[发明专利]一种单束体装置、自组织计算网络的近场通讯及构建方法

说明书

本发明涉及一种单束体装置、自组织计算网络的近场通讯及构建方法，单束体装置，包括基本子图单束体和完备单束体；基本子图单束体包括两个节点和连接两个节点的同轴泄露电缆；完备单束体包括两个节点和一个放大器节点，两个节点分别通过同轴泄露电缆与放大器节点连接；基本子图单束体中，节点包括计算单元、编码解码器、发射器和接收器；完备单束体的节点装置结构与基本子图单束体的节点装置结构相同。本发明可以满足集束纤维通讯装置小型化，实现去中心化的自组织通讯。能耗大大减少，同步性增加，避免了对中心的依赖，确保了整个自组织系统的可控性。减少了中间设备的投入成本。

技术领域

本发明涉及一种装置，具体是一种单束体装置，还涉及基于该装置的自组织计算网络的近场通讯及构建方法。

背景技术

大量计算单元，如FPGA等设备进行协同计算，一般的方法是使用中心设备维持通讯并负责它们之间的协同处理规则，就存在通讯传输容量有限，规则可变能力差，能耗高等问题。

一般的通讯网络，只负责传递信息，网络拓扑结构只对传输及维护方面产生影响。自组织计算通讯网络，还负责计算结果，网络拓扑结构还对计算反馈结果产生的影响。

通讯网络中利用无线网可变的调整网络拓扑结构，以改进网络传输容量，缓解网络拥塞。一般是在固定线的基础上再另外部署无线设备，增加成本。

传统计算网络构架的计算单元都是在二维平面上安排印刷电路，计算单元数量增加的需求又给设计带来诸多难点。向三维空间发展是趋势。

安排三维空间中分布的多个计算单元，考虑柔性分布，可以使用柔性电缆来连接各个计算单元。但电缆点对点的通讯又不能满足多个计算单元的联系，即使以通过中心节点设备分配地址IP的形式连接两个以上的计算单元，受制于中心节点设备的性能以及多次协调所带来的能源消耗、难以调整的同步性等问题是传统计算网络主要的困难所在。

狭小空间中无线通讯沟通联系常借助泄露电缆天线实现。泄露电缆天线由于在狭长空间中均匀稳定的传播信号，具有柔性不受空间的形状制约，便于安装，可载多频率，大带宽的信号电波的优点。

由于泄露电缆的物理尺寸决定着整个设备的大小以及使用范围，显然减小电缆的尺寸，能够使得设备可以在一个有限空间中集合更多的计算单元，处理日益增加的计算需求。

一般泄露电缆天线为一条或两条联合工作。泄露电缆天线两端接收处理信号的计算单元，在处理接收到的信息时，若泄露电缆天线数量为N，N＝1时，接收的信息反馈处理复杂度低；N＝2时信息上行和下行对等传播，反馈处理复杂度适中；N2时趋向无穷时，反馈处理复杂度逐次进阶反馈计算对所接收的相同信息处理复杂度随N的不同逐次进阶，多个计算单元之间的反馈计算会因此而变得异常复杂，且难以预知，由此带来许多问题，需要使之可控。

控制复杂度实质上是在设备计算能力和数量恒定的情况下，考虑计算目标任务能够在有限时间内、设备能力范围内一定程度上被接受，是计算处理方法同完成时间、内存空间相关的指标，自适应的复杂网络在一定程度上调整着网络中各种因素以达到平衡。

满足自适应的网络就具有自组织的能力，是有序的体现，也是复杂度可控可估计的体现。计算网络具有自组织能力就要推动计算网络从规则网络向着随机网络转化，其间约束小世界网络与无标度网络有序动态转化是困难所在。

自组织网络拓扑结构的形成主要受一些关键因素约束：节点间关联概率P、节点间链路关联权重W、网络规模N等。所以控制这几个约束条件是关键。控制这些约束条件在计算机软件情况下设置参数可简单的模拟，但在真实物理环境下要实现节点关联概率P、链路关联权重W的控制常常有各种技术不足。

三维物理空间中部署的多个计算单元，当有多个信息需同时发送且在复杂网络中广播，如何以简单的方法实现多个计算单元反馈处理的复杂度O可控，摆脱中心设备的约束、保障网络传输容量、设备数量容量能满足任务需求，是本发明急需解决的问题。

发明内容