[发明专利]智能感知边缘计算融合纳米组网结构

说明书

本发明公开了一种智能感知边缘计算融合纳米组网结构，属于地质勘探、水质检测技术领域，包括：感知层、计算层和通信层，其中，感知层为纳米机器簇，用于对外界进行感知，并生成信源数据；计算层与感知层连接，用于通过预设连接方式对信源数据进行整合，并利用每个纳米机器自身计算能力进行处理，输出计算结果；通信层为纳米机器簇的簇首节点，与计算层连接，用于接收计算结果，以生成纳米机器簇的数据进行传输，通过上层路由最终传输至接收站，以及反馈层，用于基于计算结果判断是否需要对外界环境进行反馈，其中，反馈层采用与感知层相同的纳米机器。该结构使感知端的纳米机器簇通过组网与计算自主完成部分计算任务，并减少需要传输的信息量。

技术领域

本发明涉及地质勘探、水质检测技术领域，特别涉及一种智能感知边缘计算融合纳米组网结构。

背景技术

纳米技术自诺贝尔奖得主理查德·费曼在1959的演说中第一次提出，十九世纪以来纳米技术的飞速发展，使得纳米级的机器制造成为可能。这些能够执行计算、感知和驱动等任务的纳米机器是纳米尺度上最基本的功能单元。由于单个纳米机器仅能在有限的空间范围内执行非常简单的任务，因此为了能够在更大的范围上完成更复杂的任务，需要纳米机器之间通过信息共享，以合作的方式组成分布式的纳米网络。

类似于传统通信网络中的OSI模型和TCP/IP互联网架构，Nakano等提出了一种分层架构，将大规模系统分解成一组更小的单元，各层之间相互独立，通过特定的方式进行信息交互。如图1所示，各层及其主要功能如下：

1)物理层:主要功能用来处理物理材料。它包括两个子层：生物纳米机器子层抽象生物纳米机器的物理细节并定义生物纳米机器的功能；信令子层提供信令功能并通过分子调制/解调。

2)分子链路层：用于直接通信范围。

3)分子传输层：用于大于链路层距离的通信范围。

4)分子传输层：用于端到端的通信范围。

5)应用层：提供多种基于分子通信应用的功能。

这种方式与TCP/IP一样，解决了信息通过路由方式进行传递的方法。在大规模纳米机器组网的场景下，负责感知的纳米机器会带来数量庞大且驳杂的信息，将所有信息传输到接收站会对接收站带来巨大的信息接收压力以及计算压力，并且由于目前大部分分子通信的方式通信距离较短，需要大量的路由节点辅助信息传输，大量信息的路由也给网络带来了巨大的传输压力。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种智能感知边缘计算融合纳米组网结构。

为达到上述目的，本发明实施例提出了智能感知边缘计算融合纳米组网结构，包括：感知层、计算层和通信层，其中，所述感知层为纳米机器簇，用于对外界进行感知，并生成信源数据；所述计算层与所述感知层连接，用于通过预设连接方式对所述信源数据进行整合，并利用每个纳米机器自身计算能力进行处理，输出计算结果；所述通信层为所述纳米机器簇的簇首节点，与所述计算层连接，用于接收所述计算结果，以生成所述纳米机器簇的数据进行传输，通过上层路由最终传输至接收站。

本发明实施例的智能感知边缘计算融合纳米组网结构，将边缘计算融合到通信组网中进行实现，利用多个计算节点使纳米机器完成信息传输和计算的任务，综合了多个节点的计算能力，能够完成更复杂的计算，并且通过预先计算大大降低了路由的数据量与接收站的计算量。

另外，根据本发明上述实施例的智能感知边缘计算融合纳米组网结构还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：反馈层，用于基于所述计算结果判断是否需要对外界环境进行反馈，其中，所述反馈层采用与所述感知层相同的纳米机器。