CN111758298A - 用于估计无线网络节点的可用性和相对邻近度的方法 - Google Patents

用于估计无线网络节点的可用性和相对邻近度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于映射从具有至少一个网络接口的计算设备所观察的无线网络环境的方法，该至少一个网络接口用于访问所述环境。该映射方法需要有限的存储空间和处理功率，从而其可以在所述计算设备上来执行而无需进一步网络服务。从所收集的网络发现跟踪中所生成的结构化映射数据可以实现多种基于位置的移动性或网络路由服务。

Description

用于估计无线网络节点的可用性和相对邻近度的方法
技术领域
本发明属于通信***领域，并且尤其涉及在具有至少一个网络接口的计算设备处检测到的无线环境的映射。
发明背景
为了利用可以访问无线网络的移动计算设备的广泛使用所带来的可能性，具有将可能与用户相关联的移动计算设备归于特定位置和/或特定时间的能力是令人感兴趣的。例如，这允许提供基于位置的服务或与移动性相关的应用，诸如位置识别或个人跟踪。
如今，使用全球定位***GPS或类似的基于卫星的定位***的设备跟踪是对于已知共享的移动解决方案、以及对于一般定位设备(即，GPS接收机)的黄金标准。尽管GPS***提供了准确的定位数据，但它也需要相当大的存储空间并具有高的能耗简档。能耗是当今移动计算设备(如平板电脑、智能手机)的限制因素，而在归属于物联网IoT的设备中则更是如此。此外，由GPS***提供的高准确度可能引起关于用户的移动和活动的隐私问题，而此类隐私侵犯对于例如提供基于位置的服务可能不是必需的。由于GPS***仅随GPS卫星星座之间的若干卫星的视线运行，因此它固有地无法覆盖所有地点。具体而言，排除了室内定位。此外，用于对设备进行本地化的已知方法一般暗示该设备被连接到公共网络(诸如英特网)，从该公共网络可以将地图数据用作服务。通过使用此类服务，服务提供商通常跟踪设备的位置。
要解决的技术问题
本发明的目的是提供克服现有技术的至少一些缺点的方法和***。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种用于主观映射计算设备的无线网络环境的方法。该设备包括用于与无线网络接入节点通信的至少一个无线网络接口、处理单元和存储器元件。该方法包括下列步骤：
-i)在所述设备处，在形成时间跨度的连贯时隙期间，发现无线网络接入节点；
-ii)在每个时隙中，为每个所发现的接入节点生成发现记录，发现记录包括接入节点的唯一标识符以及当前发现时隙的索引，并将所述发现记录存储在所述存储器元件中；
-iii)在所述时间跨度之后，使用映射单元，将所述发现记录处理为经映射的数据，包括：
-对于每个接入节点，将接入节点的可用性的指示与接入节点的唯一标识符相关联，其中该指示包括发现计数，该发现计数是在所述时间跨度内的接入节点的发现数目；
-生成图数据结构，其中所发现的接入节点由相应顶点来表示，并且其中两个顶点在同一时隙中发现对应的接入节点的情况下有条件地通过边来连接；
-iv)将得到的经映射的数据存储在存储器元件中。
优选地，所有所发现的接入节点由所述图数据结构中的相应顶点来表示。
映射单元可以包括数据处理器或电子电路***，该数据处理器或电子电路***被配置或编程为提供至少步骤iii所需的功能性。
优选地，计算设备可以聚集来自执行该方法的步骤i)和ii)的至少一个进一步的计算设备的发现记录。经聚集的发现记录可以优选地被提供给映射单元以用于步骤iii)和iv)的处理。
优选地，在生成图结构的步骤期间，如果在同一时隙中已发现对应的接入节点至少预定次数，则两个顶点通过边连接。预定数目可优选地是1。
优选地，在生成图数据结构的步骤期间，仅当始终在与父顶点对应的接入节点的相同时隙中发现与子顶点对应的接入节点时，才可以将子顶点连接到父顶点。优选地，子顶点比其父顶点具有更少或相等的发现计数。甚至更优选地，子顶点比其父顶点具有更少的发现计数。
根据本发明的一方面，提供了一种用于在不使用接入节点的地理位置数据的情况下使用计算设备来估计无线网络接入节点的可用性和相对邻近度的方法。该计算设备包括用于与无线网络接入节点通信的至少一个无线网络接口、处理单元和存储器元件。该方法包括下列步骤：
a)在所述设备处，在形成时间跨度的连贯时隙期间，发现无线网络接入节点；
b)在每个时隙中，使用所述处理单元为每个所发现的接入节点生成发现记录，所述发现记录包括所述接入节点的唯一标识符以及标识所述当前发现时隙的定时信息，并将所述发现记录存储在所述存储器元件中；
c)在所述时间跨度之后，使用数据处理装置来处理所述发现记录，包括：
对于每个所发现的接入节点，生成包括对所述接入节点的可用性的指示的元数据，其中所述指示包括发现计数，所述发现计数是所述时间跨度内的所述接入节点的发现数目，并且将所述元数据与存储器元件中的所述接入节点的唯一标识符相关联；
d)使用所述数据处理装置，如果任意两个所发现的接入节点在同一时隙中被发现，则生成指示所述任意两个所发现的接入节点彼此邻近的数据，并且将所述数据存储在存储器元件中。
存储器元件可以优选地是计算设备的存储器元件，或者是所述处理装置本地地或通过数据通信通道具有读/写访问的存储器元件。
优选地，所述设备可以是移动设备，并且可以优选地在移动设备的位置演进的同时进行无线网络接入节点的发现。
所述设备可以进一步优选地包括用于估计设备的位移速度的感测装置，并且其中所述时隙的历时可以优选地取决于设备的位移速度。
优选地，所述时隙的历时可以取决于设备的上下文。设备的上下文可以包括对该设备移动的指示。优选地，该设备可以包括上下文感测装置，其包括例如高度计、陀螺仪或加速计，其可操作地连接到数据处理单元。当所感测的上下文指示设备正在移动时，可以使用较短的时隙历时，而所感测的上下文指示设备基本上处于静止时，可以使用较长的时隙历时。替换地，可以使用调度数据将该上下文预先记录在处理单元可以访问的存储器元件中。替换地，处理单元可以基于发现记录集合中新发现的接入节点来检测上下文的改变，其中给定时间跨度内的所发现的接入节点集合的至少一部分的恒定改变可以指示该设备正在移动，而在给定时间跨度内的所发现的接入节点的恒定集合可以指示该设备处于静止。
优选地，在步骤c)期间，数据处理装置可以生成图数据结构，其中所发现的接入节点由相应顶点来表示，并且其中在同一时隙中发现对应接入节点的情况下，两个顶点有条件地通过边来连接，并且其中在步骤d)，任意两个所发现的接入节点在图结构中的对应顶点通过边来连接的情况下被标识为彼此邻近。
如果任意两个所发现的接入节点在同一时隙中被发现至少预定次数，则数据处理装置可以优选地生成指示它们彼此邻近的数据。
优选地，如果任意两个所发现的接入节点始终在同一时隙中被发现，则数据处理装置可以生成指示这两个接入节点彼此邻近的数据。
数据处理装置可以优选地包括计算设备的数据处理单元。
计算设备可以优选地包括多个不同类型的无线网络接口以用于与不同类型的无线网络接入节点进行通信。在步骤b)，每个所发现的接入节点的类型可以优选地被存储在所述发现记录中。优选地，每个所发现的接入节点的类型可以与所述经映射的数据中的每个接入节点相关联。
该无线网络接入节点类型可以优选地包括蜂窝数据网络接入节点、广域网WAN接入节点、或个域网PAN接入节点。
优选地，映射单元或数据处理装置可以是所述计算设备的处理单元。
映射单元或数据处理装置可以进一步优选地是网络节点的处理单元，其经由数据传输从计算设备接收所述发现记录。
唯一标识符可以包括接入节点的MAC地址或蜂窝小区ID。唯一标识符可以优选地是全局唯一的。优选地，唯一标识符对于预定上下文或网络节点集合可以是唯一的。优选地，唯一标识符可以随时间改变。唯一标识符可以例如由所述接入节点周期性地并且随机地生成。
存储在所述发现记录中的唯一标识符可以优选地包括标识所发现的网络接入节点的信息的不可逆的经散列值。
对接入节点的可用性的指示可以优选地包括对计算设备处所接收的信号强度的指示和/或接入节点的类型的指示。
优选地，该方法可以进一步包括以下步骤：把所述经映射的数据结构中的接入节点的至少一个子集与地理位置相关联。地理位置可以优选地通过用户向计算设备的输入来获得。替换地，可以从包括地理数据的数据库中检索地理位置，计算设备对该数据库具有至少间歇的读访问。
优选地，该方法可以进一步包括以下步骤：把被标识为已彼此邻近的接入节点的至少一个子集与地理位置相关联。
该方法可以进一步包括以下后续步骤：
-在计算设备处，发现至少一个接入节点，为所述接入节点生成唯一标识符，并且将每个接入节点的可用性的指示与所述唯一标识符相关联；
-如果至少唯一标识符的对应子集和相关联的指示在所述经映射的数据中或存储器元件中被找到，则得出结论，计算设备位于所述经映射的数据中或所述存储器元件中所描述的无线联网环境内。
根据本发明的另一方面，提供了一种设备。该设备包括联网接口、处理单元和存储器元件，其中处理单元被配置以用于从所提供的跨越被划分为时隙的时间跨度的发现记录集合中生成经映射的数据，其中发现记录包括接入节点的唯一标识符以及发现时隙的索引。该处理单元被进一步配置成如下：
-对于每个接入节点，该处理单位被配置成将接入节点的可用性的指示与接入节点的唯一标识符相关联，其中该指示包括发现计数，该发现计数是在所述时间跨度内的接入节点的发现数目；
-该处理单位被配置成：生成图数据结构，其中所有所发现的接入节点由相应的顶点来表示，并且其中两个顶点在同一时隙中发现对应的接入节点的情况下有条件地通过边来连接；
-该处理单元被配置成将得到的经映射的数据存储在存储器元件中。
根据本发明的一方面，提供了一种包括联网接口、处理单元和存储器元件的设备，其中处理单元被配置以用于从所提供的跨越被划分为时隙的时间跨度的发现记录集合中生成元数据，其中发现记录包括接入节点的唯一标识符以及发现时隙的索引，并且进一步其中：
-对于每个接入节点，处理单元被配置成关联接入节点的可用性的指示，其中指示包括发现计数，发现计数是时间跨度内的接入节点的发现数目，并且将得到的元数据与存储器元件中的接入节点的唯一标识符相关联；
-处理单元被配置成：如果任意两个所发现的接入节点在同一时隙中被发现，则生成指示所发现的接入节点彼此邻近的数据，并且将所述数据存储在存储器元件中。
根据本发明的另一方面，提供一种包括计算机可读代码装置的计算机程序，该计算机程序在计算机上运行时使得计算机执行根据本发明的方法。优选地，当在计算机上运行时，该代码装置可以使该计算机执行根据本发明的任何方面的方法。
根据本发明的最后方面，提供了一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，其上存储了根据本发明各方面的计算机程序。
本发明的各方面提供了生成计算设备的无线网络环境的主观地图的可能性。该方法不基于绝对地理位置数据或坐标来生成地理地图，并且不使用包括地理坐标的绝对地理位置数据。相反，所生成的主观地图提供指示网络环境的以设备为中心的视图的结构化数据，提供对所发现的网络接入节点之间的相对邻近度的估计、以及节点的富元数据(包括对其可用性的指示)。该先前不可用的信息使得能够基于所发现的网络环境来实现应用主机。对于以设备为中心的基于位置的服务，通常无需知晓设备的确切全局坐标。本发明提供了关于设备环境的结构化信息，该信息对于许多应用而言足以提供基于位置的服务或例如与共享移动性相关的示例服务，而不侵犯该设备的用户的隐私。该方法仅需要将网络发现的跟踪作为输入，这允许轻量级的实施，因为它只需要有限数量的存储器存储和处理功率。由于根据本发明的方法可以有利地在其环境正被映射的计算设备上本地地执行，因此与需要因特网接入和/或卫星定位信号的已知方法相比，它提供增强型可靠性、响应性、安全性和保密性。由本发明的实施例实现的其他应用包括但不限于经映射的网络环境中的选择性分组路由算法。
与基于GPS坐标的用于在地理地图上定位网络接入节点的已知方法相比，所提出的方法提供了发现网络的本地特征以及例如接入节点的移动性模式的进一步可能性。
附图简述
通过附图方式解说了本发明的若干实施例，这些实施例不限制本发明的范围，其中：
-图1是示出根据本发明的方法的优选实施例的主要步骤的流程图；
-图2给出用于实现根据本发明的方法的优选实施例的***的优选实施例的示意解说；
-图3给出用于实现根据本发明的方法的优选实施例的***的优选实施例的示意解说；
-图4是如由根据本发明的方法的优选实施例所提供的经映射的数据的解说；
-图5是如由根据本发明的方法的优选实施例所提供的经映射的数据的解说。
具体实施方式
本章节基于优选的实施例和附图更详细地描述了本发明的特征，但并不将本发明限定于所描述的实施例。除非另有阐述，否则具体实施例的上下文中所描述的特征可以与另一个描述的实施例的附加特征相结合。在整个说明书中，相似的附图标记将被用于跨本发明的不同实施例的相似或相同的概念。例如，根据本发明，附图标记110和210均指具有无线网络接口的计算设备。
在整个说明书中使用措词“计算设备”或等效地“设备”来描述装备有无线联网接口并且可以有利地归属于用户的任何计算设备。计算设备的示例包括但不限于个人计算机、PC、膝上型计算机、智能电话、平板计算机、智能电视、智能家用电器(例如，装备有联网接口的冰箱)、智能眼镜、智能手表、可穿戴连接设备、连接交通工具、智能物联网、物联网、对象等等。
在本发明的上下文中，措词“映射单元”与“数据处理装置”等效地使用。映射单元或数据处理装置例如由计算设备的数据处理器来实现，其通过恰适的电路***或计算机软件进行编程以实现针对映射单元或数据处理装置所描述的功能。
图1示出了根据本发明的优选实施例的主要方法步骤。在第一步骤a)，具有用于与无线网络接入节点进行通信的无线网络接口的计算设备发现至少一个无线网络接入节点。取决于无线网络接口，所检测的接入节点可包括以下任何一项：
-无线个人局域网WPAN(例如，蓝牙TM标准IEEE 802.15.1、ZigBeeTMIEEE802.15.4)
-无线局域网WLAN(例如Wi-FiTMIEEE 802.11)
-无线城域网WLAN(例如WiMaxTM IEEE 802.16)
-无线广域网WWAN(例如蜂窝网络：LTETM、UMTSTM、……)。
该设备装备有数据处理器，该数据处理器被配置成在给定时隙内为每个所发现的接入节点生成发现记录。对于形成至少一个时间跨度的多个时隙中的每个时隙重复该操作，并且数据处理器可以访问提供当前时间的时钟单元。可以在多个时间跨度上重复该操作，该时间跨度在时间上可以相邻或可以不相邻。发现记录包括能够唯一地(全局地或在所考虑的网络内)标识所发现的接入节点的标识符、以及发现时隙的指示。定时信息可以例如包括绝对时间戳、相对于设备处的测量的开始时间的相对时间戳、标识周期性测量集合中的测量周期/时隙的索引、或者允许恢复发现绝对时间的任何其他定时信息。此外，可以在组合的发现记录中总结同一接入节点(或同一接入节点集合)的若干发现，该组合的发现记录包括作为定时信息的明确声明的周期，例如从0:00到1:35。所有发现记录存储在存储器元件中，诸如硬盘驱动器HDD、固态驱动器SDD、易失性存储器元件(诸如随机存取存储器RAM)、模块或任何虚拟存储单元(诸如分布式存储，其中物理存储跨越多个互连的设备)。这对应于步骤b)。
在步骤c)，实现映射单元的数据处理器或等效地数据处理装置被配置成从先前已存储在存储元件中的原始发现记录中提取有用的经映射的数据。经映射的数据可被认为是描述所发现的网络接入节点的属性或所发现的接入节点之间的物理结构/邻近度的属性的元数据。该数据处理包括以下步骤：
-对于每个接入节点，接入节点可用性的指示与接入节点的唯一标识符相关联。该指示可以例如是发现计数，其是在记录发现记录期间所述时间跨度内接入节点的发现数目。替换地或除此之外，接入节点的可用性的指示可以包括在计算设备处从每个所发现的接入节点所接收的信号强度的指示，优选地在其多个发现上取平均。此类进一步信息可以优选地提供更精确的可用性信息。所生成的数据作为元数据存储在存储器元件中，该元数据进一步描述所发现的网络接入节点的属性。
使用该数据处理装置，生成数据，该数据指示如果任意两个所发现的接入节点已在同一时隙中被发现，则它们彼此邻近，并且所述数据被存储在存储器元件中。
由处理装置基于发现记录所生成的元数据可以进一步包括对其中已发现特定网络节点的网络上下文或网络结构的指示。这可以例如包括在给定半径内的邻近相邻节点的数目。如果在晚上的不常见时间(例如，在半夜)发现网络接入节点，则该元数据可以进一步包括与网络接入节点相关联的标志。为接入节点生成的元数据可以进一步包括对特征的指示，该特征表征发现接入节点的设备，包括测量的上下文(即该测量设备处于静止或移动中，包括对位移速度的估计)。此外，数据处理装置可以使用总体加权度量来将记录在元数据中的至少一部分特征概括为一个值。结果值可随后被用于客观比较所发现的接入节点的特征与其他接入节点的特征。结果值本身可被记录在元数据中。
元数据的提供显著地丰富了描述所发现的网络环境的数据，并且其允许基于所发现的基础设施的多个应用。这些包括但不限于标识测量设备的上下文、位置和行程标识、所检测的网络基础设施中的数据分组路由、个人移动助手、社交网络、接入点选择、地理广播。
这些动作分别对应于步骤c)和d)。
优选地，步骤d)可以包括图数据结构的生成，其中所有发现的接入节点由相应顶点来表示，并且其中两个顶点在相同时隙中发现对应的接入节点时有条件地通过边来连接。该图结构、连同对于每个接入节点的以上概述的指示可以例如被存储在结构化表或数据库中。该图结构的连通子图指示彼此邻近的接入节点集合。
无线接入点的唯一标识符可以包括基本服务集ID(BSSID)、媒体访问控制(MAC)地址，因特网协议(IP)地址、另一唯一标识符、或其任意组合。对于蜂窝接入节点，可以进一步提供蜂窝小区标识符。此类信息一般由计算设备从其用来发现接入节点的信标信号来收集。接入节点的唯一标识符可以随时间动态地变化，例如从第一唯一标识符到第二标识符。在此类情形中，比较单元优选地被配置成将第二标识符与第一标识符进行匹配，即，以检测到唯一标识符两者指代相同的接入节点。如果发现与具有第一标识符的接入节点相比，具有第二标识符的接入节点与相似或同一接入节点集合邻近，但在不同的发现时间发现，则比较节点得出结论，第一和第二唯一标识符指定同一物理接入节点。
图2解说了根据优选实施例的在执行图1中概述的方法时不同组件或网络实体之间的交互。计算设备110是具有WiFiTM联网接口113、处理单元116(诸如中央处理单元CPU)和未解说的存储器元件的平板计算机。优选地，CPU包括时钟单元。联网接口113允许该设备在划分为连续时隙的时间段期间发现任何WiFiTM网络接入节点A-G。WiFiTM网络接入节点通常广播包括唯一标识符的信标信号。如果设备110在节点的通信范围内，则其接收到该信标。该办法被称为被动网络扫描。替换地，并且如果使用其他联网技术，则设备110可以执行主动扫描，其中该设备主动传送探通信号，该设备的通信范围内的任何兼容网络接入节点通过向该设备传送回其唯一标识符来响应该探通信号。这对应于图1中的步骤a)。
根据图2的示例，在时隙t0，设备110发现接入节点A、D、E、F和G。然后，它生成对应的发现记录112作为这些网络发现的轨迹。该发现记录被存储在设备的处理单元116对其具有写访问的存储器元件中。在时隙t1，设备110已被移动到另一位置，在该位置它发现接入节点A，而在时隙t2，发现接入节点A和B。该发现记录被存储在设备的处理单元116对其具有写访问的存储器元件中。这对应于图1中的步骤b)。
随着无线计算设备110从一个位置移动到另一位置，其发现记录集合变得更异构。发现记录经由数据通信信道被传送到映射单元，或等效地，被传送到数据处理装置140。该映射单元要么由计算设备110可以访问的通信网络中的专用节点处的处理单元来实现，要么由以分布式方式协作地提供映射单元的功能性的互连网络节点的集合来实现。在替换实施例中，可能与共用用户相关联的若干计算设备被配置成在聚集设备处聚集在共用时间跨度内所收集的发现记录。聚集设备是以下设备中的一种设备：由用户指定的设备、或者使用分布式投票算法在用户的设备之间自动选择的设备。该聚集设备随后将所有经聚集的发现记录提供给映射单元，以使得所有用户设备有助于由映射单元所处理的发现记录。在映射单元，将计算设备110收集并存储在发现记录112中的网络发现信息处理为提供无线网络环境的结构化视图的映射数据，其中计算设备110在生成发现记录112的时间跨度期间已演化。在图2所示的实施例中，对于每个接入节点，发现计数都与接入节点的唯一标识符相关联。发现计数是在其期间生成经处理的发现记录的时间跨度内接入节点的发现数目。此外，根据该实施例，生成图数据结构，其中所有所发现的接入节点由相应顶点来表示，并且其中如果对应的接入节点已在同一时隙被发现至少一次，则两个顶点由边连接。
发现计数提供对所述时间跨度期间每个节点的可用性的指示，其中如从计算设备110观察到的，该图的结构提供关于物理环境和所发现的接入点之间的关系的信息。连接到多个其他副顶点的主顶点表示在计算设备位于不同位置时循环地发现的接入节点。主顶点可能表示具有宽的通信范围的无线接入节点，并且其可归属于大的地理区域。替换地，例如，主顶点可以表示在延长的时间段内跟随用户的接入节点，诸如智能手表。连接到相同主顶点的副顶点可能表示具有较窄通信范围的无线接入节点，因为它们只在计算设备访问过的一些位置中被间歇性地发现。它们可以归属于较小的地理区域，该地理区域至少部分地包括在归属于主顶点的较大区域中。
应当注意，在相同环境内和相同时间跨度内不同演进的不同计算设备可能将生成不同的发现记录，因此对应生成的经映射的数据也可能将不同。但是，由于用户趋于具有重复行为，即在家起床、上下班、在同一办公室工作、在餐厅就餐等……，因此并非所有用户/设备都必须装备有对他们环境的绝对代表，绝对代表将代表真值。由本发明的各方面所提供的经主观映射的数据提供了足够的信息，以使得当重新发现与经映射的数据结构相对应的无线接入节点时，计算设备可以识别经先前映射的环境(家庭、工作、饭店……)。通过提供计算设备网络环境的详细主观视图(其并非客观详尽)，所提出的方法允许保护计算设备的用户隐私。同时，生成经映射的数据所需的(其仅将网络发现跟踪作为输入的)存储器使用和处理功率相对较低。
图3示出了本发明的另一实施例。计算设备210包括多个不同类型的联网接口213、213’，每个接口提供对另一联网技术/协议的访问，并且能够发现不同联网技术的网络接入节点A、B。例如，接入节点A是LTETM蜂窝数据网络的天线，而接入节点B是WiFiTM接入节点。在该示例中，设备210包括上述两种类型的联网接口。设备210进一步包括对存储元件具有写访问的处理单元216，其例如被构造为表或数据库。处理单元216被配置成将其发现记录集合212存储在存储器元件220中。如在先前实施例的上下文中描述的，执行网络发现。在该示例中，除了每个所发现的接入节点的唯一标识符和对在其期间进行发现的时隙的指示之外，所生成的发现记录212还包括对所发现的接入节点的类型的指示。在该示例中，该指示允许将每个所发现的接入节点标识为LTETM或WiFiTM接入节点。当然，在不脱离本发明的范围的情况下，存储在每个发现记录中的信息可被不同地构造。该示例的映射单元240由计算设备210的处理单元216来实现。如上所述，映射单元处理在给定时间跨度内生成的发现记录。
通过使用指示每个所发现的网络节点的类型的附加信息，以及通过将相应的接入网络类型与所生成的图结构中的每个顶点相关联，该映射单元能够在所发现的网络接入节点之间验证或提供结构。基于接入节点的类型或发现记录中存储的任何其他进一步信息，根据该实施例的方法例如能够辨别由设备持续发现的图结构的主顶点是否表示覆盖大的地理区域的接入节点(类型：LTETM)、或者对应的接入节点在发现时段期间是否跟随该用户(类型：蓝牙TM)。映射单元240可以访问其中提供接入网络的类型及它们相关联的特征和/或通信范围的存储器元件。通过使用该数据，映射单元能够完善网络环境图：当进行对应的网络发现时，代表具有高相关联的发现计数的所发现的LTETM接入节点的唯一标识符/顶点提供以下信息：生成对应发现记录的计算设备在城市的给定区域中。当进行对应的网络发现时，表示所发现的WiFiTM接入节点的唯一标识符/顶点提供以下信息：生成对应发现记录的计算设备可能在建筑物中。另外，蓝牙TM接入节点的唯一标识符指示在发现时间计算设备位于其中的房间。通过将图结构、发现计数和网络访问类型/技术组合在一起，得到的经映射的数据对于应用主机变得越来越有用。
在附加实施例中，该方法包括将所发现的接入节点与地理位置进行匹配的步骤。地理位置可以是绝对的，例如，由接入节点本身提供的或从地理数据库自动推断出的GPS坐标，或者地理位置可以是主观的，例如“家庭”、“工作”、“校园”，并且可以作为用户输入被提供给经映射的数据。该地理元数据允许计算设备基于先前已映射的所发现的无线接入节点将环境识别为指定的地理位置之一。一旦计算设备识别出该环境，该信息就可被用于启用基于位置的服务。例如，一旦计算设备检测到其位于“家庭”位置，就将其配置成向所检测的环境内的蓝牙设备传送照明指令，该照明指令实现智能家庭照明功能。如果检测到“工作”位置，则智能手机的铃声音量被自动降低。由于经映射的数据包括环境内的所有接入节点，包括对它们可用性的指示，因此计算设备可以取决于所发现的环境来进一步选择数据传输路由。如果要从计算设备传送大数据文件，则计算设备例如被配置成选择其经映射的环境内的网络接入节点，这样做具有最高的可用性。所提供的利用如由本发明的各方面所提供的经映射的数据的应用示例不是穷尽的。
图4提供了如使用本发明的实施例所生成的结构化图数据的示例。在该示例中，计算设备已在包括时隙t1至t12的预定时间跨度期间生成了由表I提供的发现记录。在该实施例中，没有提供关于接入网络类型的信息。对于每个所发现的接入节点，计算对接入节点的可用性的指示(例如检测时间跨度内具有接入节点唯一标识符的接入节点的发现数目)。然后，生成所描绘的图数据结构，其中所有所发现的接入节点均由具有将所计算的发现计数作为权重的相应顶点来表示，并且其中如果在同一时隙中至少发现了一次对应的接入节点，则通过边连接两个顶点。该完整的主观环境映射提供了计算设备的无线网络环境的结构化视图，例如其对于后续环境/识别以及相关联的基于位置的服务是有用。
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表I：图4的发现记录
取决于该应用并且根据不同的实施例，可以进一步构造从同一发现记录集合所生成的图数据。例如，在此示例中，仅当始终在与父顶点对应的接入节点的相同时隙中发现与子顶点对应的接入节点时，才通过将子顶点连接到父顶点来生成非循环有向图。在该示例中，父顶点的孩子总是具有比父顶点本身小的或相等的发现计数。基于表I的数据，得到的有向图在图5中示出。该经映射的数据提供的信息比图4的信息更可靠。即使仅发现一个接入节点，连通群中的图顶点也可能存在于计算设备的环境中。存储在非循环有向图中的附加结构允许获得更复杂的信息，其中需要所发现的接入节点之间的分层结构，例如所发现的接入节点之间的网络路由、计算设备的位置/运动跟踪等。在其他实施例中，将图构造成根树集合也是一种选择。如果与父顶点相关联的发现时隙集合是所有顶点中最小的此类集合，其包括所述子顶点的发现时隙集合，则该子顶点被连接到父顶点。
作为本发明描述的实施例的附加特征，使用从所发现的接入节点获得的进一步数据来丰富发现记录中所存储的信息。如果接入节点是WiFiTM接入节点，则根据接入节点的特征，这包括例如在信标帧中传送的信息，诸如MAC地址、信标区间、RSSI、BSS负载、国家等……。这些信息允许进一步表征所发现的接入节点。如果接入节点是蜂窝数据(GSM/CDMA/LTE/...)节点，则进一步数据可以包括当前小区ID、RSSI、天线位置、技术、相邻蜂窝小区等。如果所发现的接入节点是蓝牙TM接入节点，则进一步数据可包括MAC地址、RSSI、因制造商而异的数据(名称，型号等)。这些数据允许进一步表征所发现的接入节点。例如，基于信号强度RSSI，可以计算出接入点到计算设备的距离的估算值，以便完善经映射的数据的结构。
作为本发明的实施例所描述的附加特征，在其期间在测量设备处记录发现记录的时间跨度历时、以及该时间跨度内网络接入节点的记录发现的频率(即时隙历时)是取决于设备在其中演化的上下文。可以例如使用可操作地连接到设备的数据处理单元的任何感测装置来评估上下文，包括但不限于：加速计、陀螺仪、高度计或其他。例如，设备可以基于传感器数据来识别其处于运动中。当设备处于运行中时，与设备处于静止的情况相比，它能够检测到的网络环境更可能发生变化。因此，在设备移动时，该设备可以增加发现的频率和/或减少用于记录发现的时间跨度(例如达从30到10秒的量级)，并且在设备处于静止时，其可以降低用于记录发现的频率和/或增加用于记录发现的时间跨度。在另一替换方案中，可以将上下文的演化预先记录在数据处理单元可以访问的存储器元件中。取决于当前时间和描述预先记录的上下文(即“运行中”、“工作中”……)的调度信息，该数据处理单元可被配置成推断该设备处于静止(工作)或移动(运行)中。然后将根据上下文来适配发现频率和/或用于记录网络接入节点的发现的时间跨度历时。在又一替换方案中，处理单元可以从已发现的网络接入节点推断上下文的变化：新发现的接入节点的主机，或给定时间跨度内所发现的接入节点集合中的持续变化指示设备的移动。
在所有实施例中，存储在发现记录中的唯一标识符可以优选地是由所发现的网络接入节点所传送的标识符的经散列值。已知的散列函数(诸如md5或sha-1)从任何输入数据提供唯一输出，并且在无法将输入数据恢复为输出数据的意义上是不可逆的。如此拦截任何此类发现记录都不提供有用的信息，并且因此保障设备用户的隐私。但是，当设备将所检测的接入节点的经散列标识符与所述经映射的数据结构中的接入节点的ID进行比较时，它仍然可以明确得出以下发现：第一导致经映射的数据结构，而第二导致与同一接入点有关的与该数据结构相比的数据结构。
如本领域公知的，以上本文概述的方法优选地使用处理装置(诸如数据处理器)来实现，该处理装置被恰适地编程，或者通过特定的电子电路***来实现。基于已给的描述，基于附图，本领域技术人员能够提供此类编程代码装置或电路***而不会造成不适当的进一步负担，此类程序代码装置或电路***提供所需的功能性。
应当理解，由于本发明范围内的各种变化和修改对技术人员来说是显而易见的，因此仅通过解说的方式给出了具体优选实施例的详细描述。保护范围由以下一组权利要求书来限定。

Claims (18)

1.一种用于在不使用接入节点的地理位置数据的情况下使用计算设备来估计无线网络接入节点的可用性和相对邻近度的方法，其中所述计算设备包括用于与无线网络接入节点通信的至少一个无线网络接口、处理单元和存储器元件，所述方法包括以下步骤：
a)在所述设备处，在形成时间跨度的连贯时隙期间，发现无线网络接入节点；
b)在每个时隙中，使用所述处理单元为每个所发现的接入节点生成发现记录，所述发现记录包括所述接入节点的唯一标识符以及标识所述当前发现时隙的定时信息，并将所述发现记录存储在所述存储器元件中；
c)在所述时间跨度之后，使用数据处理装置来处理所述发现记录，包括：
-对于每个所发现的接入节点，生成包括对所述接入节点的可用性的指示的元数据，其中所述指示包括发现计数，所述发现计数是所述时间跨度内的所述接入节点的发现数目，并且将所述元数据与存储器元件中的所述接入节点的唯一标识符相关联；
d)如果任意两个所发现的接入节点在同一时隙中被发现，则使用所述数据处理装置来生成指示所述任意两个所发现的接入节点彼此邻近的数据，并且将所述数据存储在存储器元件中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备是移动设备，并且无线网络接入节点的发现是在所述移动设备的位置演化的同时进行的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设备进一步包括用于估计所述设备的位移速度的感测装置，并且其中所述时隙的历时取决于所述设备的位移速度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)期间，所述数据处理装置生成图数据结构，其中所发现的接入节点由相应顶点来表示，并且其中在同一时隙中发现所述对应的接入节点的情况下，两个顶点有条件地通过边来连接，并且其中在步骤d)，任意两个所发现的接入节点在所述图结构中的对应顶点通过边来连接的情况下被标识为彼此邻近。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，如果任意两个所发现的接入节点在同一时隙中被发现至少预定次数，则所述数据处理装置生成指示所述任意两个所发现的接入节点彼此邻近的数据。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，如果任意两个所发现的接入节点始终在同一时隙中被发现，则所述数据处理装置生成指示所述接入节点彼此邻近的数据。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述计算设备包括多个不同类型的无线网络接口以用于与不同类型的无线网络接入节点通信，并且进一步地其中：
-在步骤b)处，每个所发现的接入节点的类型被存储所述发现记录中；
-每个所发现的接入节点的类型与所述经映射的数据中的每个接入节点相关联。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无线网络接入节点类型包括蜂窝数据网络接入节点、广域网WAN接入节点、或个域网PAN接入节点。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据处理装置被包括在所述计算设备的处理单元中。
10.如权利要求1至8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述数据处理装置被包括在网络节点的处理单元中，其经由数据传输从所述计算设备接收所述发现记录。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的方法，其特征在于，存储在所述发现记录中的所述唯一标识符包括标识所发现的网络接入节点的信息的不可逆的经散列值。
12.如权利要求7至11中的任一项所述的方法，其特征在于，对所述接入节点的可用性的指示包括对所述计算设备处所接收的信号强度的指示和/或对所述接入节点的类型的指示。
13.如权利要求1至12中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：把被标识为已彼此邻近的接入节点的至少一个子集与地理位置相关联。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下后续步骤：
-在所述计算设备处，发现至少一个接入节点，为所述接入节点生成唯一标识符，并且将每个接入节点的可用性的指示与所述唯一标识符相关联；
-如果所述唯一标识符的至少对应子集和相关联的指示在所述存储器元件中被找到，则得出结论，所述计算设备位于所述存储器元件中所描述的所述无线联网环境内。
15.一种包括联网接口、处理单元和存储器元件的设备，其特征在于，所述处理单元被配置以用于从所提供的跨越被划分为时隙的时间跨度的发现记录集合中生成元数据，其中发现记录包括接入节点的唯一标识符以及发现时隙的索引，并且进一步其中：
-对于每个接入节点，所述处理单元被配置成：关联所述接入节点的可用性的指示，其中所述指示包括发现计数，所述发现计数是所述时间跨度内的所述接入节点的发现数目，并且将得到的元数据与存储器元件中的所述接入节点的唯一标识符相关联；
-所述处理单元被配置成：如果任意两个所发现的接入节点已在同一时隙中被发现，则生成指示所述任意两个所发现的接入节点彼此邻近的数据，并且将所述数据存储在存储器元件中。
16.一种包括计算机可读代码装置的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时使得所述计算机执行如权利要求1所述的方法。
17.一种包括计算机可读代码装置的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时使得所述计算机执行如权利要求2至14中任一项所述的方法。
18.一种计算机程序产品，其包括计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有如权利要求16或17中的任一项所述的计算机程序。
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