行二次划分直至子区域内终端设备数量低于AP的容量。上述技术方案思路简单，实现起来较为容易，然而在现实项目中，我们不可忽视设备的投入成本，我们往往希望采用较少的网络设施完成区域内传感节点的覆盖，由于接入点AP的成本相对中继器要高得多，我们在规划时应尽可能少使用接入点AP。而在区域广阔且终端设备分布不均匀时，采用固定尺寸的蜂窝单元进行划分，无疑会倾向于投入更多的接入点AP。规划目标容易与成本较低的方向背道而驰。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种网络规划方法、装置、设备及计算机可读存储介质，旨在解决如何确保网络规划业务运行性能的同时满足节约系统成本的要求的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种网络规划方法，所述网络规划方法包括以下步骤：
当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于所述设备数量进行集群划分；
确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值；
依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新；
若不对所述设备数量进行更新，则基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果。
可选地，所述依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估的步骤包括：
依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述集群中的孤立节点数量和超跳数节点数量；
依据所述超跳数节点数量与预设超跳数节点值确定第一反馈值；
依据所述孤立节点数量与预设孤立节点值确定第二反馈值；
根据所述第一反馈值与所述第二反馈值之间的和确定设备数量评估。
可选地，所述基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果的步骤包括：
基于所述孤立节点数量、超跳数节点数量、中继设备数量以及所述基础设施成本值计算综合评价值；
确定当前网络规划的规划次数，若所述规划次数小于等于预设规划数值，则基于所述设备数量重新进行集群划分，并执行确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值的步骤；
若所述规划次数大于预设规划数值，获取所有的综合评价值，将所述所有的综合评价值中最小的综合评价值对应的网络规划作为规划结果。
可选地，所述确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值的步骤包括：
确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施的设施类型；
分别确定每一类基础设施对应的设施数量，并计算每一类基础设施对应的成本值与设施数量之间的乘积；
将各所述设施类型对应的所述乘积的总和作为基础设施成本值。
可选地，所述根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新的步骤之后，还包括：
若对所述设备数量进行更新，则基于所述设备数量和所述设备数量评估的结果确定更新后的设备数量；
基于所述更新后的设备数量执行基于所述设备数量进行集群划分的步骤。
可选地，所述基于所述设备数量进行集群划分的步骤包括：
获取待网络规划区域对应的集群约束条件，其中，所述集群约束条件包括所述待网络规划区域中所有节点的位置信息、预设集群尺寸限制信息；
依据所述集群约束条件和所述设备数量进行集群划分。
可选地，所述确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置的步骤包括：
基于集群划分的结果确定待网络规划区域对应的接入点约束条件，其中，所述接入点约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点与接入点设备之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装接入点设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
基于所述接入点约束条件确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置；
基于集群划分的结果和接入点设备的最佳位置确定待网络规划区域对应的中继约束条件，其中，所述中继约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点、接入点设备以及中继设备两两之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装中继设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
基于所述中继约束条件确定集群划分后的各集群中的中继设备的数量和位置。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种网络规划装置，所述网络规划装置包括：
集群划分模块，用于当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于所述设备数量进行集群划分；
设备规划模块，用于确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值；
数量反馈模块，用于依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新；
结果输出模块，用于若不对所述设备数量进行更新，则基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种网络规划设备，所述网络规划设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的网络规划程序，其中：所述网络规划程序被所述处理器执行时实现如上所述的网络规划方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有网络规划程序，所述网络规划程序被处理器执行时实现如上所述的网络规划方法的步骤。
本发明提出的一种网络规划方法、装置、设备及计算机可读存储介质，当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于设备数量进行集群划分，确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值，以提供业务运行性能和系统成本的评价参考，进而依据接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对设备数量进行更新，以实现对接入点设备的设备数量进行反馈调节，优化规划结果，在不对设备数量进行更新时，基于基础设施成本值、接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置确定所述网络规划的规划结果，实现综合权衡系统成本以及业务运行性能，提升网络规划的用户满意度。
附图说明
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的网络规划设备结构示意图；
图2为本发明一种网络规划方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明一实施例的网络规划环节示意图；
图4为本发明一实施例的应用流程示意图；
图5为本发明网络规划装置结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的网络规划设备结构示意图。
如图1所示，该网络规划设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对网络规划设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及网络规划程序。
在图1所示的网络规划设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明网络规划设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在网络规划设备中，所述网络规划设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的网络规划程序，并执行本发明实施例提供的网络规划方法。
本发明实施例提供了一种网络规划方法，参照图2，图2为本发明一种网络规划方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述网络规划方法包括：
步骤S100，当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于所述设备数量进行集群划分；
本实施例中，需要说明的是，待网络规划区域是指需要进行网络规划的项目区域，在进行网络规划时，将在待网络规划区域规划一定数量的接入点设备，以实现将所有的传感节点接入。传感节点与接入点设备之间的连接可以为直接连接，也可以通过中继器进行连接。在进行网络规划时，需要合理规划接入点设备的数量和安装位置，以及中继器的数量和安装位置。集群划分是指基于待网络规划区域中所有传感节点的位置信息，通过尺寸约束的群体划分方法将该所有传感节点划分为指定数目的集群。接入点设备是指AP(WirelessAccessPoint，无线访问接入点)。该接入点设备的设备数量在进行网络规划之前是一个预设的初始值，也即在进行网络规划之前，可以确定当前需要进行规划的待网络规划区域中的所有传感节点的数量，并依据该的设备数量可确定接入点设备的数量和容量。接入点设备的容量是指该接入点设备可接入的传感节点的数量。基于设备数量进行集群划分，是将待网络规划区域划分为与设备数量相同数量的集群，即每个集群中存在有一个接入点设备。确定接入点设备的设备数量时，是在一个设定的取值范围内进行确定，该设定的取值范围中，通过每个接入点设备的容量确定一个最小值，基于实际需求由设计者确定一个最大值，为程序退出设定条件。具体为Roundup(TotalNodeNum/Capacity)≤ClusterNum≤AcceptableMaxValue，其中，TotalNodeNum待网络规划区域中的所有传感节点的数量，Capacity为单个接入点设备的容量，ClusterNum是指设备数量，AcceptableMaxValue是指设计者确定的最大值，Roundup(x)代表向上取整。可以理解的是，在基于同一个设备数量，集群划分的结果也可能不一样。即，并不对每个集群进行固定尺寸的限制。
步骤S200，确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值；
本实施例中，需要说明的是，接入点设备的位置决定可接入的传感节点数量，为尽可能覆盖所以传感节点的基础减少接入点设备的安装，需合理的确定每一个无线接入点的安装位置，在集群划分后，针对每个集群中的无线接入点，确定一个最佳位置，以规划进行无线接入点的安装。中继设备指中继器，用于将距离无线接入点较远的传感节点接入无线接入点。传感节点已经固定，在确定各集群中无线接入点的最佳位置后，基于该最佳位置规划各集群中所需的中继设备的数量和位置。
接入点设备和中继设备均需要安装在各集群中存在的基础设施上，基础设施成本值是指将设备在对应的基础设施上进行安装所需要的成本。在网络规划中，会将可利用来安装网络设备的基础设施作为输入，基础设施类型可反映新增的网络设备安装在这些基础设施上的施工及额外成本。比如在一个具体实例中：基础设施的类型的值可以分为三种：
HvPole：高压杆，不能提供低压交流电；
MvPole：中压杆，不能提供低压交流电；
LvPole：可以提供低压交流电的电线杆；
由于中、高压电线杆上一般没有交流220V电源，需要购买并安装变压器，显然选址在中、高压电线杆上的施工及额外成本会相当对要高。我们并不能完全摒弃使用中高压杆，因为这些电线杆的地理位置可能更优，覆盖某个区域可能需要的网络设备投入可能更少。因此，本实施例这种引入安装成本作为评价因素之一，通过统计接入点设备和中继设备安装在这三种基础设施上的数目，计算基础设施成本值。
步骤S300，依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新；
本实施例中，需要说明的是，网络规划采用一个闭环负反馈网络，通过一个给定的接入点设备的设备数量开始，进行集群划分，进而确定接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置，对该接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置进行设备数量评估，以通过设备数量评估的结果反馈调控设备数量，并基于该调控后的设备数量进入下一轮网络规划，以此反复，直至满足设定条件后结束循环，并输出最终规划结果。设备数量评估是指基于当前的接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置进行网络规划后，该待网络规划区域内所有传感节点中孤立节点和超跳数节点的情况进行评估，以确定是否需要对设备数量进行调整。其中，孤立节点是指规划结果中，既无法直接与接入点设备相连也不能通过中继设备与接入点设备相连的传感节点；超跳数节点是超预期跳数的传感节点。一些距离接入点设备较远的传感节点，他们需要经过其他传感节点或中继设备才能与接入点设备通讯，需要经历的跳数称为HopNum，整个网络平均的HopNum越大，系统延迟越大。系统存在一个MaxHop，大于这个MaxHop的传感节点可以认为无法与接入点设备通讯，成为孤点，即孤立节点。然而，如果规划结果中跳数接近MaxHop的节点很多，整个网络可能延迟较大甚至很不稳定。为了业务稳定性的考虑，本实施例中，引入了一个控制参数，即期望的跳数ExpectHop，比如某个系统MaxHop＝20，ExpectHop可以设置为10，我们希望尽可能多的节点的跳数是控制在ExpectHop＝10跳以内的。那么NodeOverExpectHopNum代表的是那些ExpectHopNum<HopNum≤MAXHop的传感节点数量，即超跳数节点数量。
步骤S400，若不对所述设备数量进行更新，则基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果。
本实施例中，如果基于设备数量评估的结果确定不对设备数量进行更新，则确定当前设备数量不再修改，可将接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置作为规划结果。此外，在进行网络规划之前，已经确定当前需要进行规划的待网络规划区域中的所有传感节点的数量，接入点设备的设备数量和容量，基于此，进行集群划分时，可知在同一个接入点设备的设备数量的基础上，多次进行集群划分时，得到的所有集群各自所包括的传感节点并非每一次都是一样的，也即基于同一个设备数量多次进行集群划分的结果是不一样的，在本实施例中，还可预设一定的规划次数，即基于该设备数量，按照该规划次数进行重复规划，得到该设备数量对应的多批次的接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置的结果，进而对各批次的接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置进行进一步评价，从而确定最终的规划结果。
具体地，根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新的步骤之后，还包括：
步骤a，若对所述设备数量进行更新，则基于所述设备数量和所述设备数量评估的结果确定更新后的设备数量；
步骤b，基于所述更新后的设备数量执行基于所述设备数量进行集群划分的步骤。
本实施例中，利用接入点设备的数量对整体成本以及业务性能的关键性影响，首要对合适的接入点设备的设备数量进行确定，在初始时，接入点设备的设备数量是一个预设的值，且该设备数量会通过设备数量评估的结果进行反馈调控，以基于该调控后的设备数量进入下一轮网络规划，以此反复，直至满足设定条件后结束循环，并输出最终规划结果。也即，若基于反馈调节的结果确定需要对设备数量进行更新，则会基于更新后的设备数量重复执行网络规划的整个流程。
本发明实施例中，当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于设备数量进行集群划分，确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值，以提供业务运行性能和系统成本的评价参考，进而依据接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对设备数量进行更新，以实现对接入点设备的设备数量进行反馈调节，优化规划结果，在不对设备数量进行更新时，基于基础设施成本值、接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置确定所述网络规划的规划结果，实现综合权衡系统成本以及业务运行性能，提升网络规划的用户满意度。
进一步地，基于本发明网络规划方法第一实施例，提出本发明网络规划方法第二实施例，所述步骤S300，依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新的步骤，包括：
步骤c，依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述集群中的孤立节点数量和超跳数节点数量；
步骤d，依据所述超跳数节点数量与预设超跳数节点值确定第一反馈值；
步骤e，依据所述孤立节点数量与预设孤立节点值确定第二反馈值；
步骤f，根据所述第一反馈值与所述第二反馈值之间的和确定设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新。
本实施例中，需要说明的是，整个网络规划流程为一个闭环负反馈网络，先从一个给定接入点设备的设备数量开始，进行集群划分，进而确定接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置，对该接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置进行设备数量评估，以通过设备数量评估的结果反馈调控该接入点设备的设备数量，并基于该调控后的设备数量进入下一轮网络规划，以此反复，直至满足设定条件后结束循环，并输出最终规划结果。也即，本实施例中会基于设备数量评估的结果对接入点设备的设备数量进行反馈调整。设备数量评估的结果是一个数值，即在反馈调整时对该设备数量进行增减的数值。孤立节点是指规划结果中，既无法直接与接入点设备相连也不能通过中继设备与接入点设备相连的传感节点；超跳数节点是超预期跳数的传感节点。在确定接入点设备的最佳位置、中继设备数量和位置后，可以确定在各集群中可能存在的孤立节点的数量以及可能存在的超跳数节点数量。在确定设备数量评估的结果时，需要对孤立节点数量和超跳数节点数量进行评估。其中，在针对孤立节点数量和超跳数节点数量进行评估时，可以为针对整个待网络规划区域中所有的孤立节点数量和超跳数节点数量进行评估，也可以时通过针对每个划分后的集群中的孤立节点数量和超跳数节点数量进行评估。本实施例中，通过针对整个待网络规划区域中所有的孤立节点数量和超跳数节点数量进行评估。具体地，通过超跳数节点数量确定第一反馈值，通过孤立节点数量确定第二反馈值，进而基于该第一反馈值和第二反馈值计算设备数量评估的结果。
其中，通过超跳数节点数量确定第一反馈值时，将该超跳数节点数量与预设超跳数节点值进行比较，以确定第一反馈值的计算方式。其中，预设超跳数节点值为对当前网络规划下，超过预期跳数的传感节点数量的一个参考。预设超跳数节点值包括第一超跳数节点值和第二超跳数节点值，第一超跳数节点值小于第二超跳数节点值。
若超跳数节点数量小于等于第一超跳数节点值，代表超过预期跳数的传感节点数较少，整个网络系统延迟小、网络稳定性要高；但是出现这种规划结果一般是投入的接入点设备的设备数量偏多，整体造价会偏高，可以适当减少投入的接入点设备的设备数量，此时，NodeOverExpectHopNum≤REF1，其中，NodeOverExpectHopNum为超跳数节点数量；REF1为第一超跳数节点值；第一反馈值的计算为：FB1＝Roundup((REF1-NodeOverExpectHopNum)/Capacity*α)，其中，FB1为第一反馈值；Capacity为单个接入点设备的容量；α为预设系数，用于提升数值计算的反馈速度；Roundup(x)代表向上取整。
若超跳数节点数量介于第一超跳数节点值和第二超跳节点值之间，即，REF1<NodeOverExpectHopNum<REF2，其中，NodeOverExpectHopNum为超跳数节点数量；REF1为第一超跳数节点值，REF2为第二超跳数节点值；这种情况代表超过预期跳数的节点数得到控制，是较为理想的结果，相应的第一反馈值为FB1＝0。
若超跳数节点数量大于等于第二超跳节点值，代表超过预期跳数的传感节点数较多，整个网络延迟较大、系统可能不稳定；表明需要进一步追加接入点设备的设备数量，此时，NodeOverExpectHopNum≥REF2，其中，NodeOverExpectHopNum为超跳数节点数量；REF2为第二超跳数节点值；第一反馈值的计算为：FB1＝Roundup((REF2-NodeOverExpectHopNum)/Capacity*β)，其中，FB1为第一反馈值；Capacity为单个接入点设备的容量；β为预设系数，用于提升数值计算的反馈速度；Roundup(x)代表向上取整。
其中，通过孤立节点数量确定第二反馈值时，将该孤立节点数量与预设孤立节点值进行比较，以确定第二反馈值的计算方式。预设孤立节点值为对当前网络规划下，对孤立节点数量的一个参考。
若孤立节点数量小于等于预设孤立节点值，即，IsoNum≤REF3，其中，IsoNum为孤点节点数量，REF3预设孤立节点值，此时代表孤点节点的数量已经得到控制，接入设备的设备数量在自动规划程序的可接受范围内，相应的第二反馈至为FB2＝0。
若孤立节点数量大于预设孤立节点值，即，IsoNum>REF3，其中，IsoNum为孤点节点数量，REF3预设孤立节点值，代表孤点节点的数量较多，表明需要进一步追加接入点设备的设备数量，第二反馈至的计算为：FB2＝Roundup((REF3-IsoNum)/Capacity*δ)，其中，FB2为第一反馈值；Capacity为单个接入点设备的容量；δ为预设系数，用于提升数值计算的反馈速度；Roundup(x)代表向上取整。
最终的设备数量评估的结果为第一反馈值与第二反馈值的和，即设备数量评估的结果FB：FB＝FB1+FB2。当FB＝0时，表明经过若干轮迭代、反馈和调节；孤立节点数量和超跳数节点数量均得到了控制，这时我们认为接入点设备的设备数量已经达到了一个较为合适的值。当FB≠0，需要对设备数量进行更新，根据设备数量评估的结果对设备数量进行更新时，为对设备数量进行调整，具体为将原始的设备数量减去该设备数量评估结果，对设备数量进行更新为：ClusterNum-FB，其中，ClusterNum表示设备数量。
本实施例中，通过设备数量评估，对初始确定的接入点设备的设备数量进行反馈调节，利用接入点设备的数量对整体成本以及业务性能的关键性影响，首要对合适的接入点设备的设备数量进行确定，提升对网络规划综合评价的有效性。
进一步地，基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果的步骤包括：
步骤g，基于所述孤立节点数量、超跳数节点数量、中继设备数量以及所述基础设施成本值计算综合评价值；
步骤h，确定当前网络规划的规划次数，若所述规划次数小于等于预设规划数值，则基于所述设备数量重新进行集群划分，并执行确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值的步骤；
步骤i，若所述规划次数大于预设规划数值，获取所有的综合评价值，将所述所有的综合评价值中最小的综合评价值对应的网络规划作为规划结果。
本实施例中，需要说明的是，规划结果反映了接入点设备的数量、每个集群中接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置、基础设施成本值，可能存在的孤立节点数量和超跳数节点数量等。综合评价值是一个反映对中继设备数量、孤立节点数量、超跳数节点数量、基础设施成本值的综合评价的值。
在进行网络规划之前，已经确定当前需要进行规划的待网络规划区域中的所有传感节点的数量，接入点设备的设备数量和容量，基于此，进行集群划分时，通过集群划分算法输入同一个接入点设备的设备数量，进行规划次数的集群划分时，每次网络规划得到的集群划分的结果输出可以是不一样的，例如，将待网络规划区域基于该设备数量进行划分，每个集群中的传感节点在不同的划分次数中，是不一样的。在本实施例中，预设规划数值是指预设的一定的规划次数，即基于该设备数量，按照预设规划数值进行重复规划，得到该设备数量对应的多批次的接入点设备的最佳位置、中继设备数量以及中继设备位置的结果，进而确定各批次中的中继设备数量、孤立节点数量、超跳数节点数量、基础设施成本值，获取每一次网络规划的综合评价值。获取该预设规划数值对应次数的综合评价值，并确定该预设规划数值对应次数的所有的综合评价值中最小的一个综合评价值，将该最小的一个综合评价值对应的网络规划作为规划结果。其中，综合评价值的计算公式为：R＝RENum*η1+IsoNum*η2+NodeOverExpectHopNum*η3+InfrastructureCost*η4，其中，R表示综合评价值；RENum表示中继设备数量；IsoNum表示孤立节点数量；NodeOverExpectHopNum为超跳数节点数量；InfrastructureCost表示基础设施成本值；η1-η4表示权重。
具体地，确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值的步骤包括：
步骤j，确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施的设施类型；
步骤k，分别确定每一类基础设施对应的设施数量，并计算每一类基础设施对应的成本值与设施数量之间的乘积；
步骤l，将各所述设施类型对应的所述乘积的总和作为基础设施成本值。
接入点设备和中继设备均需要安装在各集群中存在的基础设施上，基础设施成本值是指将设备在对应的基础设施上进行安装所需要的成本。在网络规划中，会将可利用来安装网络设备的基础设施作为输入，基础设施类型可反映新增的网络设备安装在这些基础设施上的施工及额外成本。例如，Infrastructure为基础设施，基础设施的类型为type和数量为num，n表示类型的数量，则可知基础设施包括Infrastructure＝{[type1,num1],[type2,num2],…,[typen,numn]}，在计算基础设施成本值时，为计算每一类基础设施对应的成本值与设施数量之间乘积的总和，即
本实施例中，通过将基础设施的成本结合中继设备数量、孤立节点数量、超跳数节点数量等反映业务性能的设备纳入到对网络规划的综合评价值中，实现综合权衡系统成本以及业务运行性能，进而提升网络规划的用户满意度。
进一步地，基于所述设备数量进行集群划分的步骤包括：
步骤m，获取待网络规划区域对应的集群约束条件，其中，所述集群约束条件包括所述待网络规划区域中所有节点的位置信息、预设集群尺寸限制信息；
步骤n，依据所述集群约束条件和所述设备数量进行集群划分。
进一步地，确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置的步骤包括：
步骤o，基于集群划分的结果确定待网络规划区域对应的接入点约束条件，其中，所述接入点约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点与接入点设备之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装接入点设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
步骤p，基于所述接入点约束条件确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置；
步骤q，基于集群划分的结果和接入点设备的最佳位置确定待网络规划区域对应的中继约束条件，其中，所述中继约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点、接入点设备以及中继设备两两之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装中继设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
步骤r，基于所述中继约束条件确定集群划分后的各集群中的中继设备的数量和位置。
参考图3，在本实施例中，整个网络规划流程主要包括集群划分、接入点设备位置规划、中继规划、规划评价、接入点设备的设备数量反馈值几个环节，其中，在开始时，预先设定接入点设备的设备数量，基于该设备数量和输入的集群约束条件在集群划分环节输出集群划分结果，将该集群划分结果和输入的接入点约束条件输入接入点设备位置规划环节，获取接入点设备位置规划环节输出的每个集群中接入点设备最佳位置，并将集群划分结果、每个集群中接入点设备最佳位置以及中继约束条件输入至中继规划环节，通过中继规划环节计算得到尽可能实现完全覆盖所需要的中继数目和位置，进而基于上述各个环节的输出结果进行规划评价，并确定接入点设备的设备数量的反馈值，进行设备数量的反馈，进入下一轮规划，直到输出规划结果。
本实施例中，集群约束条件包括但不限于待网络规划区域中所有节点的位置信息、预设集群尺寸限制信息。其中，待网络规划区域中所有节点的位置信息是指待网络规划区域中所有传感节点的地理位置坐标。预设集群尺寸限制信息是指在进行集群划分时，划分后得到的每个集群的尺寸大小限制信息，即划分后的每个集群尺寸在一个预设的尺寸范围内。在进行集群划分时，优选地，采用随机中心或K-means++(其中，K-means是指k-meansclustering algorithm，k均值聚类算法，)方式产生初始中心，再转化为最小费用流的线性网络优化问题来进行集群划分。集群划分环节与集群约束条件相连。此处集群划分环节中的集群划分算法优选设定较为宽松的退出条件，使得对于确定的输入，可有不同的输出。
本实施例中，进行集群划分后，基于集群划分结果对预设的初始接入点约束条件进行完善，得到输入接入点设备位置规划环节的接入点约束条件。接入点约束条件包括但不限于集群划分后的各集群中所有节点与接入点设备之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装接入点设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；其中，基础设施的位置信息为基础设施的坐标；待网络规划区域的地图模型包括待网络规划区域的地形、地貌等信息；预设的接入点设备规划策略优选的存在两种方法，第一种为：对于给定的可供安装接入点设备的基础设施列表，分别求到达集群内每一个传感节点的距离之和，以距离之和最短的基础设施位置作为接入点设备的最佳位置，第二种为：对于给定的可供安装接入点设备的基础设施列表，根据无线传输模型、链路预算、地图模型分别计算每一个候选位置能够直接连接(即跳数＝1)的传感节点数目，以能够直接连接传感节点数目最多的位置作为接入点设备的最佳位置。
本实施例中，基于集群划分环节的结果和接入点设备位置规划环节输出的接入点设备最佳位置对预设的中继约束条件进行完善，得到输入中继规划环节的中继约束条件。中继约束条件包括但不限于集群划分后的各集群中所有节点、接入点设备以及中继设备两两之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装中继设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略。其中，集群划分后的各集群中所有节点、接入点设备以及中继设备两两之间的链路预算包括接入点设备至中继设备、接入点设备至传感节点、中继设备至中继设备、中继设备至传感节点之间的链路预算；基础设施的位置信息为基础设施的坐标；待网络规划区域的地图模型包括待网络规划区域的地形、地貌等信息。
由于集群划分、接入点设备位置规划、中继规划环节相互影响，再结合安装成本等因素，很难找到最优解；故在本实施例中：由于接入点设备的数量对整体成本以及业务性能的关键性影响，将如何确定合适的接入点设备数量作为首要解决。通过避开求取每个环节最优解的复杂过程，转而利用整体的网络规划进行设备数量评估，将设备数量评估的结果反馈需要调节的接入点设备的设备数量的数目，并进行下一轮的规划；以此反复，直至满足设定条件后结束循环，并输出最终规划结果。
参考图4，预先设定接入点设备的设备数量为任意初值输入ClusterNum，分别基于集群约束条件、接入点约束条件、中继约束条件通过集群划分环节确定集群划分结果、在接入点设备位置规划环节确定每个集群中接入点设备最佳位置、在中继规划环节计算得到尽可能实现完全覆盖所需要的中继数目和位置，进而基于上述各个环节的输出结果确定对接入点设备数量进行设备数量评估，得到设备数量评估的结果FB＝FB1+FB2，判断是否满足FB＝0，若不满足FB＝0，则将更新ClusterNum的值为ClusterNum-FB，基于该ClusterNum-FB重新进行集群划分环节、接入点设备位置规划环节、中继规划环节的步骤；若满足FB＝0，则基于该ClusterNum循环执行分别基于集群约束条件、接入点约束条件、中继约束条件通过集群划分环节确定集群划分结果、在接入点设备位置规划环节确定每个集群中接入点设备最佳位置、在中继规划环节计算得到尽可能实现完全覆盖所需要的中继数目和位置的步骤，并基于上述环节的输出结果计算综合评价值，并同时存储该综合评价值对应的网络规划的方案，当循环次数满足预设的预设规划数值IterateNum时，取综合评价值最低的网络规划作为最终规划结果。
本实施例中，通过相关输入信息和约束条件推进网络规划的各个环节的进行，通过各个环节之间的相互影响，提升整体网络规划的有效性，进而提升网络规划的用户满意度。
此外，参考图5，本发明还提出一种网络规划装置，所述网络规划装置包括：
集群划分模块2001，用于当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于所述设备数量进行集群划分；
设备规划模块2002，用于确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值；
数量反馈模块2003，用于依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新；
结果输出模块2004，用于若不对所述设备数量进行更新，则基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果。
可选地，所述集群划分模块2001，还用于：
若对所述设备数量进行更新，则基于所述设备数量和所述设备数量评估的结果确定更新后的设备数量；
基于所述更新后的设备数量执行基于所述设备数量进行集群划分的步骤。
可选地，所述集群划分模块2001，还用于：
获取待网络规划区域对应的集群约束条件，其中，所述集群约束条件包括所述待网络规划区域中所有节点的位置信息、预设集群尺寸限制信息；
依据所述集群约束条件和所述设备数量进行集群划分。
可选地，所述设备规划模块2002，还用于：
确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施的设施类型；
分别确定每一类基础设施对应的设施数量，并计算每一类基础设施对应的成本值与设施数量之间的乘积；
将各所述设施类型对应的所述乘积的总和作为基础设施成本值。
可选地，所述设备规划模块2002，还用于：
基于集群划分的结果确定待网络规划区域对应的接入点约束条件，其中，所述接入点约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点与接入点设备之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装接入点设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
基于所述接入点约束条件确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置；
基于集群划分的结果和接入点设备的最佳位置确定待网络规划区域对应的中继约束条件，其中，所述中继约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点、接入点设备以及中继设备两两之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装中继设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
基于所述中继约束条件确定集群划分后的各集群中的中继设备的数量和位置。
可选地，所述数量反馈模块2003，还用于：
依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述集群中的孤立节点数量和超跳数节点数量；
依据所述超跳数节点数量与预设超跳数节点值确定第一反馈值；
依据所述孤立节点数量与预设孤立节点值确定第二反馈值；
根据所述第一反馈值与所述第二反馈值之间的和确定设备数量评估。
可选地，所述结果输出模块2004，还用于：
基于所述孤立节点数量、超跳数节点数量、中继设备数量以及所述基础设施成本值计算综合评价值；
确定当前网络规划的规划次数，若所述规划次数小于等于预设规划数值，则基于所述设备数量重新进行集群划分，并执行确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值的步骤；
若所述规划次数大于预设规划数值，获取所有的综合评价值，将所述所有的综合评价值中最小的综合评价值对应的网络规划作为规划结果。
本发明网络规划装置的具体实施方式与上述网络规划方法各实施例基本相同，在此不再赘述。
此外，本发明还提出一种网络规划设备，其特征在于，所述网络规划设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的网络规划程序，其中：所述网络规划程序被所述处理器执行时实现本发明各个实施例所述的网络规划方法。
此外，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有网络规划程序。所述计算机可读存储介质可以是图1的终端中的存储器20，也可以是如ROM(Read-Only Memory，只读存储器)/RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、磁碟、光盘中的至少一种，所述计算机可读存储介质包括若干指令用以使得一台具有处理器的网络规划设备执行本发明各个实施例所述的网络规划方法。
可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种网络规划方法，其特征在于，所述网络规划方法包括以下步骤：
当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于所述设备数量进行集群划分；
确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值；
依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新；
若不对所述设备数量进行更新，则基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果。
2.如权利要求1所述的网络规划方法，其特征在于，所述依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估的步骤包括：
依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述集群中的孤立节点数量和超跳数节点数量；
依据所述超跳数节点数量与预设超跳数节点值确定第一反馈值；
依据所述孤立节点数量与预设孤立节点值确定第二反馈值；
根据所述第一反馈值与所述第二反馈值之间的和确定设备数量评估。
3.如权利要求2所述的网络规划方法，其特征在于，所述基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果的步骤包括：
基于所述孤立节点数量、超跳数节点数量、中继设备数量以及所述基础设施成本值计算综合评价值；
确定当前网络规划的规划次数，若所述规划次数小于等于预设规划数值，则基于所述设备数量重新进行集群划分，并执行确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值的步骤；
若所述规划次数大于预设规划数值，获取所有的综合评价值，将所述所有的综合评价值中最小的综合评价值对应的网络规划作为规划结果。
4.如权利要求1所述的网络规划方法，其特征在于，所述确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值的步骤包括：
确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施的设施类型；
分别确定每一类基础设施对应的设施数量，并计算每一类基础设施对应的成本值与设施数量之间的乘积；
将各所述设施类型对应的所述乘积的总和作为基础设施成本值。
5.如权利要求1所述的网络规划方法，其特征在于，所述根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新的步骤之后，还包括：
若对所述设备数量进行更新，则基于所述设备数量和所述设备数量评估的结果确定更新后的设备数量；
基于所述更新后的设备数量执行基于所述设备数量进行集群划分的步骤。
6.如权利要求1所述的网络规划方法，其特征在于，所述基于所述设备数量进行集群划分的步骤包括：
获取待网络规划区域对应的集群约束条件，其中，所述集群约束条件包括所述待网络规划区域中所有节点的位置信息、预设集群尺寸限制信息；
依据所述集群约束条件和所述设备数量进行集群划分。
7.如权利要求1所述的网络规划方法，其特征在于，所述确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置的步骤包括：
基于集群划分的结果确定待网络规划区域对应的接入点约束条件，其中，所述接入点约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点与接入点设备之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装接入点设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
基于所述接入点约束条件确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置；
基于集群划分的结果和接入点设备的最佳位置确定待网络规划区域对应的中继约束条件，其中，所述中继约束条件包括集群划分后的各集群中所有节点、接入点设备以及中继设备两两之间的链路预算、待网络规划区域中可供安装中继设备的基础设施的类型和位置信息、待网络规划区域的地图模型、预设的接入点设备规划策略；
基于所述中继约束条件确定集群划分后的各集群中的中继设备的数量和位置。
8.一种网络规划装置，其特征在于，所述网络规划装置包括：
集群划分模块，用于当对待网络规划区域进行网络规划时，确定接入点设备的设备数量，并基于所述设备数量进行集群划分；
设备规划模块，用于确定集群划分后的各集群中接入点设备的最佳位置以及中继设备的数量和位置，并确定所述接入点设备和所述中继设备对应的基础设施成本值；
数量反馈模块，用于依据所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置进行设备数量评估，并根据设备数量评估的结果确定是否对所述设备数量进行更新；
结果输出模块，用于若不对所述设备数量进行更新，则基于所述基础设施成本值、所述接入点设备的最佳位置、所述中继设备数量以及所述中继设备位置确定所述网络规划的规划结果。
9.一种网络规划设备，其特征在于，所述网络规划设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的网络规划程序，所述网络规划程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的网络规划方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有网络规划程序，所述网络规划程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的网络规划方法的步骤。
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Citations (3)
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| US20140297227A1 (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Sensity Systems, Inc. | System and method for planning and monitoring a light sensory network |
| CN107306403A (zh) * | 2016-04-21 | 2017-10-31 | 富士通株式会社 | 用于无线网络部署的方法、装置和终端设备 |
| CN109547872A (zh) * | 2017-09-21 | 2019-03-29 | 中国移动通信集团设计院有限公司 | 一种网络规划方法及装置 |
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2022
- 2022-06-29 CN CN202210753094.4A patent/CN115150839A/zh active Pending
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