[發(fā)明專利]一種基于位置感知的層簇式無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)路由方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111002010.5
• 申請(qǐng)日: 2021-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113709843A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓志杰;王穎博;趙志宇;杜曉玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/22
• 分類號(hào): H04W40/22;H04W84/18;H04W16/30
• 代理公司: 武漢智正誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42278
• 代理人: 張世亮

本發(fā)明涉及無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)多播路由技術(shù)領(lǐng)域，且公開(kāi)了一種基于位置感知的層簇式無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)路由方法，包括以下步驟：A、無(wú)線收發(fā)裝置信號(hào)覆蓋的范圍是一個(gè)半徑為R的圓形區(qū)域，以源節(jié)點(diǎn)為坐標(biāo)軸原點(diǎn)建立極坐標(biāo)用O表示，用ρ表示表示源節(jié)點(diǎn)O到目的節(jié)點(diǎn)M的距離長(zhǎng)度，θ表示從Ox到OM的角度，ρ叫做點(diǎn)M的極徑，θ叫做點(diǎn)M的極角，有序數(shù)對(duì)(ρ,θ)就為點(diǎn)M的極坐標(biāo)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離相等，進(jìn)入步驟B；本發(fā)明通過(guò)建立極坐標(biāo)系與號(hào)角天線傳播進(jìn)行很好的結(jié)合，解決了現(xiàn)有的基于60GHz毫米波技術(shù)的無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)路由方法大多以笛卡爾坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，并不能與60GHz毫米波的特點(diǎn)相結(jié)合的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)多播路由技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于位置感知的層簇式無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)路由方法。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)。隨著科技的進(jìn)步，信息時(shí)代的更替，傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)路結(jié)構(gòu)因?yàn)椴渴鹄щy，布線復(fù)雜，維護(hù)成本高等原因已經(jīng)漸漸不能滿足人們對(duì)大型數(shù)據(jù)中心性能，配置，管理維護(hù)等的需求。人們以60GHz技術(shù)為基礎(chǔ)提出了許多無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如Flyways結(jié)構(gòu)，石墨結(jié)構(gòu)等。石墨結(jié)構(gòu)由于自身優(yōu)點(diǎn)將更接近與實(shí)際應(yīng)用。使用在現(xiàn)代無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的無(wú)線通信技術(shù)都是基于毫米波的。60GHz頻段的天線可以調(diào)制出波束角很小的電磁波，這樣天線的方向性得到了大幅增強(qiáng)，同時(shí)，由于波面較窄，使得無(wú)線連接與無(wú)線連接之間的相互干擾得到了減小。所以我們可以將多個(gè)60GHz射頻發(fā)送接收裝置安裝在同樣的機(jī)架頂端或者其他位置，即便他們工作在同樣的頻段。出波束角很小的電磁波，這樣天線的方向性得到了大幅增強(qiáng)，同時(shí)，由于波面較窄，使得無(wú)線連接與無(wú)線連接之間的相互干擾得到了減小。所以我們可以將多個(gè)60GHz射頻發(fā)送接收裝置安裝在同樣的機(jī)架頂端或者其他位置。

在石墨結(jié)構(gòu)中，天線被妥善安置在不同高度上。我們也同樣展示了該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以極大的減少信號(hào)阻斷的發(fā)生，進(jìn)而增加了位于機(jī)架頂端射頻反射器的連通性。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為了讓無(wú)線數(shù)據(jù)中心中的每個(gè)天線在其通信范圍內(nèi)可以與盡可能多的其他天線連接起來(lái)。這些天線是同態(tài)的，并且具有相同的信號(hào)傳輸距離R。為了能夠清晰地展示該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從一個(gè)小的網(wǎng)狀網(wǎng)的實(shí)例說(shuō)起，該網(wǎng)絡(luò)是有4×4個(gè)機(jī)架組成。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元中，相近兩個(gè)機(jī)架之間的水平和垂直距離均不超過(guò)R/3。所以在該單元中，如果位于相同行或者相同列的機(jī)架之間的信號(hào)沒(méi)有被阻擋，那么他們彼此之間可以通信。

路由算法是網(wǎng)絡(luò)通信中的重要環(huán)節(jié)，其主要功能是將數(shù)據(jù)信息從源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)存在多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)時(shí)，其路由路徑也會(huì)存在多條，如何選擇一條最佳的路徑是本發(fā)明的重點(diǎn)。過(guò)去的研究中對(duì)于無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的路由方法往往對(duì)于中間節(jié)點(diǎn)的選擇要么不夠精確，要么不是最優(yōu)路徑。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于位置感知的層簇式無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)路由方法，解決了上述背景技術(shù)中所存在的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于位置感知的層簇式無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)路由方法，針對(duì)現(xiàn)有無(wú)線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)石墨結(jié)構(gòu)提供一種對(duì)于重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)定位精度高，跳數(shù)最少的路由方法，具體如下：

如圖3所示，每個(gè)機(jī)柜作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，由石墨結(jié)構(gòu)特性和60GHz毫米波的特點(diǎn)可知，無(wú)線收發(fā)裝置信號(hào)覆蓋的范圍是一個(gè)半徑為R的圓形區(qū)域，圖3以極坐標(biāo)表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置，以源節(jié)點(diǎn)為坐標(biāo)軸原點(diǎn)建立極坐標(biāo)用O表示，用ρ表示表示源節(jié)點(diǎn)O到目的節(jié)點(diǎn)M的距離長(zhǎng)度，θ表示從Ox到OM的角度，ρ叫做點(diǎn)M的極徑，θ叫做點(diǎn)M的極角，有序數(shù)對(duì)(ρ,θ)就為點(diǎn)M的極坐標(biāo)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離相等，在此基礎(chǔ)上加入了余弦相似度概念，余弦相似度(CosineSimilarity)通過(guò)計(jì)算A和B兩個(gè)向量的夾角余弦值來(lái)評(píng)估他們的相似度將向量根據(jù)坐標(biāo)值，繪制到向量空間中，求得他們的夾角，并得出夾角對(duì)應(yīng)的余弦值，此余弦值就可以用來(lái)表征這兩個(gè)向量的相似性，夾角越小，余弦值越接近于1，它們的方向越吻合，則越相似。