作者：lijie，HarmonyOS軟總線領(lǐng)域?qū)＜?/p>

相信大家對HarmonyOS的“超級終端”比較熟悉了。那么，您知道超級終端場景下的多種設(shè)備在不同環(huán)境下是如何組成一個網(wǎng)絡(luò)的嗎？這些設(shè)備之間又是如何解決共享資源沖突的？本期我們就來為您揭曉~

一、分布式業(yè)務(wù)的通信挑戰(zhàn)

分布式業(yè)務(wù)的通信主要面臨兩大挑戰(zhàn)：

1. 分布式設(shè)備通信的異構(gòu)情況導(dǎo)致了體驗的瓶頸

基于1+8+N設(shè)備的六大智慧場景（智慧家居、智慧出行、智慧辦公、影音娛樂、運(yùn)動健康、教育關(guān)懷），不同場景下設(shè)備種類、數(shù)量和能力等差異非常大。即使是同類設(shè)備，其硬件能力也不同?？偨Y(jié)來說，分布式設(shè)備存在介質(zhì)、協(xié)議、芯片、環(huán)境和場景5個方面的異構(gòu)，如圖1所示。

圖1 五個異構(gòu)

介質(zhì)和協(xié)議異構(gòu)：傳輸介質(zhì)包括藍(lán)牙、Wi-Fi和PLC等不同類型。而同一類型的傳輸介質(zhì)也有區(qū)別，比如Wi-Fi分為2.4G和5G兩個頻段。此外，還存在協(xié)議的差異，比如Wi-Fi有802.11 a/b/g/n/ac/ax等代際差異。

芯片異構(gòu)：通信芯片硬件有連接能力、天線、調(diào)制解調(diào)方式等差異。

環(huán)境異構(gòu)：不同的環(huán)境，差異非常大。比如家庭環(huán)境下，臥室使用客廳的Wi-Fi，信號需要穿墻；微波爐等設(shè)備帶來電磁干擾；鄰居家Wi-Fi設(shè)備帶來鄰頻干擾等等。

場景異構(gòu)：業(yè)務(wù)的使用場景千差萬別，比如影音娛樂、運(yùn)動出行、辦公商務(wù)、教育等，它們的主要業(yè)務(wù)模型差異很大，對通信能力的訴求也不同。

上面這些異構(gòu)，造成業(yè)務(wù)并發(fā)沖突高、互通兼容性問題多、傳輸可靠性難以保障等問題。

2. 傳統(tǒng)的軟件方案造成通信資源與業(yè)務(wù)應(yīng)用耦合

傳統(tǒng)的端端通信，孤立地使用硬件資源，沒有考慮或者也無法感知存在多設(shè)備、多業(yè)務(wù)的競爭和沖突。進(jìn)而，傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)在軟件實現(xiàn)上將業(yè)務(wù)與連接直接綁定，應(yīng)用視角即通信視角。因此在面臨分布式業(yè)務(wù)時，就有了先天的缺陷，往往因為連接沖突而無法保障業(yè)務(wù)體驗，先天限制了分布式業(yè)務(wù)場景的拓展，割裂了體驗。

二、異構(gòu)組網(wǎng)介紹

針對分布式業(yè)務(wù)面臨的異構(gòu)的現(xiàn)狀，分布式軟總線提出了異構(gòu)組網(wǎng)，目的是在諸多異構(gòu)的情況下建立統(tǒng)一的管理體系，以便即使在諸多不確定性因素的影響下，也能給分布式業(yè)務(wù)提供確定性的通信保障。

圖2 異構(gòu)組網(wǎng)

分布式軟總線基于各種物理介質(zhì)的通信特點(diǎn)，以用戶無感的方式使分布式設(shè)備之間相互發(fā)現(xiàn)并協(xié)商，創(chuàng)造出一個局域的端端橫向網(wǎng)絡(luò)（注：有大網(wǎng)的端云體系稱為縱向網(wǎng)絡(luò)），并通過合適的場景化的軟件算法以極低的功耗?；罹W(wǎng)絡(luò)。分布式軟總線構(gòu)建了這個橫向網(wǎng)絡(luò)之后，就能將諸多分布、孤立的設(shè)備組織起來，從系統(tǒng)底層將多設(shè)備抽象為一個設(shè)備。

然后，分布式軟總線從局域空間內(nèi)通信空口資源的維度，進(jìn)行了重要的視角變換：所有的通信資源都?xì)w屬于分布式軟總線的網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備之間彼此共享這些通信資源。這樣的一個視角轉(zhuǎn)變，解耦了應(yīng)用與通信連接的綁定關(guān)系，使得從軟件角度去解決共享資源沖突的問題成為可能。而在軟件的世界里，共享資源沖突的解決方式就有了太多的可行性的方案。

下面我們從三個方面更詳細(xì)地介紹異構(gòu)組網(wǎng)，看看異構(gòu)組網(wǎng)具體是如何解決共享資源沖突問題的。

1. 通信資源抽象

在分布式設(shè)備間異構(gòu)情況下，分布式軟總線的組網(wǎng)模塊構(gòu)建了分布式業(yè)務(wù)的通信能力的管理面，統(tǒng)一管理異構(gòu)通信資源。分布式軟總線從資源的角度對通信進(jìn)行統(tǒng)一的抽象，將每一個通信資源稱為Lane，將一個分布式設(shè)備的資源合集稱為LaneHub。超級終端的所有Lane形成一個共享資源池，由分布式軟總線統(tǒng)一管理和調(diào)度。

圖3 通信資源抽象

2. 感知與計算

分布式軟總線對所有Lane進(jìn)行信道級的質(zhì)量監(jiān)測，并通過軟件算法將所有收集起來的情況進(jìn)行分類，比如競爭集合、強(qiáng)干擾集合、背景噪音集合等。分布式軟總線構(gòu)建了一套組網(wǎng)智能測算體系，根據(jù)收集到的信息對信道進(jìn)行評估。上層業(yè)務(wù)只需感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和調(diào)用傳輸API進(jìn)行傳輸，無需關(guān)注底層細(xì)節(jié)，由分布式總線自動分配合理的空口資源（頻率、信道等），保證全局最優(yōu)。

圖4 感知與計算3. 調(diào)度與均衡業(yè)務(wù)使用場景千差萬別，可用帶寬、信道負(fù)載、時延、傳輸異常等因素都會影響業(yè)務(wù)的用戶體驗。分布式軟總線建立統(tǒng)一的調(diào)度框架，并對具體的業(yè)務(wù)種類進(jìn)行傳輸建模。以投屏業(yè)務(wù)為例：我們對視頻流業(yè)務(wù)，從內(nèi)容質(zhì)量、用戶交互體驗、用戶觀看體驗三個方面進(jìn)行建模，如圖5所示。分布式軟總線通過底層鏈路感知、時延感知、隊列感知，聯(lián)動業(yè)務(wù)進(jìn)行碼率、幀率、緩存幀的調(diào)整，實現(xiàn)0中斷、0花屏、0卡頓的穩(wěn)定可靠的業(yè)務(wù)體驗。

圖5 視頻流業(yè)務(wù)建模

三、結(jié)束語

異構(gòu)組網(wǎng)是一個不斷演進(jìn)、有生命力的網(wǎng)絡(luò)，我們持續(xù)地增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)感知能力，并對分布式業(yè)務(wù)進(jìn)行精確化的調(diào)度，實現(xiàn)通信資源的合理使用，保障分布式業(yè)務(wù)體驗，并提升負(fù)載能力。

更進(jìn)一步，分布式軟總線基于異構(gòu)組網(wǎng)建立起了分布式軟時鐘體系。網(wǎng)絡(luò)感知、軟時鐘、負(fù)載均衡以及調(diào)度交互，建立起良性的正向循環(huán)，不斷提升業(yè)務(wù)體驗！

編輯：jq