TW201618571A - 無線網路訊號範圍偵測與展示之系統與方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種無線網路訊號範圍偵測與展示之系統與方法，係由一車載終端設備週期性地擷取其當下的無線網路訊號和經緯度座標，並得週期性或批次性地回傳至後端雲端伺服器，雲端伺服器可依據車載設備所回傳之無線網路訊號和經緯度座標，結合凸殼演算法繪製出每個細胞的傳輸範圍，藉此彌補未行駛過路段之訊號狀況，再依此傳輸範圍分析同一個區域其被複數個細胞覆蓋的情況，並可依此細胞覆蓋情況來判斷那些區域未被任何細胞涵蓋或僅被一個細胞涵蓋且介於該細胞邊緣，作為行動通訊收訊不良或通訊死角區域之判斷，以供維運參考。

Description

無線網路訊號範圍偵測與展示之系統與方法

本發明係一種訊號偵測系統與方法，特別為一種無線網路訊號範圍偵測與展示之系統與方法

目前許多現有技術在基地台傳輸範圍的部分假設為圓形或扇形，並給定一個特定傳輸距離。然而在現實生活中，網路訊號可能受到環境和遮蔽物影響，造成傳輸範圍可能不會像理想上的圓形或扇形。另外，也有相關現有技術採用車載設備到道路上行駛和收集各個位置點其所對應的細胞識別碼和訊號強度，但若未行駛過的路段將無法得知其訊號狀況，故此方法將可能受限於車載設備回報的位置數量。

由此可見，上述現有技術仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。

本發明提供一種無線網路訊號範圍偵測與展示之系統，包含：複數個無線網路基地台，各該無線網路基地台包含所屬之一唯一識別碼及一經緯度座標；複數個車載終端設備，係與各該無線網路基地台連接，紀錄各該無線網路基地台之該唯一識別碼及該經緯度座標，及產生各該車載終端設備所屬之一行車軌跡；一雲端運算伺服器，接收來自各 該車載終端設備所紀錄之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡，並根據各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡配合凸殼演算法分析，產生各該無線網路基地台之一傳輸範圍，再根據各該傳輸範圍產生一訊號不良區域分布；以及一雲端歷史資料庫，接收及儲存來自各該車載終端設備所紀錄之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡，並提供該雲端運算伺服器取用。

其中各該無線網路基地係利用GSM、UMTS、CDMA、HSPA、LTE、WiMAX或WiFi網路與各該車載終端設備連結。其中各該唯一識別碼係為Cell ID、BSSID或網卡ID。其中各該車載終端設備更包含一定位模組及一多模網卡模組，各該車載終端設備利用該定位模組進行定位以及利用該多模網卡模組收集網路訊號。

本發明提供一種無線網路訊號範圍偵測與展示之方法，其步驟包含：複數個車載終端設備紀錄複數個無線網路基地台之一唯一識別碼及一經緯度座標；各該車載終端設備將紀錄之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該車載終端設備所屬之一行車軌跡上傳至一雲端運算伺服器及一雲端歷史資料庫；以及該雲端運算伺服器將各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡配合凸殼演算法分析，產生各該無線網路基地台之一傳輸範圍覆蓋區域，當該若任一區域同時被各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋，則代表該區域訊號良好；若該任一區域未被任一各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋或位於該傳輸範 圍覆蓋區域之邊緣，則代表該區域為一訊號不良區域分布。

本發明提供一種無線網路訊號範圍偵測與展示之方法，其步驟包含：複數個車載終端設備紀錄複數個無線網路基地台之一唯一識別碼、一經緯度座標及各該車載終端設備所屬之一行車軌跡；當各該車載終端設備與一雲端運算伺服器及一雲端歷史資料庫網路連線時，各該車載終端設備將各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡上傳至該雲端運算伺服器及該雲端歷史資料庫；該雲端運算伺服器計算各該車載終端設備上傳之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡佔所有上傳量之比例及判斷是否為一異常資料，並計算該異常資料所佔之比例的平均值和標準差，該雲端運算伺服器將該異常資料比例超過3個標準差的該車載終端設備設為一異常車載終端設備，並把該異常車載終端設備所傳之該唯一識別碼、該經緯度座標及行車軌跡進行過濾；該雲端運算伺服器計算各該車載終端設備在24小時內上傳之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡佔所有24小時內上傳量之比例及判斷是否為該異常資料，並計算該異常資料所佔之比例的平均值和標準差，該雲端運算伺服器將該異常資料比例超過3個標準差的該車載終端設備設為該異常車載終端設備，並把該異常車載終端設備所傳之該唯一識別碼、該經緯度座標及行車軌跡進行過濾；該雲端運算伺服器利用最大範圍限制分群演算法，設定一最大距離長度限制，若該車載終端設備與另該車載終端設備距離小於該最大距離長度限制 將該車載終端設備之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡進行分群；以及該雲端運算伺服器將任一群各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡配合凸殼演算法分析，產生各該無線網路基地台之一傳輸範圍覆蓋區域，當該若任一區域同時被各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋，則代表該區域訊號良好；若該任一區域未被任一各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋或位於該傳輸範圍覆蓋區域之邊緣，則代表該區域為一訊號不良區域分布。

本發明所提供一種無線網路訊號範圍偵測與展示之系統與方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明可與客運業者或商用車隊合作，運用車載設備收集各個位置連結的細胞識別碼。

2.本發明利用凸殼演算法繪製出每個細胞的傳輸範圍，藉此彌補未行駛過路段之訊號狀況。

3.本發明依傳輸範圍分析同一個區域其被複數個細胞覆蓋的情況，並可依此細胞覆蓋情況來判斷那些區域未被任何細胞涵蓋或僅被一個細胞涵蓋且介於該細胞邊緣，作為行動通訊收訊不良或通訊死角區域之判斷。

4.本發明之車載終端設備可在當下無法連結網路回傳資料時先行紀錄，並標記為補回傳資料，俟可連結網路再進行補回傳資料回報。

5.本發明之雲端運算伺服器可以運用統計技術將異常之補回傳資料進行運濾，再以本專利提出之「最大範圍限制分群演算法」，將補回傳資料依經緯度座標進行分群，再以凸殼演算法將每一群的範圍進行展示。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

101‧‧‧無線網路基地台

102‧‧‧無線網路基地台

103‧‧‧無線網路基地台

201‧‧‧網際網路

202‧‧‧車載終端設備

203‧‧‧車載終端設備

204‧‧‧車載終端設備

205‧‧‧車載終端設備

300‧‧‧雲端運算伺服器

400‧‧‧雲端歷史資料庫

S21~S23‧‧‧步驟流程

S51~S55‧‧‧步驟流程

第1圖為本發明之無線網路訊號範圍偵測與展示之系統架構示意圖。

第2圖為本發明之無線網路訊號範圍偵測與展示的方法流程圖。

第3圖為本發明之凸殼演算法流程圖。

第4圖為本發明之凸殼演算法示意圖。

第5圖為本發明之另一本發明之無線網路訊號範圍偵測與展示的方法流程圖。

為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，為本發明之無線網路訊號範圍偵測與展示之系統架構示意圖，本系統包含無線網路基地台101、無線網路基地台102、無線網路基地台103、車載終端設備201、車載終端設備202、車載終端設備203、車載終端設備204、車載終端設備205、一雲端運算伺服器300以及一個雲端歷史資料庫400。當車載終端設備201於時間點t1時連結到無線網路基地台101，紀錄下時間點t1時的經位度座標和無線網路基地台101的唯一識別碼，並持續移動，於時間點t2時一樣偵測到連結到無線網路基地台101，紀錄下時間點t2時的經位度座標和無線網路基地台101 的唯一識別碼；並由車載終端設備202和車載終端設備203、車載終端設備204和車載終端設備205分別紀錄無線網路基地台102、無線網路基地台103訊號的經緯度座標。例如，可於車載終端設備201設定一計時器，令車載終端設備201每隔30秒擷取和紀錄其當下的座標和連線的無線網路基地台101，若當下無法連線，亦會紀錄下其當下的座標和無法連線訊息，可作為後續分析之參考依據。當擷取完資料時，若當下可連線，得立即回傳至雲端運算伺服器300，亦得暫存於車載終端設備201中，再批次性地回傳至雲端運算伺服器300；若當下無法連線，則採用批次性的方法，先紀錄於車載終端設備201，當可連線時再一併回傳至雲端運算伺服器300。

由雲端運算伺服器300分別依無線網路基地台101、無線網路基地台102、無線網路基地台103、無線網路基地台104、無線網路基地台105之唯一識別碼分別將其對應的經緯度座標儲存至雲端歷史資料庫400，由雲端歷史資料庫400儲存車載終端設備201、車載終端設備202、車載終端設備203、車載終端設備204、車載終端設備2055之歷史行車軌跡，以及各個經緯度座標所對應和唯一識別碼。並且，雲端運算伺服器300可於雲端歷史資料庫400取得歷史行車軌跡，運用本發明無線網路訊號範圍偵測與展示的方法結合凸殼演算法進行無線網路訊號範圍分析，分析每個區域的無線網路訊號範圍覆蓋狀況，依此判斷訊號不良和訊號死角區域。

如第2圖所示，為本發明之無線網路訊號範圍偵測與展示的方法流程圖，包含步驟如下：S21：收集無線網路基地台經緯度座標和唯一識別碼； S22：運用凸殼演算法分析每個無線網路基地台的經緯度座標和唯一識別碼，以繪製傳輸範圍；以及S23：分析每個無線網路基地台區域的傳輸範圍覆蓋數，並分析訊號不良或訊號死角區域。

其中收集無線網路基地台經緯度座標和唯一識別碼，將可由複數個車載終端設備收集道路上各個無線網路基地台的唯一識別碼和經緯度座標，並將此資料集合以週期性或批次性的方式回傳至雲端運算伺服器，並儲存至雲端歷史資料庫。

運用凸殼演算法分析每個無線網路基地台的唯一識別碼和經緯度座標，以繪製傳輸範圍，分析雲端歷史資料庫中的行車軌跡，取得行車紀錄中連結到各個無線網路基地台的唯一識別碼和經緯度座標，作為凸殼演算法(如第3圖所示)的輸入值。運用凸殼演算法依各個無線網路基地台其對應的經緯度座標，先依y軸(緯度)和x軸(經度)進行排序，再分別依排序後的位置點集合，將每個經緯度座標與其他經緯度座標進行連線和角度判斷，並取出順時針角度最大之連線作為多邊形邊界，作為其傳輸範圍。如第4圖所示，由車載終端設備共收集6個位置點，分別為位置點A、位置點B、位置點C、位置點D、位置點E、位置點F，經由凸殼演算法運算後可得該基地台的傳輸範圍多邊形為位置點A、位置點B、位置點C、位置點F、位置點E五個頂點所組成之五邊形。此多邊形將能相較於習知技術之圓形或扇形區域更為貼近真實的傳輸範圍。

分析每個區域的無線網路基地台傳輸範圍覆蓋數，並分析訊號不良或訊號死角區域，分析凸殼演算法分析出來的各個無線網路基地台 之傳輸範圍(多邊形)，判斷每個區域被各個無線網路基地台傳輸範圍覆蓋的情況。若同一個區域其被複數個多邊形覆蓋，則代表訊號良好；反之，若同一個區域無被任何多邊形覆蓋或僅有一個多邊形且介於該多邊形的邊緣，則可能是訊號不良或訊號死角的區域。此外，在車載終端設備回傳的軌跡中亦包含有無法連線之位置點，可將此位置點與基地台傳輸範圍區域搭配地理資訊系統一併呈現於地圖上。

如第5圖所示，為本發明之另一本發明之無線網路訊號範圍偵測與展示的方法流程圖，步驟如下：S51：補回傳資料紀錄與回傳；S52：車載終端設備異常資料過濾；S53：車載終端設備當天異常資料過濾；S54：補回傳資料依經緯度座標分群；以及S55：依每一群補回傳資料之經緯度座標繪製出無線網路訊號不良範圍。

其中，補回傳資料紀錄與回傳時，當車載終端設備在執行當下無法順利連結網路和傳輸資料時，仍會將當下的經緯度座標和時間點等資訊紀錄在車載終端設備中，並標記該筆資料為補回傳資料。當車載終端設備之後可以連結至網路，再將補回傳資料回報至雲端運算伺服器，由雲端運算伺服器進行儲存和後續分析運用。以下表1為例，有編號為1之車載終端設備於2013/11/01 12：24：14開始定期回報經緯度等資料至雲端運算伺服器端，但在2013/11/01 12：25：44時無法連結網路，此時會先將經緯度先紀錄於車載終端設備中，並在是否為補回傳資料欄位標記為Y，然後於2013/11/01 12：26：14可連結網路時再將資料一併回傳至雲端運算伺服器端。

車載終端設備異常資料過濾：當雲端運算伺服器收集各個車載終端設備回報的補回傳資料後，將計算每台車載終端設備其補回傳資料量佔所有回傳資料量的比例(在本發明中將其稱為「異常資料比例」)，並計算所有車載終端設備的異常資料比例之平均值和標準差，再將異常資料比例超過3個標準差的車載終端設備視為異常車載終端設備，並把該設備所回傳資料進行過濾。以下表2為例，共有15台車載終端設備，並紀錄2013年11月一整個月份中每台車載終端設備之補回傳資料筆數、總回傳資料筆數、異常資料比例。可計算異常資料比例的平均值為3.82%，以及標準差為12.95%，而平均值加3個標準差值為42.67%作為門檻值。其中，由於編號為15之車載終端設備之異常資料比例為52.08%，並且超過門檻值42.45%，因此編號為15之車載終端設備為異常資料，予以過濾。

車載終端設備當天異常資料過濾：當雲端運算伺服器收集各個車載終端設備回報的補回傳資料後，將計算每台車載終端設備每一天其補回傳資料量佔所有回傳資料量的比例(本發明中將其稱為「當天異常資料比例」)，並計算所有車載終端設備每天的當天異常資料比例之平均值和標準差，再將當天異常資料比例超過3個標準差的車載終端設備視為該設備當天有異常狀況，並把該設備當天所回傳資料進行過濾。以下表3為例，由於編號15之車載終端設備於上述已被過濾，剩下共有14台車載終端設備，並紀錄2013年11月01日一整天中每台車載終端設備之補回傳資料筆數、總回傳資料筆數、異常資料比例。可計算異常資料比例的平均值為7.32%，以及標準差為23.69%，而平均值加3個標準差值為78.38%作為門檻值。其中，由於編號為15之車載終端設備之異常資料比例為92.71%，並且超過門檻值78.38%，因此車載機編號14於2013年11月01日為當天異常資料，予以過濾。

補回傳資料依經緯度座標分群，本發明提出一最大範圍限制分群演算法，設定一最大距離長度限制，將未被過濾掉的補回傳資料與目前各群的群中心進行比對，若距離小於該最大距離長度限制，則將該筆補回傳資料加入至該群組中，依此把每筆補回傳資料依經緯度座標進行分群。在本實施例中，最大距離長度限制之門檻值設為2公里。最大範圍限制分群演算法，將先取出未被分群的補回傳資料，並判斷目前是否有已分群之群中心，若沒有的話，則自己設為一個新的群組，並將自己設為該群組的群中心；若已有已分群之群中心，則與每一個群中心的經緯度座標和自己的經緯度座標進行比對，評估是否低於門檻值2公里，若低於門檻值的話，則將該筆資料加入至該群組中，並重新計算群中心；若都沒有低於門檻值2公里的群中心，則自己設為一個新的群組，並將自己設為該群組的群中心，直到所有的補回傳資料皆已經分到群組為止。

依每一群補回傳資料之經緯度座標繪製出無線網路訊號不良範圍，將每一群運用凸殼演算法繪製每一群的範圍，如此可將無線網路訊號不良範圍進行展示和呈現，以供維運參考。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵 發明，至感德便。

101‧‧‧無線網路基地台

102‧‧‧無線網路基地台

103‧‧‧無線網路基地台

201‧‧‧網際網路

202‧‧‧車載終端設備

203‧‧‧車載終端設備

204‧‧‧車載終端設備

205‧‧‧車載終端設備

300‧‧‧雲端運算伺服器

400‧‧‧雲端歷史資料庫

Claims (6)

1. 一種無線網路訊號範圍偵測與展示之系統，包含：複數個無線網路基地台，各該無線網路基地台包含所屬之一唯一識別碼及一經緯度座標；複數個車載終端設備，係與各該無線網路基地台連接，紀錄各該無線網路基地台之該唯一識別碼及該經緯度座標，及產生各該車載終端設備所屬之一行車軌跡；一雲端運算伺服器，接收來自各該車載終端設備所紀錄之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡，並根據各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡配合凸殼演算法分析，產生各該無線網路基地台之一傳輸範圍，再根據各該傳輸範圍產生一訊號不良區域分布；以及一雲端歷史資料庫，接收及儲存來自各該車載終端設備所紀錄之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡，並提供該雲端運算伺服器取用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線網路訊號範圍偵測與展示之系統，其中各該無線網路基地係利用GSM、UMTS、CDMA、HSPA、LTE、WiMAX或WiFi網路與各該車載終端設備連結。
3. 如申請專利範圍第1項所述之無線網路訊號範圍偵測與展示之系統，其中各該唯一識別碼係為Cell ID、BSSID或網卡ID。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無線網路訊號範圍偵測與展示之系統，其中各該車載終端設備更包含一定位模組及一多模網卡模組，各該車載終端設備利用該定位模組進行定位以及利用該多模網卡模組收集網路訊 號。
5. 一種無線網路訊號範圍偵測與展示之方法，其步驟包含：複數個車載終端設備紀錄複數個無線網路基地台之一唯一識別碼及一經緯度座標；各該車載終端設備將紀錄之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該車載終端設備所屬之一行車軌跡上傳至一雲端運算伺服器及一雲端歷史資料庫；以及該雲端運算伺服器將各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡配合凸殼演算法分析，產生各該無線網路基地台之一傳輸範圍覆蓋區域，當該若任一區域同時被各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋，則代表該區域訊號良好；若該任一區域未被任一各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋或位於該傳輸範圍覆蓋區域之邊緣，則代表該區域為一訊號不良區域分布。
6. 一種無線網路訊號範圍偵測與展示之方法，其步驟包含：複數個車載終端設備紀錄複數個無線網路基地台之一唯一識別碼、一經緯度座標及各該車載終端設備所屬之一行車軌跡；當各該車載終端設備與一雲端運算伺服器及一雲端歷史資料庫網路連線時，各該車載終端設備將各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡上傳至該雲端運算伺服器及該雲端歷史資料庫；該雲端運算伺服器計算各該車載終端設備上傳之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡佔所有上傳量之比例及判斷是否為一異常資料，並計算該異常資料所佔之比例的平均值和標準差，該雲端運算伺服器將該異常資料比例超過3個標準差的該車載終端設備設為一異常車載 終端設備，並把該異常車載終端設備所傳之該唯一識別碼、該經緯度座標及行車軌跡進行過濾；該雲端運算伺服器計算各該車載終端設備在24小時內上傳之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡佔所有24小時內上傳量之比例及判斷是否為該異常資料，並計算該異常資料所佔之比例的平均值和標準差，該雲端運算伺服器將該異常資料比例超過3個標準差的該車載終端設備設為該異常車載終端設備，並把該異常車載終端設備所傳之該唯一識別碼、該經緯度座標及行車軌跡進行過濾；該雲端運算伺服器利用最大範圍限制分群演算法，設定一最大距離長度限制，若該車載終端設備與另該車載終端設備距離小於該最大距離長度限制將該車載終端設備之各該唯一識別碼、各該經緯度座標及該行車軌跡進行分群；以及該雲端運算伺服器將任一群各該唯一識別碼、各該經緯度座標及各該行車軌跡配合凸殼演算法分析，產生各該無線網路基地台之一傳輸範圍覆蓋區域，當該若任一區域同時被各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋，則代表該區域訊號良好；若該任一區域未被任一各該傳輸範圍覆蓋區域所覆蓋或位於該傳輸範圍覆蓋區域之邊緣，則代表該區域為一訊號不良區域分布。