[發(fā)明專利]一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710123964.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN106878439B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵小萌;易凌鷹;喬英良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東浪潮大數(shù)據(jù)研究有限公司
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04L12/12
• 代理公司: 濟(jì)南信達(dá)專利事務(wù)所有限公司 37100
• 代理人: 韓月娥

1.一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法，其特征在于,首先根據(jù)系統(tǒng)需求，任意選取主節(jié)點(diǎn)用來發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)；在傳輸數(shù)據(jù)之前，系統(tǒng)判斷是否存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；若不存在則系統(tǒng)直接建立主節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的鏈路；

若存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，則將此轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選為備選中繼節(jié)點(diǎn)，形成備選中繼節(jié)點(diǎn)集合；系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況和剩余節(jié)點(diǎn)能量確定轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，在備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)通過最佳中繼節(jié)點(diǎn)來傳輸數(shù)據(jù)；

當(dāng)系統(tǒng)存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的功率分配方式，選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)完成主節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸；

判斷系統(tǒng)中是否有節(jié)點(diǎn)能夠正確接收到主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RTS數(shù)據(jù)包和目的節(jié)點(diǎn)的ACK數(shù)據(jù)包，并且能夠正確對(duì)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼；即判斷是否存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；

選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)的步驟如下：1)首先初始化多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始能量設(shè)為E，且備選中繼節(jié)點(diǎn)集合設(shè)為R，此時(shí)為空集；根據(jù)系統(tǒng)需求，任意選取主節(jié)點(diǎn)S，主節(jié)點(diǎn)S將發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)D；

2)然后判斷鏈路情況，周期性檢查節(jié)點(diǎn)剩余能量；

3)判斷系統(tǒng)中是否有節(jié)點(diǎn)能夠正確接收到主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RTS數(shù)據(jù)包和目的節(jié)點(diǎn)的ACK數(shù)據(jù)包，并且可以正確對(duì)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼；即是否存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；

4)若不存在，則不設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)，直接建立目的節(jié)點(diǎn)D到主節(jié)點(diǎn)S的鏈路；

5)若存在，則將該節(jié)點(diǎn)設(shè)為備選中繼節(jié)點(diǎn)，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)組成備選中繼節(jié)點(diǎn)集合；

6)最后，在備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中選取具有最優(yōu)優(yōu)先值的中繼節(jié)點(diǎn)，即選取最佳中繼節(jié)點(diǎn)；

7)最佳中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送ACK數(shù)據(jù)包給主節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)通過最佳中繼節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)；

其中，RTS(rady to send,簡(jiǎn)稱RTS)是指，“請(qǐng)求發(fā)送”數(shù)據(jù)包；

所述基于多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法,在多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存在主節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，其中N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)組成備選中繼節(jié)點(diǎn)集合，記為R_c＝{R_n|n∈N＝{1,2，...N}}；主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間通信通過最佳中繼節(jié)點(diǎn)協(xié)助進(jìn)行；

選取最佳中繼節(jié)點(diǎn)的步驟如下：

1)當(dāng)備選中繼節(jié)點(diǎn)集合R_c中所有節(jié)點(diǎn)的能力比均小于0.5的閥值，即E_n/E_nmax≤0.5，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況和剩余節(jié)點(diǎn)能量來選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；若E_n/E_nmax＞0.5，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況，忽略剩余節(jié)點(diǎn)能量來選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；

2)通過備選中繼節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先值Δ，來確定最佳中繼節(jié)點(diǎn)；

其中，α為鏈路度量的權(quán)值系數(shù)，1-α為節(jié)點(diǎn)剩余能量的中繼系數(shù)，H表示鏈路情況度量值，表示節(jié)點(diǎn)的剩余能量比；

中繼節(jié)點(diǎn)的剩余能量E_n的變化趨勢(shì)符合markov模型：

當(dāng)備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)的能量比均小于閥值，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況和剩余節(jié)點(diǎn)能量來選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；否則，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況，忽略剩余節(jié)點(diǎn)能量來選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；通過備選中繼節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先值來確定最佳中繼節(jié)點(diǎn)；

選取具有最大優(yōu)先值的備選中繼節(jié)點(diǎn)為最佳中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送一個(gè)標(biāo)志數(shù)據(jù)包到主節(jié)點(diǎn)；主節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)ACK數(shù)據(jù)包給最佳中繼節(jié)點(diǎn)；之后，主節(jié)點(diǎn)通過該最佳中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)，并忽略掉來自其他備選中繼節(jié)點(diǎn)的標(biāo)志數(shù)據(jù)包；當(dāng)存在兩個(gè)或多個(gè)最佳中繼節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)志數(shù)據(jù)包到達(dá)主節(jié)點(diǎn)的時(shí)間若重疊，主節(jié)點(diǎn)不發(fā)送ACK數(shù)據(jù)包給這些最佳中繼節(jié)點(diǎn)，這些最佳中繼節(jié)點(diǎn)將啟動(dòng)退避機(jī)制，等待一段隨機(jī)時(shí)間后再重新競(jìng)爭(zhēng)；或者，通過主節(jié)點(diǎn)在優(yōu)先級(jí)相同的最佳中繼節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇；

當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)存在多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，采用基于優(yōu)先級(jí)的上電方式即根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)順序按照不同時(shí)間對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上電。