一种单束体装置、自组织计算网络的近场通讯及构建方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种单束体装置、自组织计算网络的近场通讯及构建方法
本专利技术涉及一种装置，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。
技术介绍
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；N>2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，是本专利技术急需解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种单束体装置、自组织计算复杂网络的近场通讯及构建方法，以去中心化的交互通讯方式和适应这个交互通讯的有序排列的柔性装置，解决前述问题和需求。使用适宜的材料，构建小尺寸的泄露电缆，减小设备尺寸。本专利技术的技术方案具体如下：一种构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，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；其中，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，计算单元与解码编码器之间进行信息交互，发射器接收解码编码器的信息，通过第一同轴泄露电缆向另一节点装置的接收器发送，接收器通过第二同轴泄露电缆接收另一节点装置的发射器的信息，并发送至编码解码器；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。进一步地，发射器接收解码编码器的信息，通过同一同轴泄露电缆向另一节点的接收器发送，接收器通过同一同轴泄露电缆接收另一节点的发射器的信息，并发送至编码解码器。进一步地，同轴泄露电缆包括轴心导线，设于轴心导线外的第一绝缘层，设于第一绝缘层外的屏蔽层，设于屏蔽层外的第二绝缘层，屏蔽层上周期或非周期的开槽；轴心导线为石墨烯管或其他导电材料，屏蔽层由单层石墨烯构成，单层石墨烯具有周期性的或者非周期性的随机破损形成的槽孔，非周期的随机槽孔通过多个已知单层石墨烯制造工艺的集合重整化实现有序的周期的开槽控制。进一步地，集合重整化方法具体如下：以单层石墨烯生产工艺的中可控或不可控原因而产生的一些不连续孔洞结构的材料为基础，优选生产工艺方法明确，控制条件严格，能形成孔洞分布规律恒定的，归为同一工艺；同一个工艺，严格控制条件情况下，生产批次相同的，归为同型原料；把多个不同工艺方法所生产的同型原料组成一个集合。以此集合中的元素，选取其中一种，制造同型的同轴泄露电缆；集合中不同的同型原料元素，其形成的同轴泄露电缆，即构成同型电缆开槽可控有序的状态。进一步地，只有发射器、接收器、放大器任意两者之间连接使用同轴泄露电缆，其余装置之间连接为常规电缆。本专利技术还涉及的包括上述的单束体装置的规则网络装置，其特征在于：规则网络装置呈球形，单束体装置的节点分布在球形表面，放大器节点分布在球体内部，单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部；多个单束体的聚合，节点聚集在球形表面、边聚集在球体内部，形成广播网络链路层；不断加入的独立的计算单元节点聚集连接在一起构成计算网络链路层，计算网络链路层呈球壳状。进一步地，计算网络链路层的两节点间的连接也可以由一个次级子网完成，该次级子网与上级网具有自相似结构，相应的次级子网包含有广播网络链路层和计算网络链路层结构。进一步地，网络中节点、边的聚集是优先聚集，具体过程如下：同源节点的装置优先聚集过程如下：步骤(1)、优先取出节点类型排列中两端计算单元类型相同的单束体装置，将该类单束体装置的计算单元分列两侧，任意一侧的计算单元种类不重复，形成两侧完全对等的单束体装置联合结构；步骤(2)、按照优先原则，余下的单束体，以概率0.5的方式随机分配到两侧，取单束体装置中一端，按计算单元类型连接到同侧已经存在的同源计算单元上；该单束体装置的另外一端计算单元连接到同侧已经存在的同源计算单元上；步骤(3)、加入独立的计算单元，按照优先原则连接到已经存在的同源计算单元上。同型边的装置优先聚集过程如下：步骤(1)、多种同轴泄露电缆，不重复的取多种同轴泄露电缆中的一种；步骤(2)、重复节点优先聚集按照节点优先聚集的步骤(1)、(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：包括基本子图单束体和完备单束体；/n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；/n其中，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，计算单元与解码编码器之间进行信息交互，发射器接收解码编码器的信息，通过第一同轴泄露电缆向另一节点装置的接收器发送，接收器通过第二同轴泄露电缆接收另一节点装置的发射器的信息，并发送至编码解码器；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。/n

【技术特征摘要】
1.一种构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：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；
其中，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，计算单元与解码编码器之间进行信息交互，发射器接收解码编码器的信息，通过第一同轴泄露电缆向另一节点装置的接收器发送，接收器通过第二同轴泄露电缆接收另一节点装置的发射器的信息，并发送至编码解码器；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。


2.根据权利要求1所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：发射器接收解码编码器的信息，通过同一同轴泄露电缆向另一节点的接收器发送，接收器通过同一同轴泄露电缆接收另一节点的发射器的信息，并发送至编码解码器。


3.根据权利要求1所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：同轴泄露电缆包括轴心导线，设于轴心导线外的第一绝缘层，设于第一绝缘层外的屏蔽层，设于屏蔽层外的第二绝缘层，屏蔽层上周期或非周期的开槽；轴心导线为石墨烯管或其他导电材料，屏蔽层由单层石墨烯构成，单层石墨烯具有周期性的或者非周期性的随机破损形成的槽孔，非周期的随机槽孔通过多个已知单层石墨烯制造工艺的集合重整化实现有序的周期的开槽控制。


4.根据权利要求3所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：集合重整化方法具体如下：
以单层石墨烯生产工艺的中可控或不可控原因而产生的一些不连续孔洞结构的材料为基础，优选生产工艺方法明确，控制条件严格，能形成孔洞分布规律恒定的，归为同一工艺；同一个工艺，严格控制条件情况下，生产批次相同的，归为同型原料；把多个不同工艺方法所生产的同型原料组成一个集合；以此集合中的元素，选取其中一种，制造同型的同轴泄露电缆；集合中不同的同型原料元素，其形成的同轴泄露电缆，即构成同型电缆开槽可控有序的状态。


5.根据权利要求1所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：只有发射器、接收器、放大器任意两者之间连接使用同轴泄露电缆，其余装置之间连接为常规电缆。


6.包括权利要求1-5之一的单束体装置的规则网络装置，其特征在于：规则网络装置呈球形，单束体装置的节点分布在球形表面，放大器节点分布在球体内部，单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部；多个单束体的聚合，节点聚集在球形表面、边聚集在球体内部，形成广播网络链路层；不断加入的独立的计算单元节点聚集连接在一起构成计算网络链路层，计算网络链路层呈球壳状。


7.基于权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：计算网络链路层的两节点间的连接也可以由一个次级子网完成，该次级子网与上级网具有自相似结构，相应的次级子网包含有广播网络链路层和计算网络链路层结构。


8.基于权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：网络中节点、边的聚集是优先聚集，具体过程如下：
同源节点的装置优先聚集过程如下：
步骤(1)、优先取出节点类型排列中两端计算单元类型相同的单束体装置，将该类单束体装置的计算单元分列两侧，任意一侧的计算单元种类不重复，形成两侧完全对等的单束体装置联合结构；
步骤(2)、按照优先原则，余下的单束体，以概率0.5的方式随机分配到两侧，取单束体装置中一端，按计算单元类型连接到同侧已经存在的同源计算单元上；该单束体装置的另外一端计算单元连接到同侧已经存在的同源计算单元上；
步骤(3)、加入独立的计算单元，按照优先原则连接到已经存在的同源计算单元上。
同型边的装置优先聚集过程如下：
步骤(1)、多种同轴泄露电缆，不重复的取多种同轴泄露电缆中的一种；
步骤(2)、重复节点优先聚集按照节点优先聚集的步骤(1)、(2)进行；
经过重复优先聚集计算单元节点，形成对等的两大子网的形态；
经过重复优先聚集计算单元节点，形成计算网络链路层与广播网络链路层；
经过重复优先聚集计算单元节点和同轴泄露电缆，形成次级计算网络链路层。


9.基于权利要求8所述的规则网络装置，其特征在于：同源装置编成一组，装置数量控制的方法如下：
编号为n的组，对应的数量F(n)，如下：
公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)，n>＝3，n∈N*自然数；
同型小集束：由孔槽排列规律相近的同型泄露电缆编一组形成同型泄露电缆编一组方法；
编号为n的组，对应的数量F(n)，公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)，n>＝3，n∈N*自然数。


10.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：优先聚集后，同轴泄露电缆以平行、垂直，且不限制以其他角度交互聚集成集束；经过重复优先聚集，在单束体装置中，将满足既是同源计算单元又是同型泄露电缆条件的多个单束体，优先编成一个小集束；
其中，平行聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束平行交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且相互平行；
垂直聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束垂直交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且相互垂直；
呈其他角度聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束倾斜交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且维持原方向不变。


11.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：同轴泄露电缆集束排列，不限制相交，排列方法平行、垂直优于缠绕，缠绕优于纽结。


12.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：优先聚集后，为适应在空间中改变走向的电缆集束保持平行和间距相等，以具有一定抗拉物理特性的螺旋、缠绕的方式聚集成集束，缠绕时，螺旋方式趋同，一个绞节距应当足够长，电缆集束全长内优选少于3个绞节数。


13.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：重复优先聚集后，进一步约束同轴泄露电缆集束彼此靠近，相互交互，约束以吸引参照点对同轴泄露电缆的引力与同轴泄露电缆的自身张力平衡为条件，两个力的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宾斌，
申请(专利权)人：宾斌，
类型：发明
国别省市：云南;53