本發(fā)明涉及信號切換控制，尤其涉及一種基于大數(shù)據(jù)的多網(wǎng)絡(luò)信號切換控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、信號切換控制技術(shù)涉及在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，如何管理和優(yōu)化設(shè)備在不同通信基站或網(wǎng)絡(luò)之間的無縫切換，該技術(shù)對于維持通信的連續(xù)性和穩(wěn)定性至關(guān)重要，有效的信號切換控制可以減少通話中斷和數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高用戶體驗，在當(dāng)前多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（如4g、5g和wi-fi的融合）中，可為用戶提供更高效、更可靠的通信服務(wù)。

2、其中，大數(shù)據(jù)的多網(wǎng)絡(luò)信號切換控制系統(tǒng)指的是一個利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來優(yōu)化和控制在多個網(wǎng)絡(luò)之間的信號切換的系統(tǒng)，系統(tǒng)通過分析大量數(shù)據(jù)，如用戶位置、網(wǎng)絡(luò)條件、流量模式等，自動決定何時以及如何將設(shè)備從一個網(wǎng)絡(luò)切換到另一個網(wǎng)絡(luò)，以確保最佳的通信質(zhì)量和服務(wù)連續(xù)性，該系統(tǒng)的用途主要是在智能手機、平板電腦及其他移動設(shè)備中提升數(shù)據(jù)連接的穩(wěn)定性和速度，特別是在用戶移動過程中跨越不同網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)的情況，從而優(yōu)化用戶的在線體驗和提高運營服務(wù)商的網(wǎng)絡(luò)效率。

3、現(xiàn)有技術(shù)在處理用戶移動過程中的網(wǎng)絡(luò)切換時，依賴于靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)選擇標準和信號質(zhì)量評估，難以適應(yīng)用戶需求和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，導(dǎo)致在用戶高速移動或網(wǎng)絡(luò)條件頻繁變化的場景下，常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切換延遲或錯誤的網(wǎng)絡(luò)選擇，例如，在用戶跨越不同網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)的移動過程中，缺乏對用戶行為和軌跡趨勢的實時分析，使得系統(tǒng)無法及時進行準確的網(wǎng)絡(luò)切換，進而導(dǎo)致連接丟失或服務(wù)質(zhì)量下降，影響了用戶體驗，如通話中斷和視頻播放卡頓，同時增加了運營商的網(wǎng)絡(luò)管理難度和成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種基于大數(shù)據(jù)的多網(wǎng)絡(luò)信號切換控制系統(tǒng)及方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種基于大數(shù)據(jù)的多網(wǎng)絡(luò)信號切換控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、用戶軌跡預(yù)測模塊獲取用戶設(shè)備定位信息和移動速度數(shù)據(jù)，分析方向變化速率和軌跡偏移幅度，計算軌跡趨勢變化率，判斷是否處于穩(wěn)定移動狀態(tài)，獲取潛在的網(wǎng)絡(luò)切換點，得到軌跡偏移數(shù)據(jù)集；

4、網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析模塊基于所述軌跡偏移數(shù)據(jù)集，采集目標區(qū)域的地理位置數(shù)據(jù)，提取基站信號覆蓋范圍，篩選覆蓋范圍內(nèi)基站節(jié)點，計算多基站信號重疊指數(shù)，得到基站信號覆蓋指標；

5、信號負載評估模塊基于所述基站信號覆蓋指標，獲取覆蓋區(qū)域內(nèi)每個基站實時信道占用率，分析信道空閑比例，計算可用信道數(shù)，得到信道空閑比例指數(shù)；

6、信號切換決策模塊調(diào)用所述信道空閑比例指數(shù)，依據(jù)基站信號強度，計算信號質(zhì)量變化量，對可用信道數(shù)進行排序，得到網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)先級；

7、切換執(zhí)行監(jiān)測模塊調(diào)用所述網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)先級，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)切換操作，獲取切換中的數(shù)據(jù)包丟失率和切換時延數(shù)據(jù)，計算信號強度變化趨勢，得到信號穩(wěn)定性分析結(jié)果。

8、本發(fā)明改進有，所述軌跡偏移數(shù)據(jù)集包括位置準度、速度準度、軌跡連續(xù)性，所述基站信號覆蓋指標包括信號穩(wěn)定性、基站數(shù)量、區(qū)域覆蓋率，所述信道空閑比例指數(shù)包括信道容量、空閑信道數(shù)量、信道占用率，所述網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)先級包括信號強度評分、網(wǎng)絡(luò)訪問優(yōu)先級、信道選擇敏感度，所述信號穩(wěn)定性分析結(jié)果包括信號恢復(fù)速度、穩(wěn)定性指標、連接質(zhì)量評估結(jié)果。

9、本發(fā)明改進有，所述用戶軌跡預(yù)測模塊包括：

10、定位數(shù)據(jù)采集子模塊獲取用戶設(shè)備定位信息和移動速度數(shù)據(jù)，收集多個時間段的設(shè)備位置點，計算每個時間段內(nèi)的位移增量，篩選位移突變點，建立初步運動數(shù)據(jù)集；

11、軌跡偏移分析子模塊基于所述初步運動數(shù)據(jù)集，計算用戶在多個時間段內(nèi)的方向變化速率和軌跡偏移幅度，分析運動軌跡偏移趨勢，采用公式：

12、；

13、計算軌跡偏移變動量，篩選偏移幅度大的數(shù)據(jù)點，獲取軌跡偏移特征集，其中，代表第段位移增量，代表第i段時間增量，代表總時間段數(shù)，是第段的位移速率，是第段的位移速率；

14、軌跡趨勢計算子模塊基于所述軌跡偏移特征集，計算用戶軌跡趨勢變化率，判斷是否處于穩(wěn)定移動狀態(tài)，若軌跡趨勢變化率小于軌跡偏移標準，則擬合未來移動軌跡，并結(jié)合設(shè)備位置信息獲取潛在的網(wǎng)絡(luò)切換點，得到軌跡偏移數(shù)據(jù)集。

15、本發(fā)明改進有，所述網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析模塊包括：

16、地理數(shù)據(jù)采集子模塊基于所述軌跡偏移數(shù)據(jù)集，提取經(jīng)緯度、時間戳及移動軌跡偏移信息，建立區(qū)域內(nèi)的地理坐標分布，并進行空間整合，得到目標區(qū)域地理坐標集；

17、基站信號篩選子模塊基于所述目標區(qū)域地理坐標集，解析每個基站的信號覆蓋范圍，選取信號強度關(guān)鍵的基站，并篩除信號質(zhì)量較弱的基站節(jié)點，得到有效基站集合；

18、多基站重疊分析子模塊基于所述有效基站集合，依據(jù)基站覆蓋范圍數(shù)據(jù)，計算同一地理區(qū)域內(nèi)多基站信號的覆蓋范圍重疊度，采用公式：

19、；

20、得到基站信號覆蓋指標，其中，代表第個基站的信號覆蓋范圍，代表第個基站的信號覆蓋范圍，代表第個基站信號覆蓋范圍的面積，代表第個基站信號覆蓋范圍的面積，代表第個和第個基站信號覆蓋范圍的交疊區(qū)域面積，為有效基站集合中的基站總數(shù)。

21、本發(fā)明改進有，所述信號負載評估模塊包括：

22、信道占用計算子模塊基于所述基站信號覆蓋指標，收集實時信道占用率數(shù)據(jù)，計算每個基站的信道使用總量，統(tǒng)計差異基站的信道占用情況，得到基站信道占用信息；

23、目標區(qū)域信號篩選子模塊基于所述基站信道占用信息，篩選目標區(qū)域內(nèi)的基站數(shù)據(jù)，排除非目標區(qū)域的基站，并提取目標區(qū)域基站的信道占用量數(shù)據(jù)，進行歸一化處理，得到目標區(qū)域信道占用量；

24、信道空閑比例分析子模塊基于所述目標區(qū)域信道占用量，計算多個基站的信道空閑比例，分析信道空閑情況，采用公式：

25、；

26、得到信道空閑比例指數(shù)，其中，代表基站最大信道容量，代表基站的當(dāng)前信道占用量，代表第個基站的信號覆蓋范圍，代表目標區(qū)域內(nèi)的基站總數(shù)。

27、本發(fā)明改進有，所述信號切換決策模塊包括：

28、信號質(zhì)量評估子模塊調(diào)用所述信道空閑比例指數(shù)，獲取用戶當(dāng)前位置的基站信號強度，計算當(dāng)前位置至目標網(wǎng)絡(luò)的信號強度衰減量，并調(diào)整信道空閑指數(shù)的影響，采用公式：

29、；

30、得到信號質(zhì)量變化量，其中，代表用戶當(dāng)前位置基站信號強度，代表目標網(wǎng)絡(luò)信號強度，代表目標網(wǎng)絡(luò)信道空閑比例指數(shù)，代表當(dāng)前基站信道空閑比例指數(shù)，代表用戶當(dāng)前位置到目標網(wǎng)絡(luò)的物理距離，代表目標網(wǎng)絡(luò)的理論信號覆蓋半徑；

31、切換優(yōu)先級排序子模塊調(diào)用所述信號質(zhì)量變化量，篩選變化量滿足切換標準的目標網(wǎng)絡(luò)，獲取其可用信道數(shù)并進行降序排序，再提取排序前列的目標網(wǎng)絡(luò)，得到網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)先級。

32、本發(fā)明改進有，所述切換執(zhí)行監(jiān)測模塊包括：

33、切換執(zhí)行控制子模塊調(diào)用所述網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)先級，獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)與可用網(wǎng)絡(luò)選項，篩選優(yōu)先級關(guān)鍵的可用網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)切換操作，并記錄切換過程中的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)變化，得到網(wǎng)絡(luò)切換狀態(tài)數(shù)據(jù)；

34、丟包率監(jiān)測子模塊基于所述網(wǎng)絡(luò)切換狀態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)測切換過程中的數(shù)據(jù)包丟失情況，計算丟包率，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性標準對丟包率進行對比，若超出標準，則終止切換并回滾至原網(wǎng)絡(luò)連接，否則記錄丟包率及切換時延數(shù)據(jù)，得到網(wǎng)絡(luò)切換穩(wěn)定性數(shù)據(jù)；

35、信號穩(wěn)定性分析子模塊基于所述網(wǎng)絡(luò)切換穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，計算信號強度變化趨勢，采用公式：

36、；

37、得到信號穩(wěn)定性分析結(jié)果，其中，代表信號穩(wěn)定性度，代表第時刻的信號強度，代表數(shù)據(jù)包丟失率，代表切換時延，代表信號強度采樣點總數(shù)，代表第時刻的信號強度。

38、一種基于大數(shù)據(jù)的多網(wǎng)絡(luò)信號切換控制方法，所述基于大數(shù)據(jù)的多網(wǎng)絡(luò)信號切換控制方法基于上述基于大數(shù)據(jù)的多網(wǎng)絡(luò)信號切換控制系統(tǒng)執(zhí)行，包括以下步驟：

39、s1：獲取用戶設(shè)備定位信息和移動速度數(shù)據(jù)，分析方向變化速率和軌跡偏移幅度，計算用戶軌跡趨勢變化率，判斷是否處于穩(wěn)定移動狀態(tài)，結(jié)合設(shè)備位置信息獲取潛在的網(wǎng)絡(luò)切換點，得到軌跡偏移數(shù)據(jù)集；

40、s2：基于所述軌跡偏移數(shù)據(jù)集，采集用戶目標區(qū)域的地理位置數(shù)據(jù)，篩選信號覆蓋范圍內(nèi)的基站節(jié)點，并計算目標區(qū)域的多基站信號重疊指數(shù)，得到基站信號覆蓋指標；

41、s3：基于所述基站信號覆蓋指標，獲取覆蓋區(qū)域內(nèi)每個基站實時信道占用率，分析每個基站的信道空閑比例，計算其可用信道數(shù)，得到信道空閑比例指數(shù)；

42、s4：基于所述信道空閑比例指數(shù)，依據(jù)用戶當(dāng)前連接的基站信號強度，計算用戶當(dāng)前位置至目標網(wǎng)絡(luò)的信號質(zhì)量變化量，篩選變化量滿足切換標準的目標網(wǎng)絡(luò)，并對可用信道數(shù)進行排序，得到網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)先級；

43、s5：基于所述網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)先級，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)切換操作，判斷丟失率是否超出網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性標準，若超出則終止切換并回滾至原網(wǎng)絡(luò)連接，若切換成功，則計算切換后的信號強度變化趨勢，得到信號穩(wěn)定性分析結(jié)果。

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

45、本發(fā)明中，通過綜合用戶定位和移動速度數(shù)據(jù)，提供了對用戶移動軌跡的準確預(yù)測，并有效預(yù)見潛在的網(wǎng)絡(luò)切換點，通過實時分析用戶行為，允許系統(tǒng)動態(tài)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)切換策略，從而提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，通過計算用戶的軌跡趨勢變化率，使系統(tǒng)能在用戶狀態(tài)穩(wěn)定前預(yù)測未來網(wǎng)絡(luò)需求，該預(yù)測方式結(jié)合了當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史趨勢，提升了預(yù)測的準確度，通過分析各基站的信號覆蓋和實時負載，優(yōu)化了信號切換時機和目標網(wǎng)絡(luò)選擇，減少了數(shù)據(jù)丟包和延時，從而確保在多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶體驗的流暢性和可靠性。