[发明专利]一种基于集群的共享射频片上网络及映射方法

权利要求书

1.一种基于集群的共享射频片上网络，包括底层通信子网，底层通信子网包含有路由器、射频使能路由器和电气有线链路，其特征是：还包括共享射频通信子网，所述共享射频通信子网为底层通信子网划分的多个子网格，每个子网格形成一个集群，集群包含有射频使能路由器和射频传输链路，射频使能路由器通过其射频通信节点连接到射频传输链路上，集群共享一个射频通信节点。

2.一种实施权利要求1所述基于集群的共享射频片上网络的映射方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、根据给定的应用通信轨迹图和可用的射频互联资源总带宽约束，通过设计优化目标，确定共享射频片上网络的四个基本参数：集群大小S、集群个数Nc、共享射频信道带宽Bs，以及共享射频信道的数量Ns；

步骤2、对于给定的通信轨迹图，将其划分为Nc个子通信轨迹图，使得切割边数量最少；

步骤3、把射频片上网络结构特征图划分为Nc个子网格，根据子通信轨迹图中各子通信集群间的通信权重，将子通信集群映射到子网格；

步骤4、将每个子通信集群中的处理节点映射到各子网格中的路由节点和射频使能路由器节点。

3.根据权利要求2所述的基于集群的共享射频片上网络的映射方法，其特征是：在步骤1中，四个基本参数：集群大小S、集群个数N_c、共享射频信道带宽B_s，以及共享射频信道的数量N_s满足如下条件：

1）每个集群所包含的处理节点个数相同，且集群个数与集群大小的乘积不小于处理节点的总个数N；

2）共享射频信道的带宽相同，且共享射频信道的数量Ns与共享射频信道带宽Bs的乘积不大于射频互联资源总带宽约束B_rf；

3）共享射频信道的带宽不能小于电气有线传输信道的带宽，且共享射频信道的带宽为电气有线传输信道带宽的整数倍；

对于满足上述约束条件的可能参数组合，采用启发式搜索算法或穷尽搜索算法，选择系统目标函数值最优的组合为基于集群的共享射频片上网络设计参数。

4.根据权利要求3所述的基于集群的共享射频片上网络的映射方法，其特征是：在步骤2中，采用图论中图的划分算法，将给定的通信轨迹图划分为Nc个子通信轨迹图，使得子通信轨迹图之间的切割边数量最少，划分后的子通信轨迹图为子通信集群。

5.根据权利要求4所述的基于集群的共享射频片上网络的映射方法，其特征是：在步骤4中，将每个子通信集群中的处理节点映射到各子网格中的各节点的映射包括3个步骤：

1）射频通信节点映射  

映射时选择各子通信集群中外连接度最大的处理节点映射到各子网格的射频通信节点位置；在有多个处理节点外连接度相等且都为最大外连接度的条件下，选择这些处理节点中内连接度最小的节点映射到射频通信节点；

边界点映射 

按照外连接度高低将外连接度不为零的处理节点，依次映射到子网格的边缘路由节点；

内点映射  

按照内连接度高低将剩余处理节点依次映射到子网格的剩余路由节点。