一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法技术

本发明专利技术公开了一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型，根据射线跟踪传播模型算法计算所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强从而确定目标建筑物的关键测试位置，通过在室内无线网络的关键测试位置部署具有自动拨测功能的手机，在无线网络空闲时，启动拨测手机，统计拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据拨测手机的接通状态和拨测手机上报的测量报告判断室内网络和器件的故障。本发明专利技术具有实现室内无线网络故障自主检测和定位优点。

【技术实现步骤摘要】
一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法
本专利技术涉及一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，属于移动通信领域的室内无线网络维护领域。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，室内数据业务的增多，室内无线信号变得越来越重要，室内无线网络成为解决室内网络覆盖和分流用户业务流量最主要的方法之一，及时检测出室内无线网络设备的故障，是保证现有无线通信网络正常工作，提高用户满意度的前提。当前情况下，移动运营商对室外有源设备的监控率可达90%以上，而对室内无线网络的无源设备的监控才刚刚起步。一方面，是因为室内网络较室外网络起步较晚，另一方面，这是因为室内无源器件的监控比较困难，缺少简单有效的监控方法。常用的室内无线网络故障监控方法主要为采用人工拨打测试，定期巡检，这种方法巡检周期长，无法及时发现、定位故障。湖北移动提出采用ZigBee物联网技术，通过感知室内末梢天线电磁波辐射强度进行智能分析、定位故障无源器件的方法完成室内无源器件的故障的监控，该方法可靠性好，但是需要额外建设一个无线传感网络，成本较高。总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何实现室内无线网络故障自主检测和快速定位。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，它具有实现室内无线网络故障自主检测和定位优点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型，在室内三维空间结构模型中根据射线跟踪传播模型算法计算所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强从而确定目标建筑物的关键测试位置，通过在室内无线网络的关键测试位置部署具有自动拨测功能的手机，在无线网络空闲时，启动拨测手机，统计拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据拨测手机的接通状态和拨测手机上报的测量报告判断室内网络和器件的故障。一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，具体步骤如下：步骤（1）：构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型；步骤（2）：在室内三维空间结构模型中利用射线跟踪传播模型算法计算步骤（1）中所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强；步骤（3）：根据步骤（2）中的计算结果，确定目标建筑物的关键测试位置和关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强；步骤（4）：在步骤（3）中确定的关键测试位置布置具有定时自动拨测功能的拨测手机；所述定时自动拨测功能，包括用户自定义手机自动拨测时间、频率、目标对象或业务；步骤（5）：在网络侧，判断拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据步骤（4）中设置的自动拨测时间，拨测手机的标示，分别提取出对应于若干个发射天线的拨测手机的测量报告；步骤（6）：根据步骤（5）中提取的若干个拨测手机的接通状态、测量报告中参考信号的强度信息，以及步骤（3）中关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强，判断发生故障的发射天线。所述步骤（1）中的室内三维空间结构模型的构建过程：将目标建筑物的CAD格式图纸分楼层进行三维空间建模，并单独保存每个楼层的三维空间建筑数据；所述三维空间建筑数据包括楼层的垂直层高、楼层的水平面积、楼层的建筑材质数据和楼层的布局结构数据。所述步骤（1）中的室内发射天线模型的构建过程：记录并保存目标建筑物中的所有发射天线数据；所述发射天线数据包括发射天线在目标建筑物内的具体位置信息和发射天线的三维辐射参数、发射天线的功率、发射天线的频率、发射天线的倾角。所述步骤（2）中包括分别仿真每一个发射天线在目标建筑物内的信号场强，所述射线跟踪传播模型算法计算信号场强的具体步骤如（2-1）-（2-8）。利用射线跟踪传播模型算法预测出目标建筑物内一个接收点接收到的某一个发射天线的信号强度，具体步骤如（2-1）-（2-6）：步骤（2-1）：根据发射天线和接收点的位置，确定由发射天线发射的射线到达接收点i的所有传播路径：N为发射天线到接收点i的传播路径的总数；步骤（2-2）：计算每条传播路径在自由空间的传播损耗，其中第k条路径在自由空间传播的损耗值为LP(f，dk)(1≤k≤N)，f是信号频率（MHz），dk是第k条路径在自由空间传输的距离(km)；则第k条路径在自由空间的损耗值(dB)在不考虑透射、反射和衍射现象的情况下，其计算公式表示如下：LP(f，dk)＝20log10(f)+20log10(dk)+32.45步骤（2-3）：计算每条传播路径受建筑物材质影响的损耗，其中LMAT(f)是第k条路径上由建筑材质引起的透射、反射和衍射的衰落总和；T为目标建筑物内所有建筑材质的总数，第j种材质表示为Mj（1≤j≤T），δt，δd，δr分别为第k条路径上的无线信号与建筑材质是否存在透射、衍射、反射的关系系数，Lt(f，Mj)，Ld(f，Mj)，Lr(f，Mj)分别是在建筑材质无线传播损耗参数数据库中：无线信号频率为f时，在数据库中查找出的材质Mj所对应频率的透射、衍射和反射损耗参数；则第k条路径上由建筑材质引起的透射、反射和衍射的衰落总和LMAT(f)的计算公式表示如下：步骤（2-4）：计算每条传播路径的传播损耗L(f，dk)，计算公式表示如下：L(f，dk)＝LP(f，dk)+LMAT(f)步骤（2-5）：计算到达第i点的N条射线传播路径的损耗总和为PL（dB）；由于每条射线传播路径的能量是线性关系，计算多条传播路径的损耗可以通过先叠加每条射线能量（mW），然后取平均，再将能量值转化为路损值；所述PL的计算公式表示如下：步骤（2-6）：计算接收点i的无线信号强度，假设Pi是第i个接收点的信号强度(dBm)；Pt是无线信号发射天线的发射功率(dBm)；Gt和Gr分别为无线信号发射天线和接收点的天线增益（dBi），则第i个接收点的信号强度Pi，的计算公式表示如下：Pi=Pt-PL+Ct+Gr步骤（2-7）：选择场景内的所有其它接收点，重复步骤（2-1）到步骤（2-6）从而获得一个发射天线在所有接收点的无线信号场强。步骤（2-8）：选择室内无线网络的其它发射天线，重复步骤（2-1）到步骤（2-7），即可获得每一个无线发射天线在该场景的无线信号场强信息。所述步骤（3）包括如下步骤：步骤（3.1）：对步骤（2）中的仿真结果，选择楼层中与发射天线高度相同的一个水平面，按照设定的抽样分辨率进行抽样，分别对每一个发射天线产生的场强进行抽样，将抽样结果保存于一个数据库中；假设场景的抽样点数为m个，场景内有n个发射天线，n个发射天线分别记为Tx1、Tx2、……、Txn，则抽样结果保存为一个m×n（m行n列）的二维数组；所述二维数组中的每行数据记录了一个位置的n个发射天线的场强，第i个位置的n个发射天线产生的场强记为数组中的每列数据记录了一个发射天线分别在抽样的m个位置的场强，第p个发射天线分别在抽样的m个位置的场强记为[E1，p，E2，p……，Em，p]T，(1≤p≤n)；所述抽样分辨率需要保证抽样点数m大于发射天线数n（m>n）；步骤（3.2）：对所述步骤（3.1）所保存的抽样结果中的数据进行处理，从m个位置中寻找n个关键测试位置，每一个关键测试位置对应一个发射天线，关键本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型，在室内三维空间结构模型中根据射线跟踪传播模型算法计算所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强从而确定目标建筑物的关键测试位置，通过在室内无线网络的关键测试位置部署具有自动拨测功能的手机，在无线网络空闲时，启动拨测手机，统计拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据拨测手机的接通状态和拨测手机上报的测量报告判断室内网络和器件的故障。

【技术特征摘要】
1.一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型，在室内三维空间结构模型中根据射线跟踪传播模型算法计算所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强从而确定目标建筑物的关键测试位置，通过在室内无线网络的关键测试位置部署具有自动拨测功能的手机，在无线网络空闲时，启动拨测手机，统计拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据拨测手机的接通状态和拨测手机上报的测量报告判断室内网络和器件的故障；该方法包括以下步骤：步骤(1)：构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型；步骤(2)：在室内三维空间结构模型中利用射线跟踪传播模型算法计算步骤(1)中所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强；步骤(3)：根据步骤(2)中的计算结果，确定目标建筑物的关键测试位置和关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强；步骤(4)：在步骤(3)中确定的关键测试位置布置具有定时自动拨测功能的拨测手机；所述定时自动拨测功能，包括用户自定义手机自动拨测时间、频率、目标对象或业务；步骤(5)：在网络侧，判断拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据步骤(4)中设置的自动拨测时间，拨测手机的标示，分别提取出对应于若干个发射天线的拨测手机的测量报告；步骤(6)：根据步骤(5)中提取的若干个拨测手机的接通状态、测量报告中参考信号的强度信息，以及步骤(3)中关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强，判断发生故障的发射天线，其中，所述步骤(3)包括如下步骤：步骤(3.1)：对步骤(2)中的仿真结果，选择楼层中与发射天线高度相同的一个水平面，按照设定的抽样分辨率进行抽样，分别对每一个发射天线产生的场强进行抽样，将抽样结果保存于一个数据库中；假设场景的抽样点数为m个，场景内有n个发射天线，n个发射天线分别记为Tx1、Tx2、……、Txn，则抽样结果保存为一个m×n的二维数组；所述二维数组中的每行数据记录了一个位置的n个发射天线的场强，第i个位置的n个发射天线产生的场强记为数组中的每列数据记录了一个发射天线分别在抽样的m个位置的场强，第p个发射天线分别在抽样的m个位置的场强记为[E1，p，E2，p......，Em，p]T，(1≤p≤n)；所述抽样分辨率需要保证抽样点数m大于发射天线数n，其中m＞n；步骤(3.2)：对所述步骤(3.1)所保存的抽样结果中的数据进行处理，从m个位置中寻找n个关键测试位置，每一个关键测试位置对应一个发射天线，关键测试位置寻找的依据是保证关键测试位置对应发射天线产生信号场强与其它天线产生信号场强差异最大，假设位置i是第p个发射天线的关键测试位置，则对于任意其它位置q(1≤q≤m)，q≠i，都有，min{|Ei，1-Ei，p|，|Ei，2-Ei，p|，......，|Ei，n-Ei，p|}＞min{|Eq，1-Eq，p|，|Eq，2-Eq，p|，......，|Eq，n-Eq，p|}即元素Ei，p与中其它元素的差的最小值比元素Eq,p与中其它元素的差的最小值大；假设P1、P2、……、Pn分别是发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，宋辉，秦春霞，刘大扬，
申请(专利权)人：山东润谱通信工程有限公司，
类型：发明
国别省市：