动态运营蜂窝网络的寿命评估方法、计算机设备及介质

技术领域

本发明涉及蜂窝网络设计、性能评价和运营管理等相关技术领域。更具体地，涉及一种动态运营蜂窝网络的寿命评估方法、计算机设备及介质。

背景技术

蜂窝网络，又称移动网络，是一种移动通信硬件架构。常见的蜂窝网络类型有GSM网络、CDMA网络、3G网络、FDMA网络等。蜂窝网络的组成包括移动站和基站，移动站指网络终端设备，比如手机或者一些蜂窝工控设备；基站包括移动基站、无线收发设备、光纤等。

寿命是衡量蜂窝网络有效性的重要指标之一，蜂窝网络寿命的定义一般指蜂窝网络的服务能力不低于某一规定值的时间，规定值一般取决于行业标准、用户要求等。在以往文献中关于蜂窝网络的服务能力的讨论主要集中在两个方向，一是指蜂窝网络的服务能力取决于网络内基站在某一区域内的覆盖率，覆盖率越高，服务能力越高；二是指蜂窝网络的专用特性的提高，如丢包率、信噪比和网络延迟性能的提升等。以上两方面均考虑蜂窝网络的静态性能，即网络建成初期所具备的服务能力，而没有考虑这种能力会随着时间的推移，基站老化、故障发生以及由此产生的维修问题。

蜂窝网络在运行期间，一方面由于组成网络的各基站老化、故障，经维修后各基站的故障间隔逐渐降低，宏观层面表现为蜂窝网络的覆盖率在时间维度上呈下降趋势，另一方面，由于网络中各基站发生故障的时刻相互独立，使得蜂窝网络在不同时刻的覆盖率存在一定的随机性。对于这种处于动态运营状态的蜂窝网络而言，网络覆盖率在时间维度下既呈现了退化性又具有随机性的特点，工程上难以给出有效的动态运营蜂窝网络寿命评估方法的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种动态运营蜂窝网络的寿命评估方法，本发明从工程实际出发，考虑到蜂窝网络在运行期间，基站的故障及维修情况，对蜂窝网络覆盖率冠以时序的概念，以蜂窝网络覆盖率不低于某一规定值的时间作为寿命评价指标，通过解析法与蒙特卡洛法相结合，动态模拟可修蜂窝网络的覆盖率时序，给出了一种面向动态运营蜂窝网络的寿命评估方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供一种动态运营蜂窝网络的寿命评估方法，该方法包括，

S1、设置初始值，设置基站计时器t

S2、获得每一个基站的第一寿命分布参数和第二寿命分布参数，其中，第i个基站的第一寿命分布参数为β

S3、获得第i个基站的第j个故障间隔时间τ

S4、批量获得各基站在不同时刻t

S5、基于各基站不同时刻的工作状态得到各时刻内网络覆盖率占初始覆盖率的比值δ

S6、将该比值δ

S7、对所述寿命值T的循环次数k与循环次数n比较判断：若k

可选地，所述S2进一步包括，建立基站的寿命分布函数F

可选地，所述S3进一步包括对所述基站的寿命分布函数F

其中，(β

可选地，所述S4进一步包括，所述工作状态

在t

在t

其中，

可选地，所述S5进一步包括得到各时刻内网络覆盖率占初始覆盖率的比值δ

可选地，所述获得给定置信水平下的寿命置信下限进一步包括得到n组寿命值T，按从大到小排列得到T

本发明第二方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明第一方面提供的方法。

本发明第三方面一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的方法。

本发明的有益效果如下：

本发明针对工程实际中常见又较难处理的动态运营蜂窝网络，以网络内各基站的故障间隔时间为切入点，通过对基站的寿命分布函数求反函数的方式，实现对网络内各基站运营状态的批量处理，提高了动态模拟蜂窝网络的计算效率；本发明提供的技术方案可扩展性强，考虑到本发明所使用的两参数Weibull分布是扩展的指数分布，因此本发明也适用于指数分布，是指数分布的一种泛化推广；本发明所提出的方法计算思路清晰，步骤简单，易于实现，便于工程应用，可扩展性强，方便工程技术人员应用，具有良好的实际使用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出动态运营蜂窝网络的寿命评估方法的流程图；

图2示出循环次数与寿命置信下限值的关系图；

图3示出循环次数与各循环中赋值次数的关系图；

图4示出实现本发明实施例提供的动态运营蜂窝网络的寿命评估方法的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明充分考虑该网络中基站发生故障经维修后性能退化的动态特点，提出了一种寿命评估方法，其适用于蜂窝网络设计、性能评价和运营管理等相关技术领域，本发明提出的一种动态运营蜂窝网络的寿命评估方法，其方法流程图如图1所示。

在一个具体实施例中，以一个基站数量为N＝30的蜂窝网络为例，△t取1h，模拟10年的运行数据，即8760h，对本发明做进一步详细说明。

本发明提出一种动态运营蜂窝网络的寿命评估方法，具体步骤如下：

步骤一、设置基站计时器t

步骤二、根据工程经验或研制试验数据，获得N个基站的N组Weibull分布参数分别是(β

各基站的失效分布服从Weibull分布，其分布参数(β

表1各基站的失效分布参数

步骤三、对寿命分布函数F

其中，(β

表2展示了部分基站的故障间隔时间：

表2部分基站的故障间隔时间τ

步骤四、根据步骤三获得的故障间隔时间τ

其中，

步骤五、利用下式计算从T＝1～min(t

步骤六、将步骤五所得的比值δ

步骤七、对寿命值T的循环次数k与循环次数n比较判断：若k

在一个具体实施例中，对于循环次数n，图2示出了n从1～700时，置信度为70％的网络寿命值

按常规模拟算法，共需对本运营网络赋值30×8760＝262800次，图3展示了按本专利所示的批量处理方法在本运营网络的各次循环中需要的赋值次数，经计算，使用本专利所用方法将使赋值次数降至30×320.76次＝9622.8次，计算效率约是原来的26倍。

在一个具体实施例中，本发明的技术方案所涉及的蜂窝网络的特点如下：(1)该蜂窝网络由所服务区内的N个位置建设的基站组成，基站全部正常工作下的网络覆盖率P

在一个具体实施例中，本发明提出了一种面向动态运营状态下蜂窝网络的寿命评估方法，充分考虑网络基本单元——基站的失效率随时间递增的特点，从基站故障发生间隔时间出发，利用解析法和蒙特卡洛相结合的方式动态模拟蜂窝网络不同时刻下的性能，提出给定置信度下动态运营蜂窝网络的寿命评估方法，并形成了明确具体的实施步骤。步骤如下：一、设置初始值；二、明确各基站的寿命分布参数；三、通过对基站的寿命分布函数求反函数的方式，获得各基站的故障间隔；四、基于故障间隔，批量获得各基站不同时刻的运营状态；五、基于各基站不同时刻的运营状态，得到各时刻网络覆盖率占初始覆盖率的比值；六、将该比值与规定值比较，判断是否达到寿命值；七、获得给定置信度下的寿命置信下限。

本发明针对工程实际中常见又较难处理的动态运营蜂窝网络，以网络内各基站的故障间隔时间为切入点，实现对网络内各基站运营状态的批量处理，提高了动态模拟蜂窝网络的计算效率。本发明所使用的两参数Weibull分布是扩展的指数分布，是指数分布的一种泛化推广。本发明所提出的方法计算思路清晰，步骤简单，易于实现，方便工程技术人员应用，因此具有良好的实际使用价值。

如图4所示，适于用来实现上述实施例提供的动态运营蜂窝网络的寿命评估方法的计算机系统，包括中央处理模块(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(RAM)中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还存储有计算机系统操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线被此相连。输入/输入(I/O)接口也连接至总线。

以下部件连接至I/O接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至I/O接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。

特别地，根据本实施例，上文流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在计算机可读介质上的计算机程序，上述计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。

附图中的流程图和示意图，图示了本实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或示意图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，上述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，示意图和/或流程图中的每个方框、以及示意和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

作为另一方面，本实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，该非易失性计算机存储介质可以是上述实施例中上述装置中所包含的非易失性计算机存储介质，也可以是单独存在，未装配入终端中的非易失性计算机存储介质。上述非易失性计算机存储介质存储有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个设备执行时，使得上述设备执行：S1、设置初始值，设置基站计时器t

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。