本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法。

背景技術(shù)：

在服務(wù)器系統(tǒng)中，刀片服務(wù)器系統(tǒng)由多個(gè)計(jì)算刀片節(jié)點(diǎn)組成,多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)協(xié)同工作。一般根據(jù)需求，人工選取一個(gè)主節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)的傳輸過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)是通過(guò)電池來(lái)供電的，而能量是受限的。某節(jié)點(diǎn)耗能過(guò)多會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)性能降低或死機(jī)。為了延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)的生存時(shí)間，減少系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)能量損耗，借助可以最大化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生存時(shí)間的中繼節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行選擇、功率資源分配稱為一種基本要求。隨著中繼，協(xié)作和錯(cuò)峰上電的可應(yīng)用條件和技術(shù)的成熟，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中中繼節(jié)點(diǎn)選擇和功率資源分配的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了可能。

多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，主節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)協(xié)作認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算主節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)往往是人為決定的，或是并不設(shè)置中繼節(jié)點(diǎn)。如果沒(méi)有設(shè)置中繼節(jié)點(diǎn)，或是沒(méi)有選擇合適的中繼節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)，會(huì)造成某個(gè)節(jié)點(diǎn)和整個(gè)系統(tǒng)能量耗能過(guò)大，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)性能下降或節(jié)點(diǎn)死機(jī)。

其中，系統(tǒng)生存時(shí)間是指，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中固定數(shù)目的節(jié)點(diǎn)能量過(guò)低導(dǎo)致系統(tǒng)中斷的概率高于預(yù)設(shè)閥值，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)死機(jī)；則在這之前，系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間定義為系統(tǒng)生存時(shí)間。中繼節(jié)點(diǎn)是指，多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和系統(tǒng)協(xié)作的節(jié)點(diǎn)稱為中繼節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)剩余能量是指，中繼節(jié)點(diǎn)完成一次協(xié)作傳輸后，具有的能量稱為節(jié)點(diǎn)剩余能量。那么，最佳中繼節(jié)點(diǎn)是指，在一次系統(tǒng)協(xié)作傳輸過(guò)程之前，有最大剩余能量的中繼節(jié)點(diǎn)稱為最佳中繼節(jié)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)目前技術(shù)發(fā)展的需求和不足之處，提供一種基于移動(dòng)終端的機(jī)頂盒遙控器的實(shí)現(xiàn)方法。

本發(fā)明所述一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法，解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案如下：所述一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法，首先根據(jù)系統(tǒng)需求，任意選取主節(jié)點(diǎn)用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)；在傳輸數(shù)據(jù)之前，系統(tǒng)判斷是否存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；若不存在則系統(tǒng)直接建立主節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的鏈路；

若存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，則將此轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選為備選中繼節(jié)點(diǎn)，形成備選中繼節(jié)點(diǎn)集合；系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況和剩余節(jié)點(diǎn)能量確定轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，在備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)最佳中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)；

當(dāng)系統(tǒng)存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的功率分配方式，選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)完成主節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選的，判斷系統(tǒng)中是否有節(jié)點(diǎn)能夠正確接收到主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RTS數(shù)據(jù)包和目的節(jié)點(diǎn)的ACK數(shù)據(jù)包，并且能夠正確對(duì)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼；即判斷是否存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選的，選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)：當(dāng)備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)的能量比均小于閥值，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況和剩余節(jié)點(diǎn)能量來(lái)選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；否則，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況，忽略剩余節(jié)點(diǎn)能量來(lái)選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；通過(guò)備選中繼節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先值來(lái)確定最佳中繼節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選的，選取具有最大優(yōu)先值的備選中繼節(jié)點(diǎn)為最佳中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送一個(gè)標(biāo)志數(shù)據(jù)包到主節(jié)點(diǎn)；主節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)ACK數(shù)據(jù)包給最佳中繼節(jié)點(diǎn)；之后，主節(jié)點(diǎn)通過(guò)該最佳中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)，并忽略掉來(lái)自其他備選中繼節(jié)點(diǎn)的標(biāo)志數(shù)據(jù)包。

優(yōu)選的，當(dāng)存在兩個(gè)或多個(gè)最佳中繼節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)志數(shù)據(jù)包到達(dá)主節(jié)點(diǎn)的時(shí)間若重疊，主節(jié)點(diǎn)不發(fā)送ACK數(shù)據(jù)包給這些最佳中繼節(jié)點(diǎn)，這些最佳中繼節(jié)點(diǎn)將啟動(dòng)退避機(jī)制，等待一段隨機(jī)時(shí)間后再重新競(jìng)爭(zhēng)；或者，通過(guò)主節(jié)點(diǎn)在優(yōu)先級(jí)相同的最佳中繼節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇。

優(yōu)選的，當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)存在多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，采用基于優(yōu)先級(jí)的上電方式；當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)高時(shí)，對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)也高，根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)順序按照不同時(shí)間對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上電。

本發(fā)明所述一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本發(fā)明中主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)最佳中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，選取中繼節(jié)點(diǎn)可以分擔(dān)主節(jié)點(diǎn)的耗能，減少主節(jié)點(diǎn)耗能，防止出現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)耗能過(guò)大而死機(jī)；

基于最佳中繼節(jié)點(diǎn)的選擇策略的系統(tǒng)鏈路中，當(dāng)有多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，主節(jié)點(diǎn)通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)，采用不同優(yōu)先級(jí)不同時(shí)間的上電方式，使得中繼節(jié)點(diǎn)的耗能減少，降低整個(gè)系統(tǒng)耗能，提高系統(tǒng)性能。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所述一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

鑒于多節(jié)點(diǎn)服務(wù)器系統(tǒng)中，多節(jié)點(diǎn)通信所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法,其方法內(nèi)容如下，首先根據(jù)系統(tǒng)需求，任一選取主節(jié)點(diǎn)用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)；在傳輸數(shù)據(jù)之前，系統(tǒng)判斷是否存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；若不存在則系統(tǒng)直接建立主節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的鏈路；

若存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，則將此轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選為備選中繼節(jié)點(diǎn)，形成備選中繼節(jié)點(diǎn)集合；系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況和剩余節(jié)點(diǎn)能量確定轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，在備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)最佳中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)；

當(dāng)系統(tǒng)存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的功率分配方式，選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)完成主節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。

通過(guò)本發(fā)明，主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)最佳中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，減少主節(jié)點(diǎn)耗能，防止主節(jié)點(diǎn)死機(jī)?；谧罴阎欣^節(jié)點(diǎn)的選擇策略的系統(tǒng)鏈路中，當(dāng)存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的功率分配方式能夠減少系統(tǒng)總耗能，提高系統(tǒng)性能。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例所述基于多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法,具體實(shí)施步驟包括：

1)首先初始化多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始能量設(shè)為E，且備選中繼節(jié)點(diǎn)集合設(shè)為R，此時(shí)為空集；根據(jù)系統(tǒng)需求，任意選取主節(jié)點(diǎn)S，主節(jié)點(diǎn)S將發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)D；

2)然后判斷鏈路情況，周期性檢查節(jié)點(diǎn)剩余能量；

3)判斷系統(tǒng)中是否有節(jié)點(diǎn)能夠正確接收到主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RTS數(shù)據(jù)包和目的節(jié)點(diǎn)的ACK數(shù)據(jù)包，并且可以正確對(duì)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼；即是否存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；

4)若不存在，則不設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)，直接建立目的節(jié)點(diǎn)D到主節(jié)點(diǎn)S的鏈路；

5)若存在，則將該節(jié)點(diǎn)設(shè)為備選中繼節(jié)點(diǎn)，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)組成備選中繼節(jié)點(diǎn)集合；

6)最后，在備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中選取具有最優(yōu)優(yōu)先值的中繼節(jié)點(diǎn)，即選取最佳中繼節(jié)點(diǎn)；

7)最佳中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送ACK數(shù)據(jù)包給主節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)通過(guò)最佳中繼節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。

其中，RTS(rady to send,簡(jiǎn)稱RTS)是指，“請(qǐng)求發(fā)送”數(shù)據(jù)包。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例所述基于多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配方法,在多節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存在主節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，其中N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)組成備選中繼節(jié)點(diǎn)集合，記為R_c＝{R_n|n∈N＝{1,2，...N}}；主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間通信通過(guò)最佳中繼節(jié)點(diǎn)協(xié)助進(jìn)行。

選取最佳中繼節(jié)點(diǎn)的步驟如下：

1)當(dāng)備選中繼節(jié)點(diǎn)集合R_c中所有節(jié)點(diǎn)的能力比均小于閥值(閥值設(shè)為0.5)，即E_n/E_nmax≤0.5，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況和剩余節(jié)點(diǎn)能量來(lái)選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；若E_n/E_nmax＞0.5，系統(tǒng)根據(jù)鏈路情況，忽略剩余節(jié)點(diǎn)能量來(lái)選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)；

2)通過(guò)備選中繼節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先值Δ，來(lái)確定最佳中繼節(jié)點(diǎn)；

其中，α為鏈路度量的權(quán)值系數(shù)，1-α為節(jié)點(diǎn)剩余能量的中繼系數(shù)，

H表示鏈路情況度量值，表示節(jié)點(diǎn)的剩余能量比；

中繼節(jié)點(diǎn)的剩余能量E_n的變化趨勢(shì)符合markov模型：

3)信道鏈路情況判斷：

主節(jié)點(diǎn)S發(fā)送“請(qǐng)求發(fā)送”(rady to send,RTS)數(shù)據(jù)包，目的節(jié)點(diǎn)D監(jiān)聽(tīng)到后，回復(fù)“ACK”數(shù)據(jù)包，所有的備選中繼節(jié)點(diǎn)R_c＝{R_n|n∈N＝{1,2，...N}}監(jiān)聽(tīng)RTS和ACK數(shù)據(jù)包，R_c根據(jù)接收到的RTS和ACK數(shù)據(jù)包對(duì)R_c到目的節(jié)點(diǎn)D的鏈路情況和R_c到主節(jié)點(diǎn)S的鏈路情況進(jìn)行鏈路判斷。

具體步驟如下：

(1)首先初始化，每個(gè)備選中繼節(jié)點(diǎn)R_i的初始能量均為E_n0；并設(shè)備選中繼集合R＝Φ；(2)備選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)監(jiān)聽(tīng)到的數(shù)據(jù)包，對(duì)其到目的節(jié)點(diǎn)D和主節(jié)點(diǎn)S的鏈路狀況進(jìn)行判斷；并周期性地測(cè)量其剩余能量值E_i；

(3)其中能夠正確接收RTS和CTS數(shù)據(jù)包的，并且可以對(duì)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)正確進(jìn)行編解碼的節(jié)點(diǎn)，即轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)被選為備選中繼節(jié)點(diǎn)；

(4)若不存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，則自動(dòng)建立從主節(jié)點(diǎn)S到目的節(jié)點(diǎn)D的鏈路；

(5)若存在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，將該節(jié)點(diǎn)加入到備選中繼節(jié)點(diǎn)集合R_n＝{1,2，...N}，并計(jì)算出備選中繼節(jié)點(diǎn)的的鏈路狀況度量值H；

(6)然后每個(gè)備選中繼節(jié)點(diǎn)計(jì)算各自的優(yōu)先值Δ；

(7)選取具有最大優(yōu)先值的備選中繼節(jié)點(diǎn)為最佳中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送一個(gè)標(biāo)志數(shù)據(jù)包到主節(jié)點(diǎn)S；主節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)ACK數(shù)據(jù)包給最佳中繼節(jié)點(diǎn)；之后，主節(jié)點(diǎn)S將會(huì)通過(guò)該最佳中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)D，并忽略掉可能來(lái)自其他備選中繼節(jié)點(diǎn)的標(biāo)志數(shù)據(jù)包。

對(duì)于存在兩個(gè)或多個(gè)最佳中繼節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)志數(shù)據(jù)包到達(dá)主節(jié)點(diǎn)的時(shí)間若重疊，主節(jié)點(diǎn)不發(fā)送ACK數(shù)據(jù)包給這些最佳中繼節(jié)點(diǎn)；沒(méi)有收到ACK數(shù)據(jù)包的最佳中繼節(jié)點(diǎn)將啟動(dòng)退避機(jī)制，等待一段隨機(jī)時(shí)間后再重新競(jìng)爭(zhēng)?；蛘?，通過(guò)主節(jié)點(diǎn)在優(yōu)先級(jí)相同的最佳中繼節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇。

選擇出最佳中繼節(jié)點(diǎn)確定出主節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的鏈路后，合理分配主節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的功率，使得系統(tǒng)耗能最小。

當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，也會(huì)存在多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)。此時(shí)系統(tǒng)功率為：

采用基于優(yōu)先級(jí)的上電方式, 使得中繼節(jié)點(diǎn)耗能、功率最小。當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)高時(shí)，對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)也高，根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)順序按照不同時(shí)間對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上電，保證系統(tǒng)功率最小，防止出現(xiàn)系統(tǒng)功率過(guò)大造成系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)死機(jī)的現(xiàn)象。

本發(fā)明中，中繼節(jié)點(diǎn)之間不需要信息交互，簡(jiǎn)單可行性高，系統(tǒng)中除了主節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，任何符合條件的節(jié)點(diǎn)都可以充當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)需要能夠正確接收到主節(jié)點(diǎn)的RTS數(shù)據(jù)包和目的節(jié)點(diǎn)的ACK數(shù)據(jù)包，并且可以正確對(duì)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼。

選取中繼節(jié)點(diǎn)可以分擔(dān)主節(jié)點(diǎn)的耗能，防止出現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)耗能過(guò)大而死機(jī)。當(dāng)有多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，主節(jié)點(diǎn)通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)，采用不同優(yōu)先級(jí)不同時(shí)間的上電方式，使得中繼節(jié)點(diǎn)的耗能減少，降低整個(gè)系統(tǒng)耗能。

上述具體實(shí)施方式僅是本發(fā)明的具體個(gè)案，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍包括但不限于上述具體實(shí)施方式，任何符合本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的且任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或替換，皆應(yīng)落入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。