蜂窝网络中呼叫模式与资源利用的网络大数据分析方法技术

本发明专利技术提供一种蜂窝网络中呼叫模式与资源利用的网络大数据分析方法，涉及大数据分析技术领域。首先获取数据集合，构建呼叫塔流量数据矩阵，根据这些数据矩阵分析呼叫使用模式，包括呼叫分布、时间模型、地理受欢迎度、呼叫的发射塔活跃性和呼叫与发射塔活跃性的关系，分析网络资源使用情况，包括持续时间的分布、网络资源使用的多样性、网络资源使用的强度和网络资源使用的受欢迎度和呼叫。本发明专利技术通过长时间构建呼叫塔流量矩阵，利用CDRs研究全网络范围蜂窝呼叫使用模式，能有效地减少呼叫下降，呼叫保持更好的可预测性，更好地估计网络资源的效用，并能提高移动互联网的速度和提高用户的体验，节约能源。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及大数据分析
，尤其涉及一种蜂窝网络中呼叫模式与资源利用的网络大数据分析方法。
技术介绍
：随着移动互联网技术的成功应用，智能手机和其他移动设备日益普及并广泛使用，从而导致了移动蜂窝网络通信业务量的迅猛增长，并对蜂窝网络基础设施提出了新的需求和挑战，如蜂窝基站的上下行链路资源、网络带宽、网络延时、网络回传效率等；同时，相关的应用产生了海量的网络数据，如移动用户(移动设备)呼叫数据、网络访问数据、信道(基站)切换数据等。所有这些网络大数据信息，描述了蜂窝网络用户活动和网络资源利用情况，但如何有效进行刻画和建模是当前蜂窝网络面临的重要问题。然而，移动蜂窝网络大数据，可以利用大数据理论和分析方法进行分析，从而进一步描述移动蜂窝网络用户呼叫模式和网络资源利用情况。当前大数据的应用越来越广泛，大数据指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产越来越深入地了解蜂窝使用模式，以及它们是如何受到用户行为的影响和对于蜂窝网络资源有效管理至关重要的移动性，以满足用户的体验期望的质量。最初的设计是为了计费的目的，由蜂窝网络管理员收集的呼叫详细记录(CDRs)为洞察网络的使用模式和用户行为提供了一种有用的、丰富的数据源。由于在任何一对源呼叫塔和目的呼叫塔(当主叫和被叫属于相同的蜂窝服务提供商)之间，对呼叫塔级(细粒度)的蜂窝网络使用模式有了更详细的研究。同时，由于CDRs不大量存储而且通常通过蜂窝网络设备较长时间存储(计费等原因)，使用CDRs也可以在一个较长的时间跨度进行呼叫使用模式的研究。从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘。但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。随着云时代的来临，大数据也吸引了越来越多的关注。分析师团队认为，大数据通常用来形容一个公司创造的大量非结构化数据和半结构化数据，这些数据在下载到关系型数据库用于分析时会花费过多时间和金钱。大数据分析常和云计算联系到一起，因为实时的大型数据集分析需要像MapReduce一样的框架来向数十、数百或甚至数千的电脑分配工作。大数据需要特殊的技术，以有效地处理大量经过时间内的数据。适用于大数据的技术，包括大规模并行处理(MPP)数据库、数据挖掘电网、分布式文件系统、分布式数据库、云计算平台、互联网和可扩展的存储系统。尽管许多研究已经利用CDRs和流量数据来研究各种蜂窝网络相关的问题，如用户的移动性，用户行为分析，应用使用的地理受欢迎度，动态频谱接入和流量动态和空间资源的使用，现有技术中对流量使用和空间资源使用的研究，使用的CDRs或流量数据都是从单一蜂窝网络短时间(三周或一周)内收集的，不能通过在呼叫塔的长时间分析CDRs，因此就不能利用CDRs研究全网络范围蜂窝呼叫使用模式。
技术实现思路
：针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种蜂窝网络中呼叫模式与资源利用的网络大数据分析方法，通过长时间构建呼叫塔流量矩阵，利用CDRs研究全网络范围蜂窝呼叫使用模式，能有效地减少呼叫下降，呼叫保持更好的可预测性，更好地估计网络资源的效用，并能提高移动互联网的速度和提高用户的体验，节约能源。一种蜂窝网络中呼叫模式与资源利用的网络大数据分析方法，包括以下步骤：步骤1、获取数据集合，采集蜂窝网络中一定数量移动用户的CDRs，存入数据库的数据表中，CDRs数据包括时间戳、源发射塔地址(即ID)、目的发射塔ID、电话号码和持续时间；步骤2、根据步骤1采集的CDRs数据创建数据矩阵，包括塔对(源目的塔构成塔对)呼叫流量矩阵、塔对时间间隔矩阵、塔对DEC(DurationofEachCall，每次通话时长，简称DEC矩阵；步骤2.1、创建塔对呼叫流量矩阵Acall，表示指定发射塔之间的所有的呼叫数，如式(1)所示；Acall＝{acall(i，j，t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝网络中呼叫模式与资源利用的网络大数据分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、获取数据集合，采集蜂窝网络中一定数量移动用户的CDRs，存入数据库的数据表中，CDRs数据包括时间戳、源发射塔地址(即ID)、目的发射塔ID、电话号码和持续时间；步骤2、根据步骤1采集的CDRs数据创建数据矩阵，包括塔对(源目的塔构成塔对)呼叫流量矩阵、塔对时间间隔矩阵、塔对DEC(Duration of Each Call，每次通话时长，简称DEC矩阵；步骤2.1、创建塔对呼叫流量矩阵Acall，表示指定发射塔之间的所有的呼叫数，如式(1)所示；Acall＝{acall(i，j，t)}n×n×s  (1)其中，acall(i，j，t)表示在时刻t第i源呼叫塔与第j个目的呼叫塔之间的呼叫数，t表示时间，以小时为单位，s为观测的时间间隔，n为自然数；步骤2.2、创建塔对DEC矩阵Adec，表示指定发射塔之间每次网络资源呼叫的时长，如式(2)所示；Adec＝{adec(i，j，t)}n×n×s   (2)其中，adec(i，j，t)表示在时刻t第i源呼叫塔ID与第j个目的塔ID之间的呼叫时长，adec(i，j，t)＝adura(i，j，t)/acall(i，j，t)，并且如果acall(i，j，t)＝0，则adec(i，j，t)＝0；adura(i，j，t)表示在时刻t第i源呼叫塔ID与第j个目的塔ID之间的呼叫时间间隔；步骤2.3、创建发射塔矩阵，包括流入目的呼叫塔的呼叫数矩阵Dcall、源呼叫塔产生的呼叫数矩阵Ocall和流入和流出发射塔的呼叫数矩阵Rcall，分别如式(3)、式(4)和式(5)所示；Dcall＝{dcall(j，t)}n×s   (3)Ocall＝{ocall(i，t)}n×s   (4)Rcall＝{rcall(v，t)}n×s   (5)其中，表示在时刻t第j个目的呼叫塔的呼叫数；表示在时刻t第i个源呼叫塔产生的呼叫数；分别表示在时刻t流入和流出第v个发射塔的呼叫数，v表示发射塔ID；Ddure＝{ddure(j，t)}n×s、Odure＝{odure(i，t)}n×s、Rdure＝{rdure(v，t)}n×s分别表示源呼叫塔流入的呼叫数时间间隔矩阵、流出呼叫数时间间隔矩阵、全部呼叫时间间隔矩阵；步骤2.4、创建发射塔的DEC矩阵，矩阵中包括时间戳、源发射塔地址(即ID)、目的发射塔ID、电话号码和持续时间；Ddec＝{ddec(j，t)}n×s、Odec＝{odec(i，t)}n×s、Rdec＝{rdec(v，t)}n×s分别为流入呼叫时长矩阵、流出呼叫时长矩阵、塔对时长矩阵；步骤3、分析呼叫使用模式，包括呼叫分布、时间模型、地理受欢迎度、呼叫的发射塔活跃性和呼叫与发射塔活跃性的关系，具体方法为：步骤3.1、根据每个塔对和每个发射塔呼叫数的累积分布函数对呼叫分布进行分析，通过将每个塔对和每个发射塔的呼叫数在空间上聚合，对比由塔对产生的呼叫数与发射塔产生的呼叫数目；步骤3.2、根据每个塔对和每个发射塔呼叫数的时间分布函数对时间模型特性进行分析，包含塔对和发射塔的总呼叫数、前三个塔对和发射塔塔的呼叫数、典型的的塔对和发射塔的呼叫数，并分析典型的塔对产生突发呼叫流量随时间连续的特性；步骤3.3、根据每个塔对和每个发射塔呼叫的地理分布对呼叫地理受欢迎度进行分析，按时间的推移，将塔对的所有呼叫聚合起来，并对最大呼叫聚合进行归一化处理，呼叫流量矩阵的行和列描述了部署在不同地方发射塔IDs的起点和终点；根据步骤2中的数据矩阵，进一步分析呼叫地理位置的受欢迎性，计算发射塔的总呼叫，如式(6)所示；Pcall={pcall(i,j)}k×1pcall(i,j)=Σt=1s(acall(i,j,t)+acall(j,i,t))i≠j,k=n×(n-1)/2---(6)]]>其中，Pcall表示发射塔之间的总呼叫流量矩阵；步骤3.4、根据每个塔对和每个发射塔呼叫的活跃特性对发射塔的活跃性特征模型进行分析，在连续数小时内，分析大多数塔对产生的呼叫数，分析大多数发射塔是否活跃，以及在分析的时间段内他们没有产生呼叫；步骤3.5、根据每个塔对和每个发射塔呼叫的活动与相应呼叫的关系对发射塔活动与呼叫关系进行分析，根据发射塔产生呼叫的时间数目，分析产生的相应呼叫数目；步骤4、分析网络资源使用情况，包括持续时间的分布、网络资源使用的多样性、网络资源使用的强度、网络资源使用的受欢迎度和呼叫，具体方法为：步骤4.1、根据每个塔对和发射塔的呼叫发生次数，利用累积分布函数对呼叫持续时间的分布进行分析；步骤4.2、根据步骤4.1中的持续时间分布特性，分析塔对的呼叫时间聚合和持续时间聚合的关系，利用塔对...

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝网络中呼叫模式与资源利用的网络大数据分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、获取数据集合，采集蜂窝网络中一定数量移动用户的CDRs，存入数据库的数据表中，CDRs数据包括时间戳、源发射塔地址(即ID)、目的发射塔ID、电话号码和持续时间；步骤2、根据步骤1采集的CDR...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋定德，高天，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21