[发明专利]一种基于无线自组网的分布式计算方法

权利要求书

1.一种基于无线自组网的分布式计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：确定接入节点和汇聚节点

网络任何通信节点均可以作为网络对外的接入节点，在计算任务开始前用于接收外部设备提交的计算任务的通信节点为接入节点，在计算任务完成后接入节点作为汇聚节点收集和合并计算结果，并传输给提交计算任务的设备；

步骤二：接入节点进行计算任务分解

在进行计算任务数据包分解前，接入节点获取网络中其他通信节点的信息来确定参与计算任务的计算节点集合、分解后的计算任务数据包的数目和每个数据包的大小；

步骤三：接入节点进行计算任务数据包的分发与计算节点执行计算任务

接入节点根据无线自组网通信协议将数据包对应地传输给计算节点集合中的每个计算节点，计算节点在接收到数据包后，根据通信协议对接收数据包进行解调，获取计算任务；计算节点获取计算任务后，在每个时间单元内根据能够提供的计算能力执行计算任务；

步骤四：接入节点作为汇聚节点进行计算任务的汇聚

接入节点在计算任务完成后作为汇聚节点收集计算结果，所有参与计算任务的计算节点将获得的计算结果分别传输给汇聚节点，汇聚节点将所有计算结果进行合并后，发送给提交计算任务的设备；

接入节点需要获取网络中其他通信节点的信息的具体步骤如下：

（1）网络中的通信节点建立和维持一个邻节点路由表，并通过广播的方式将邻节点路由表发送出去；

（2）网络中的其他通信节点基于一段历史时间内的负载水平评估自身能够提供的平均计算能力；

（3）网络中的其他通信节点通过广播的方式将历史平均计算能力发送出去；

（4）以平均计算能力除以非计算耗时的取值作为量化指标，用于从其他通信节点中筛选参与计算任务的计算节点；其中，非计算耗时主要包括传输耗时和信息处理耗时，非计算耗时与传输路径跳数以及计算节点需要接收的数据包数成正比；

（5）接入节点将网络中的其他通信节点对应的量化指标按照从大到小进行排序，并取前M个节点参与本次计算任务；其中，M个节点能够提供的计算能力之和使得计算任务在规定的计算耗时内完成；

（6）接入节点在确定参与计算任务的计算节点集合后，根据每个计算节点的情况划分计算任务数据包；

（7）根据网络中其他通信节点发送的邻节点路由表，接入节点确定其与计算节点之间的传输路径，以及每条传输路径的跳数；

（8）对于参与计算任务的计算节点，如果与接入节点之间存在多条传输路径，对于每条传输路径，计算传输跳数与计算节点对应的数据包数目的乘积，最终选择乘积最小的路径作为该计算节点的传输路径；

步骤（6）中划分数据包的大小包括如下三种情况：

1）根据预定义的映射关系，计算节点的平均计算能力能够映射为可以处理的比特数目，在规定计算耗时内，计算节点的总计算能力可以映射为一个比特数目，令其数据包的比特数目为P1；

2）若接入节点和计算节点之间包含多跳传输路径，整条路径的传输能力受限于传输能力最弱的一跳，设其对应的数据包的比特数目为P2；

3）根据无线通信标准规定的最大数据包的比特数目，令其数据包的比特数目为P3；

对于每个计算节点，其对应的数据包的比特数目P取值为P1、P2和P3三者中的最小值；若PP1，计算节点对应的数据包数目取值为P1/P的整数部分，否则对应的数据包数目取值为1。

2.如权利要求1所述的一种基于无线自组网的分布式计算方法，其特征在于，步骤（1）中每个通信节点与其对应的邻节点之间的无线链路传输质量不小于预设的无线链路质量门限。

3.如权利要求1所述的一种基于无线自组网的分布式计算方法，其特征在于，步骤（8）首先根据步骤（6）中第一种情况获得P1，其次根据步骤（6）中第二种情况分别获得每条路径对应的P2，然后取P1/P2的整数部分，进而获得该计算节点在不同传输路径情况下需要接收的数据包数目。

4.如权利要求1所述的一种基于无线自组网的分布式计算方法，其特征在于，若步骤三中的计算节点获取计算任务后，在当前时间单元内，当所有软硬件资源用于通信任务，则暂停计算任务，当有软硬件资源可以投入到计算任务时，则重启计算任务。