专利名称：移动通信网络优化中的海量数据实时可视化实现方法
技术领域：
本发明涉及移动通信网络优化和地理信息系统(GIS)领域，尤其涉及移动通信网络优化中的海量数据实时可视化实现方法。
背景技术：
随着移动通信的发展，各个运营商之间的竞争越来越激烈，产品质量对企业竞争力的影响日益加剧。对于运营商来说，通信网络就是他们产品，如何提高网络服务质量是各个运营商现在和将来都要重点解决的问题。而移动通信网络优化就是运营商提高通信网络质量的手段，无线网络优化中的一项重要工作就是对无线网络各种工作或状态信息进行采集和分析，为了更好的分析和发现问题，网络优化系统现在都要求对采集数据能够进行图形显示和可视化分析。通过和GIS、GPS(全球定位系统)技术结合，在无线网络工作或状态信息上附加该信息被采集点的经纬度信息就可以将各种网络数据参数和电子地图进行叠加显示，从而进行直观的图形可视化分析，分析可以通过GIS里面的专题地图技术来实现。
无线网络优化中的数据采集是用测试手机或者扫频仪通过人工测试及自动测试两种方式获得，对于每个具体的采集参数比如功率、场强等，通常会要求每秒钟采集100个左右的数据信息。这样如果连续进行2个小时路测，有些参数数据量将会达到72万个，所有数据量可能会超过3百万。在这种情况下，网络优化系统比如路测系统，如果要在数据采集的同时对所有的数据进行图形显示和分析，显示速度将会十分的缓慢，或者系统根本不能进行工作。目前的很多路测系统在处理海量数据的时候，一般都是将数据采集完成之后再统一进行可视化分析，即使是这样当数据量太大时，系统的运行速度还是不尽如人意；也有些系统支持数据采集和可视化同步，但是经常会丢弃一段时间的数据，只保留离当前时间最近的一些数据记录，造成数据分析的不完整。目前网络优化活动中海量数据实时可视化的瓶颈问题，对各个运营商和设备制造商的网络优化工作效率造成了较大影响。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述存在的问题和不足，提出了一种移动通信网络优化中的海量数据实时可视化实现方法，这种方法提供了一种在网优路测数据采集的同时对这些海量数据进行可视化分析处理的解决方法。
本发明的具体实现方法如下一种移动通信网络优化中海量数据实时可视化实现方法，按以下步骤进行(1)、网络优化系统首先实时接收信息采集设备采集到的大量的网络参数数据，并将每条数据记录作为对象实时添加到GIS处理单元中，为网络参数的可视化分析提供基础；(2)、当网络优化系统的GIS处理单元接收到海量的数据对象后，开始对数据进行处理，并以专题图形式，将网络参数根据不同属性值范围以各种类型的图形显示出来，为网优人员提供直观的数据。
在网络海量参数数据对象实时添加到GIS处理单元过程中，通过网络优化系统的GIS处理单元预先申请能够容纳固定数量的数据对象存储空间，存储空间用完之后再申请同样数量的内存空间用作存储空间；并在存储空间中维护数据对象的记录索引表，保证图形数据和属性数据的对应，每次添加数据对象时通过索引表引用快速定位数据对象的图形数据记录和属性数据记录。通过提供定量存储空间的申请、引用图形和属性数据索引表的方式保证海量数据添加的实时性；网络优化系统的GIS处理单元对海量数据进行可视化处理运用了以下三个方法动态图层法、区域可视化法和区域数据动态抽稀法，动态图层法在GIS系统中将不对超出当前显示比例范围的图层进行显示，图层的显示比例范围由用户根据实际情况设置，同时保存每个图层的状态，当系统当前比例变化或者进行图幅切换时系统会动态的打开和关闭图层；区域可视化法当要显示的数据对象在当前地图显示窗口内时，网络优化系统的GIS处理单元直接拷贝上次重画时的地理底图和保存网络参数的动态图层，只对当前对象矩形范围里面的动态图层对象进行裁剪和可视化处理；当要显示的数据对象不在当前地图显示窗口内时，网络优化系统的GIS处理单元将地理底图的窗口切换到当前对象的显示范围，并重画所有的地理底图和动态图层；区域数据动态抽稀法当地理底图进行全图显示或者放大比例比较小也就是当前地图显示窗口内的图形数据量达到一定的数量，该数量由用户根据实际情况确定，网络优化系统的GIS处理单元对连续的图形对象进行判断，把每个图形对象的显示像素范围和上一个图形对象的比较，如果图形重叠区域的面积与最小图形对象的面积达到设定的比例，该图形对象将不进行显示，否则就对所有图形再进行一次比较。通过动态图层保证地理地图的快速显示、通过区域可视化和区域数据动态抽稀保证海量的网络参数数据实时可视化。
本发明对海量数据对象的添加和可视化两个方面进行优化，保证数据添加和可视化的实时性，从而确保了整个系统处理与显示的实时性。本发明在海量网络数据的添加过程中一次性申请一定数量的存储空间，每个数据对象在添加时共用一个图形数据和属性数据的索引表；本发明在海量网络数据的可视化分析处理过程中同时应用动态图层、区域可视化和区域数据动态抽稀三个方法来完成来实现海量数据的实时可视化处理。在本发明中，海量数据添加的实时性是基础，数据可视化处理的实时性是关键，两个方面缺一不可，其中海量数据实时可视化一直是个难点，对于百万数量级图形对象实时的显示和分析在当前的计算机硬件环境下是非常困难的，目前还没有GIS厂商很好的解决这个问题。通过本发明提供的方法，系统可以在千万数量级以上的基础上实现每秒3000个数据对象的可视化处理。
图1为网络优化系统海量数据实时可视化流程图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明。
图1说明了整个网络优化系统海量数据实时可视化的具体流程，网络优化系统首先将信息采集设备采集到的网络参数以对象的方式添加进网络优化系统的GIS处理单元中，数据对象应该包含经纬度和属性信息。网络优化系统的GIS处理单元进行图层初始化的时候会将每个图层预先申请能够容纳固定数量的数据对象存储空间，如1000个，当进行数据对象添加时首先需要判断图层是否还有多余的对象空间，如果有则不需要申请空间，直接进行添加处理；如果没有则再申请固定数量的数据对象内存空间。如此循环，这样既保证了申请空间的速度，又保证了不会浪费太多的内存空间，上面的固定数量值是用户可以自己根据需要定义的，可以是任何数值。添加的数据对象包含图形数据和属性数据两个部分，实际处理中必须将这两部分对应起来，这个对应过程是比较耗时的，在本发明中，系统在内存中维护一个记录索引表，可以通过索引表快速的进行对象的图形和属性定位，为了加快定位速度，在添加数据对象时，直接让数据对象引用这个记录索引表，而不是重新生成一份索引表的拷贝，保证了海量数据添加的实时性。
在数据对象添加完成之后，开始进行数据对象的可视化处理，在可视化过程中，用户可以切换和锁定跟踪不同的数据采集终端，保证关注的信息始终显示在当前窗口中。系统先判断需要显示的数据对象是否在当前窗口中，如果不在，首先将地理底图窗口切换至当前数据对象的位置，需要重新绘制地理底图和保存网络参数数据的动态图层，频繁的切换处理非常耗时，因此只有在窗口的数据内容变化时才这样做；如果数据对象在当前窗口中，系统直接拷贝上一次重画时的地理底图和动态图层，然后确定需要更新的矩形范围，矩形范围为最新的数据对象的最小包含矩形，系统以这个矩形范围对动态图层中的数据对象进行裁剪，只对在该矩形范围之内的图形对象进行可视化处理，这样系统就会省去了对大量数据的重画处理，并且在系统进行其它不改变底图内容的操作时，系统也是如此处理，从而以最快的速度实现了数据对象的实时可视化效果。
上面的情况在底图窗口放大时的实时处理效果非常好，但是当底图进行全图显示，或者放大倍数很小时也就是当前窗口显示的图形数据量达到一定的数量，该数量由用户根据实际情况确定，可能还会出现一个裁剪矩形中包含十万以上数据对象的情况，由于操作系统的绘图是一个比较费时的操作，每秒绘制十万个图形对象速度肯定会较慢。对这种情况本发明采用了动态的抽稀算法进行处理，在一个矩形范围里面汇集十万个数据对象的时候，一定存在图形对象密集、相互重叠和覆盖的情况，从可视化和美观的角度来讲，也必须对这些数据进行抽稀，系统对连续的图形对象进行判断，把每个图形对象的显示像素范围和上一个图形对象的比较，如果图形重叠区域的面积与最小图形对象的面积达到一定的比例，该图形对象将不进行显示，利用此算法对所有图形进行循环。这个面积比例数值用户是可以控制的，用户可以根据具体效果确定抽稀比例，比如数值为1时，就是表示连续重叠的图形对象只对一个对象进行显示；如果数值为0.5表示当对象间的重叠面积达到一半时只对一个对象进行显示。通过与前面的方法相结合，可解决了底图在全图和放大比例较小时的海量数据实时可视化问题。
通过上面的处理后，系统采用专题图方式确定每个图形对象的显示参数，比如颜色、符号等，从而实现移动通信网络优化中的海量数据实时可视化处理。
权利要求
1.一种移动通信网络优化中海量数据实时可视化实现方法，按以下步骤进行(1)、网络优化系统首先实时接收信息采集设备采集到的大量的网络参数数据，并将每条数据记录作为对象实时添加到GIS处理单元中；(2)、当网络优化系统的GIS处理单元接收到海量的数据对象后，开始对数据进行处理，并以专题图形式，将网络参数根据不同属性值范围以各种类型的图形显示出来。
2.根据权利要求1所述的移动通信网络优化中海量数据实时可视化实现方法，其特征在于在网络海量参数数据对象实时添加到GIS处理单元过程中，通过网络优化系统的GIS处理单元预先申请能够容纳固定数量的数据对象存储空间，存储空间用完之后再申请同样数量的内存存储空间；并在存储空间中维护数据对象的记录索引表，保证图形数据和属性数据的对应，每次添加数据对象时通过索引表引用快速定位数据对象的图形数据记录和属性数据记录。
3.根据权利要求1所述的移动通信网络优化中海量数据实时可视化实现方法，其特征在于网络优化系统的GIS处理单元对海量数据进行可视化处理运用了以下三个方法动态图层法、区域可视化法和区域数据动态抽稀法，动态图层法在GIS系统中将不对超出当前显示比例范围的图层进行显示，图层的显示比例范围由用户根据实际情况设置，同时保存每个图层的状态，当系统当前比例变化或者进行图幅切换时系统会动态的打开和关闭图层；区域可视化法当要显示的数据对象在当前地图显示窗口内时，网络优化系统的GIS处理单元直接拷贝上次重画时的地理底图和保存网络参数的动态图层，只对当前对象矩形范围里面的动态图层对象进行裁剪和可视化处理；当要显示的数据对象不在当前地图显示窗口内时，网络优化系统的GIS处理单元将地理底图的窗口切换到当前对象的显示范围，并重画所有的地理底图和动态图层；区域数据动态抽稀法当地理底图进行全图显示或者放大比例比较小也就是当前地图显示窗口内的图形数据量达到一定的数量，该数量由用户根据实际情况确定，网络优化系统的GIS处理单元对连续的图形对象进行判断，把每个图形对象的显示像素范围和上一个图形对象的比较，如果图形重叠区域的面积与最小图形对象的面积达到设定的比例，该图形对象将不进行显示，否则就对所有图形再进行一次比较。
全文摘要
本发明涉及一种移动通信网络优化中海量数据实时可视化实现方法，按以下步骤进行(1)网络优化系统首先实时接收信息采集设备采集到的大量的网络参数数据，并将每条数据记录作为对象实时添加到GIS处理单元中；(2)当网络优化系统的GIS处理单元接收到海量的数据对象后，开始对数据进行处理，并以专题图形式将网络参数根据不同属性值范围以各种类型的图形显示出来。本发明通过定量空间申请、内存索引表的应用实现海量图形对象实时添加；通过动态图层、区域可视化法和动态抽稀算法实现海量数据的实时可视化处理。通过本发明网络优化平台实现在千万图形对象数量级的基础上每秒实时添加几千个图形对象的可视化处理，大大提高网络优化工作的效率。
文档编号H04W24/08GK101094486SQ20071005250
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者周训飞, 章文涛, 邓先礼, 范会刚 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司