[发明专利]无线分布式计算系统及资源分配方法

权利要求书

1.一种无线分布式计算系统，其特征在于：它包括通过无线信道相互连接的多个主节点和多个计算节点，主节点将复杂的计算任务分解为多个可并行计算的子任务，向多个计算节点分发子任务并收集计算结果，计算节点执行计算任务并反馈计算结果；主节点包括计算任务拆分与结果合并模块、计算节点调度模块以及通信模块，计算任务拆分与结果合并模块将计算任务分解为多个可并行计算的子任务，将计算任务数据通过通信模块传输到各个计算节点，并将各个计算节点的计算结果合并，获得原计算任务的结果；

单个主节点可以同时与多个计算节点通信，多个计算节点同时执行一个主节点的计算任务，而每个计算节点在任意时刻仅执行一个主节点的计算任务，在执行计算任务过程中，计算节点之间互不通信；

每个主节点调度模块根据信道信息挑选为其执行计算任务的计算节点，并将不同的计算子任务分配给不同计算节点，通信模块根据计算节点调度信息与挑选的计算节点通信，将计算任务数据发送给对应的计算节点，并接收计算节点的计算结果数据，传输到计算任务拆分与结果合并模块。

2.根据权利要求1所述的无线分布式计算系统，其特征在于：主节点包括计算任务拆分与结果合并模块、计算节点调度模块以及通信模块；计算任务拆分与结果合并模块将计算任务拆分为可以并行计算的子任务，并且将各子任务的计算结果合并为原计算任务的结果。

3.根据权利要求1所述的无线分布式计算系统，其特征在于：每个计算节点包括相互连接的计算模块、通信模块、以及功率控制模块；计算模块用以执行计算任务，通信模块用以与主节点进行无线通信，计算模块与通信模块相连接，通信模块将接收到的数据传输到计算模块进行计算，计算模块将计算结果输入到通信模块，利用通信模块发送给主节点，计算模块和通信模块都与功率控制模块相连接，功率控制模块根据计算模块的计算能力以及信道信息，分配计算功率以及通信功率。

4.一种使用权利要求1所述的无线分布式计算系统的资源分配方法，其特征在于：具体包括计算节点调度方法以及计算节点的功率分配方法；计算节点调度方法为主节点根据其与计算节点之间的信道信息，挑选部分计算节点，将计算任务分解为多个可并行计算的子任务，每个计算节点执行一个子任务，最大化无线分布式计算系统的通信速率；计算节点的功率分配方法为计算节点根据自身计算能力以及信道信息，在总功率受限的情况下，分配各自的计算功率以及通信功率，最大化计算速率。

5.根据权利要求4所述的资源分配方法，其特征在于具体步骤如下：

1)所有空闲计算节点主动广播探测信号，用于供主节点获取计算节点的信道信息；

2)主节点记录并收集所有获取的空闲计算节点的探测信号中的信道信息，将所有空闲计算节点信道信息以集合的方式记录，并标注各个计算节点到主节点的信道信息；

3)主节点根据各个计算节点的信道信息，在考虑不同计算节点之间通信干扰的情况下，挑选为自身执行计算任务的计算节点，并估计无线通信的传输速率，挑选计算节点在功率有限情况下、尽可能降低计算节点之间的干扰的同时最大化整个无线分布式计算系统的通信速率之和；

4)计算节点根据信道信息与自身计算能力，分配计算功率和通信功率，利用计算功率执行计算任务，并将计算结果传输到主节点，其中各个计算节点执行的计算任务并行执行，计算节点之间无需通信，每个计算节点在计算结束后将结果反馈到主节点进行合并；

5)主节点收集所有计算节点的计算结果，合并获得最终计算结果。