基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法和系统与流程

1.本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法和系统。


背景技术：

2.研究发现，物联网架构中的常规设备元素包括：传感器、执行器、摄像头、gps定位器或物联网络通信节点等等。物联网络通信节点是物联网环境中的物理元素，它使物理世界与互联网连接。物联网络通信节点一般会使用移动通信模块(或俗称移动通信网络)。
3.移动通信网络是指将移动用户与固定点用户之间或移动用户之间实现通信的通讯介质。通常移动通信网络包括无线终端、基站、传输网络和核心网。
4.目前而言，移动通信网络在企业或者厂区的建设初期通常采用粗放型的建设方式，在物联性质的移动通信网络(移动通信模块)的规划上细粒度不够，在业务支持上的契合度也不够。
5.研究发现，仅仅依靠原有的粗放型物联系统搭建方式，难以实现高可靠性的物联网络覆盖需求。现有技术的粗放型物联系统搭建方式仅仅通过增加大量的通信设备，去提高网络的可靠性，过于粗放，会增加网络建设、维护和管理等方面的成本。
6.综上，如何满足特定区域的高覆盖率需求与以低成本实现高可靠性的移动通信网络覆盖是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.本发明提供一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方案，旨在解决现有技术提供的搭建方式难以满足移动通信网络的高覆盖率需求和低成本实现高可靠性移动通信网络覆盖的问题。
8.为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提出了一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法，包括：
9.获取预设物联网络通信节点架设区域的数据点业务量和信号覆盖区域地图；
10.按预定尺寸划分预设物联网络通信节点架设区域，得到多个大小相同的分割区域；
11.根据信号覆盖区域地图，获取预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点的分布信息；
12.根据信号弱覆盖数据点的分布信息，获取所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域，组成总弱覆盖区域；
13.根据数据点业务量，计算得到总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量；
14.针对总弱覆盖区域中所有分割区域，按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务
量由大到小顺序依次建设宏基站，直至总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成。
15.优选的，上述物联网络通信节点的搭建方法中，按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设宏基站的步骤包括：
16.在总弱覆盖区域中，针对每个分割区域，在业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，将宏基站标记为始基站；
17.从每个分割区域的始基站开始，按照分割区域中所有信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次遍历所有未建宏基站的信号弱覆盖数据点；
18.在未建宏基站的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，直至所有分割区域中所有信号弱覆盖数据点搭建完成。
19.优选的，上述物联网络通信节点的搭建方法，在总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成之后还包括：
20.统计每个分割区域中宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点的位置信息和业务量；
21.对所有宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点重新分区，得到弱覆盖子区域；
22.针对所有弱覆盖子区域，从总业务量最高的弱覆盖子区域开始，按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站，直至遍历完成所有弱覆盖子区域。
23.优选的，上述物联网络通信节点的搭建方法中，按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站的步骤包括：
24.针对每个弱覆盖子区域，选择业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建微基站，将微基站标记为子始基站；
25.从每个弱覆盖子区域的子始基站开始，按照信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序，依次遍历未建设微基站的信号弱覆盖数据点；
26.在未建设微基站的信号弱覆盖数据点搭建微基站，直至每个弱覆盖子区域内所有信号弱覆盖数据点搭建完成。
27.优选的，上述物联网络通信节点的搭建方法中，信号覆盖区域地图包括信号弱覆盖区域地图，信号弱覆盖区域地图包括信号弱覆盖数据点的分布信息；根据数据点业务量，计算得到总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量的步骤包括：
28.使用信号弱覆盖数据点的分布信息和数据点业务量，计算得到所有信号弱覆盖数据点的数据点业务量；
29.使用所有信号弱覆盖数据点的数据点业务量，生成信号弱覆盖区域对应的信号弱覆盖数据点业务量大小列表；
30.使用信号弱覆盖数据点业务量大小列表，计算分割区域包含的信号弱覆盖数据点的数量和业务量，得到每个分割区域内所有信号弱覆盖数据点业务量大小列表。
31.优选的，上述物联网络通信节点的搭建方法，在按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站的步骤之前还包括：
32.每隔预设时间周期，根据分割区域与信号强弱覆盖区域的占比关系，判断是否更新信号强弱覆盖区域阈值条件；
33.若判定需要更新信号强弱覆盖区域阈值条件，则对信号强弱覆盖区域阈值条件进行更新，对满足更新后的信号强弱覆盖区域阈值条件的分割区域进行统计；
34.若判定不需要更新信号强弱覆盖区域阈值条件，则执行按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站的步骤。
35.优选的，上述物联网络通信节点的搭建方法，信号强弱覆盖区域阈值条件包括分割区域中数据点密集度设定值；对信号强弱覆盖区域阈值条件进行更新的步骤，包括：
36.获取当前分割区域的数据点密集度设定值；
37.多次迭代更新当前分割区域的数据点密集度设定值，直至满足强弱覆盖区域阈值条件的当前分割区域与所有分割区域的占比高于或等于预设占比阈值。
38.根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建系统，包括：
39.区域信息获取模块，用于获取预设物联网络通信节点架设区域的数据点业务量和信号覆盖区域地图；
40.分割区域划分模块，用于按预定尺寸划分预设物联网络通信节点架设区域，得到多个大小相同的分割区域；
41.分布信息获取模块，用于根据信号覆盖区域地图，获取预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点的分布信息；
42.分割区域获取模块，用于根据信号弱覆盖数据点的分布信息，获取所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域，组成总弱覆盖区域；
43.业务量计算模块，用于根据数据点业务量，计算得到总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量；
44.贪心算法遍历模块，用于针对总弱覆盖区域中所有分割区域，按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站，直至总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成。
45.优选的，上述物联网络通信节点的搭建系统中，贪心算法遍历模块包括：
46.第一宏基站搭建子模块，用于在总弱覆盖区域中，针对每个分割区域，在业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，将宏基站标记为始基站；
47.数据点遍历子模块，用于从每个分割区域的始基站开始，按照分割区域中所有信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次遍历所有未建宏基站的信号弱覆盖数据点；
48.第二宏基站搭建子模块，在未建宏基站的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，直至所有分割区域中所有信号弱覆盖数据点搭建完成。
49.优选的，上述物联网络通信节点的搭建系统还包括：
50.数据点统计模块，用于统计每个分割区域中宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点的位置信息和业务量；
51.数据点分区模块，用于对所有宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点重新分区，得到弱覆盖子区域；
52.微基站建设模块，用于针对所有弱覆盖子区域，从总业务量最高的弱覆盖子区域开始，按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站，直至遍历完成所有弱覆盖子区域。
53.综上，本发明上述技术方案提供的基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方案，通过获取预设物联网络通信节点架设区域内的数据点业务量和信号覆盖区域地
图，然后对上述预设物联网络通信节点架设区域进行分割，得到多个大小相同的分割区域；根据信号覆盖区域地图获取预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点，这样针对信号弱覆盖数据点的分布信息，使用分割区域组成总弱覆盖区域，将所有信号弱覆盖数据点覆盖起来；再通过数据点业务量，计算每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量，根据该信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设宏基站，直至总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成，这样就能够通过宏基站服务于所有的信号弱覆盖数据点，安祖移动通信网络的高覆盖率需求，并且按照业务量由大到小顺序建设宏基站，能够以低成本实现高可靠性的移动通信网络覆盖。通过上述方式，能够解决现有技术难以满足移动通信网络的高覆盖率需求和难以通过低成本实现高可靠性的移动通信网络覆盖的问题。
附图说明
54.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
55.图1是本发明实施例提供的第一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法的流程示意图；
56.图2是图1所示实施例提供的一种信号弱覆盖数据点业务量的计算方法的流程示意图；
57.图3是图1所示实施例提供的一种宏基站的建设方法的流程示意图；
58.图4是本发明实施例提供的第二种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法的流程示意图；
59.图5是图4所示实施例提供的一种微基站的搭建方法的流程示意图；
60.图6是本发明实施例提供的第三种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法的流程示意图；
61.图7是图6所示实施例提供的一种信号强弱覆盖区域阈值条件的更新方法的流程示意图；
62.图8是本发明实施例提供的第一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建系统的结构示意图；
63.图9是图8所示实施例提供的一种贪心算法遍历模块的结构示意图；
64.图10是本发明实施例提供的第二种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建的结构示意图。
65.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
66.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
67.本发明实施例的主要解决的技术问题是：
68.现有的移动通信网络的覆盖面远远不能满足移动通信的业务需求；在移动通信的
深度方面，现有的移动通信网络存在大量的覆盖弱区和覆盖盲区。而对于移动通信网络建设，通常是存在覆盖区和覆盖盲区就通过在该点建设基站的方式进行弥补，这样的建设方式难以满足移动通信网络的高覆盖率需求和以低成本实现高可靠性的移动通信网络覆盖的需求。
69.另外，针对用户与个人信息的交互方式。用户的使用信息涉及家庭财务和个人隐私等信息，相对较为隐私。同时随着智能电网的发展，先进的信息和通信技术将进一步融合，对通信网络在经济性、可靠性、安全性等方面都提出了更高的要求。由于通信网络业务逻辑复杂，结构层次较多，在整个系统中设计到的技术错综复杂，因此建设具有极高安全性的通信网络也是一个不小的挑战。
70.因此，想要面对这样一个巨大通信网络，需要做出有效的优化需要采用分层级的方式展开，根据不同层级的需求进行更加针对性的优化处理。例如，针对通信网络覆盖率的优化研究主要围绕通信基站选址优化，通信链路部署优化，通信网络容量优化，网络层次架构优化等几个方面展开。面向通信网络规划与优化方法的研究具有重要意义，是通信网络系统发展的必然趋势。
71.为了解决上述问题，本发明下述实施例提供了基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方案，通过信号弱覆盖数据点的分布信息，组成总弱覆盖区域，根据每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序建设宏基站，从而覆盖总弱覆盖区域存在的所有信号弱覆盖数据点，能够达到满足移动通信网络的高覆盖率需求和低成本实现高可靠性移动通信网络覆盖的目的。
72.为实现上述目的，具体参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法的流程示意图。如图1所示，该基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法包括：
73.s110：获取预设物联网络通信节点架设区域的数据点业务量和信号覆盖区域地图。
74.其中，信号覆盖区域地图包括信号弱覆盖区域地图和信号强覆盖区域地图；信号弱覆盖区域地图包括信号弱覆盖数据点的分布信息，信号强覆盖区域地图包括信号强覆盖数据点的分布信息。
75.s120：按预定尺寸划分预设物联网络通信节点架设区域，得到多个大小相同的分割区域。本技术实施例中对上述预设移动同网络基站架设区域进行划分，会将大量的信号弱覆盖数据点划分至同一分割区域中，从而减少基站搭建使用的数据量。
76.s130：根据信号覆盖区域地图(例如厂区规划地图或者是园区规划地图，也可是某个乡镇的行政地图等等)，获取预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点的分布信息。信号覆盖区域地图包括信号弱覆盖区域地图和信号强覆盖区域地图；信号弱覆盖区域地图包括信号弱覆盖数据点的分布信息，信号强覆盖区域地图包括信号强覆盖数据点的分布信息。
77.s140：根据信号弱覆盖数据点的分布信息，获取所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域，组成总弱覆盖区域。该总弱覆盖区域包含所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域，因此该总弱覆盖区域能够包含所有信号弱覆盖数据点。
78.对信号覆盖区域可进行可视化分析，通过可视化分析初步得出信号强覆盖数据点
和信号弱覆盖数据点的分布信息，根据上述分布信息作出优化规划操作，例如：对于被信号强覆盖区域包围的信号弱覆盖数据点周围更应新建微基站，而大片弱覆盖区域四周应搭建宏基站。
79.s150：根据数据点业务量，计算得到总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量。前面已经获取了各数据点业务量，因此总弱覆盖区域中每个分割区域存在的信号弱覆盖数据点的数据量都能够查询到。
80.其中，作为一种优选的实施例，如图2所示，上述物联网络通信节点的搭建方法中，信号覆盖区域地图包括信号弱覆盖区域地图，信号弱覆盖区域地图包括信号弱覆盖数据点的分布信息；步骤s150：根据数据点业务量，计算得到总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量的步骤包括：
81.s151：使用信号弱覆盖数据点的分布信息和数据点业务量，计算得到所有信号弱覆盖数据点的数据点业务量。
82.s152：使用所有信号弱覆盖数据点的数据点业务量，生成信号弱覆盖区域对应的信号弱覆盖数据点业务量大小列表。
83.s153：使用信号弱覆盖数据点业务量大小列表，计算分割区域包含的信号弱覆盖数据点的数量和业务量，得到每个分割区域内所有信号弱覆盖数据点业务量大小列表。
84.针对预设物联网络通信节点架设区域，首先根据信号弱覆盖区域内信号弱覆盖数据点的业务量大小进行排序，得到信号弱覆盖区域对应的信号弱覆盖数据点业务量大小列表；该信号弱覆盖数据点业务量大小列表包含信号弱覆盖数据点的分布位置和业务量等信息，这样确定分割区域中存在的信号弱覆盖数据点，就能够得到每个分割区域内所有信号弱覆盖数据点业务量大小列表。通过上述过程，能够获取每个分割区域包含的所有信号弱覆盖数据点及其业务量。
85.对于每个分割区域包含的信号弱覆盖数据点的业务量，首先通过计算所有信号弱覆盖区域内信号弱覆盖数据点的业务量大小，得到信号弱覆盖区域对应的信号弱覆盖数据点业务量大小列表；计算每个分割区域的总弱覆盖数据点业务量大小，得到分割区域内所有弱覆盖数据点业务量大小列表。其中，信号弱覆盖区域对应的信号弱覆盖数据点业务量大小列表包含信号弱覆盖区域内的所有弱覆盖数据点的业务量大小顺序，每个分割区域内所有弱覆盖数据点业务量大小列表则将整个分割区域内所有弱覆盖数据点的业务量大小顺序排列。本技术实施例中，信号弱覆盖区域弱数据点业务量大小列表和分割区域内总弱覆盖数据点业务量大小列表均按从大到小的顺序排列。
86.s160：针对总弱覆盖区域中所有分割区域，按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站，直至总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成。
87.本技术实施例中使用贪心算法，根据每个分割区域中信号弱覆盖数据点业务量大小顺序建设宏基站。具体地，选择总弱覆盖区域中业务量最高的区域，即总弱覆盖区域中业务量大小列表中第一个所代表的区域，并从该区域中选择信号弱覆盖数据点的业务量大小列表中业务量最高的数据点开始进行宏基站拟建，逐渐向业务量较低的数据点进行信号宏基站搭建工作；在总弱覆盖区域的业务量最高的区域宏基站点拟建完成，继续从总弱覆盖区域业务量第二的区域进行宏基站拟建，直至所有分割区域历遍完成。其中，每个分割区域
搭建的第一个基站称为始基站。
88.其中，按照贪心算法建设宏基站的方法如图3所示，作为一种优选的实施例，上述步骤s160：按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设宏基站的步骤包括：
89.s161：在总弱覆盖区域中，针对每个分割区域，在业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，将宏基站标记为始基站。每个分割区域包含大量的信号弱覆盖数据点，并且前面已经得到总弱覆盖区域业务量大小列表和分割区域内所有弱覆盖数据点业务量大小列表，这样就能够确定每个分割区域中所有信号弱覆盖数据点的业务量。
90.s162：从每个分割区域的始基站开始，按照分割区域中所有信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次遍历所有未建宏基站的信号弱覆盖数据点。从始基站开始，按照业务量由大到小的顺序依次遍历该分割区域中所有未建宏基站的信号弱覆盖数据点，这样就能够对该分割区域中的所有信号弱覆盖数据点建设宏基站。
91.s163：在未建宏基站的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，直至所有分割区域中所有信号弱覆盖数据点搭建完成。
92.对每一分割区域均执行上述对区域内所有信号弱覆盖数据点搭建宏基站的操作，能够覆盖上述总弱覆盖区域内所有信号弱覆盖数据点。
93.本技术实施例提供的技术方案中，选择总弱覆盖区域中业务量最高的分割区域，即总弱覆盖区域业务量大小列表中第一个代表的分割区域，并通过分割区域内总弱覆盖数据点业务量大小列表，从分割区域中选择业务量最高的数据点开始建设宏基站，逐渐向业务量较低的数据点进行宏基站的搭建工作；在该分割区域的总弱覆盖区域业务量最高的区域宏基站点拟建完成，继续从总弱覆盖区域业务量第二的区域进行宏基站拟建，直至所有分割区域历遍完成；其中，每个分割区域搭建的第一个基站称为始基站。
94.具体地，每个分割区域中首先搭建的基站统一定为宏基站，为便于理解和程序设计，我们给出如下相关定义：宏基站的覆盖范围的门限为q1，成本为c1；微基站的覆盖范围的门限为q2，成本为c2；第i个弱覆盖点的业务量为trai；单位成本业务量tc；
95.其中，单位成本业务量tc定义为用基站覆盖范围内的原弱覆盖区域业务量总和除以基站建设的成本，即：
[0096][0097]
c表示建立该类基站所需要的成本，若建立宏基站则分母为c1，若建立微基站则分母为c2；
[0098]
对搭建的每个基站点进行标记，已建基站点的数据点标记为p
ij
＝1，未建基站的信号弱覆盖数据点标记为p
ij
＝0；规定从总弱覆盖区域中业务量最高的分割区域开始，选取业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建始基站。
[0099]
从每个分割区域的始基站作为起始点开始，依照弱覆盖点业务量大小列表进行历遍，历遍所有标记为p
ij
＝0的弱覆盖数据点，筛选出满足条件的弱覆盖数据点搭建宏基站。
[0100]
为了实现低成本和高可靠的移动通信网络覆盖的目标，以及扩大通信网络的覆盖面，我们设计全局目标函数与约束条件：
[0101][0102]
其中
[0103]
公式
①
表示新建m个基站，且使得新建基站的总成本c最小；公式
②
表示满足此m个基站覆盖范围内的信号弱覆盖区域业务量总和大于等于全体信号弱覆盖区域业务量总和的90％的条件。
[0104]
基于此全局目标函数和约束条件，可以使用matlab设计出如下算法：
[0105]
[1]计算出全体弱覆盖区域业务量总和tra；
[0106]
[2]给出所需变量：
[0107]
n＝1；
[0108]
m＝1；
[0109]
a＝0；
[0110]
r＝1；
[0111]
traffic＝0；
[0112][0113]
[3]弱覆盖数据点拟建基站：
[0114]
forn＝1:n
[0115]
form＝1:m
[0116]
依照信号弱覆盖数据点业务量大小列表，计算该分区任意两两弱覆盖数据点的距离distance；
[0117][0118]
则将该弱覆盖数据点标记为1，并记录在坐标表1中；
[0119]
m＝m+1；
[0120]
end
[0121][0122]
则将该弱覆盖数据点标记为2，并记录在坐标表2中；
[0123]
n＝n+1；
[0124]
end
[0125]
end
[0126]
end
[0127]
[4]将坐标表1命名为test，从可建立基站的坐标表(test)中建立基站并满足约束条件
②
；
[0128]
[4.1]给出业务量覆盖量z，并将位置信息表格初始化；
[0129]
z＝test(1,3)；
[0130]
zuobiao＝zeros(m,n)；
[0131]
zuobiao(1,1)＝test(1,1)；
[0132]
zuobiao(1,2)＝test(1,2)；
[0133]
[4.3]开始筛选满足条件的弱覆盖点；
[0134]
for i＝2:n；
[0135]
z＝z+test(i,3)；
[0136]
fork＝1:r；
[0137][0138]
a＝a+1；
[0139]
end
[0140]
end
[0141]
ifa＝＝r
[0142]
zuobiao(n+1,1)＝test(i,1)；
[0143]
zuobiao(n+1,2)＝test(i,2)；
[0144]
r＝r+1；
[0145]
a＝0；
[0146]
else
[0147]
a＝0；
[0148]
end
[0149]
ifz》tra*0.9
[0150]
break；
[0151]
end
[0152]
end
[0153]
output＝zeros(建立基站数量,2)；
[0154]
for i＝1:建立基站数量
[0155]
output(i,:)＝zuobiao(i,:)；
[0156]
end
[0157]
[5]计算基站信号覆盖范围百分比；
[0158]
total_pecent＝z/tra；
[0159]
[6]以excel表格的形式给出基站位置信息；
[0160]
xlswrite('问题求解',output)。
[0161]
综上，本发明实施例提供的基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法，通过获取预设物联网络通信节点架设区域内的数据点业务量和信号覆盖区域地图，然后对上述预设物联网络通信节点架设区域进行分割，得到多个大小相同的分割区域；
[0162]
根据信号覆盖区域地图获取预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点，这样针对信号弱覆盖数据点的分布信息，使用分割区域组成总弱覆盖区域，将所有信号弱覆盖数据点覆盖起来；
[0163]
再通过数据点业务量，计算每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量，根据该信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设宏基站，直至总弱覆盖区域的所有分割区
域的宏基站建设完成，这样就能够通过宏基站服务于所有的信号弱覆盖数据点，满足移动通信网络的高覆盖率需求，并且按照业务量由大到小顺序建设宏基站，能够以低成本实现高可靠性的移动通信网络覆盖。通过上述方式，能够解决现有技术难以满足移动通信网络的高覆盖率需求和难以通过低成本实现高可靠性的移动通信网络覆盖的问题。
[0164]
通过在所有信号弱覆盖数据点搭建宏基站，已经能够满足90％以上用户的日常信号使用需求。若在剩下较为分散且业务量不大的用户中仍然建立宏基站，由于其所在数据点的业务量分布密度不够高，会导致成本较大。为进一步满足区域内所有用户，尤其是业务量家底的用户的使用需求，还需要在部分信号弱覆盖数据点搭建微基站。
[0165]
具体地，作为一种优选的实施例，如图4所示，在总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成之后，上述物联网络通信节点的搭建方法还包括：
[0166]
s210：统计每个分割区域中宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点的位置信息和业务量。
[0167]
s220：对所有宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点重新分区，得到弱覆盖子区域。
[0168]
在重新分区时，应使每个弱覆盖子区域尽可能多的分布弱覆盖数据点，以达到降低成本的作用。本技术实施例中采用分水岭算法解决上述问题。在本技术实施例中，由于已经解决较集中的弱覆盖数据点，用分水岭算法对图像(即信号覆盖区域地图的图像)进行分水岭运算，可能会得到密密麻麻的小区域，即图像被分得太细(over-segmented，过度分割)，这因为图像中有非常多的局部极小值点，每个点可能都会自成一个小区域。面对这种情况，本技术实施例这样解决：首先，对图像(即信号覆盖区域地图的图像)进行高斯平滑操作，抹除很多小的最小值，这些小分区就会合并；其次，不从最小值开始增长，可以将相对较高的灰度值像素作为起始点(需要用户手动标记)，从标记处开始进行淹没，则很多小区域都会被合并为一个区域，这被称为基于图像标记(mark)的分水岭算法。通过这种方法，我们就可以得到合理的子区域分区方案。
[0169]
s230：针对所有弱覆盖子区域，从总业务量最高的弱覆盖子区域开始，按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站，直至遍历完成所有弱覆盖子区域。
[0170]
本技术实施例提供的技术方案中，通过对剩下的弱覆盖数据点(即未在任一宏基站覆盖范围内的弱覆盖数据点)进行重新分区，重新筛选得到弱覆盖子区域，并在该弱覆盖子区域搭建微基站来降低成本；这样能首先满足高优先级区域的所有使用需求，即高优先级区域需要被完全覆盖，并使低优先级区域的覆盖率尽可能的高。
[0171]
其中，作为一种优选的实施例，如图5所示，上述步骤s230：按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站，具体包括：
[0172]
s231：针对每个弱覆盖子区域，选择业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建微基站，将微基站标记为子始基站。统计每个分割区域中新建基站未覆盖的弱覆盖数据点，获取每个未覆盖的信号弱覆盖数据点的位置和业务量信息。
[0173]
s232：从每个弱覆盖子区域的子始基站开始，按照信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序，依次遍历未建设微基站的信号弱覆盖数据点。
[0174]
s233：在未建设微基站的信号弱覆盖数据点搭建微基站，直至每个弱覆盖子区域内所有信号弱覆盖数据点搭建完成。
[0175]
对于上述宏基站未覆盖的弱覆盖数据点重新按照业务量进行排序，首先计算每个弱覆盖子区域的总业务量，依照上述方法从总业务量最高的子区域中选择业务量最高的弱覆盖数据点进行微基站拟建，直至该子区域所有弱覆盖数据点全部被微基站覆盖，停止在该子区域建立微基站；再依此从总业务量第二的子区域继续微基站拟建，在历遍完所有子区域停止；具体步骤如下：在这里将每个弱覆盖子区域中业务量最高的数据点拟建的基站称为子始基站；以每个子始基站作为起始点开始，依照该子区域中重新排序后的弱覆盖数据点的业务量大小进行遍历，遍历上述所有弱覆盖数据点中未搭建过基站的弱覆盖数据点，筛选出满足条件的弱覆盖数据点搭建微基站即可。
[0176]
另外，在当前的总弱覆盖区域中，若符合信号强弱覆盖区域阈值条件的分割区域与预设信号强弱覆盖区域的所有分割区域的占比不足90％，则需要对当前的强弱覆盖区域阈值条件进行更新，并同时启动对弱覆盖区域的业务量大小列表进行更新的操作。
[0177]
具体地，作为作为一种优选的实施例，如图6所示，上述物联网络通信节点的搭建方法，在上述步骤s160：按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站之前还包括：
[0178]
s310：每隔预设时间周期，根据分割区域与信号强弱覆盖区域的占比关系，判断是否更新信号强弱覆盖区域阈值条件。该信号强弱覆盖区域阈值条件为分割区域内数据中心的密集度大于m个/平方千米；初始的m取值为常数。另外，这里的分割区域与信号强弱覆盖区域的占比关系，即上述符合信号强弱覆盖区域阈值条件的分割区域与预设信号强弱覆盖区域的所有分割区域的占比；当该占比不足90％时，则需要更新上述信号强弱覆盖区域阈值条件。
[0179]
s320：若判定需要更新信号强弱覆盖区域阈值条件，则对信号强弱覆盖区域阈值条件进行更新，对满足更新后的信号强弱覆盖区域阈值条件的分割区域进行统计。
[0180]
在判定需要更新信号强弱覆盖区域阈值条件时，对分割区域内所有弱覆盖数据点业务量大小列表进行更新，检测当前的强弱覆盖区域阈值条件中的m取值。
[0181]
然后，执行多次迭代更新m取值，具体包括：在每次更新时对强弱覆盖区域阈值条件中m的取值增加一次n(n《m)，经过一次或多次数值累加后得到新值为m
′
；当满足当前强弱覆盖区域阈值条件的分割区域与所有分割区域的占比首次高于90％时，数值累加次数同步确定停止，确定新值为m
′
；同时获取满足更新后的强弱覆盖区域阈值条件m的各数据中心的位置经纬度信息。
[0182]
s330：若判定不需要更新信号强弱覆盖区域阈值条件，则执行按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站的步骤。
[0183]
需要说明的是，在本实施例的具体技术方案中，本技术采用对信号强弱覆盖区域阈值条件进行变化更新的逻辑操作；对于不符合强弱覆盖区域阈值条件的分割区域接入网络，由于其业务量分布密度不够高，在分割区域内搭建宏基站的成本仍然较高；同时将导致多个分散的分割区域内的信号弱覆盖区域或未覆盖区域离散分布，无法满足所有用户的使用需求，浪费成本。
[0184]
为了解决上述问题，本技术实施例采用“固定步长顺序搜索方法”实施强弱覆盖区域阈值条件中的m(即分割区域中数据点密集度设定值)取值的确定。
[0185]
具体地，作为一种优选的实施例，如图7所示，上述物联网络通信节点的搭建方法
中，步骤s320：对信号强弱覆盖区域阈值条件进行更新包括：
[0186]
s321：获取当前分割区域的数据点密集度设定值。
[0187]
s322：多次迭代更新当前分割区域的数据点密集度设定值，直至满足强弱覆盖区域阈值条件的当前分割区域与所有分割区域的占比高于或等于预设占比阈值。
[0188]
本技术实施例提供的技术方案，在每次更新上述设定值m时，需要对强弱覆盖区域阈值条件中的m取值增加一次n，经过一次或多次数值累加后得到新值为m
′
，这样m
′
＝m+(n乘以正整数b)，其中，b为迭代累加次数。若当前信号强弱覆盖区域阈值条件需要更新时，则就需要增大信号强弱覆盖区域阈值条件中m的取值，然而该m的取值不是无故增大，而是采用固定步长顺序搜索算法方式确定新值m
′
。当满足当前的信号强弱覆盖区域阈值条件的分割区域与预设基站搭建区域的所有分割区域的占比(即分割区域面积之比或者是两者的数量之比)首次超过90％时，数值累加次数同步确定停止，同时更新确定m
′
，最终保障信号强弱覆盖区域阈值条件的更新操作，至此结束上述更新操作。另外，在更新信号强弱覆盖区域阈值条件时，可添加更新数据中心的位置经纬度信息、某个时间段新增的数据中心数量以及相应的位置经纬度信息等等。
[0189]
本发明实施例通过实时更新强弱覆盖区域阈值条件，能够保障信号强弱覆盖区域内的并网策略能够根据实际运行情况以及新增的用户数量等得到及时更新，最终调整基站搭建的比例，保障基站搭建的有效性和合理性。
[0190]
基于上述方法实施例的同一构思，本发明实施例还提供了基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建系统，用于实现本发明的上述方法，由于该系统实施例解决问题的原理与方法相似，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0191]
具体参见图8，图8为本发明实施例提供的一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建系统的结构示意图。如图8所示，该基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建系统包括：
[0192]
区域信息获取模块110，用于获取预设物联网络通信节点架设区域的数据点业务量和信号覆盖区域地图；
[0193]
分割区域划分模块120，用于按预定尺寸划分预设物联网络通信节点架设区域，得到多个大小相同的分割区域；
[0194]
分布信息获取模块130，用于根据信号覆盖区域地图，获取预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点的分布信息；
[0195]
分割区域获取模块140，用于根据信号弱覆盖数据点的分布信息，获取所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域，组成总弱覆盖区域；
[0196]
业务量计算模块150，用于根据数据点业务量，计算得到总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量；
[0197]
贪心算法遍历模块160，用于针对总弱覆盖区域中所有分割区域，按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站，直至总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成。
[0198]
其中，作为一种优选的实施例，如图9所示，上述贪心算法遍历模块160包括：
[0199]
第一宏基站搭建子模块161，用于在总弱覆盖区域中，针对每个分割区域，在业务
量最高的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，将宏基站标记为始基站；
[0200]
数据点遍历子模块162，用于从每个分割区域的始基站开始，按照分割区域中所有信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次遍历所有未建宏基站的信号弱覆盖数据点；
[0201]
第二宏基站搭建子模块163，在未建宏基站的信号弱覆盖数据点搭建宏基站，直至所有分割区域中所有信号弱覆盖数据点搭建完成。
[0202]
另外，作为一种优选的实施例，如图10所示，上述物联网络通信节点的搭建系统还包括：
[0203]
数据点统计模块170，用于统计每个分割区域中宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点的位置信息和业务量；
[0204]
数据点分区模块180，用于对所有宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点重新分区，得到弱覆盖子区域；
[0205]
微基站建设模块190，用于针对所有弱覆盖子区域，从总业务量最高的弱覆盖子区域开始，按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站，直至遍历完成所有弱覆盖子区域。
[0206]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0207]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0208]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0209]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0210]
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0211]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0212]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法，其特征在于，包括：获取预设物联网络通信节点架设区域的数据点业务量和信号覆盖区域地图；按预定尺寸划分所述预设物联网络通信节点架设区域，得到多个大小相同的分割区域；根据所述信号覆盖区域地图，获取所述预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点的分布信息；根据所述信号弱覆盖数据点的分布信息，获取所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域，组成总弱覆盖区域；根据所述数据点业务量，计算得到所述总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量；针对所述总弱覆盖区域中所有分割区域，按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站，直至所述总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成。2.根据权利要求1所述的物联网络通信节点的搭建方法，其特征在于，所述按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设宏基站的步骤，包括：在所述总弱覆盖区域中，针对每个分割区域，在业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建所述宏基站，将所述宏基站标记为始基站；从每个分割区域的始基站开始，按照所述分割区域中所有信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次遍历所有未建宏基站的信号弱覆盖数据点；在所述未建宏基站的信号弱覆盖数据点搭建所述宏基站，直至所有分割区域中所有信号弱覆盖数据点搭建完成。3.根据权利要求1或2所述的物联网络通信节点的搭建方法，其特征在于，在所述总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成之后，所述方法还包括：统计每个分割区域中宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点的位置信息和业务量；对所有所述宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点重新分区，得到弱覆盖子区域；针对所有弱覆盖子区域，从总业务量最高的弱覆盖子区域开始，按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站，直至遍历完成所有弱覆盖子区域。4.根据权利要求3所述的物联网络通信节点的搭建方法，其特征在于，所述按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站的步骤，包括：针对每个弱覆盖子区域，选择业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建所述微基站，将所述微基站标记为子始基站；从每个所述弱覆盖子区域的子始基站开始，按照所述所述信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序，依次遍历未建设微基站的信号弱覆盖数据点；在所述未建设微基站的信号弱覆盖数据点搭建所述微基站，直至每个所述弱覆盖子区域内所有信号弱覆盖数据点搭建完成。5.根据权利要求1所述的物联网络通信节点的搭建方法，其特征在于，所述信号覆盖区域地图包括信号弱覆盖区域地图，所述信号弱覆盖区域地图包括信号弱覆盖数据点的分布信息；所述根据所述数据点业务量，计算得到所述总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量的步骤，包括：
使用所述信号弱覆盖数据点的分布信息和所述数据点业务量，计算得到所有信号弱覆盖数据点的数据点业务量；使用所述所有信号弱覆盖数据点的数据点业务量，生成信号弱覆盖区域对应的信号弱覆盖数据点业务量大小列表；使用所述信号弱覆盖数据点业务量大小列表，计算所述分割区域包含的信号弱覆盖数据点的数量和业务量，得到每个分割区域内所有信号弱覆盖数据点业务量大小列表。6.根据权利要求5所述的物联网络通信节点的搭建方法，其特征在于，所述按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站的步骤之前，所述方法还包括：每隔预设时间周期，根据所述分割区域与信号强弱覆盖区域的占比关系，判断是否更新信号强弱覆盖区域阈值条件；若判定需要更新信号强弱覆盖区域阈值条件，则对所述信号强弱覆盖区域阈值条件进行更新，对满足更新后的信号强弱覆盖区域阈值条件的分割区域进行统计；若判定不需要更新信号强弱覆盖区域阈值条件，则执行所述按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站的步骤。7.根据权利要求6所述的物联网络通信节点的搭建方法，其特征在于，所述信号强弱覆盖区域阈值条件包括所述分割区域中数据点密集度设定值；所述对所述信号强弱覆盖区域阈值条件进行更新的步骤，包括：获取当前所述分割区域的数据点密集度设定值；多次迭代更新当前所述分割区域的数据点密集度设定值，直至满足所述强弱覆盖区域阈值条件的当前分割区域与所有分割区域的占比高于或等于预设占比阈值。8.一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建系统，其特征在于，包括：区域信息获取模块，用于获取预设物联网络通信节点架设区域的数据点业务量和信号覆盖区域地图；分割区域划分模块，用于按预定尺寸划分所述预设物联网络通信节点架设区域，得到多个大小相同的分割区域；分布信息获取模块，用于根据所述信号覆盖区域地图，获取所述预设物联网络通信节点架设区域的信号强覆盖数据点和信号弱覆盖数据点的分布信息；分割区域获取模块，用于根据所述信号弱覆盖数据点的分布信息，获取所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域，组成总弱覆盖区域；业务量计算模块，用于根据所述数据点业务量，计算得到所述总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量；贪心算法遍历模块，用于针对所述总弱覆盖区域中所有分割区域，按照每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站，直至所述总弱覆盖区域的所有分割区域的宏基站建设完成。9.根据权利要求8所述的物联网络通信节点的搭建系统，其特征在于，所述贪心算法遍历模块，包括：第一宏基站搭建子模块，用于在所述总弱覆盖区域中，针对每个分割区域，在业务量最高的信号弱覆盖数据点搭建所述宏基站，将所述宏基站标记为始基站；
数据点遍历子模块，用于从每个分割区域的始基站开始，按照所述分割区域中所有信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次遍历所有未建宏基站的信号弱覆盖数据点；第二宏基站搭建子模块，在所述未建宏基站的信号弱覆盖数据点搭建所述宏基站，直至所有分割区域中所有信号弱覆盖数据点搭建完成。10.根据权利要求8或9所述的物联网络通信节点的搭建系统，其特征在于，还包括：数据点统计模块，用于统计每个分割区域中宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点的位置信息和业务量；数据点分区模块，用于对所有所述宏基站未覆盖的信号弱覆盖数据点重新分区，得到弱覆盖子区域；微基站建设模块，用于针对所有弱覆盖子区域，从总业务量最高的弱覆盖子区域开始，按照未覆盖的信号弱覆盖数据点业务量由大到小的顺序依次建设微基站，直至遍历完成所有弱覆盖子区域。

技术总结
本发明公开一种基于人工智能贪心算法的物联网络通信节点的搭建方法和系统，其中，搭建方法包括：获取数据点业务量和信号覆盖区域地图；按预定尺寸划分预设物联网络通信节点架设区域；根据信号覆盖区域地图，获取预设物联网络通信节点架设区域的信号弱覆盖数据点的分布信息；根据信号弱覆盖数据点的分布信息，获取所有存在信号弱覆盖数据点的分割区域；计算总弱覆盖区域中每个分割区域的信号弱覆盖数据点业务量；针对总弱覆盖区域中所有分割区域，按照信号弱覆盖数据点业务量由大到小顺序依次建设宏基站。本发明的技术方案能解决现有技术提供的粗放型移动通信网络，难以满足移动通信网络的高覆盖率需求和低成本实现高可靠性移动通信网络覆盖的问题。性移动通信网络覆盖的问题。性移动通信网络覆盖的问题。


技术研发人员：邓鱼 请求不公布姓名
受保护的技术使用者：四川柯特斯达信息科技有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/18