[發(fā)明專利]一種基于無線自組網(wǎng)的分布式計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911029044.6
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110839220B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文健;汪菊琴
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H04W4/30
• 分類號: H04W4/30;H04W84/18;H04L67/10;H04L67/1001
• 代理公司: 南京聚匠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32339
• 代理人: 耿英

本發(fā)明公開了一種基于無線自組網(wǎng)的分布式計算方法，在無線自組網(wǎng)應(yīng)用的一些特定環(huán)境中，一些計算任務(wù)無法通過獲取高性能計算設(shè)備來完成。本發(fā)明針對這種情況，提出一種基于無線自組網(wǎng)的分布式計算方法和系統(tǒng)，通過將計算任務(wù)分解，分發(fā)給無線自組網(wǎng)中的通信節(jié)點進行分布式計算。本發(fā)明方案充分利用通信節(jié)點的計算能力實現(xiàn)計算任務(wù)的分布式計算，提高了計算效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信、分布式計算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線自組網(wǎng)的分布式計算方法。

背景技術(shù)

分布式計算系統(tǒng)由多個相互連接在一起的計算節(jié)點（計算機或服務(wù)器）組成，并且其中的任何一個點都可以通過通信鏈路與另一個節(jié)點通信。在這種系統(tǒng)中，不存在一個處理和控制中心，網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點都至少和另外兩個節(jié)點相連接，信息從一個節(jié)點到達另一節(jié)點時，可能有多條路徑。同時，網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點均以平等地位相互協(xié)調(diào)工作和交換信息，并可共同完成一個大型任務(wù)。在整個系統(tǒng)執(zhí)行一個任務(wù)時，需要進行大量計算的項目數(shù)據(jù)通常分割成小塊，由多臺計算機分別計算，再上傳運算結(jié)果后統(tǒng)一合并得出數(shù)據(jù)結(jié)論。分布式計算系統(tǒng)如圖1所示。

在無線通信領(lǐng)域，無線自組網(wǎng)是一種與傳統(tǒng)無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點之間都是對等的，每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號。相比傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，無線自組網(wǎng)具有組網(wǎng)靈活簡便、網(wǎng)絡(luò)可靠性高以及覆蓋范圍大等優(yōu)點。無線自組網(wǎng)架構(gòu)示意圖如圖2所示。

無線自組網(wǎng)是由空間分布的通信節(jié)點以及節(jié)點之間的無線通信鏈路組成。為了處理高速業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通信節(jié)點通常配備高性能DSP或/和FPGA硬件處理器，以及高性能存儲設(shè)備等，從性能角度可以視為一個高性能計算節(jié)點。而對于通信鏈路，隨著寬帶通信技術(shù)和MIMO技術(shù)的應(yīng)用，無線鏈路的通信速率能夠達到幾十兆，甚至上百兆，足以支撐節(jié)點之間進行穩(wěn)定、可靠、高速通信。即使兩個節(jié)點之間無法直接通信，也可以通過多跳傳輸進行通信。因此，從形式上來講，無線自組網(wǎng)絡(luò)可以視為一個分布式計算系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)的分布式計算系統(tǒng)不同的是，無線自組網(wǎng)的通信節(jié)點的軟硬件架構(gòu)與計算機不同，且其主要功能是進行無線通信。但對于不參與通信的節(jié)點，或者計算能力有富余的節(jié)點，可以用來參與計算任務(wù)。另一方面，無線自組網(wǎng)的通信節(jié)點依靠無線鏈路進行通信，其性能無法與傳統(tǒng)的分布式計算系統(tǒng)的有線通信鏈路相媲美。由于無線鏈路性能可能無法滿足數(shù)據(jù)傳輸需求，兩個節(jié)點之間的傳輸路徑會受到限制，但對于一些數(shù)據(jù)包較小或?qū)r延不敏感的計算任務(wù)，無線鏈路性能不會對整個任務(wù)的完成產(chǎn)生較大的影響。

在一些領(lǐng)域和垂直行業(yè)，例如軍隊、能源行業(yè)等，無線自組網(wǎng)通常在一些封閉環(huán)境或野外環(huán)境中應(yīng)用。在這種環(huán)境下，通常不會存在數(shù)據(jù)中心或者網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施，如果存在諸如數(shù)據(jù)分析等計算任務(wù)，將無法獲取高性能的計算設(shè)備完成任務(wù)。因此，本發(fā)明提出一種基于無線自組網(wǎng)的分布式計算方法和系統(tǒng)，用于滿足一些特定使用場景下的計算需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的技術(shù)不足，在無線自組網(wǎng)應(yīng)用的一些特定環(huán)境中，一些計算任務(wù)無法通過獲取高性能計算設(shè)備來完成。本發(fā)明針對這種情況，提出一種基于無線自組網(wǎng)的分布式計算方法和系統(tǒng)，通過將計算任務(wù)分解，分發(fā)給無線自組網(wǎng)中的通信節(jié)點進行分布式計算。本發(fā)明方案充分利用通信節(jié)點的計算能力實現(xiàn)計算任務(wù)的分布式計算，提高了計算效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于無線自組網(wǎng)的分布式計算方法，包括如下步驟：步驟一：確定接入節(jié)點和匯聚節(jié)點

網(wǎng)絡(luò)任何通信節(jié)點均可作為網(wǎng)絡(luò)對外的接入節(jié)點，在計算任務(wù)開始前用于接收外部設(shè)備提交的計算任務(wù)的通信節(jié)點為接入節(jié)點，在計算任務(wù)完成后接入節(jié)點作為匯聚節(jié)點收集和合并計算結(jié)果，并傳輸給提交計算任務(wù)的設(shè)備；

步驟二：接入節(jié)點進行計算任務(wù)分解

在進行計算任務(wù)數(shù)據(jù)包分解前，接入節(jié)點獲取網(wǎng)絡(luò)中其他通信節(jié)點的信息來確定參與計算任務(wù)的計算節(jié)點集合、分解后的計算任務(wù)數(shù)據(jù)包的數(shù)目和每個數(shù)據(jù)包的大小；