空中传输计算的通信方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及空中传输计算的通信方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着云计算、大数据的飞速发展，其核心基础设施，数据中心，得到全世界工业界 和学术界的极大关注。基于谷歌等公司提出的分布式计算框架（MapRedUCe[l])和分布式 文件存储系统（GoogleFileSyStem[2]，Had〇〇pDFS[3])，目前的数据中心可以充分利用 廉价计算节点（PC机）提高计算存储能力，而节点之间的通信网络成为数据中心的性能瓶 颈。
[0003] 目前数据中心网络（DCN)普遍采用以太网静态链路和有线网络接口，网络构架主 要是基于FAT-TREE的三层网络构架核心[4]。虽然有线网络链路带宽较宽，但是其固定链 路结构难以适应数据中心大量的随机高突发流量和高负载服务器，不具备动态能源匹配能 力，网络扩展性也遇到瓶颈，限制了数据中心的性能提升[5]
[0004] 无线通信的可控链路与定向天线技术可以克服有线链路的限制，灵活应对数据中 心的随机业务需求，节省能源和成本，无线DCN开始被广泛研宄[6]。其中，高带宽的高频无 线通信，特别是60GHz[6]以及可见光通信[7]，成为最有前景的无线DCN射频解决方案。针 对高频电磁波容易被遮挡的问题，论文[8]提出利用屋顶反射实现准视距传输，利用3D波 束成型解决干扰问题。而论文[9]则利用机架内外双天线实现被遮挡信号的中继传输，提 出全无线DCN的方案。在这些物理层技术的基础上，清华大学的Y.Cui等研宄了无线DCN 的调度和资源分配等问题[15]。
[0005] 无线DCN不同于现有任何无线网络，具有自己特殊性质，包括：
[0006] (1)多对一数据业务：现代数据中心两个主要功能是分布式数据存储和数据处 理，两种功能都存在广泛的多对一传输业务（在TCP造成Incast问题[16, 17])。对于分布 式存储，利用网络编码（纠删码）进行编码存储可以大大提高存储效率[10]。在编码存储 系统中，当产生编码块的时候（新建一个编码块或者修复丢失编码块），通常需要把相关的 K个数据块发送到接收节点并进行网络编码操作（线性相加），即多对一传输任务。对于分 布式数据处理，源于谷歌的MapReduce编程模型[1]是目前最广泛使用的并行大数据处理 模式。在MapReduce模型中，当map节点计算完成后，所有map节点的结果中，凡是有相同 键值（key)的结果都会发送到同一个reduce节点做处理。所以这也是多对一的数据传输 任务。
[0007] (2)紧凑的物理网络空间：为了降低成本，数据中心的计算节点通常都是集中到 一个专门建造的房间之内。所以物理网络空间都限制在房间之内，计算节点之间都规则的 紧密排列。非常适合于用有线连接所有节点，提供参考信号[11]。
[0008] (3)准静态高斯信道：专用数据中心内，计算（通信）节点都位置固定且节点外部 环境很少发生变化；节点之间可以利用屋顶反射形成间接视距传输（LineofSight) [8]。 因此，无线收发节点之间可以形成准静态高斯信道，非常适合发送端的预编码和预处理。
[0009] 总体来说，目前无线DCN基本上集中于无线链路的结构和可行性研究，主要思路 是将成熟的无线通信技术移植到DCN中，这些方案未能充分考虑DCN的网络特性和业务需 求，未能考虑DCN和DC存储功能、计算功能有机结合。
[0010] 参考文献：
[0011] [1].J.DeanandS.Ghemawat,"Mapreduce:Simplifieddataprocessingon largeclusters".ACMCommun.Rev，51(1): 107-113,Jan. 2008.
[0012] [2] ?S.Ghemawat，H.Gobioff，andS. _T.Leung，"Thegooglefilesystem" ? InProceedingsoftheNineteenthACMSymposiumonOperatingSystems Principles，S0SP，03,pages29 - 43,NewYork，NY，USA，2003.
[0013] [3] ?K.Shvachko,H.Kuang，S.Radia，andR.Chansler，"Thehadoopdistributed filesystem".InMassStorageSystemsandTechnologies(MSST)，2010IEEE26th Symposiumon,pages1 - 10,May2010.
[0014] [4] ?M.Al-Fares，A.Loukissa，andA.Vahdat."Ascalablecommoditydata centernetworkarchitecture^.InProc.ACMSIGC0MM2007,2008.
[0015] [5].李丹，陈贵海，任丰原，蒋长林，徐明，"数据中心网络的研究进展与趋 势"，37 (2)，pp. 259-274,计算机学报，2014.
[0016] [6].K.Ramachandran,R.Kokku,R.Mahindra,andS.Rangarajan, "60ghz data-centernetworking:wireless= >worryless"?Tech.Rep.，NECLaboratories America,Inc. ,july2008.
[0017] [7].N.Hamedazimi,Z.Qazi,H.Gupta,V.Sekar,S.R.Das,J.P.Longtin,H. Shah,andA.Tanwer, "Firefly:Areconfigurablewirelessdatacenterfabric usingfree-spaceoptics".InProceedingsofthe2014ACMConferenceon SIGC0MM，SIGC0MM' 14,pages319 - 330,NewYork，NY，USA，2014.
[0018] [8].X.Zhou,Z.Zhang,Y.Zhu,Y.Li,S.Kumar,A.Vahdat,B.Y.Zhao,and H.Zheng,"Mirrormirrorontheceiling:Flexiblewirelesslinksfordata centers".InProceedingsoftheACMSIGC0MM2012Conference，SIGC0MM' 12,pages 443 - 454,NewYork,NY,USA, 2012.
[0019] [9].J._Y.Shin，E.G.Sirer，H.Weatherspoon，andD.Kirovski."On thefeasibilityofcompletelywirelesssdatacenters"?IEEE/ACMTrans. Netw.，21 (5) : 1666 - 1679,Oct. 2013.
[0020] [10].A.Dimakis,P.Godfrey,Y.Wu,M.Wainwright,andK.Ramchandran,^Network codingfordistributedstoragesystems" ?IEEETrans.Inf.Theory, 56(9):4539 -4551,Sept2010.
[0021] [11].C.Shepard,H.Yu,N.Anand,E.Li,T.Marzetta,R.Yang,and L.Zhong, "Argos:Practicalmany-antennabasestations^.InProceedingsof Mobicom' 12,pages53 - 64,NewYork，NY，USA，2012.
[0022] [12].C. -T.Chu,S.K.Kim,Y.Lin,Y.Yu,G.Bradski,A.Ng,and K.Olukotun, "Map-reduceformachinelearningonmulticore''?InProc.Neural InformationProcessingSystemsConference(NIPS),Apr. 2006.
[0023] [13].C.Ranger,R.Raghuraman,A.Penmetsa,G.Bradski,and C.Ko