一种智能无线频谱在线监测的系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能无线频谱在线监测的系统及其实现方法，该系统包括无线频谱精细化网格监测分系统、无线通信网络分系统和频谱智能频谱在线管理平台。所述无线频谱精细化网格监测分系统主要由频谱感知模块和监测控制模块两部分构成。该系统所述无线通信网络采用WiFi和3G网络，智能天线感知模块会根据用户当前所处的网络环境，自动智能的选择最优的无线传输网络，即可以在两种无线信道之间进行自动切换。所述频谱智能频谱在线管理平台由数据库服务器、Web服务器和数据处理服务器组成，采用基于B/S的MVC三层架构模式，支持Web管理，登录平台有两个入口，分别为用户登录和管理员登录。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于通信

技术介绍
随着社会的不断发展，数字城市、云计算、物联网及移动互联网技术正在不断成熟，同时伴随着许多城市的无线电管理普遍面临着无线电业务种类繁多、频谱资源紧张、电磁环境日益复杂的局面，如何有效提升无线电频谱资源的使用效率，已成为当前和今后无线电管理工作的一个重点和难点。传统的频谱资源管理采用固定的频谱分配模式:将大部分频段作为授权频段，让授权用户在给定区域内对该频段具有长期的绝对排他使用权；同时，保留一些非授权频段，允许非授权竞争使用。但是研究表明，仅有一小部分授权频谱被充分利用，而大部分未授权频谱的使用却非常拥挤。因此，新的无线通信技术和无线业务面临频谱稀缺问题和分配频段利用率低的共存局面。在这种情况下，需要一种低成本的频谱监测和管理方案，实现监测及管理工作的精细化、规范化、科学化，使无线电监测水平方面得以全面提升。而本专利技术能够很好地解决上面的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决了室内复杂电磁环境的微小区域精细化测量的问题，提出了，该系统针对这种局部地区进行频谱资源使用的检测，在一定区域密集布置传感器，形成网格化网络，通过更近的距离抵消更高载频和更宽带宽对无线频谱监测带来的影响，对物联网的频谱应用状态进行监测和管理，以满足用户对频谱使用局部细化的要求，进一步提升频谱利用效率。智能无线频谱在线监测系统，可提供基于本地地理信息系统支撑的频点分布图，便于用户查询使用环境内的频率资源分布数据状况。同时该平台可以对数据实现实时更新，以满足用户对实时数据查询的需求，从而获取需要的频点，此外该指导平台可对历史数据进行查询，便于相关管理部门对某一地区频谱资源使用情况进行统计分析，从而进行合理的布局与决策。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是:一种智能无线频谱在线监测系统，该系统包括无线频谱精细化网格监测分系统、无线通信网络分系统和频谱智能频谱在线管理平台；所述频谱精细化网格监测系统将采集到的频谱数据通过无线通信网络把这些数据发送到频谱智能频谱在线管理平台，该频谱智能频谱在线管理平台为用户提供查看所需地的频谱资源使用情况，从而提高频谱利用效率。本专利技术所述无线频谱精细化网格监测分系统的功能是:采集不同区域的频谱数据，并对各个区域内频谱监测传感器节点采集过来的数据，通过网络传输将数据汇总到控制中心，并完成对数据相关性的技术分析处理，最后通过无线网络把这些数据发送到频谱智能频谱在线管理平台。本专利技术所述无线通信网络分系统的功能是:无线频谱精细化网格监测系统处理后的数据通过其传输到频谱智能频谱在线管理平台。本专利技术提供了两种无线通信网络，分别为WiFi和3G。频谱监测传感器节点可以通过检测信号的强度来选择最优的通信网络。本专利技术所述频谱智能频谱在线管理平台的功能是:接收频谱数据，并且对其进行分析、处理和存储。当某一处场强值超过了规定的门限，则启动报警程序。还支持Web管理，用户可以登录平台，查看某一地点的频谱监测数据，如频率范围、占用的频点、占用频点的设备等数据，并且能够根据用户自身需求，如手机、对讲机、PC等向相关管理部门提出频谱资源申请。本专利技术所述无线频谱精细化网格监测分系统由频谱感知模块和监测控制模块两部分构成，其中频谱感知模块分为频谱收发器模块、频谱监测汇聚节点和ZigBee模块，监测控制模块内有定位装置和数据处理模块；监测控制模块内有定位装置、数据处理模块、系统控制模块和网络控制模块。本专利技术所述定位装置的物理定位技术非常丰富:在室外环境，主要利用卫星定位技术确定用户在空间中的绝对位置，其中广泛使用GPS定位精度可达3-5米；在室内环境，则主要使用蓝牙、WLAN或超宽带等无线信号进行智能室内定位，其中WLAN定位技术的RADAR系统通过匹配用户所在位置的信号特征来确定其位置，定位精度可达5米。物理位置描述了用户的绝对空间坐标，但难以被位置服务理解和使用。为此，本专利技术提出了通过语义位置信息来定位，语义位置可以通过多种方式得到。如通过检测用户在特定位置的活动规律，并结合用户的地址薄推断出该位置的语义信息。本专利技术所述频谱监测传感器节点通过蓝牙和ZigBee等近距离无线连接技术将各个节点连接起来，采集频谱数据并上传到主节点，由主节点的分析、处理和汇总这些频谱数据，最后通过无线通信单元把数据上传发送到上层的平台数据。本专利技术所述的无线通信网络采用WiFi和3G网络，频谱监测传感器节点会根据用户当前所处的网络环境，自动智能的选择最优的无线传输网络，既可以在两种无线信道之间进行自动切换。比如:如果用户在室内，WiFi网络信号很好的情况下，频谱监测传感器的无线通信单元会切换到WiFi模式；如果用户出门在外，周围没有WiFi，那么频谱监测传感器的无线通信单元会切换到3G模式下。本专利技术所述的频谱智能频谱在线管理平台由数据库服务器、Web服务器和数据处理服务器组成。所述数据库服务器采用MySQL数据库，因其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点。所述Web服务器采用Apache服务器，因其快速、可靠、跨平台和良好的安全性被广泛使用。所述数据处理服务器接受感知设备传输过来的数据，进行分析处理。同时利用数据挖掘技术，对用户的频谱使用类型以及概率进行有效的分类预测。本专利技术所述的频谱智能频谱在线管理平台的数据处理服务器采用了分布式构建决策树的ID3算法，该算法对海量频谱数据进行数据挖掘，对不同时间和地点的频率、场强大小进行分类统计，它是一种基于现有流行的云计算平台，使用MapReduce分布式框架设计的分布式算法。本专利技术所述频谱智能频谱在线管理平台采用基于B/S的MVC三层架构模式，支持Web管理，登录频谱智能频谱在线管理平台有两个入口，分别为用户登录和管理员登录。用户登录后，可以使用频谱智能频谱在线管理平台提供的以下功能，包括:1)频谱信息查询:用户可以根据需要查询所需地区的频谱资源使用情况，以便申请所需的频谱资源；2)频谱评估:平台可以通过对长时间持续收集的频谱信息(如频点、场强等)进行频谱使用情况的数据挖掘，以提取其中有效的数据信息，全面评估特定地区当前频谱资源情况；3)使用建议:管理员登录管理员系统，根据用户的检测记录，对用户进行资源使用评估，给用户发送频谱报告，从而让用户可以选择适合自己的频谱资源；4)管理员咨询:平台的网页页面提供了直接与管理员进行沟通的入口，通过该入口用户可以向管理员咨询相关的频谱资源申请问题。管理员登录后，频谱智能频谱在线管理平台会提供以下功能，包括:1)用户信息查询:管理员可以查看用户的相关信息，还可以输入关键字以提取某个用户、某个时间段或某个频点的数据，也可以根据不同的区域对用户进行分类，以便对用户使用频谱资源提供指导；2)发送频谱报告:平台提供了若干种频谱报告的模板，管理员可以对它们进行填写和修改。管理员可以根据频谱监测节点监测到的数据，对特定区域的频谱资源进行评估，给用户发送频谱报告，以帮助用户了解该地区的频谱使用状况；3)用户沟通:平台的网页页面提供了直接与用户进行沟通的入口，通过该入口管理员可以回答用户提出问题，同时也可以了解用户近期的频谱使用状况，能对用户使用频谱资源保持持续的关注，可以帮助指导他们合理的选择频点和使用频点的设当前第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能无线频谱在线监测的系统，其特征在于：所述系统包括无线频谱精细化网格监测分系统、无线通信网络分系统和频谱智能频谱在线管理平台；所述频谱精细化网格监测系统将采集到的频谱数据通过无线通信网络把这些数据发送到智能频谱在线管理平台，所述频谱智能频谱在线管理平台为用户提供查看所需地的频谱资源使用情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙君，张宇，张摇，谷苏文，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32