СИСТЕМА И СПОСОБ СБОРА ДАННЫХ СЕТИ
SYSTEM AND METHOD OF ACQUIRING NETWORK DATA

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящее изобретение испрашивает приоритет на основании заявки США №13/030332, поданной 18 февраля 2011 г. Заявка №13/030332 включена в настоящий документ во всей полноте и для всех целей посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Индустрия беспроводных технологий все больше фокусируется на высоком качестве обслуживания, являющемся конкурентным преимуществом поставщика услуг беспроводной связи. Качество обслуживания может рассматриваться в показателях зоны покрытия сети, качества речи, возможности доступа к сети и числа прерванных вызовов.
[0003] Для достижения оптимальных покрытия и производительности сети операторы беспроводной сотовой связи должны знать мощность сигнала, помехи и скорость передачи данных (пропускную способность) во всех местоположениях зон покрытия их сетей. Проверку текущей пропускной способности сотовых сетей выполняют с помощью сложного оборудования автомобильного тестирования, использующего высокопроизводительные сканирующие приемники. Сканирующий приемник обычно встраивают в систему тестирования, содержащую приемник GPS (глобальной системы позиционирования) (определения местоположения и времени), устройства, устанавливающие и разрывающие соединения, специализированные аппаратные средства для сбора данных и перевозимой автомобилем антенны. В качестве специализированных аппаратных средств обычно используют портативный компьютер.
[0004] Автомобиль перемещается по заранее заданному маршруту, во время чего сканирующий приемник собирает сигналы антенны и выполняет измерения, заданные для данного протокола. Данные измерений вместе с GPS-информацией о времени и местоположении система передает на портативный компьютер или специализированные аппаратные средства для отображения и хранения. После одного или ряда автомобильных тестов зарегистрированные данные измерений могут загружаться в ПК или сервер для анализа (например, пост-обработки). Программное обеспечение специализированного применения преобразует данные автомобильного тестирования в удобный для пользователя формат с использованием карт, графиков и статистических функций.
[0005] Возможно комбинирование показателей, определенных на основании автомобильного тестирования, с показателями, собранными другими сканерами, или с показателями, определенными в другое время, для получения картины, отображающей работоспособность сети.
[0006] Автомобильное тестирование обеспечивает очень точные и подробные данные относительно состояния сети. Однако автомобильное тестирование - это требующее времени занятие, позволяющее получить данные вдоль заданного маршрута тестирования. Периодический характер автомобильного тестирования приводит к тому, что данные получают в различное время. Большая сеть может требовать автомобильного тестирования, которое занимает несколько часов и даже дней.
[0007] Данные, полученные в результате автомобильного тестирования, предоставляют значительное количество специальной информации о характеристиках каналов. Знание характеристик каналов позволяет управлять фазой и амплитудой каждого передатчика для формирования луча (диаграммы направленности) (или лучей в физическом или векторном пространстве (виртуального луча/лучей)). Для правильного формирования луча (или лучей) в передатчике используется информация о характеристиках канала. Один из подходов к определению характеристик канала состоит в посылке известного сигнала (опорного сигнала (RS) в LTE) на мобильное устройство (абонентское оборудование (UE) в терминологии LTE). Мобильное устройство затем посылает обратно в передатчик результаты измерений индикатора качества канала (CQI). Передатчик применяет правильные корректировки фазы и амплитуды для формирования луча, направляемого на мобильное устройство. Для формирования луча необходимо настроить фазы и амплитуду каждого передатчика. Однако обратная связь о CQI от UE относится только к обслуживающему сектору базовой станции.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Варианты осуществления изобретения направлены на использование абонентского оборудования (UE), например, смартфонов, для регистрации данных сети из различных местоположений в реальном времени. Данные сети могут передаваться для обработки на быстродействующий интеллектуальный сканирующий сервер (ISS).
[0009] В одном варианте осуществления изобретения UE содержит прикладную программу сбора данных, которая может управляться ISS для сбора данных для всех расположенных поблизости секторов базовых станций. В другом варианте осуществления изобретения ISS, управляемый поставщиком сетевых услуг, может инструктировать прикладную программу сбора данных для сбора выборок (получаемых дискретизацией образцов сигналов) данных сети в полосах частот, используемых конкурентами поставщика сетевых услуг.
[0010] В другом варианте осуществления UE конфигурировано для сбора сетевых выборок для различных протоколов, например, LTE, LTE Advanced, WCDMA, HSPA, CDMA, EVDO и GSM.
[0011] На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая быстродействующий интеллектуальный сканирующий сервер, конфигурированный для работы в системе связи LTE MIMO в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0012] На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая UE в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0013] На фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая устройство сервера.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] Варианты осуществления изобретения направлены на использование UE, например, смартфонов, для регистрации данных сети из различных местоположений в реальном времени. Данные сети могут передаваться для обработки в быстродействующий интеллектуальный сканирующий сервер (ISS).
[0015] На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая ISS, конфигурированный для работы в системе связи LTE MIMO в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
[0016] Быстродействующий интеллектуальный сканирующий сервер (ISS) 102 осуществляет связь с базовой станцией А 104 и базовой станцией В 106. Хотя на фиг.1 проиллюстрированы две базовые станции, эта иллюстрация не должна рассматриваться, как вносящая ограничения. С сервером 102 ISS может быть соединено любое число базовых станций.
[0017] Каждая базовая станция А и В (104 и 106) конфигурирована для осуществления связи с UE, которые находятся в диапазоне сигнала базовой станции, например, со смартфонами А… N (110, 112 и 114). Как показано на фиг.1, в некоторый момент времени смартфон А 110 осуществляет связь с базовой станцией А 104, а смартфон N 114 осуществляет связь с базовой станцией В 106.
[0018] В варианте осуществления изобретения смартфоны А и N (110 и 114) конфигурированы с помощью прикладной программы сбора данных (см. фиг.2), реагирующей на сигналы управления, посылаемые базовой станцией, с которой смартфон ассоциирован в данный момент времени. В варианте осуществления изобретения время определяется опорным сигналом, например, сигналом времени GPS.
[0019] С целью иллюстрации, но не ограничения, в некоторый момент времени базовые станции А и В (104 и 106) инструктируют выбранные смартфоны А и N (110 и 114) для сбора данных сетевых выборок (кружок 1). Сбор данных может быть синхронизирован для множества антенн приемника, так что данные будут собираться начинаться с одним и тем же начальным моментом времени и длительностью. UE смартфоны А и N (110 и 114) могут содержать приемники, которые могут быть конфигурированы для приема сигналов от источников, использующих различные протоколы передачи. Смартфоны А и N (110 и 114) собирают сетевые выборки в заданное по GPS время в соответствии с командами о частоте, ширине полосы и длительности по времени. Сетевые выборки могут включать в себя сигналы от обеих базовых станций А и В (104 и 106).
[0020] Смартфоны А и N (110 и 114) посылают данные сетевых выборок на ассоциированные с ними базовые станции со своей GPS информацией о местоположении по обратной линии связи LTE (кружок 3), которые пересылают данные сетевых выборок на сервер 102 ISS (кружок 4).
[0021] На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая UE в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0022] UE 200 включает в себя процессор 201, соединенный с внутренней памятью 202, дисплеем 203 и SIM (модулем идентификации абонента) 221 или аналогичным съемным модулем памяти. Кроме того, в UE 200 возможно наличие антенны 204, подключенной к передатчику 226 и приемнику 225, соединенным с процессором 201. В некоторых вариантах реализации приемник 225 и частично процессор 201 и память 202 могут использоваться для межсетевых связей. В дополнительных вариантах осуществления UE 200 может иметь множество антенн 204, приемников 225 и/или передатчиков 226. UE 200 может также включать в себя клавишный модуль 206 или миниатюрную клавиатуру и кнопки выбора меню или клавишные выключатели 207 для приема пользовательского ввода. UE 200 также может включать в себя GPS устройство 220, соединенное с процессором и используемое для определения времени и координат местоположения UE 200. Кроме того, дисплей 203 может быть сенсорным устройством, которое может быть конфигурировано для приема пользовательского ввода.
[0023] Процессор 201 может быть любым программируемым микропроцессором, микрокомпьютером или многопроцессорным чипом или чипами, которые могут быть конфигурированы с помощью команд программного обеспечения (прикладных программ) для выполнения множества функций, включающих в себя функции описанных здесь различных вариантов осуществления изобретения. В одном варианте осуществления изобретения UE 200 может включать в себя множество процессоров 201, например, один процессор, выделенный для функций сотовой и/или беспроводной связи, и один процессор, выделенный для исполнения других прикладных программ.
[0024] Обычно, прикладные программы могут храниться во внутренней памяти 202 до момента осуществления доступа к ним и загрузки в процессор 201. В одном варианте осуществления изобретения процессор 201 может включать в себя или иметь доступ к внутренней памяти 202, достаточной для хранения инструкций прикладных программ. Память также может включать в себя операционную систему 222. В одном варианте осуществления изобретения память также включает в себя прикладную программу 224 сбора данных, обеспечивающую дополнительные функциональные возможности для UE 200, позволяющие UE 200 осуществлять сбор данных сетевых выборок. Данные сетевых выборок извлекают из сигналов, которые предоставляются приемником 225 в аналого-цифровой преобразователь АЦП (ADC) 227 и понижающий преобразователь 228 для преобразования радиосигналов в выборки оцифрованных данных.
[0025] Кроме того, внутренняя память 202 может быть энергозависимой и энергонезависимой памятью, например, флэш-памятью, или сочетанием той и другой. Для целей настоящего описания общая ссылка на память относится к любой памяти, доступной процессору 201, включая внутреннюю память 202, съемную память, вставляемую в компьютерное устройство, и память внутри самого процессора 201, включая защищенную память.
[0026] После того как UE, такое, как например, смартфон, принимает команду сбора данных от сервера ISS через базовую станцию, он инициирует прикладную программу 224 сбора данных. Прикладная программа 224 сбора данных инструктирует приемник 205 для настройки на требуемую радиочастоту и инструктирует АЦП 227 и функциональным блокам 228 понижающей обработки для преобразования радиосигналов в выборки оцифрованных данных с заданной промежуточной частотой дискретизации или с внутренней промежуточной частотой дискретизации UE. В случае, если требуемая частота дискретизации не совпадает с внутренней частотой дискретизации UE, например, используемой в смартфоне LTE для сбора CDMA данных, прикладная программа 224 сбора данных может дополнительно запустить этап увеличения шага дискретизации/интегрирования для преобразования данных к желаемой частоте дискретизации. Прикладная программа 224 сбора данных также может запустить этап сжатия данных для уменьшения объема данных перед их передачей в виде обратной связи на сервер ISS. Кроме данных сетевых выборок (включающих в себя ослабление, имеющее место при сборе данных) прикладная программа 224 сбора данных также передает в виде обратной связи GPS-информацию от GPS приемника 220.
[0027] Обращаясь снова к фиг.1, отметим, что сервер 102 ISS анализирует необработанные данные сетевых выборок для получения различных измерений производительности сети. В качестве иллюстрации, но не ограничения, сервер 102 ISS может вычислять уровень мощности принимаемого радиосигнала, известный как RSSI несущей, и затем находить ближайшие базовые станции путем сопоставления всех возможных шаблонов сигналов синхронизации идентификатора соты (Cell-ID) для LTE. В случае других протоколов шаблоны сигналов, подлежащие использованию для упомянутого поиска, могут быть другими, например, шаблоны сигналов могут представлять собой пилотные сигналы (Pilots) для протокола CMDA. После нахождения базовой станции (или сектора базовой станции) можно измерить/проанализировать ее SINR (отношения сигнала к помехе плюс шум), Ec/lo, временной сдвиг, разброс задержки, и в случае MIMO коэффициент переноса каналов, корреляцию передачи, корреляцию приемника и CQI для всех режимов передачи MIMO.
[0028] После измерения/анализа всех данных сетевых выборок сервер 102 ISS составляет карту измерений с информацией карты GPS и анализирует сетевые помехи между базовыми станциями. Затем сервер 102 ISS предоставит рекомендации оператору сети по тому, как улучшить эффективность сети, например, касающиеся увеличения или уменьшения мощности передачи некоторых базовых станций (это будет также влиять на работу MIMO, поскольку для различных режимов передачи MIMO, таких как пространственное мультиплексирование или предварительное кодирование ранга-1/разнесение передачи, лучше всего подходят различные уровни CINR, даже при одинаковых условиях пространственной корреляции) и изменения угла наклона антенн некоторых базовых станций (это является компромиссным решение между покрытием и помехами).
[0029] Сервер 102 ISS анализирует данные всеми известными в данной области техники способами и выдает результаты измерений, такие, как коэффициент переноса, CQI (эффективность) для всех режимов передачи MIMO LTE, временной сдвиг и разброс задержки (кружок 5).
[0030] Проанализированные данные передаются в базовые станции (кружок 6) для обеспечения оптимизации параметров каналов MIMO и эффективности. UE представляют собой менее дорогостоящие и более высокочастотные элементы сети, по сравнению со специализированными сканирующими приемниками. Наиболее распространенными UE, называемыми в LTE абонентскими элементами (UE), являются Apple iPhone 3G/4G, Motorola DROID, Google phone, RIM Blackberry, HTC Droids и т.д. Каждое UE содержит антенну, радиочастотный тракт, аналого-цифровые преобразователи (ADC), процессоры основной полосы и микроконтроллеры. В одном варианте осуществления изобретения прикладная программа сбора данных может работать на подмножестве таких UE для сбора данных сетевых выборок почти в реальном времени. В варианте осуществления изобретения прикладная программа сбора данных может управлять антеннами UE, осуществлять мониторинг радиочастотных трактов UE и собирать данные сетевых выборок.
[0031] В отличие от информации, получаемой из обратной связи CQI от UE, в вариантах осуществления настоящего изобретения UE используются в качестве распределенных сканеров (или датчиков), и обратная линия связи LTE используется для отправки обратно данных сетевых выборок. Эти данные затем анализируются для обеспечения независимой оценки пропускной способности сети, чтобы обеспечить обратную связь CQI для UE о выбранном режиме MIMO, а также обеспечить такую информацию, как коэффициент переноса, CQI для всех режимов MIMO и информацию о всех трактах передачи от передающих (ТХ) антенн к приемным (RX) антеннам, относящуюся к сектору обслуживающей базовой станции. Кроме того, оператор сотовой связи может инструктировать UE своих клиентов для осуществления сбора данных сетевых выборок не только в своей собственной полосе частот, но также и в полосах конкурентов.
[0032] Множество описанных выше вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы с использованием любого из многочисленных и разнообразных компьютерных устройств, таких, как серверное устройство 800, проиллюстрированное на фиг.3. Такое серверное устройство 800 обычно включает в себя процессор 801, связанный с энергозависимой памятью 802 и энергонезависимой памятью большой емкости, например, с жестким диском 803. Серверное устройство 800 может также включать в себя дисковод и/или привод 806 для компакт-дисков (CD), связанные с процессором 801. Серверное устройство 800 может также включать в себя порты 804 сетевого доступа, связанные с процессором 801, для установления соединений для передачи данных с сетевыми платами 805 по многочисленным и различным проводным и беспроводным сетям, с использованием множества различных протоколов.
[0033] Приведенные выше описания способов и блок-схемы последовательностей действий представлены только в качестве иллюстративных примеров и не предполагают, что требуется или подразумевается, что этапы различных вариантов осуществления изобретения обязательно должны выполняться в представленном порядке. Любому специалисту в данной области техники будет понятно, что этапы рассмотренных выше вариантов осуществления изобретения могут выполняться в любом порядке. Такие слова, как «после», «затем», «следующий» и т.д. не предполагают наложения ограничений на порядок этапов, эти слова используются просто для направления читателя по описанию способов. Более того, любая ссылка на заявленные элементы в единственном числе, не должна интерпретироваться, как ограничивающая этот элемент до только единственного числа.
[0034] Различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные в связи с раскрытыми здесь вариантами осуществления изобретения, могут быт реализованы в виде электронных аппаратных средств, компьютерных программных средств или их сочетания. Для того чтобы наглядно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных и программных средств, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше, как правило, с точки зрения их функциональных возможностей. Будут ли такие функциональные возможности реализованы в виде аппаратного или программного обеспечения, зависит от конкретного применения и конструктивных ограничений, наложенных на всю систему. Специалисты в данной области техники могут реализовать описанные функциональные возможности различными способами для каждого конкретного применения, но такие решения по реализации не должны интерпретироваться как приводящие к выходу за рамки объема настоящего изобретения. Функциональные возможности различных логических блоков могут осуществляться другими логическими блоками или схемами. Кроме того, функциональные возможности различных логических блоков могут осуществляться дополнительными логическими блоками или схемами, не показанными отдельно.
[0035] Аппаратные средства, используемые для реализации различных иллюстративных логических устройств, логических блоков, модулей и схем, описанных в связи с раскрытыми здесь аспектами, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, схем на дискретных компонентах или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов или любого сочетания указанных средств, конфигурированных для выполнения описанных здесь функций. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, однако альтернативно этот процессор может быть любым известным процессором, контроллером, микроконтроллером или машиной состояний. Процессор может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного и более микропроцессоров, связанных с ядром DSP, или любой другой подобной конфигурации. Альтернативно, некоторые этапы или способы могут выполняться схемой, специализированной для выполнения данной функции.
[0036] В одном или более примерном аспекте, описанные здесь функции могут реализовываться в аппаратных, программных и программно-аппаратных средствах или любой их комбинации. При реализации программными средствами, функции могут сохраняться или передаваться в качестве одной или более инструкций или кода на машиночитаемый носитель. Этапы способа или алгоритма, раскрытые здесь, могут быть осуществлены в исполняемом процессором программном модуле, который может постоянно находиться на машиночитаемом носителе. Машиночитаемый носитель включает в себя и среду хранения информации, и среду связи, включающую в себя любой носитель, обеспечивающий передачу компьютерной программы из одного места в другое. Среда хранения информации может быть любым носителем, к которому компьютер может осуществляться доступ. Например, но не ограничиваясь этим такой машиночитаемый носитель может представлять собой RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM или другое запоминающее устройство на оптическом диске, запоминающее устройство на магнитном диске или любой другой носитель, который может использоваться для передачи или хранения необходимого программного кода в виде инструкций или структур данных, и к которому компьютер может осуществлять доступ. Также любое соединение можно называть машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передают с вебсайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии связи (DSL) или беспроводных технологий, например, инфракрасной, радио и микроволновой связи, то такие коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, например, инфракрасная, радио и микроволновая связь включаются в состав определения носителя. Диск, в значении используемом здесь, включает в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, универсальный цифровой диск (DVD), гибкий диск и диск высокого разрешения (blu-ray), диски, воспроизводящие данные магнитным способом и оптическими средствами с помощью лазера. Комбинации указанных выше средств также должны входить в состав определения машиночитаемого носителя. Кроме того, операции способа или алгоритма могут постоянно находиться в качестве одного или любой комбинаций или набора кодов и/или инструкций на машиночитаемом носителе и/или компьютерно-читаемом носителе, которые могут быть включены в состав компьютерного программного продукта.
[0037] Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления изобретения представлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны для специалистов в данной области техники, а общие принципы, рассмотренные здесь, применимы к другим вариантам осуществления изобретения, что не является выходом за пределы объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено приведенными здесь вариантами его осуществления, но должно рассматриваться, как имеющее широкий объем, соответствующий следующей формуле изобретения и раскрытым здесь принципам и новым признакам.