TWI454091B - 自組態無線網路定位系統 - Google Patents

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Description

自組態無線網路定位系統
本發明係關於自組態無線網路定位系統。
隨著網路數目成長，網路診斷及管理變得日漸重要。產業一般已主要集中於於有線網路方面，且尤其在廣域網際網路失效方面中之網路診斷及管理。然而，許多公司係朝企業無線網路進化以變得更其生產力。結果，與安全且管理無線網路關聯之問題變得更顯著。
產業界已在使用兩普遍方法在無線網路管理的領域中提供一些商業貢獻。第一普遍方法係依靠存取點(AP)，用於監視無線網路。第二普遍方法係提供專用及通常較昂貴之定製硬體感測器，用於監視網路。提供在此等領域中之產品的公司極少討論其用來偵測問題的機制。例如，當解決不良無線設備之安全問題時係有許多可提供的不同複雜位準，但公司不會揭露其用來實施其解決方案之機制。
依靠AP用於監視無線網路之方法係必然有成本效益的，但其具有若干限制。首先，AP不易於監視多通道(或關聯其他附近AP)，因為AP之主要功能要求其花費大多數時間在一服務相關客户之特定通道上。其次，AP通常具有有限CPU功率及記憶體資源，因此太經常輪詢AP(如發出SNMP(簡單網路管理協定))係不實際。第三，典型商業AP提供其回應(即透過其SNMP介面)之細節的位準係頗受限 制。第四，AP傾向於為封閉平台因此無法在一AP上載入且執行第三者代碼，使其難以迅速地部署新功能。最後，AP僅提供無線通訊之一端的觀點，因此無法用以一AP為基礎的解決方案來偵測諸如射頻(RF)孔或主要影響通訊的客戶端之超量干擾的問題。
將專用硬體感測器用於RF監視之另一普遍方法係遍及無線網路部署特別感測器節點。產業亦已藉由遍及組織部署此等特別感測器節點而擴充以AP為基礎的的監視。然而，特殊化感測器係極昂貴。
無線網路之表現係取決於網路硬體的實體位置。由於無線訊號傳播之本質，傳輸器及接收器兩者之實體位置可能在由終端使用者觀察之性能方面具有大影響。明確言之，訊框損失的可能性，及選擇用於訊框傳輸之資料率可能受到傳輸器及接收器的位置所影響。藉由決定傳輸器之位置，網路管理者可採取具體步驟以改進其無線網路之可靠性及性能。
許多無線定位估計系統需要一映射步驟，藉以管理者可遍及由定位系統所覆蓋的區域移動來產生該環境之一「訊號傳播輪廓」。此輪廓需要依規則性間隔更新以確係其反映目前環境條件。因此，目前無線定位估計系統需要顯著之人為管理資源。
本文尤其係描述一種自組態無線定位估計系統之具體 實施例。依據在此描述之一具體實施例，無線配接器係耦合一或多數計算裝置以從在一或多數無線網路中操作的目標收發器裝置接收訊號。具有無線配接器之此等計算裝置在此係稱作空中監視器。空中監視器大體上係遍及其中系統所操作之區域密集部署。各空中監視器收集關於自目標收發器裝置接收到之訊號的資料(如訊號強度及裝置識別資料)。由空中監視器收集之資料係連同一對應於收集資料之空中監視器的空中監視器識別符儲存在資料儲存器中。
空中監視器之位置可能已知，或可從存取使用關聯該空中監視器之通用電腦的網路之使用者的已知辦公室位置導出。空中監視器位置可連同識別資訊(如空中監視器之網路位址)儲存在資料儲存器中用於後續擷取。
一或多數分析引擎(如推理引擎)可部署在一伺服器中且可與空中監視器通訊。推理引擎可針對空中監視器之各者自資料儲存器擷取所儲存的資訊以決定收發器裝置之一位置，其係藉由使該等空中監視器之一(或多數)的位置，與如由該等空中監視器之一(或多數)所儲存用於該目標收發器裝置的對應已擷取訊號強度指示相關。藉由使用所揭之具體實施例，目標無線收發器裝置之一位置可藉由推理引擎決定而無須管理額外負擔及人為干涉。同樣地，在環境內操作之任何目標無線收發器裝置的位置或位置改變，可藉由在設置及操作中具有最少人為干涉之推理引擎迅速地決定。
此發明內容係提供依簡化形式來介紹概念之選擇，本 發明將在實施方式中進一步描述。此發明內容無意於確定申請專利範圍標的之關鍵特徵或基本特徵，亦無意於用以限制申請專利範圍標的之範疇。當結合附圖時，其他優點可從以下詳述中更加瞭解。
本揭示內容係關於一種將一自組態無線網路定位系統用於網路診斷及管理的系統。在一具體實施例中，各具有一已知預定位置的許多無線收發器(空中監視器)偵測一藉由一目標收發器裝置傳輸之無線訊號。無線收發器可包括一由使用者操作的電腦。一訊號強度指示值及識別資料係藉由空中監視器從無線訊號中決定且儲存在資料儲存器中。用於該等空中監視器之各者的已知預定位置係與收發器裝置之訊號強度指示值相關以決定收發器裝置的位置。
在另一具體實施例中，電腦係連接至一網路。存取資訊(例如網路存取活動、登入活動)被監視以決定電腦的主要使用者。存取資訊饋至資料儲存器。此外，企業內之使用者辦公室位置亦可儲存在資料儲存器中。存取資訊及辦公室位置可由推理引擎擷取以決定空中監視器的位置。
具有一空中監視器及推理引擎之系統可簡化無線網路定位系統的部署。以下參考第1至7圖說明使用自組態無線網路定位系統以定位一目標傳輸裝置的各種實例。
實例系統架構
第1圖說明價廉無線電之密集陣列(DAIR)的範例性架 構，其中可實施自組態無線網路定位系統。儘管係說明一DAIR系統，在此揭示內容中描述的技術用以在其他類型無線網路中定位節點，例如無線網狀網路。DAIR可允許用於建立受益於稠密集射頻(RF)感測之無線管理應用。一種此DAIR架構係在2006年6月26日申請之共同審理中美國專利申請案序號第11/474,652號中說明，其標題為「用於企業無線應用的平台(Platform for Enterprise Wireless Applications)」，其教示及揭示內容係藉由引用全數併入本文。
如共同審理中美國專利申請案內所討論，DAIR可提供一框架或架構100，用於使用現存桌上型電腦基礎結構在無線網路中偵測且診斷錯誤。如第1圖顯示，該框架可包括一有線網路102、一或多數配有無線配接器106之空中監視器104、一資料庫伺服器108、及一可連接至網際網路112之推理引擎110。架構100可用以偵測一或多數無線目標收發器裝置114。雖然係說明有線網路102，但網路102可(在一實例中)實施為無線網路。
目標收發器裝置114可為配有一無線配接器106之任何計算裝置。在一具體實施例中，空中監視器104係指定給連接至有線網路102之使用者(如員工)的通用桌上型電腦計算裝置。儘管所說明之空中監視器104係桌上型PC，且目標收發器裝置114係一般計算裝置，空中監視器104及收發器裝置114可實施為任何各種習知計算裝置，其包括(例如)一伺服器、一筆記型電腦或可攜式電腦、一工作站、一主機電腦、一行動通訊裝置、一PDA、一娛樂裝置、一轉頻 器、一網際網路用具、一遊戲主控台等等。
空中監視器104可位於企業環境中之固定位置處。空中監視器104可造成無線配接器106在「雜亂」模式中操作以在固定通道上或在通道序列上依掃描模式持續收聽。例如，芳空中監視器104係配有一符合範例性IEEE 802.11標準之無線配接器106，則各空中監視器104可組態其802.11無線配接器，以接收所有經傳輸之802.11格式化訊號，包括預定用於其他802.11站的該等，例如一存取點(未顯示)。802.11格式化無線訊號可含有封包化資料的訊框，其細節係在此描述。雖然係揭示一範例性802.11標準，但該等技術可應用於其他類型之無線系統，例如蜂巢式無線網路以及可應用於無線系統的標準。
由該等空中監視器104接收之資料可儲存在一資料儲存器(例如資料庫伺服器108)中。雖然係顯示一資料庫伺服器108，但資料可儲存在其他類型之記憶體中，色括(但不限於)推理引擎110的一記憶體。資料庫伺服器108可包括一介面模組(未顯示)，其致能經由有線網路102與推理引擎110通訊。常駐在資料庫伺服器108中之資料可藉由推理引擎110分析。推理引擎110亦可控制空中監視器104且指定其特定監視任務。此外，推理引擎110可經由網際網路112將資料提供至額外應用。
儘管資料庫伺服器108及推理引擎110係依單數形式描述，應易於瞭解可組態接數資料庫伺服器108及推理引擎110，以在其他具體實施例中提供相同功能。
第2圖內係顯示一方塊圖200，其說明在第1圖中顯示的自組態無線網路定位系統之空中監視器104中所選擇的模組。空中監視器104具有適於儲存且執行電腦可執行指令之處理能力及記憶體。
在一實例中，空中監視器104包括一或多數處理器202及記憶體204。記憶體204可包括揮發性非揮發性記憶體，可移及不可移媒體，其係依任何方法或技術實施用於資訊的儲存，例如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料。此記憶體包括(但不限於)RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其他記憶體技術、CDROM、數位多功能光碟(DVD)或其他光學儲存裝置、磁卡匣、磁帶、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置、RAID儲存系統、或可用以儲存所需資訊且可由電腦系統存取之任何其他媒體。
如以上討論，在一些具體實施例中，一空中監視器104可為耦合IEEE 802.11無線配接器205之桌上型電腦。此外，在額外具體實施例中，可用除了桌上型電腦以外之計算裝置作為空氣監視器104，(例如)膝上型電腦、個人數位助理(PDA)，只要計算裝置能處理且報告802.11格式化資料。此資料可包括(例如)訊號強度、MAC位址、傳輸之通道、及一由目標收發器裝置114提供之訊號的資料率。
儲存在空中監視器104之記憶體204中係管理模組206、剖析器模組208、過濾處置器模組210、封包構造器模組212及資料庫介面模組214。此等模組可實施為藉由一或多數處理器202執行之軟體或電腦可執行指令。空中監視器 104亦可耦合一有線網路配接器218。
記憶體204可含有一作業系統(未顯示)，其可致使空中監視器104之其他模組接收、處理且交換資料。例如，對於一係桌上型電腦之空中監視器104，作業系統可包括一由美國華盛頓州之Redmond的微軟公司所批發的以Microsoft®視窗為基礎的作業系統。此外，該作業系統亦可致使空中監視器104經由配接器218橫跨有線網路102與其他外部裝置通訊。
在其中空中監視器104係桌上型電腦之具體實施例中，管理模組206可收集事件歷史，包括事件類型，例如本地登入事件或遠端登入事件、主控台鎖定事件、使用者識別及登入之時間。管理模組206可進一步經組態以使用資料庫介面模組214及配接器218，將此資料儲存在資料庫伺服器108中之記錄內。
過濾處置器模組210可用以藉由擷取嵌入訊號內之封包資料，轉換自一目標裝置(例如目標收發器裝置114)接收的訊號。過濾處置器亦可用於獲得訊號之訊號強度指示且經由無線配接器216及一無線裝置驅動器接收訊號。當接收訊號時，過濾處置器模組210可連同訊號強度指示複製封包資料至一緩衝器內。在轉換期間，關於所接收訊號之額外資訊(例如訊號之通道及資料率)，可從所接收訊號中擷取且與各封包儲存在緩衝器中。
此外，過濾處置器模組210可另使用剖析器模組208以剖析、分析且彙總儲存在緩衝器中之資料的特性。依此方 法，剖析器模組208可改進系統之擴充性而不會將一不適當CPU負擔賦予空中監視器104上。例如，來自剖析器模組208之彙總可包括一開始及一結束時間戳記、一空中監視器識別符、發送器(如目標收發器裝置114)之一媒體控制存取(MAC)位址、一其上接收訊號的通道、由特定傳輸器發送之訊框架及/或封包的數目、及所接收訊號之一總接收訊號強度指示(RSSI)。
空中監視器104將例如彙總特徵之資訊饋送至資料庫伺服器108，且在一具體實施例中可將彙總特徵經由網路102直接饋送至推理引擎110。當空中監視器104經由有線網路102與推理引擎110或資料庫伺服器108通訊時，封包構造器模組212可將資訊構造成封包。
資料庫介面模組214可由空中監視器104用以將藉由過濾處置器模組210獲得之彙總，經由有線配接器218傳輸至資料庫伺服器108。資料庫介面模組214可依規則性間隔發送彙總。例如，在一具體實施例中，一包括目標收發器裝置之MAC位址、訊框時間戳記、目標收發器裝置之傳輸通道、及由目標收發器裝置發送之訊框、由目標收發器裝置發送之訊號的總RSSI、及一提供該彙總之空中監視器的識別符的彙總，可每90秒饋送至資料庫伺服器108。此等彙總可在資料庫伺服器108內之資料庫內儲存為個別記錄。
第3圖內係顯示一自組態無線網路定位系統之推理引擎110中的所選擇模組之方塊圖300。推理引擎110可用來施行關聯決定目標收發器裝置114之位置的計算密集分析任 務。明確言之，推理引擎110可使用由一目標收發器裝置114傳輸之訊號的儲存彙總，及儲存在伺服器108中之空中監視器104的儲存位置資訊，以決定目標收發器裝置114的位置。在一些具體實施例中，推理引擎110可為一專用電腦。然而，在其他具體實施例中，推理引擎110可常駐在終端使用者的桌上型電腦上。
推理引擎110具有適於儲存且執行電腦可執行指令的處理能力及記憶體。在此實例中，推理引擎110包括一或多數處理器302及記憶體304。記憶體304可包括揮發性及非揮發性記憶體，可移及不可移媒體，其係依任何方法或技術實施用於資訊的儲存，例如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料。此記憶體包括(但不限於)RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其他記憶體技術、CDROM、數位多功能光碟(DVD)或其他光學儲存裝置、磁卡匣、磁帶、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置、RAID儲存系統、或可用以儲存所需資訊且可由電腦系統存取之任何其他媒體。
儲存在記憶體304中係作業系統模組306、命令發出模組308、定位分析模組310及資料庫介面模組312。該等模組可實施為由一或多數處理器302執行之軟體或電腦可執行指令。
作業系統模組306含有一作業系統，其可致使推理引擎110之其他模組接收、處理且交換資料。此外，作業系統模組306亦可致使推理引擎110橫跨有線網路102與其他外部裝置通訊。例如，一推理引擎110可基於一桌上型電腦。作 業系統模組306可包括一由美國華盛頓州之Redmond的微軟公司所生產的以Microsoft®視窗為基礎的作業系統。
命令發出模組308可致使推理引擎110將新命令發出至一或多數空中監視器104。例如，推理引擎110可使用命令發出模組308以將一請求提交至空中監視器104，其導致一或多數空中監視器104監視一不同於被監視之目前通道的通道。命令發出模組308亦可發出一請求，以使空中監視器104開始監視使用者登入。
推理引擎110可使用資料庫介面模組312以經由有線網路102自資料庫伺服器108內之記錄擷取封包彙總。典型地，推理引擎110可經由資料庫介面模組312藉著發出週期性查詢至資料庫伺服器108，擷取由該等空中監視器104之各者所儲存的新彙總。
推理引擎110可使用定位分析模組310以定位一目標收發器裝置114。在一具體實施例中，定位分析模組310自動地決定空中監視器104的實體位置。例如，在一其中空中監視器104係終端使用者桌上型電腦之企業環境中，各空中監視器104之位置可相對於置放空中監視器104之處的辦公室決定。
明確言之，在一具體實施例中，定位分析模組310可啟動資料庫介面模組312，以從資料庫伺服器108機取作為空中監視器104之桌上型機器的登入歷史。一旦擷取到登入歷史，定位分析模組310可分析各桌上型機器之登入歷史，以決定桌上型機器之主要使用者。一桌上型機器之主要使用 者的決定可從檢查用於使用者登入之系統事件記錄及主控台鎖定事件開始。典型地，遠端登入事件及非主控台非鎖定事件會被忽視。此檢查可致能從本地事件擷取使用者識別符。此外，定位分析模組310可經組態以決定在一給定時間週期內具有最多登入及非鎖定事件之使用者為主要使用者。
一旦決定該主要使用者係用於各桌上型機器(如空中監視器104)，定位分析模組310可接著諮詢使用者之一資料庫及在資料庫伺服器108中之辦公室號碼。使用此資料庫，定位分析模組310可匹配一或多數主要使用者至辦公室號碼。定位分析模組310可接著用一或多數標度之地圖來決定關聯一主要使用者之各辦公室的近似圖形座標。此程序可致使定位分析模組310決定各空中監視器104的近似實體位置。
例如，在一特定具體實施例中，定位分析模組310可(使用資料庫介面模組312)從資料庫存取一依Visio可延伸標示語言(XML)格式之線上標度建築物地圖。該地圖包括用於辦公室號碼之標籤，其中心係在各辦公室內。定位分析模組310可剖析該XML，決定各標籤之圖形座標，且將此等座標轉換成可接著儲存在伺服器108內之資料庫中的實體座標。此程式提供各辦公室之中心的估計。藉由結合此資訊與來自一儲存在資料庫中之使用者對辦公室號碼表，定位分析模組可自動地決定各空中監視器104之位置。然而，在另外具體實施例中，其他形式之辦公室地圖資訊可結合 使用者對辦公室資料，以確定各空中監視器104的位置。例如，定位分析模組310可使用包括各空中監視器104之實際地圖座標的標度地圖。
當定位分析模組310已決定空中監視器104之實體位置時，其可接著決定目標收發器裝置114的位置。在一具體實施例中，定位分析模組310可使用一最接近空中監視器(AM)方法以定位目標收發器裝置114。在此具體實施例中，分析模組312自一用於該等空中監視器104之各者的資料庫伺服器108中之記錄，對於一給定目標收發器裝置114接收RSSI資料。分析模組係能決定屬於一給定目標收發器裝置114的記錄，因為該裝置114之識別符係在儲存具有RSSI資料及一時間戳記的資料庫記錄中。分析模組310計算在一特定時間週期期間由各空中監視器104所見的平均RSSI。在一實例中，該特定時間週期可為約30秒。在其他實例中，該特定時間週期可基於封包之數目(如100)。定位分析模組310接著決定在此週期期間觀察針對一給定收發器裝置114之最高平均RSSI的空中監視器104，且報告(例如藉由儲存在資料庫伺服器108中)此空中監視器之位置作為目標收發器裝置114的位置。應瞭解，隨著空中監視器104之密度增加，可改進最強AM方法的精度。
在另一具體實施例中，定位分析模組310可使用一形心(centroid)方法來決定目標收發器裝置114的位置。在此具體實施例中，定位分析模組310(使用從資料庫伺服器108擷取之資料)決定一組所有空中監視器104，其在一特定時間週 期內針對一給定收發器裝置114的平均RSSI，係少於一對於目標收發器裝置114係最接近空中監視器104的平均RSSI之預定量(例如15%)。在一具體實施例中，在特定時間週期期間觀察一最高平均RSSI之空中監視器104，可被指定為最接近空中監視器104。定位分析模組310(使用空中監視器104之該已決定組的座標)指定目標收發器114之位置成為該組空中監視器104之地理中心。形心方法之一實例實施係參考第4a圖描述。
在另一具體實施例中，定位分析模組310可使用一「球及彈簧」方法以使用空中監視器104決定目標收發器裝置114之位置。
第4a及4b圖說明在代表性企業環境中之自組態無線網路定位系統的操作。明確言之，如以上描述，圖4a說明形心方法，用於使用空中監視器104決定目標收發器裝置114之位置。圖4a顯示一企業環境400。該企業環境400係配有企業空中監視器402至424。一目標收發器裝置114係位於企業環境400中。
使用該形心方法，企業空中監視器410可被指定為最接近具有(例如)50之RSSI的目標收發器裝置114之空中監視器。具有少於指定空中監視器410之15%的RSSI的空中監視器之一範例組將會被決定(如具有大於42.5之平均RSSI的空中監視器)。在此實例中，該組空中監視器將會係空氣監視408至418。用於目標收發器裝置114之位置將會定位在空中監視器408至418的地理中心。
以下相對於第4a及4b圖描述「球及彈簧」方法。第4a及4b圖顯示一企業環境400。彈簧及球方法使用一區域(例如企業環境400)之一「輪廓」，在其中係部署空中監視器402至424。一輪廓係訊號強度如何隨著本地環境中之距離而降級之近似、精簡表示法。定位分析模組310可藉由使用命令發出模組308產生一輪廓，以啟動該等空中監視器402至424之各者依規則性間隔來廣播特別探測封包，其中該等探測封包包含用於傳輸空中監視器402至424之各者的識別。
該等空中監視器402至424之各者記錄來自其他空中監視器402至424之此等探測封包，且將自該等空中監視器402至424之各者聽到的封包之平均訊號強度報告至一中央資料庫。此外，自空中監視器之各者聽到的封包之平均訊號強度的此報告可繪成在二維圖形上之點。該圖形可使在空中監視器間之平均觀察到RSSI成為一軸，而在兩空中監視器間之已知距離成為另一軸。定位分析模組310可將一組簡單曲線配適至該圖形，且挑出具有最好配適的曲線作為用於企業之輪廓。
產生之輪廓係標示有通道，在其上探測封包係經由資料庫介面模組312發送且儲存於資料庫伺服器108中。許多用於不同通道、不同日期之時間及不同功率位準的此等輪廓可產生且儲存在伺服器108中。該等輪廓可週期性地再產生。當定位分析模組310嘗試定位一目標收發器裝置114時，其決定針對目標收發器裝置114觀察的該等空中監視器402至424之各者的平均訊號強度。例如，第4a及4b圖顯示 在該等空中監視器402至424之各者處針對裝置114觀察到的訊號強度。明確言之，空中監視器402觀察從目標收發器裝置114發出之41的平均訊號強度，空中監視器404觀察42的平均訊號強度，空中監視器406觀察41的平均訊號強度及等等。從此等觀察到訊號強度，定位分析模組310使用形心方法計算位置的初始估計。定位分析模組310可接著使用「球及彈簧」方法精化該估計。
在一具體實施例中，定位分析模組310首先使用資料庫介面模組312，以從匹配在其上自裝置114聽到之訊號的通道頻帶之資料庫伺服器108擷取最近的企業輪廓。決定企業輪廓的細節係在第8圖中描述。使用該輪廓，定位分析模組接著決定該等空中監視器402至424之各者應已觀察到的訊號強度，使目標收發器裝置114係在位置之初始估計處。在一具體實施例中，此決定係藉由使用企業輪廓針對一空中監視器施行，以計算對應於一在該空中監視器及目標裝置114之初始估計位置間之距離的訊號強度。在一實例中(雖然不受限於此實例)，所計算訊號強度被選定以對應於一在對應於該距離之輪廓曲線上的點。定位分析模組310接著考慮在該等空中監視器402至424之各者處所計算訊號強度，及該等空中監視器402至424之各者處實際上觀察到的訊號強度間之差異。若空中監視器未從目標裝置接收任何封包，則從考慮中排除該空中監視器。
如第4b圖中顯示，所計算訊號強度與空中監視器408至418之各者觀察到訊號強度間的差異之絕對值，可對應於 在「連接」目標收發器裝置114至特定空氣監視408至418之對應虛擬「彈簧」(如箭頭指示)上的力之大小。
力之方向(未顯示)係沿著連接空中監視器428之位置及目標收發器裝置114的估計位置之線。因此，定位分析模組310可接著在累積力之方向中將目標收發器裝置114的估計位置移動一短距離。依此方法，定位分析模組310可藉由一小量減少誤差之大小，且產生目標收發器裝置114之一新估計位置。接著定位分析模組310可再計算在此新位置處之力，且重複該程序直至誤差之大小落在一臨界值以下，或已經過一定數量的重複。依此方法，定位分析模組310可使用「彈簧及球」方法決定目標收發器裝置114的位置。
範例性程序
第5至7圖中之範例性程序係說明為在一邏輯流程圖中之步驟的集合，其表示一可依硬體、軟體及其組合實施之操作的序列。在軟體之脈絡中，該等步驟表示電腦可執行指令，其當由一或多數處理器執行時會施行所述的操作。大體上，電腦可執行指令包括常式、程式、物件、組件、資料結構、及施行特定功能或實施特定抽象資料類型之類似者。其中描述操作之次序無意於構成限制，且任何數目之所述步驟可依任何次序及/或平行地組合以實施該程序。為了討論目的，程序係相對於第1圖的系統100描述，雖然其可在其他系統架構中實施。
第5圖說明藉由一空中監視器104使用以獲得包含在或關於藉由一目標收發器裝置傳輸之訊號的資訊之範例性程 序500流程圖。此資訊可由推理引擎110用以決定目標收發器裝置114的位置。
在步驟502，一空中監視器104從一目標收發器裝置114接收訊號，且可使用過濾處置器模組210以從所接收訊號擷取封包資料。所接收訊號之特徵亦可從封包資料擷取。此等特徵可包括資料率、開始及結束時間戳記、發送器(如目標收發器裝置114)之媒體控制存取(MAC)位址，一其上接收訊號的通道、由一特定傳輸器發送之訊框及/或封包數目、及所接收訊號之一總接收訊號強度指示(RSSI)。
在步驟504，過濾處置器模組210可使用剖析器模組208以聚合該等目標收發器裝置訊號特徵。剖析器模組208可產生目標裝置訊號特徵之彙總連同一用於接收該訊號之空中監視器的識別符。在步驟506，空中監視器104可(使用資料庫介面模組214)經由有線網路將彙總發送至資料庫伺服器108。
第6圖說明一範例性程序600之流程圖，其係由如第1圖顯示之自組態無線網路定位系統的空中監視器104使用以提供初始化資料至一推理引擎110，以致推理引擎110可決定空中監視器104的位置。當一請求來自推理引擎110時可開始程序600，於電力開啟時或可設定至週期性地及自動地執行。在步驟602，空中監視器104可收集其中空中監視器程序使用管理模組206常駐之電腦的事件或存取歷史。事件歷史之實例包括事件之不同類型，例如本地登入事件或遠端登入事件、主控台鎖定事件、在登入或主控台事件期 間供應之使用者識別、及使用者登入之時間。在步驟604，空中監視器104可使用資料庫介面模組214將此資料儲存在資料庫伺服器108中。
第7圖說明一範例性程序700之流程圖，其係用於使用第1圖中所示之自組態無線網路定位系統決定目標裝置的位置。在步驟702，推理引擎110使用資料庫介面模組312以接收如第6圖中所述先前儲存於資料庫伺服器108中之已記錄空中監視器資訊。在步驟704，推理引擎110可使用定位分析模組310及已記錄空中監視器資訊，以決定空中監視器104的位置，如第3圖中所述。對於包括桌上型或固定位置電腦之空中監視器104，推理引擎110中的定位分析模組310可藉由決定電腦之主要使用者，來確定一空中監視器104的位置。該主要使用者接著可相關至一特定位置(如辦公室)或在例如一地圖之標度表示法上的圖形座標。
在步驟706，定位分析模組310可造成資料庫介面模組312從資料庫伺服器108擷取一目標收發器裝置114之一識別符(如MAC位址)，及其在空中監視器104之各者處觀察到的其對應訊號強度。在步驟708，定位分析模組310可使用最強AM方法、形心方法及「彈簧及球」方法中之一決定目標收發器裝置114的位置。當使用「彈簧及球」方法決定收發器裝置之位置時，可使用第8圖中所述的範例性程序。在步驟710，推理引擎110可將目標收發器裝置114之位置(或圖形座標)提供給一應用。例如，目標收發器裝置114之位置可提供至一性能追蹤器應用，其基於位置聚合有關裝置 之統計。最後，程序700可退回步驟706，其中在步驟706至710中之步驟係重複用於其他目標收發器裝置，以決定所關注之此等其他目標收發器裝置114的位置。
在第8圖中係說明一可由推理引擎用來為企業產生一訊號強度相對於距離之輪廓的程序。空中監視器之位置係藉由使用先前描述方法在步驟802中由該引擎決定。接著使用命令發出模組308將一命令饋送至各空中監視器104，以在步驟804中發出一些指示符封包。在步驟806中，其他空中監視器之各者收聽且記錄此等封包的訊號強度，其可儲存在資料庫伺服器108中。在接收該等封包後，推理引擎分析各對空中監視器且在步驟808中於一圖形上繪製對應於空中監視器對之一距離及訊號強度的點，用於所有空中監視器對。在步驟810中，此等點將會配適至一曲線以產生一輪廓。
例如，在檢查範例性空中監視器A與B時，監視器間之距離可能已知(範例性距離d)。空中監視器A之傳輸的訊號強度可由空中監視器B見到(範例性強度S1)，且如由空中監視器A見到之空中監視器B的傳輸之訊號強度(範例性強度S2)將會自伺服器108擷取。此等對之空中監視器將會具有兩資料點：(d，S1)(d，S2)。此等資料點將會用來計算所有空中監視器，且將繪製成圖形之點，其具有X軸上之距離及Y軸上的訊號強度。一曲線將接著被配適至此等點成為環境輪廓。
結論
最後，儘管已在特定結構特徵及/或方法動作之語言中描述本發明，但應理解在隨附申請專利範圍中定義之本發明無須受限於所述之特定特徵或動作。而是該等特定特徵及動作係揭示成為實施所宣稱之本發明的範例性形式。
100‧‧‧框架或架構
102‧‧‧有線網路
104‧‧‧空中監視器
106‧‧‧無線配接器
108‧‧‧資料庫伺服器
110‧‧‧推理引擎
112‧‧‧網際網路
114‧‧‧無線目標收發器裝置
202‧‧‧處理器
204‧‧‧記憶體
205‧‧‧無線配接器
206‧‧‧管理模組
208‧‧‧剖析器模組
210‧‧‧過濾處置器模組
212‧‧‧封包構造器模組
214‧‧‧資料庫介面模組
216‧‧‧無線配接器
218‧‧‧配接器
302‧‧‧處理器
304‧‧‧記憶體
306‧‧‧作業系統模組
308‧‧‧命令發出模組
310‧‧‧定位分析模組
312‧‧‧資料庫介面模組
400‧‧‧企業環境
402-424‧‧‧空中監視器
詳細說明係參考附圖說明。在圖式中，參考數字之最左邊數字識別其中參考數字首先出現之圖式。不同圖式中係將相同參考數字用於指示類似或相同項目。
第1圖說明一價廉無線電之密集陣列(DAIR)的範例性架構，其中可實施一自組態無線網路定位系統。
第2圖係說明一在自組態無線網路定位系統之空中監視器中所選擇的模組方塊圖。
第3圖係說明一在自組態無線網路定位系統之推理引擎中所選擇的模組方塊圖。
第4a及4b圖說明在一代表性企業環境中之自組態無線網路定位系統的操作。
第5圖說明一由自組態無線網路定位系統之空中監視器使用以獲得目標裝置特徵的範例性程序之流程圖。
第6圖說明一由空中監視器使用以提供初始化資料至一推理引擎的範例性程序之流程圖。
第7圖說明一由推理引擎用於使用自組態無線網路定位系統決定目標收發器裝置的位置之範例性程序的流程 圖。
第8圖說明一由推理引擎用於決定用以決定目標收發器裝置之位置的網路輪廓之範例性程序的流程圖。
100‧‧‧框架或架構
102‧‧‧有線網路
104‧‧‧空中監視器
106‧‧‧無線配接器
108‧‧‧資料庫伺服器
110‧‧‧推理引擎
112‧‧‧網際網路
114‧‧‧無線目標收發器裝置

Claims (20)

  1. 一種用於自組態無線網路定位之方法，包含下列步驟：接收藉由一目標收發器裝置傳輸之一無線訊號；儲存用於該接收到無線訊號之一訊號強度指示；決定複數個空中監視器之各者的一位置；及藉由使該複數個空中監視器之一者的該決定位置與用於該收發器裝置之一對應擷取訊號強度指示相關，來決定該收發器裝置之一位置，該相關之步驟包含以下步驟：命令該複數個空中監視器之各者廣播一探測信號；藉由該複數個空中監視器之各者，儲存由該複數個空中監視器之其他各者所傳輸之接收到探測信號之探測信號強度指示符；及依據該複數個空中監視器之各者之該等探測信號強度指示符與該等決定位置來產生一輪廓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該訊號強度指示係儲存在一資料儲存器中，且其中該方法更包含自該資料儲存器擷取該儲存訊號強度指示之步驟，且其中該收發器裝置的該決定位置係使用該收發器裝置之該對應最強擷取訊號強度指示來決定。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該無線訊號係藉由該複數個空中監視器接收，且其中該訊號強度指示係藉由該複數個空中監視器儲存於該資料儲存器中。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之方法，更包含以下步驟：藉由該等空中監視器之各者，從該無線訊號導出該收發器裝置之一位址；利用該等空中監視器之各者，在該資料儲存器中連同該訊號強度指示，儲存該收發器裝置之該位址；及其中決定該收發器裝置之一位置的該步驟包括從該等空中監視器之各者接收該收發器裝置的該位址之步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中至少一個空中監視器包括一電腦，其中一使用者用該電腦存取一網路，且其中決定該至少一個空中監視器之該位置之該步驟包含下列步驟：藉由該電腦之該使用者監視一存取歷史，該存取歷史包含由該使用者對該電腦之一登入；依據該存取歷史，在該資料儲存器中識別含有該使用者之一預指定位置的一記錄；聯結該預指定位置與該至少一個空中監視器；在該資料儲存器中，將該預指定位置之實體座標儲存為該至少一個空中監視器之該位置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含以下步驟：自動地產生一地圖，該地圖識別該等空中監視器及該收發器裝置之該位置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由使該複數 個空中監視器之一者的該決定位置與用於該收發器裝置之該對應擷取訊號強度指示相關來決定該收發器裝置之該位置之步驟包含下列步驟：在一企業環境中決定在空中監視器位置間之一距離以及由該等空中監視器之各者接收的訊號的該強度間之關係；基於來自該收發器裝置之該訊號的該訊號強度，設定該收發器裝置之一初始位置如由該複數個空中監視器之一些空中監視器所指示；及使用該決定關係調整該初始位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中決定關係之步驟包含產生對應於該企業環境中之該決定關係的一曲線之步驟；且其中調整該初始位置之步驟包含以下步驟：基於用於當自該收發器接收時之該空中監視器的該對應訊號強度與該曲線的一相交來設定在該空中監視器及該收發器裝置間之一距離，及使用該設定距離修改該初始位置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由使該複數個空中監視器之一者的該決定位置與用於該收發器裝置之該對應擷取訊號強度指示相關來決定該收發器裝置之一位置之步驟包含下列步驟：獲得來自該收發器裝置之該無線訊號的訊號強度如由該複數個空中監視器所接收；選定該複數個空中監視器之一些空中監視器作為 指示用於該收發器裝置之一訊號強度之空中監視器，該訊號強度成為用於所有該等空中監視器之該收發器裝置的一最大訊號強度之一預定量；決定該複數個空中監視器之該一些空中監視器之一地理中心點；及設定該收發器裝置之該位置成為該複數個空中監視器之該一些空中監視器的該地理中心點。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含以下步驟：將在一伺服器中之一推理引擎用於擷取，及決定該收發器裝置的一位置。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該訊號遵守IEEE 802.11格式，且其中該等空中監視器包括耦合一電腦裝置之一無線網路電路。
  12. 一種用於自組態無線網路定位之系統，包含：複數個收發器裝置，經組態以各傳輸一無線訊號，該無線訊號包括該訊號之來源的一識別符；複數個空中監視器，係用以接收該無線訊號且儲存該識別符與由該複數個收發器裝置之一或更多者所傳輸的該無線訊號之一訊號強度指示；及一推理引擎，係用以接收該識別符及該對應訊號強度，以擷取用於該等空中監視器之各者的一預定位置，且藉由使該擷取位置與該訊號強度指示相關，來決定該收發器裝置之一實體位置，該相關之步驟包含以下步驟： 藉由該複數個空中監視器之各者，儲存由該複數個空中監視器之其他各者所傳輸之接收到探測信號之探測信號強度指示符；及依據該等空中監視器之各者之該等探測信號強度指示符與該預定位置來產生一輪廓。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該等空中監視器從該無線訊號導出該等收發器裝置之一或更多者的一位址，其中該等空中監視器在一資料儲存器中，連同用於該等收發器裝置之一對應訊號強度指示，儲存該等收發器裝置之該位址；及其中該推理引擎在擷取該等收發器裝置之該位址後，決定該等收發器裝置之該等位置。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該等空中監視器係位於固定實體位置處，且其中該等實體位置係儲存在一資料儲存器中。
  15. 一種包含電腦可執行指令之電腦可讀媒體，當藉由一或更多個處理器執行該等電腦可執行指令時施行下列步驟，包含：儲存複數個空中監視器之位置，該複數個空中監視器之各者係可操作以接收藉由一收發器裝置傳輸之一無線訊號，且在一資料儲存器中之記錄內連同識別資料儲存該訊號之一訊號強度，該識別資料識別傳輸該訊號之該收發器裝置；利用相同識別資料，從該資料儲存器擷取用於記錄 之該儲存訊號強度指示；及將該收發器裝置之一位置決定為該複數個空中監視器之該等決定位置及該等擷取訊號強度指示的一函數，決定該收發器裝置之一位置之該步驟包含依據由該複數個空中監視器之各者傳輸及接收之探測訊號與該複數個空中監視器之該等位置而產生一輪廓之步驟。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電腦可讀媒體，其中該無線訊號係用該複數個空中監視器接收，且其中該訊號強度指示係由該複數個空中監視器儲存在該資料儲存器中。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之電腦可讀媒體，更包含：藉由該等空中監視器之各者從該無線訊號導出該等收發器裝置之一位址；利用該等空中監視器之各者，在該資料儲存器中，連同其訊號強度指示，儲存該等收發器裝置之該等位址；及其中決定該等收發器裝置之一位置之該步驟包括從該等空中監視器之各者接收該等收發器裝置的位址之步驟。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之電腦可讀媒體，其中至少一個空中監視器包含一電腦，其中一使用者用該電腦存取一網路，且決定該至少一個空中監視器之該位置之步驟包含以下步驟：藉由該電腦之該使用者監視一存取歷史，該存取歷 史包含由該使用者對該電腦之一登入；依據該存取歷史，在該資料儲存器中識別含有該使用者之一預指定位置的一記錄；聯結該預指定辦公室位置與該至少一個空中監視器；在該資料儲存器中，將該預指定位置之實體座標儲存為該至少一個空中監視器之該位置。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之電腦可讀媒體，其中決定該收發器裝置之一位置成為該複數個空中監視器之該等決定位置及該等擷取訊號強度指示的一函數之該步驟更包含以下步驟：自該複數個空中監視器之一些空中監視器獲得用於來自該等收發器裝置之一者的該訊號之訊號強度；及設定該等收發器裝置之該一者的該位置成為該複數個空中監視器之該一些空中監視器的一地理中心點。
  20. 一種用於自組態無線網路定位之方法，包含下列步驟：接收藉由一目標收發器裝置傳輸之一無線訊號；儲存用於該接收到無線訊號之一訊號強度指示；決定複數個空中監視器之各者的一位置；及藉由使該複數個空中監視器之一者的該決定位置與用於該收發器裝置之一對應訊號強度指示相關，來決定該收發器裝置之一位置，該相關之步驟包含以下步驟：經由一網路接收藉由該複數個空中監視器之各 者廣播探測封包之指令；藉由該複數個空中監視器之各者，記錄來自各廣播空中監視器的探測封包；及藉由該複數個空中監視器之各者，決定從各廣播空中監視器所接收的封包之一訊號強度；藉由該複數個空中監視器之各者，報告該複數個空中監視器之其他各者之該訊號強度；在關聯於距離之點與該複數個空中監視器之各者之訊號強度間配適一組曲線；利用該等點間的最佳配適從該組曲線中選定一曲線，以建立用於該複數個空中監視器之一企業環境之一輪廓；依據來自由該複數個空中監視器之一些空中監視器所指示之該收發器裝置之該訊號之該訊號強度設定該收發器裝置之一起始位置；選定具有該收發器裝置之最強擷取訊號強度指示之該複數個空中監視器之一者；及依據從該收發器裝置接收之該空中監視器之該對應訊號強度與該曲線之一相交，並藉由設定該複數個空中監視器之該一者與該收發器裝置間之一距離來調整該起始位置以最小化一誤差，並使用該設定距離來修改該起始位置，其中該誤差係為一信號強度指示與一信號強度指示評估之間的差異，其中該複數個空中監視器之一些空中監視器從該收發器 裝置接收該信號強度指示，而該信號強度指示評估係隨著相關聯於該輪廓之該曲線之一估計而對該複數個空中監視器之一些空中監視器評估以從該收發器裝置所接收。
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