本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通訊，具體是一種基于數(shù)據(jù)分析的網(wǎng)絡通訊優(yōu)化系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、分布式路由器是一種具有分布式路由處理能力的路由器類型，它們通過多個物理位置分布，實現(xiàn)路由器之間路由信息和負載的共享，提供更高的可擴展性和冗余性。分布式路由器通常用于大型企業(yè)、校園網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心等環(huán)境中，以提供高可靠性和高性能的路由服務。

2、但分布式路由器使用過程中，往往需要用戶移動終端實時連接的路由設備完全沒有信號的情況下，才會連接到另外一個路由設備；而在網(wǎng)絡可用的情況下用戶移動終端不會自動選擇信號強的路由設備進行連接，用戶在當前連接路由設備信號強度低的區(qū)域時，容易長期處于數(shù)據(jù)下載和上傳速率低的情況，不利于實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊優(yōu)化。

3、所以，本發(fā)明公開一種基于數(shù)據(jù)分析的網(wǎng)絡通訊優(yōu)化系統(tǒng)及方法以解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)分析的網(wǎng)絡通訊優(yōu)化系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術中提出的問題。

2、一種基于數(shù)據(jù)分析的網(wǎng)絡通訊優(yōu)化方法，該方法包括如下步驟：

3、s1：獲取房屋的布局結構數(shù)據(jù)構建房屋結構模型，獲取歷史用戶移動終端的位置坐標以及掃描到的路由設備的基礎信息，根據(jù)歷史用戶移動終端的位置坐標分析路由設備的位置坐標，對房屋結構模型中對應的路由設備進行位置坐標綁定；

4、s2：提取實時用戶移動終端歷史掃描的路由設備的基礎信息，結合房屋結構模型分析實時用戶移動終端的歷史位置信息；根據(jù)實時用戶移動終端的歷史位置信息預測實時用戶移動終端的移動；

5、s3：根據(jù)實時用戶移動終端的移動預測結果、房屋結構模型和路由設備信息分析實時用戶移動終端的最佳路由設備；

6、s4：獲取最佳路由設備連接的用戶移動終端歷史流量使用情況，構建用戶移動終端的流量預測模型，通過流量預測模型對各個用戶移動終端進行流量預測，根據(jù)預測結果對用戶移動終端進行帶寬分配。

7、本發(fā)明申請在數(shù)據(jù)采集前，均通過用戶授權。

8、根據(jù)上述方案，在s1中，包括以下內(nèi)容：

9、s101：獲取目標房屋的布局結構數(shù)據(jù)，利用bim技術構建房屋結構模型；所述房屋的布局結構數(shù)據(jù)包括房屋各個邊角的位置坐標和房屋內(nèi)部墻體分布；對房屋結構模型中的房屋地面建立平面坐標系；

10、s102：將第i個歷史用戶移動終端的位置坐標記為（xi，yi），提取第i個歷史用戶移動終端掃描到的路由設備的基礎信息；所述路由設備的基礎信息包括路由設備的名稱和路由設備的信號強度；將第i個歷史用戶移動終端掃描到第j個路由設備記為rdj，將掃描到的信號強度記為ss（i，j）；根據(jù)信號強度計算歷史用戶移動終端與路由設備的距離，記為s（i，j）；根據(jù)歷史用戶移動終端的位置坐標和歷史用戶移動終端與路由設備的距離組成終端數(shù)據(jù)對，記為[rdj：（xi，yi，s（i，j））]；提取所有與路由設備rdj有關的數(shù)據(jù)對生成終端連接集合，記為[rdj：（x1，y1，s（1，j）），（x2，y2，s（2，j）），…，（xi，yi，s（i，j））]，i∈[1，i]，其中i表示掃描到路由設備rdj的歷史用戶移動終端總數(shù)量；j∈[1，j]，其中j表示路由設備的總數(shù)量；

11、s103：隨機提取連接集合中的三個數(shù)據(jù)對，根據(jù)三個數(shù)據(jù)對利用三角定位法分析路由設備的虛擬位置；將所有的虛擬位置組成集合，記為虛擬位置集合；根據(jù)虛擬位置集合構建虛擬多邊形，所述虛擬多邊形邊上與內(nèi)部包含虛擬位置集合中的所有虛擬位置，將虛擬多邊形的幾何中心坐標記為路由設備rdj的位置坐標；

12、通過歷史用戶移動終端的歷史位置坐標對路由設備的位置坐標進行分析，使得路由設備不需要兼容定位系統(tǒng)，能夠有效地減少網(wǎng)絡覆蓋所需要的總體資金，減少日常運行因為不兼容而出現(xiàn)問題，降低系統(tǒng)的故障率。

13、通過隨機提取連接集合中的三對數(shù)據(jù)對生成虛擬位置，對虛擬位置進一步分析，能夠有效提高路由設備位置坐標的準確性。

14、s104：重復s102與s103，分析計算目標房屋內(nèi)所有路由設備的位置坐標，對房屋結構模型中對應的路由設備進行位置坐標的綁定。

15、根據(jù)上述方案，在s2中，包含以下內(nèi)容：

16、s201：提取實時用戶移動終端同一歷史時刻掃描的路由設備的基礎信息，根據(jù)歷史時刻掃描的路由設備的基礎信息中信號強度，計算歷史時刻實時用戶移動終端與路由設備的距離，組成路由數(shù)據(jù)對，記為（rdna，rsa）；其中rdna表示實時用戶移動終端掃描到的第a個路由設備的名稱，rsa表示路由設備rdna到實時用戶移動終端的距離；a∈[1，a]，其中a表示實時用戶移動終端同一歷史時刻掃描的路由設備的總數(shù)量，a＜j；

17、s202：將實時用戶移動終端同一歷史時刻掃描的路由設備生成的路由數(shù)據(jù)對，按照距離從近到遠的順序進行排列組成路由連接序列，記為[（rdn1，rs1），（rdn2，rs2），…，（rdna，rsa）]；

18、s203：將實時用戶移動終端的路由連接序列與數(shù)據(jù)庫中的歷史路由連接序列進行對比，查找與實時用戶移動終端的路由連接序列中出現(xiàn)的路由設備名稱完全相同的歷史路由連接序列；計算實時用戶移動終端的路由連接序列和所述路由設備名稱與排序方式完全相同的歷史路由連接序列之間的關聯(lián)度值；所述數(shù)據(jù)庫包含歷史用戶移動終端的位置坐標和歷史用戶移動終端在位置坐標上生成的歷史路由連接序列；關聯(lián)度值co的具體計算公式如下所示：

19、co=∑\s\do?3(a=1)a?[（rsa-rrsa）×exp（-rsa÷∑\s\do?3(a=1)a?rsa）]；

20、其中rrsa表示歷史用戶移動終端的歷史路由連接序列中路由設備rdna與歷史用戶移動終端之間的距離；

21、通過查找與實時用戶移動終端的路由連接序列中出現(xiàn)的路由設備名稱完全相同的歷史路由連接序列；并計算關聯(lián)度值；不需要查找各個路由設備的信號強度也一致的歷史路由連接序列，能夠有效地減少查詢量，提高系統(tǒng)的運算效率；

22、s204：提取與實時用戶移動終端關聯(lián)度值最小的n個歷史用戶移動終端，所述n為系統(tǒng)預置常數(shù)；提取所述n個歷史用戶移動終端的位置坐標，以歷史用戶移動終端的位置坐標為圓心，以con×r為半徑畫圓；con表示實時用戶移動終端與第n個歷史用戶移動終端之間的關聯(lián)度值，r從零逐漸增大，直至n個圓相交于一點，將相交點的位置坐標作為實時用戶移動終端歷史時刻的位置坐標；提取并利用實時時刻前t時間范圍內(nèi)的實時用戶移動終端位置坐標訓練lstm模型，所述t為系統(tǒng)預置常數(shù)；利用lstm模型預測下一個時刻的位置坐標。

23、通過建立lstm模型，能夠有效地預測用戶下一個時刻的位置坐標，為后續(xù)的最佳路由選擇提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

24、根據(jù)上述方案，在s3中，包括以下內(nèi)容：

25、s301：根據(jù)房屋結構模型與數(shù)據(jù)庫中歷史用戶移動終端的位置坐標和歷史用戶移動終端在位置坐標上的歷史路由連接序列，構建路由強度布局模型；所述路由強度布局模型包含房屋各個位置點的位置坐標和各個路由設備在對應位置坐標的信號強度；

26、s302：根據(jù)預測位置坐標和路由強度布局模型，獲取預測位置坐標各個路由設備對應的信號強度；計算距離預測位置最近的m個路由設備的路由空閑程度值：

27、ilm={α1×[（∑\s\do?3(m=1)m?ssm）÷ssm]}×（α2×bim）；

28、其中ilm表示m個路由設備中距離預測位置第m近的路由設備的空閑程度值；α1和α2表示空閑程度系數(shù)；所述空閑程度系數(shù)為系統(tǒng)預置常數(shù)；ssm表示m個路由設備中距離預測位置第m近路由設備的信號強度；bim表示m個路由設備中距離預測位置第m近路由設備的帶寬空閑率；m∈[1，m]；m為系統(tǒng)預置常數(shù)；

29、將路由空閑程度值最大的路由設備作為實時用戶移動終端的最佳路由設備，并將實時用戶移動終端連接至所述最佳路由設備。

30、通過路由設備的信號強度和帶寬空閑率計算路由空閑程度值，能夠有效地避免路由設備信號強但使用用戶多的情況，提高最佳路由設備選擇的準確率。不再需要用戶移動終端實時連接的路由設備完全沒有信號的情況下，才連接到另外一個路由設備，自動選擇信號強的路由設備進行連接，提高了用戶的使用體驗。

31、根據(jù)上述方案，在s4中，包括以下內(nèi)容：

32、s401：提取最佳路由設備連接的第d個用戶移動終端歷史流量使用情況，構建第d個用戶移動終端的流量預測模型：

33、trd=βd1×ttd+βd2；

34、其中βd1和βd2表示擬合系數(shù)，ttd表示時間的自變量，trd表示單位時間流量的因變量，利用最小二乘法對第d個用戶移動終端的流量預測模型中的βd1和βd2進行計算求解；

35、s402：系統(tǒng)預置時長t，根據(jù)各個用戶移動終端的流量預測模型計算各個用戶移動終端t0至t0+t時間范圍內(nèi)的總流量；t0表示當前時刻；將第d個用戶移動終端t0至t0+t時間范圍內(nèi)的總流量記為tntrd；

36、通過用戶移動終端歷史流量使用情況，構建用戶移動終端的流量預測模型，能夠有效地預測用戶未來時間范圍內(nèi)的流量使用情況，為后續(xù)帶寬分配提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

37、s403：對各個用戶移動終端進行帶寬分配，帶寬計算公式如下所示：

38、bwd=[tntrd÷（∑\s\do?3(d=1)d?tntrd）]×zbw×θ；

39、其中bwd表示第d個用戶移動終端的帶寬，d∈[1，d]；d表示最佳路由設備連接用戶移動終端總數(shù)；zbw表示最佳路由設備的總帶寬；θ表示控制系數(shù)，所述控制系數(shù)為系統(tǒng)預置常數(shù)。

40、通過根據(jù)流量使用情況對用戶移動終端進行帶寬分配，能夠有效地將帶寬分配給各個用戶，提高整體的使用體驗。

41、本技術的另一個方面，提供了一種基于數(shù)據(jù)分析的網(wǎng)絡通訊優(yōu)化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應用于上述的一種基于數(shù)據(jù)分析的網(wǎng)絡通訊優(yōu)化方法實現(xiàn)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、路由布局分析模塊、用戶運動分析模塊、路由選擇分析模塊和帶寬分配模塊；

42、所述數(shù)據(jù)庫用于儲存房屋結構數(shù)據(jù)和系統(tǒng)歷史運行數(shù)據(jù)；

43、所述路由布局分析模塊用于獲取房屋的布局結構數(shù)據(jù)構建房屋結構模型，獲取歷史用戶移動終端的位置坐標以及掃描到的路由設備的基礎信息，根據(jù)歷史用戶移動終端的位置坐標分析路由設備的位置坐標，對房屋結構模型中對應的路由設備進行位置坐標綁定；

44、所述用戶運動分析模塊用于提取實時用戶移動終端歷史掃描的路由設備的基礎信息，結合房屋結構模型分析實時用戶移動終端的歷史位置信息；根據(jù)實時用戶移動終端的歷史位置信息預測實時用戶移動終端的移動；

45、所述路由選擇分析模塊用于根據(jù)實時用戶移動終端的移動預測結果、房屋結構模型和路由設備信息分析實時用戶移動終端的最佳路由設備；

46、所述帶寬分配模塊用于獲取最佳路由設備連接的用戶移動終端歷史流量使用情況，構建用戶移動終端的流量預測模型，通過流量預測模型對各個用戶移動終端進行流量預測，根據(jù)預測結果對用戶移動終端進行帶寬分配。

47、根據(jù)上述方案，所述路由布局分析模塊包括房屋結構模型構建單元和設備坐標綁定單元；

48、所述房屋結構模型構建單元用于獲取目標房屋的布局結構數(shù)據(jù)，利用bim技術構建房屋結構模型；所述房屋的布局結構數(shù)據(jù)包括房屋各個邊角的位置坐標和房屋內(nèi)部墻體分布；對房屋結構模型中的房屋地面建立平面坐標系；

49、所述設備坐標綁定單元用于根據(jù)歷史用戶移動終端的位置坐標和歷史用戶移動終端掃描到的路由設備的基礎信息分析目標房屋內(nèi)所有路由設備的位置坐標；對房屋結構模型中對應的路由設備進行位置坐標的綁定。

50、根據(jù)上述方案，所述用戶運動分析模塊包括用戶移動終端關聯(lián)單元和用戶運動模型預測單元；

51、所述用戶移動終端關聯(lián)單元用于根據(jù)實時用戶移動終端同一歷史時刻掃描的路由設備的基礎信息組成路由連接序列，在數(shù)據(jù)庫中查找與實時用戶移動終端的路由連接序列中出現(xiàn)的路由設備名稱完全相同的歷史路由連接序列；并計算關聯(lián)度；

52、所述用戶運動模型預測單元用于提取與實時用戶移動終端關聯(lián)度值最小的n個歷史用戶移動終端，分析實時用戶移動終端歷史時刻的位置坐標，提取并利用實時時刻前t時間范圍內(nèi)的實時用戶移動終端位置坐標訓練lstm模型，所述t為系統(tǒng)預置常數(shù)；利用lstm模型預測下一個時刻的位置坐標。

53、根據(jù)上述方案，所述路由選擇分析模塊包括路由強度布局模型構建單元和路由設備選擇單元；

54、所述強度布局模型構建單元用于根據(jù)房屋結構模型與數(shù)據(jù)庫中歷史用戶移動終端的位置坐標和歷史用戶移動終端在位置坐標上的歷史路由連接序列，構建路由強度布局模型；所述路由強度布局模型包含房屋各個位置點的位置坐標和各個路由設備在對應位置坐標的信號強度；

55、所述路由設備選擇單元用于根據(jù)預測位置坐標和路由強度布局模型，獲取預測位置坐標各個路由設備對應的信號強度；計算預測位置坐標最近m個路由設備的路由空閑程度值，將路由空閑程度值最大的路由設備作為實時用戶移動終端的最佳路由設備，并將實時用戶移動終端連接至所述最佳路由設備。

56、根據(jù)上述方案，所述帶寬分配模塊包括流量預測模型構建單元和帶寬分配單元；

57、所述流量預測模型構建單元用于根據(jù)最佳路由設備連接的各個用戶移動終端歷史流量使用情況，構建各個用戶移動終端的流量預測模型；

58、所述帶寬分配單元用于系統(tǒng)預置時長t，根據(jù)各個用戶移動終端的流量預測模型計算各個用戶移動終端未來時間范圍的總流量，根據(jù)各個用戶移動終端未來時間范圍的總流量進行帶寬分配。

59、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

60、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：通過歷史用戶移動終端的歷史位置坐標對路由設備的位置坐標進行分析，使得路由設備不需要兼容定位系統(tǒng)，能夠有效地減少網(wǎng)絡覆蓋所需要的總體資金，減少日常運行因為不兼容而出現(xiàn)問題，降低系統(tǒng)的故障率；對虛擬位置進一步分析，能夠有效提高路由設備位置坐標的準確性；通過查找與實時用戶移動終端的路由連接序列中出現(xiàn)的路由設備名稱完全相同的歷史路由連接序列；并計算關聯(lián)度值；不需要查找各個路由設備的信號強度也一致的歷史路由連接序列，能夠有效地減少查詢量，提高系統(tǒng)的運算效率；通過路由設備的信號強度和帶寬空閑率計算路由空閑程度值，能夠有效地避免路由設備信號強但使用用戶多的情況，提高最佳路由設備選擇的準確率；不再需要用戶移動終端實時連接的路由設備完全沒有信號的情況下，才連接到另外一個路由設備，自動選擇信號強的路由設備進行連接，提高了用戶的使用體驗；通過用戶移動終端歷史流量使用情況，構建用戶移動終端的流量預測模型，能夠有效地預測用戶未來時間范圍內(nèi)的流量使用情況，為后續(xù)帶寬分配提供有效的數(shù)據(jù)支撐；通過根據(jù)流量使用情況對用戶移動終端進行帶寬分配，能夠有效地將帶寬分配給各個用戶，提高整體的使用體驗。