一种在道路上利用控制面信令进行简易人、车流量及速度的计算方法

摘要

本发明公开了一种在道路上利用控制面信令进行简易人、车流量及速度的计算方法，基于UE在不同基站下进行的触发控制面事件时间及顺序，利用站间距与时间的差进行计算，对2、3、4G网络下的基站数据进行匹配，可以通过本发明提供的方法，快速统计道路上人/车数量及速度，为移动大数据分析及交通保障等提供数据支撑。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，更具体地，涉及一种在道路上利用控制面信令进 行简易人、车流量及速度的计算方法。

背景技术

目前主要是通过视频、交通路灯及车辆GPS定位等方法来监控道路交通情 况，一是视频识别技术的难度较大，二是GPS对于卫星要求较高，而更多的情 况是不需要这么高的精度，只要能快速知道某条街道的人/车流量和速度，就可 以快速的协助相关部门及时有效的制定交通调整方案，能有效的改善城市交通拥 挤的现状，减少交通事故的发生，同时也可以针对突发情况快速调整无线资源， 保障通信服务的稳定。

发明内容

本发明的目的是解决上述一个或多个缺陷，提出一种在道路上利用控制面信 令进行简易人、车流量及速度的计算方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种在道路上利用控制面信令进行简易人、车流量及速度的计算方法，包括 以下步骤：

S1：基于UE在全网基站下进行基于控制面信令交互产生的信息进行基站数 据提取并剔除干扰因素，输出用户、基站名、经纬度、时间、移动距离、时间差、 速率；

S2：根据用户控制面显示目标小区的顺序并判断方向；

S3：根据小区所属的基站来计算站间距来距替代用户的移动距离；

S4：利用用户终端前后接入的小区归属基站的经纬度进行站间距计算；

S5：利用用户终端前后接入的小区时间点来计算时间差；

S6：利用上述步骤的得到的距离除以对应的时间差，即可以得到用户移动的 速率；

S7：通过规则清洗数据，设定人/车流速度上下限时需要，把速度高于上限 和低于下限的数据剔除；

S8：把街道与小区进行匹配，通过用户去重统计得到某街道某时刻的人流量 和移动速率；再通过速率匹配到车辆，得到该街道在相同时刻下的车流量及速率。

优选的是，步骤S1中具体还包括设定基站过近距离值，基站距离小于该设 定值的基站做成一个点进行聚合处理。

优选的是，所述控制面信令包括4G网络中的X2、S1-MME控制面消息，2、 3G的重选及GPRS和IU-PS网络下的切换信息和RAU信息。

优选的是，所述4G X2切换信令包括以下步骤：

1)当eNB收到测量报告，或是因为内部负荷分担，触发切换判决，进行eNB 间小区间通过X2口的切换；

2)源eNB通过X2接口给目标eNB发送HANDOVER REQUEST消息，包 含本eNodeB分配的Old eNB UE X2AP ID，MME分配的MME UE S1AP ID，需 要建立的EPS承载列表以及每个EPS承载对应的核心网侧的数据传送的地址， 目标ENB收到HANDOVER REQUEST后开始对要切换入的ERABs进行接纳处 理；

3)目标eNB向源eNB发送HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE消息， 包含New eNB UEX2AP ID、Old eNB UE X2AP ID、新建EPS承载对应在D侧 上下行数据传送的地址、目标侧分配的专用接入签名参数；

4)源eNB向UE发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION，将分配 的专用接入签名配置给UE；

5)源eNB将上下行PDCP的序号通过SN STATUS TRANSFER消息发送给 目标eNB；同时，切换期间的业务数据转发开始进行；

6)UE在目标eNB接入，发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE消息，表示UE已经切换到了目标侧；

7)目标eNB给MME发送PATH SWITCH REQUEST消息，通知MME切 换业务数据的接续路径，从源eNB到目标eNB，消息中包含原侧侧的MME UE S1AP ID、目标侧侧分配的eNB UES1AP、EPS承载在目标侧将使用的下行地址；

8)MME返回PATH SWITCH REQUEST ACKNOWLEDGE消息，表明目标 侧下行地址接续已经完成，目标eNB保存消息中的MME UE S1AP ID；

9)目标eNB通过X2接口的UE Context Release消息释放掉源eNB的资源。

优选的是，所述4G网络中S1-MME切换信令包括以下步骤：

1)当eNB收到测量报告，或因为内部负荷分担，触发切换判决，进行eNB 间小区间通过S1口的切换；

2)源eNB通过S1接口的HANDOVER REQUIRED消息发起切换请求，消 息中包含MMEUE S1AP ID、源侧分配的eNB UE S1AP ID信息；

3)The target eNB receives the HANDOVER REQUEST message from the MMEand try to admit the handover E-RABs.MME向目标eNB发送HANDOVER REQUEST消息，消息中包括MME分配的MME UE S1AP ID、需要建立的EPS 列表以及每个EPS承载对应的核心网侧数据传送的地址参数；

4)目标eNB分配后目标侧的资源后，进行切换入的承载接纳处理，，给MME 发送HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE消息，包含目标侧侧分配的eNB UE S1AP ID，接纳成功的EPS承载对应的eNodeB侧数据传送的地址参数；

5)原eNB收到HANDOVER COMMAND，获知接纳成功的承载信息以及 切换期间业务数据转发的目标侧地址；

6)源eNB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息，指示UE切换指 定的小区；

7)源eNB通过eNB Status Transfer消息，MME通过MME Status Transfer 消息，将PDCP序号通过MME从源eNB传递到目标eNB；

8)目标eNB收到UE发送的RRCConnectionReconfigurationComplete消息， 表明切换成功；

9)目标侧eNB发送HANDOVER NOTIFY消息，通知MME目标侧UE已 经成功接入；

10)源侧eNB发送；

11)The source eNB receives the UE CONTEXT RELEASE COMMAND messagefrom the MME,begins release resource；

12)MME发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE给eNB，释放原侧资 源。

优选的是，步骤S7所述人/车流速度下限为3.6KM/h，上限为80KM/h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明考虑到各种制式的通信网络控制信息，充分利用了所有可以明确小区 信息和用户信息的控制面信息来进行整合使用，确保道路人车流量和速度的准 确性,可以作为路况分析和调度支撑的移动大数据，体现了其数据价值。凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 权利要求的保护范围之内

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为4G S1-MME控制面接口位置；

图3为用户进行小区切换原理图；

图4为4G控制面事件图；

图5为GB接口控制面事件图；

图6为IUPS口控制面事件图；

图7为4G X2切换信令流程图；

图8为4G S1切换信令流程图；

图9为UE三网小区切换/重选的计算流程示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

一种在道路上利用控制面信令进行简易人、车流量及速度的计算方法，请参 考图1、图2，包括以下步骤：

S1：基于UE在全网基站下进行基于控制面信令交互产生的信息进行基站数 据提取并剔除干扰因素，输出用户、基站名、经纬度、时间、移动距离、时间差、 速率；

S2：根据用户控制面显示目标小区的顺序并判断方向；

S3：根据小区所属的基站来计算站间距来距替代用户的移动距离；

S4：利用用户终端前后接入的小区归属基站的经纬度进行站间距计算；

S5：利用用户终端前后接入的小区时间点来计算时间差；

S6：利用上述步骤的得到的距离除以对应的时间差，即可以得到用户移动的 速率；

S7：通过规则清洗数据，设定人/车流速度上下限时需要，把速度高于上限 和低于下限的数据剔除；人/车流速度下限为3.6KM/h，上限为80KM/h；

S8：把街道与小区进行匹配，通过用户去重统计得到某街道某时刻的人流量 和移动速率；再通过速率匹配到车辆，得到该街道在相同时刻下的车流量及速率。

本实施例中，步骤S1中具体还包括设定基站过近距离值，基站距离小于该 设定值的基站做成一个点进行聚合处理。

本实施例中当用户携带手机在道路上(业务态和空闲)移动时，会与基站产 生切换/重选的交互行为，通过采集的探针会送到数据库中。记录中会包括和用 户SIM卡信息，手机设备信息，基站小区编号，控制面业务事件时间，这些数 据构成本发明算发的基础数据。

请参考图3，将用户在一段时间内连续经过某条道路的基站范围就是一条街 道的区域定义。从第1个基站连接到最后一个基站的切换出行为或是区域外的重 选行为为结束，表明用户的移动距离及移动所经历的时间。

Distance＝B的位置–A的位置＝小区B所在基站的位置–小区A基站所在 位置

Time＝最早切换/重选至B的时间–最早切换/重选至A的时间点

PS:如果AB属共站或邻近站，或距离小于100米，则视为相同位置；

由上，可以确定该用户所在街道，把大量的用户按这种方法去重后统计出来， 就可以得到这段道路上的用户数，也就是这段道路的人/车(车：需要判断为存 在合理速度的用户)流量；计算得到的速度即为这段道路上的车流速度(剔除低 速率和超高速率的用户及不移动的用户)；

因此存在下面二种场景类型，分别进行说明如下：

1、普通的街道场景：由于城区的基站较密，楼宇较多遮挡，在十字路口往 往会有多个信号覆盖，需要结合后续的小区进行判定移动方向，同时注意三网数 据联合使用。

2、高速场景：高速场景只存在高速行为，低速的用户需要进行剔除，且由 于连续覆盖较差，需要考虑三网数据联合使用；

因此，需要增加剔除2G、3G、LTE的频繁切换和频繁重选的规则。根据各 网中的用户信令流程，得到小区连接信息及用户和时间等，再根据前面的计算规 则进行计算，得到初步处理结果。

本实施例中，所述控制面信令包括4G网络中的X2、S1-MME控制面消息， 2、3G的重选及GPRS和IU-PS网络下的切换信息和RAU信息，请参考图4-6。

请参考图7，其中所述4G X2切换信令包括以下步骤：

1)当eNB收到测量报告，或是因为内部负荷分担，触发切换判决，进行eNB 间小区间通过X2口的切换；

2)源eNB通过X2接口给目标eNB发送HANDOVER REQUEST消息，包 含本eNodeB分配的Old eNB UE X2AP ID，MME分配的MME UE S1AP ID，需 要建立的EPS承载列表以及每个EPS承载对应的核心网侧的数据传送的地址， 目标ENB收到HANDOVER REQUEST后开始对要切换入的ERABs进行接纳处 理；

3)目标eNB向源eNB发送HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE消息， 包含New eNB UEX2AP ID、Old eNB UE X2AP ID、新建EPS承载对应在D侧 上下行数据传送的地址、目标侧分配的专用接入签名参数；

4)源eNB向UE发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION，将分配 的专用接入签名配置给UE；

5)源eNB将上下行PDCP的序号通过SN STATUS TRANSFER消息发送给 目标eNB；同时，切换期间的业务数据转发开始进行；

6)UE在目标eNB接入，发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE消息，表示UE已经切换到了目标侧；

7)目标eNB给MME发送PATH SWITCH REQUEST消息，通知MME切 换业务数据的接续路径，从源eNB到目标eNB，消息中包含原侧侧的MME UE S1AP ID、目标侧侧分配的eNB UES1AP、EPS承载在目标侧将使用的下行地址；

8)MME返回PATH SWITCH REQUEST ACKNOWLEDGE消息，表明目标 侧下行地址接续已经完成，目标eNB保存消息中的MME UE S1AP ID；

9)目标eNB通过X2接口的UE Context Release消息释放掉源eNB的资源。

本实施例中，请参考图8，所述4G网络中S1-MME切换信令包括以下步骤：

1)当eNB收到测量报告，或因为内部负荷分担，触发切换判决，进行eNB 间小区间通过S1口的切换；

2)源eNB通过S1接口的HANDOVER REQUIRED消息发起切换请求，消 息中包含MMEUE S1AP ID、源侧分配的eNB UE S1AP ID信息；

3)The target eNB receives the HANDOVER REQUEST message from the MMEand try to admit the handover E-RABs.MME向目标eNB发送HANDOVER REQUEST消息，消息中包括MME分配的MME UE S1AP ID、需要建立的EPS 列表以及每个EPS承载对应的核心网侧数据传送的地址参数；

4)目标eNB分配后目标侧的资源后，进行切换入的承载接纳处理，，给MME 发送HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE消息，包含目标侧侧分配的eNB UE S1AP ID，接纳成功的EPS承载对应的eNodeB侧数据传送的地址参数；

5)原eNB收到HANDOVER COMMAND，获知接纳成功的承载信息以及 切换期间业务数据转发的目标侧地址；

6)源eNB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息，指示UE切换指 定的小区；

7)源eNB通过eNB Status Transfer消息，MME通过MME Status Transfer 消息，将PDCP序号通过MME从源eNB传递到目标eNB；

8)目标eNB收到UE发送的RRCConnectionReconfigurationComplete消息， 表明切换成功；

9)目标侧eNB发送HANDOVER NOTIFY消息，通知MME目标侧UE已 经成功接入；

10)源侧eNB发送；

11)The source eNB receives the UE CONTEXT RELEASE COMMAND messagefrom the MME,begins release resource；

12)MME发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE给eNB，释放原侧资 源。

以4G接入小区A为例说明：如图9所示，对用户各网间切换/重选(4G附 着、TAU、系统间RAU、2/3G附着)等控制面信令进行统计，从而实现用户占 用小区的变更来计算距离和时间差。

1、定义：t表示从用户进入一个4G小区接入的时间为起始时间，接处第二 个小区的时间为阶段时间，两者之差为移动时间差。

2、关键因素：①所有包含用户、小区信息的控制面信令；②正确识别用户 收到信令的小区号发生变化及对应的时间戳。

3、对应信令点：①用户控制面信令中的小区发生变化，例如：Attach/TAU/ RAU、Detach等；②下一个小区变化的控制面信令的时间。

通过信令小区变化时获取两个消息的起止时间点，从而计算移动距离的时间 差。

通过上述步骤可以得到小区变更的时间差和距离的算法如下：

小区B到小区A的时间差＝t2–t1，

对应的AB移动距离＝小区B的位置-小区A位置

计算用户的速度＝对应的AB移动距离/小区B到小区A的时间差

小区C到小区B的时间差＝t3–t2

对应的BC移动距离＝小区C的位置-小区B位置

小区D到小区C的时间差＝t4–t3

对应的CD移动距离＝小区D的位置-小区C位置

2/3G小区D(非共站/过近站点)到小区D的时间差＝t5-t4

假定小区ABCD是一段道路的连续覆盖小区，那么在这四个小区下的用户 在某个短暂的时间范围内的用户数就是该道路的人流量，筛选其中速率符合车辆 特征的用户可归为车流量，按时间段计算移动距离就可以得到对应的人/车流量 速度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非 是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明 的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施 方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进 等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。