CN107306194B - 网络系统和网络系统的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络系统和网络系统的构建方法，该网络系统包括N×M个节点组成的N行M列的节点阵列，其中，N和M均为偶数；M个列节点包括M/2个节点单元，每个节点单元包括第一列节点和第二列节点，该第一列节点中的节点按照两个节点的行序号之和等于N+1通信连接；该第二列节点中的节点按照两个节点的行序号之差等于N/2通信连接；每个节点单元中节点的连线组成一条经过2×N个节点的扭形闭环。本发明实施例的网络系统和通过该构建方法构建的网络系统，具有更低的平均传输跳数，使得网络系统具有更短的传输时延，能够提高用户体验。

Description

网络系统和网络系统的构建方法

技术领域

本发明涉及信息技术领域，并且更具体地，涉及网络系统和网络系统的构建方法。

背景技术

网络系统中的节点可以采用多种连接方式。例如，网络系统广泛使用网格(Mesh)和环面(Torus)拓扑结构对网络系统中的节点进行通信连接。近年来针对网络系统中的节点的连接方式的研究越来越多。具有优良的节点连接方式的网络系统具有很多优秀的网络特性，例如基建开销低、容错性好、高度的对称性以及良好的拓展性等。

在网络系统中，网络直径(即最大传输跳数)的大小，直接影响网络传输的时延。网络直径越大，网络传输时延越长。为了降低网络系统的最大传输跳数，缩短网络传输时延，现有技术中构建了多种网络系统。例如，基于双扭曲环(Doubpy Twisted Torus，简称为“DTT”)实现的网络系统、基于矩形扭曲环(Rectangupar Twisted Torus，简称为“RTT”)实现的网络系统和基于网格折叠矩形扭曲环(Treppis Fopded Rectangupar TwistedTorus，简称为“TFRTT”)实现的网络系统，这些网络系统的最大传输跳数虽然有所降低。但是，网络系统的优劣不仅需要考虑最大传输跳数，还需要考虑网络系统中节点之间的平均传输跳数。即网络系统中，平均传输跳数的大小，也直接影响网络传输的时延。平均传输跳数越大，网络时延越长。现有技术中的网络系统中节点之间的最大传输跳数虽然有所降低，但是平均传输跳数依然较高，从而影响网络性能。

发明内容

本发明实施例的网络系统和网络系统的构建方法，能够使网络系统具有更低的平均传输跳数，以使网络系统具有更短的传输时延，提高用户体验。

第一方面，提供了一种网络系统，该网络系统包括N×M个节点组成的N行M列的节点阵列，其中，N和M均为偶数；M个列节点包括M/2个节点单元，每个节点单元包括第一列节点和第二列节点，该第一列节点中的节点按照两个节点的行序号之和等于N+1通信连接；该第二列节点中的节点按照两个节点的行序号之差等于N/2通信连接；该第一列节点中行序号为s的节点与该第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N；或该第一列节点中行序号为f的节点与该第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

因此，该网络系统中的M个列节点可以包括M/2个节点单元，每个节点单元中节点的连线组成一条经过2×N个节点的扭形闭环(即行节点采用扭环式)，以使该多个节点单元组成的网络系统具有更低的平均传输跳数，从而该网络系统具有更低的传输时延，能够提高用户体验。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该M/2个节点单元包括A个第一节点单元和(M/2)-A个第二节点单元，其中，A为大于或等于0且小于或等于M/2的正整数；该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小；该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大。

该网络系统包括的第一节点单元和第二节点单元的个数可以根据需要灵活选择，从而能够根据需要确定多样化的网络系统。

结合第一方面或第一方面的可能的实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小1；该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大1。

该网络系统可以包括基于相邻两个列节点组成的第一节点单元或第二节点单元，不但能够简化该网络系统，同时能够降低该网络系统的平均传输跳数，从而缩短时延。

结合第一方面或第一方面的可能的实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，该A＝0，该M个列节点包括M/2个第二节点单元；或该A＝M/2，该M个列节点包括M/2个第一节点单元。

该网络系统可以包括M/2个同一类节点单元，进一步地，该网络系统包括M/2个完全相同的节点单元，不但可以简化该网络系统，同时能够进一步降低该网络系统的平均传输跳数，缩短该网络系统的时延。

结合第一方面或第一方面的可能的实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，每一行节点中列序号为i的节点与同一行节点中列序号为i+p的节点通信连接，该每一行节点中列序号为j的节点与同一行节点中列序号为j+p–M的节点通信连接，其中，i＝1、…、M-p，j＝M-p+1、…、M，p为大于或等于1且小于或等于M/2的正整数。

该网络系统包括的行节点可以采用重叠式进行连接，该网络系统包括的列节点可以采用扭环式进行连接，两个维度(即行和列)采用不同的连接方式，可以减小网络系统的对称性，从而降低两个节点同时连接到同一个节点的概率，使得该网络系统均有更低的平均传输跳数，进一步缩短网络系统的传输时延

结合第一方面或第一方面的可能的实现方式，在第一方面的第五种可能实现方式中，该p为(M/2)-1。

该网络系统包括的行节点采用重叠式进行连接后，该p为(M/2)-1可减小该网络系统的平均传输跳数，缩短该网络系统的传输时延。

第二方面，提供一种网络系统的构建方法，该构建方法由构建网络系统的装置执行，该构建方法包括用于获取上述第一方面或第一方面中任意可能的实现方式的网络系统的步骤。

第三方面，提供一种处理设备，该处理设备包括存储器、处理器和总线系统。其中，该存储器和处理器通过总线系统相连，该存储器用于存储指令，该处理器用于执行该存储器存储的指令，并且当该处理器执行该存储器存储的指令时，使得该处理器可以通过执行相应步骤获取上述第一方面或第一方面中任意可能的实现方式中的网络系统。

第四方面，提供了一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于获取第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的网络系统的相关步骤的指令。

基于上述技术方案，本发明实施例的网络系统、网络系统的构建方法、处理设备以及计算机存储介质，使得网络系统具有更低平均传输跳数，进而缩短网络系统的时延，提高用户体验。

附图说明

图1中的(a)是4行8列的传统网络系统的示意图，(b)是4行8列的DTT网络系统的示意图，(c)是RTT网络系统的示意图，(d)是TFRTT网络系统的示意图。

图2中的(a)是根据本发明实施例的基于第一种连接方式的节点单元的示意图，(b)是根据本发明实施例的基于第二种连接方式的节点单元的示意图，(c)是根据本发明实施例的基于第三种连接方式的节点单元的示意图，(d)是根据本发明实施例的基于第四种连接方式的节点单元的示意图。

图3是根据本发明实施例网络系统的示意图。

图4是根据本发明另一实施例网络系统的示意图。

图5是根据本发明又一实施例网络系统的示意图。

图6是根据本发明实施例网络系统的构建方法的示意图。

图7是根据本发明另一实施例网络系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

应理解，本发明实施例中的节点可以包括路由节点，其中，路由节点可以包括交换机或路由器。

在本发明实施例中，跳数是指从源节点到目标节点所经过的节点个数，最大传输跳数指网络系统中两节点之间通信经过的最多节点个数，平均传输跳数指网络系统中所有节点中两两节点进行通信经过节点个数的平均值。其中，网络系统节点之间的平均传输跳数可以如公式(1)所示：

其中，为平均传输跳数，N×M为网络规模的大小，k为跳数，S_k为k跳的节点数。

以下结合图1中的(a)-(d)，以4×8个节点组成的4行8列的网络系统为例，对现有技术中网络系统节点之间的最大传输跳数和节点之间的平均传输跳数进行说明。

图1中的(a)是4行8列的传统网络系统示意图。如图1中的(a)所示，传统网络系统中，每个节点与相邻四个节点通信连接。另外，由于网络系统的端部(例如第一行、第四行、第一列和第八列)的节点仅有三个相邻节点或两个相邻节点，因此，每一行两端的节点通信连接，每一列两端的节点通信连接。图1中的(b)是4行8列的DTT网络系统示意图。如图1中的(b)所示，在传统网络系统的基础上，该DDT网络系统每一行的最后一个节点与下一行的第一个节点通信连接，最后一行的最后一个节点与第一行的第一个节点通信连接，每一列的第一个节点与下一列的最后一个节点通信连接，最后一列的第一个节点与第一列的最后一个节点通信连接。图1中的(c)是RTT网络系统示意图。如图1中的(c)所示，在传统网络系统的基础上，该RTT网络系统每一行的连接关系不变，每一列的两端节点的连接关系为：若RTT网络系统的网络规模大小为N×M且M为偶数，行序号从上向下依次标注为1、2、…、N，列序号从左向右依次标注为1、2、…、M，则对于列序号小于等于M/2的列，其第一个节点连接其序号加M/2对应列的第N个节点，对于列序号大于M/2的列，其第N个节点连接其序号减M/2对应列的第1个节点。图1中的(d)是TFRTT示意图。如图1中的(d)所示，TFRTT网络系统是在RTT网络系统基础上演进而来，最外围两行中每一行内节点采用重叠式的连接方式，而内部行和列之间采用交叉方格连接关系。上述四种网络系统节点之间的最大传输跳数和节点之间的平均传输跳数可以如表一所示：

表1

上述四种网络系统中，虽然RTT网络系统和TFRTT网络系统在最大传输跳数和平均传输跳数方面都有所降低，但此两种网络系统的平均传输跳数依然较高，导致网络系统的传输时延长。

为了解决网络系统中平均传输跳数高的问题，本发明实施例提供了一种网络系统，该网络系统包括N×M个节点组成的N行M列的节点阵列，其中，N和M均为偶数；M个列节点包括M/2个节点单元，每个节点单元包括第一列节点和第二列节点，

该第一列节点中的节点按照两个节点的行序号之和等于N+1通信连接(列内连接)；

该第二列节点中的节点按照两个节点的行序号之差等于N/2通信连接(列内连接)；

该第一列节点中行序号为s的节点与该第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N(列间连接)；或该第一列节点中行序号为f的节点与该第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1(列间连接)。

具体地，在本发明实施例的网络系统中，该网络系统可以包括M/2个节点单元，每个节点单元包括两个列节点。基于上述两种列内连接方式和上述两种列间连接方式，该节点单元内节点之间的连接方式可以至少包括以下四种：

第一种连接方式：如图2中的(a)所示，第一列节点的列序号小于第二列节点的列序号，该第一列节点中行序号为s的节点与该第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N。

第二种连接方式：如图2中的(b)所示，第一列节点的列序号小于第二列节点的列序号，该第一列节点中行序号为f的节点与该第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

第三种连接方式：如图2中的(c)所示，第一列节点的列序号大于第二列节点的列序号，该第一列节点中行序号为f的节点与该第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

第四种连接方式：如图2中的(d)所示，第一列节点的列序号大于第二列节点的列序号，该第一列节点中行序号为s的节点与该第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N。

其中，该网络系统包括的M/2个节点单元可以采用该四种连接方式中的至少一种。例如，该网络系统包括的该M/2个节点单元均为基于第一种连接方式的节点单元；又例如，该M/2个节点单元中一部分节点单元为基于第一种连接方式的节点单元，另一部分节点单元为基于第二种连接方式的节点单元等。该四种连接方式的每一种连接方式，都可以使得节点单元中两个列节点中的节点的连线组成一条经过单元节点内所有节点(2×N个节点)的扭形闭环(即扭环式)。基于该四种连接方式中的任意一种或几种连接方式组成的网络系统具有更低的平均传输跳数，从而具有更低的传输时延，以便于提高用户体验。

如上文所述，该节点单元中节点的连接方式可以包括至少四种。为了便于区分基于该四种连接方式所组成的节点单元，可以将该基于四种连接方式所组成的节点单元分为两类。即可选地，该M/2个节点单元可以包括A个第一节点单元和(M/2)-A个第二节点单元，其中，A为大于或等于0且小于或等于M/2的正整数；该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小；该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大。

具体地，第一种连接方式和第二种连接方式中第一列节点的列序号均小于第二列节点的列序号，而第三种连接方式和第四种连接方式中第一列节点的列序号大于第二列节点的列序号。因此，可以按照第一列节点和第二列节点列序号的大小将节点单元分为两类。例如，将基于第一种连接方式和第二种连接方式的节点单元作为第一节点单元，基于第三种连接方式和第四种连接方式的节点单元作为第二节点单元。进一步地，以第一节点单元和第二节点单元对节点单元进行区分后，本发明实施例的网络系统可以包括至少两种情况：

情况一、该A＝0，此时该M个列节点包括M/2个第二节点单元；或该A＝M/2，该M个列节点包括M/2个第一节点单元。

情况二、0<A<M/2，此时该M列节中既包括第一节点单元又包括第二节点单元。

应理解，如果该网络系统包括多个第一节点单元，此时该多个第一节点单元可以全部为基于第一种连接方式组成的第一节点单元，也可以全部为基于第二种连接方式组成的第一节点单元，还可以一部分第一节点单元为基于第一种连接方式组成的第一节点单元，另一部分第一节点单元为基于第二种连接方式组成的第一节点单元。同理，该网络系统包括多个第二节点单元的情况与该网络系统包括多个第一节点单元的情况相似，不在此赘述，

进一步地，在本发明实施例中，作为示例而非限定的，该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小1；该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大1。

具体地，在本发明实施例的网络系统中，第一节点单元中的两个列节点可以为列序号相邻的两个列节点，第二节点单元中的两个列节点也可以为列序号相邻的两个列节点。例如，该第一节点单元包括列序号为5的列节点和列序号为6的列节点，其中，该列序号为5的列节点为第一列节点，该列序号为6的列节点为第二列节点。又例如，该第二节点单元包括列序号为7的列节点和列序号为8的列节点，其中，该列序号为7的列节点为第二列节点，该列序号为8的列节点为第一列节点。可选地，该A＝M/4，该每个第一节点单元中的第一组节点、该每个第一节点单元中的第二组节点、该每个第二节点单元中的第二组节点和该每个第二节点单元中的第一组节点为列序号连续的四组节点。即该第一节点单元的个数和该第二节点单元的个数可以相同，并且该第一节点单元和该第二节点单元可以交替排列。

需要说明的是，以上列举的将基于上述四种连接方式组成的节点单元分为第一节点单元和第二节点单元，仅仅为了对基于该四种连接方式组成的节点单元进行区分，不应对本发明组成任何限定。

上文描述了根据本发明实施例的网络系统可以包括基于多种连接方式进行通信连接的M个列节点。进一步地，该网络系统包括的N个行节点也可以基于多种连接方式通信连接。例如，该网络系统中的N个行节点的连接方式可以为重叠式。即可选地，该网络系统中的每一行节点中列序号为i的节点与同一行节点中列序号为i+p的节点通信连接，该每一行节点中列序号为j的节点与同一行节点中列序号为j+p–M的节点通信连接，其中，i＝1、…、M-p，j＝M-p+1、…、M，p为大于或等于1且小于或等于M/2的正整数。可选地，该p可以为(M/2)-1。

在本发明实施例的网络系统中，行节点可以采用重叠式连接，列节点可以采用扭环式连接(本发明实施例的网络系统中，节点单元内的连接方式可以称为扭环式连接)，两个维度采用不同的连接方式，可以减小网络系统的对称性，从而降低两个节点同时连接到同一个节点的概率，使得该网络系统具有低的平均传输跳数，缩短该网络系统的传输时延。

应理解，本发明实施例提供的网络系统有多种。只要基于本发明实施例中四种连接方式中的任意一种连接方式(扭环式)组成的网络系统均属于本发明实施的网络系统。其中，列节点采用扭环式且行节点采用重叠式连接的网络系统，是本发明实施例的一种优选的网络系统。

还应理解，本发明实施例中的行和列仅仅表示两个方向，在实际应用中该网络系统行列可以互换。例如，该网络系统中该N行M列的节点阵列的行节点的连接方式为重叠式，列节点的连接方式为本发明实施例中节点单元的连接方式(即扭环式)；或者是该网络系统中N行M列的节点阵列的列节点的连接方式为重叠式，行节点的连接方式为扭环式。

上文描述了在该网络系统中，该节点单元内的2×N个节点的连接方式可以分为两类(即第一节点单元和第二节点单元)，每一类节点单元包括两种连接方式。以下，结合网络系统的几种具体形式，对本发明实施例中的网络系统进行描述。

例如，本发明实施例中，作为示例而非限定的该网络系统可以包括第一网络系统。该第一网络系统可以包括基于一种连接方式组成的一类节点单元。换句话说，该第一网络系统M/2个完全相同的节点单元。

以该第一网络系统为4×8个节点组成的4行8列的方形阵列，该四个节点单元中的节点均采用第一种连接方式为例，该第一网络系统的示意图可以如图3所示。

其中，该第一网络系统中N个行节点的连接方式可以包括：

该每一行节点中的节点按照从左向右(或从右向)依次对应有列序号(1、2、3、…、8)；每一行节点中列序号为i的节点与同一行节点中列序号为i+p(本实施例中可以取p＝3)的节点通信连接，该每一行节点中列序号为j的节点与同一行节点中列序号为j+p–M的节点通信连接，其中，i＝1、…、5，j＝6、7、8。换句话说，每一行节点中列序号小于或等于8-p的节点与同一行节点中该节点的序号加p对应的节点通信连接；每一行节点中列序号大于8-p的节点与同一行节点中该节点的序号减8-p对应的节点通信连接，p为1到M/2中的任何一个正整数。

该八个列节点中的每一列节点按照从左到右(或从右到左)依次对应有列序号(1、…、8)。该每一列节点按照从上到下(或从下到上)依次对应有行序号(1、…、4)。该八个列节点组成的四个节点单元中的第一个节点单元为基于第一种连接方式的第一节点单元，具体地，该第一个节点单元中节点的连接方式可以包括：

第一列节点(列序号为1的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之和等于5通信连接；

第二列节点(列序号为2的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之差等于2通信连接；

该第一列节点(列序号为1的列节点)中行序号为s的节点与该第二列(列序号为2的列节点)节点中行序号为s-1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N。

列序号为3、4、5、6、7和8组成的三个节点单元中每个节点单元的列节点的连接方式可以参照上述列序号为1和2的列节点组成的第一节点单元的连接方式。遍历该三十二个节点的跳数情况，并按照上述公式(1)计算该网络系统的平均传输跳数，获取的节点之间最大传输跳数和节点之间的平均传输跳数分别为：4和2.39。因此，该第一网络系统相较于的RTT网络系统等具有更低的平均传输跳数，从而具有更短的传输时延，能够提高用户体验。

又例如，本发明实施例中，作为示例而非限定的该网络系统可以包括第二网络系统。该第二网络系统可以包括基于两种连接方式组成的一类节点单元。换句话说，该基于两种连接方式组成的两种节点单元属于同一类节点单元。即该两种连接方式可以是第一种连接方式和第二种连接方式(第一节点单元)；该两种连接方式还可以是第三种连接方式和第四种连接方式(第二节点单元)。

其中，该第二网络系统的行节点的连接方式有多种，该第二网络系统行节点的连接方式可以与第一网络系统行节点的连接方式相同，为了避免赘述，省略其详细说明。具体地，以该第二网络系统为4×8个节点组成的4行8列的方形阵列，该第二网络系统的八个列节点包括四个节点单元为例，该第二网络系统的示意图可以如图4所示。

该四个节点单元中的第一个节点单元为基于第一种连接方式的第一节点单元，具体地，该第一个节点单元中节点的连接方式可以包括：

第一列节点(列序号为1的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之和等于5通信连接；

第二列节点(列序号为2的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之差等于2通信连接；

该第一列节点(列序号为1的列节点)中行序号为s的节点与该第二列(列序号为2的列节点)节点中行序号为s-1的节点通信连接，该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N。

该四个节点单元中的第二个节点单元为基于第二种连接方式的第一节点单元，具体地，该第二个节点单元中节点的连接方式为：

第一列节点(列序号为3的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之差等于2通信连接；

第二列节点(列序号为4的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之和等于5通信连接；

该第一列(列序号为3的列节点)节点中行序号为f的节点与该第二列(列序号为4的列节点)节点中行序号为f+1的节点通信连接，该第一列节点(列序号为3的列节点)中行序号为N的节点与第二列节点(列序号为4的列节点)中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

列序号为5和6组成的第三个节点单元中节点的连接方式可以参照列序号为1和2组成的第一个节点单元中节点的连接方式；列序号为7和8组成的第四个节点单元中节点的连接方式可以参照上述列序号为3和4组成的第二个节点单元中节点的连接方式。遍历该三十二个节点的跳数情况，并按照上述公式(1)计算该网络系统的平均传输跳数，获取的节点之间最大传输跳数和节点之间的平均传输跳数分别为：4和2.42。因此，该第二网络系统相较于的RTT网络系统等具有更低的平均传输跳数，从而具有更短的传输时延，能够进一步提高用户体验。

再例如，本发明实施例中，作为示例而非限定的该网络系统还可以包括第三网络系统。该第三网络系统可以包括基于两种连接方式组成的两类节点单元。换句话说，该基于两种连接方式组成的两种节点单元分别属于第一节点单元和第二节点单元。即M/2个单元节点既包括第一单元节点，又包括第二单元节点。

其中，该第三网络系统的行节点的连接方式有多种，该第三网络系统行节点的连接方式可以与第一网络系统行节点的连接方式相同，为了避免赘述，省略其详细说明。具体地，以该第三网络系统为4×8个节点组成的4行8列的方形阵列，该第三网络系统的八个列节点包括四个节点单元为例，该第三网络系统的示意图可以如图5所示。

该四个节点单元中的第一个节点单元为基于第三种连接方式的第二节点单元，具体地，该第一个节点单元中节点的连接方式可以包括：

第二列节点(列序号为1的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之差等于2通信连接；

第一列节点(列序号为2的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之和等于5通信连接；

该第二列节点(列序号为1的节点)中行序号为s的节点与该第一列(列序号为1的列节点)节点中行序号为s-1的节点通信连接，该第二列节点(列序号为1的列节点)中行序号为1的节点与该第一列节点(列序号为2的列节点)中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N；

该四个节点单元中的第二个节点单元为基于第一种连接方式的第一节点单元，具体地，该第二个节点单元中节点的连接方式可以包括：

第一列节点(列序号为3的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之和等于5通信连接；

第二列节点(列序号为4的列节点)中的节点按照两个节点的行序号之差等于2通信连接；

该第一列(列序号为3的列节点)节点中行序号为f的节点与该第二列(列序号为4的列节点)节点中行序号为f+1的节点通信连接，该第一列节点(列序号为3的列节点)中行序号为N的节点与第二列节点(列序号为4的列节点)中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

列序号为5和6组成的第三个节点单元中节点的连接方式可以参照列序号为1和2组成的第一个节点单元中节点的连接方式；列序号为7和8组成的第四个节点单元中节点的连接方式可以参照上述列序号为3和4组成的第二个节点单元中节点的连接方式。遍历该三十二个节点的跳数情况，并按照上述公式(1)计算该网络系统的平均传输跳数，获取的节点之间最大传输跳数和节点之间的平均传输跳数分别为：4和2.48。因此，该第三网络系统相较于现有技术中的RTT网络系统等具有更低的平均传输跳数，从而具有更短的传输时延，能够提高用户体验。

以4行8列的网络系统为例，几种网络系统的最大传输跳数和平均传输跳数的比较结果，可以如表2所示：

表2

由表2可知，本发明实施例的网络系统具有更低的平均传输跳数，进而具有更短的传输时延，能够提高用户体验。

上述第一网络系统、第二网络系统和第三网络系统仅仅以4行8列为例说明本发明实施例的网络系统具有更低的平均传输跳数。进一步地，网络规模越大，本发明实施例的网络系统在平均传输跳数方面的优势越明显。例如，表3示出了网络规模为8行8列的几种网络系统的最大传输跳数和平均传输跳数。

表3

由表2和表3可知，本发明实施例提供的网络系统，相比于其他网络系统具有更小的平均传输跳数，并且网络规模越大，本发明实施例提供的网络系统的在平均传输跳数方面的优势越明显。使用本发明实施例提供的网路系统传输数据具有更短的传输时延，能够提高用户体验。

需要说明的是，以上列举的第一网络系统、第二网络系统、第三网络系统仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定。任何基于本发明实施例的四种连接方式中的一种(或任何基于扭环式的连接方式)所组成的网络系统均落入本发明的保护范围。

上文结合图2至图5描述了本发明实施例的网络系统，与其他的网络系统相比，本发明实施例的网络系统具有更低的平均传输跳数，能够缩短网络系统的传输时延，提高用户体验。下文将结合图6描述该网络系统的构建方法。

图6示出了根据本发明实施例的网络系统的构建方法100的示意图。其中，该构建方法100可以由构建网络系统的装置执行。该网络系统包括N×M个节点组成的N行M列的节点阵列，其中，N和M均为偶数；M个列节点包括M/2个节点单元，每个节点单元包括第一列节点和第二列节点，如图5所示，该构建方法100可以包括：

S110、将该第一列节点中的节点按照两个节点的行序号之和等于N+1通信连接；

S120、将该第二列节点中的节点按照两个节点的行序号之差等于N/2通信连接；

S130、将该第一列节点中行序号为s的节点与该第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，并将该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N；或将该第一列节点中行序号为f的节点与该第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，并将该第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

该构建网络系统的装置通过该构建方法100构建的网络系统包括M/2个节点单元，每个节点单元中节点的连线组成一条经过2×N个节点的扭形闭环，以使该多个节点单元组成的网络系统具有更低的平均传输跳数，从而该网络系统具有更低的传输时延，能够提高用户体验。

可选地，该M/2个节点单元包括A个第一节点单元和(M/2)-A个第二节点单元，其中，A为大于或等于0且小于或等于M/2的正整数；

该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小；

该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大。

可选地，该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小1；

该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大1。

可选地，该A＝0，该M个列节点包括M/2个第二节点单元；或

该A＝M/2，该M个列节点包括M/2个第一节点单元。

可选地，该构建方法100还可以包括：

将每一行节点中列序号为i的节点与同一行节点中列序号为i+p的节点通信连接；

将该每一行节点中列序号为j的节点与同一行节点中列序号为j+p–M的节点通信连接，其中，i＝1、…、M-p，j＝M-p+1、…、M，p为大于或等于1且小于或等于M/2的正整数。

可选地，该p为(M/2)-1。

因此，根据本发明实施例的网络系统的构建方法100构建的网络系统具有更低的平均传输跳数，从而该网络系统具有更低的传输时延。进一步地，若通过该构建方法100构建的网络系统行节点采用重叠式连接，列节点采用扭环式连接。两个维度采用不同的连接方式，可以减小网络系统的对称性，从而降低两个节点同时连接到同一个节点的概率，使得采用该构建方法100构建的网络系统具有更低的平均传输跳数，具有更短的网络传输时延，能够提高用户体验。

需要指出的是上述节点单元、第一节点单元和第二节点单元等可以参见图2至图5所示的实施例中的相关描述，此处不再赘述。

应理解，根据本发明实施例的网络系统的构建方法100执行的相关步骤用于构建根据本发明实施例的网络系统。进一步地，该构建方法100用于构建上述图2至图5中任意一种网络系统，为了简洁，此处不再赘述。

图7示出了根据本发明实施例的处理设备的示意性框图。如图7所示，该处理设备200包括：

该处理设备200包括存储器210、处理器220和总线系统230。其中，该存储器210和处理器220通过总线系统230相连，该存储器210用于存储指令，该处理器220用于执行该存储器210存储的指令，其中，该处理器具体用于构建网络系统，该网络系统包括N×M个节点组成的N行M列的节点阵列，其中，N和M均为偶数；M个列节点包括M/2个节点单元，每个节点单元包括第一列节点和第二列节点，该处理器220具体用于：

将该第一列节点中的节点按照两个节点的行序号之和等于N+1通信连接；

将该第二列节点中的节点按照两个节点的行序号之差等于N/2通信连接；

将该第一列节点中行序号为s的节点与该第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，并将该第一列节点中行序号为1的节点与该第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N；或将该第一列节点中行序号为f的节点与该第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，并将该第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

该处理设备200构建的网络系统包括M/2个节点单元，每个节点单元中节点的连线组成一条经过2×N个节点的扭形闭环，以使该多个节点单元组成的网络系统具有更低的平均传输跳数，从而该网络系统具有更低的传输时延，能够提高用户体验。

可选地，该M/2个节点单元包括A个第一节点单元和(M/2)-A个第二节点单元，其中，A为大于或等于0且小于或等于M/2的正整数；

该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小；

该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大。

可选地，该第一节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号小1；该第二节点单元中，该第一列节点的列序号比该第二列节点的列序号大1。

可选地，该A＝0，该M个列节点包括M/2个第二节点单元；或

该A＝M/2，该M个列节点包括M/2个第一节点单元。

可选地，该处理器220还用于将每一行节点中列序号为i的节点与同一行节点中列序号为i+p的节点通信连接；将该每一行节点中列序号为j的节点与同一行节点中列序号为j+p–M的节点通信连接，其中，i＝1、…、M-p，j＝M-p+1、…、M，p为大于或等于1且小于或等于M/2的正整数。

可选地，该p为(M/2)-1。

因此，本发明实施例的处理设备200可以用于构建的网络系统，并且该处理设备200构建的网络系统具有更低的平均传输跳数，从而该网络系统具有更低的传输时延。进一步地，若该处理设备200构建的网络系统中行节点采用重叠式连接，列节点采用扭环式连接。两个维度采用不同的连接方式，可以减小网络系统的对称性，从而降低两个节点同时连接到同一个节点的概率，使得该网络系统具有更低低的平均传输跳数，具有更短的网络传输时延，能够提高用户体验。

需要指出的是上述节点单元、第一节点单元和第二节点单元等可以参见图2至图5所示的实施例中的相关描述，此处不再赘述。

应理解，根据本发明实施例的处理设备200中处理器执行的相关步骤用于构建根据本发明实施例的网络系统。进一步地，该处理设备200所具备的功能用于构建上述图2至图5中任意一种网络系统，为了简洁，此处不再赘述。

应理解，在本发明实施例中，该处理器220可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，简称为“CPU”)，该处理器220还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件列件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

该存储器210可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器220提供指令和数据。存储器210的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器210还可以存储设备类型的信息。

该总线系统230除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统230。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器220中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块列合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器210，处理器220读取存储器210中的信息，结合其硬件构建上述图2至图5中的任意一种网络系统。为避免重复，这里不再详细描述。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的列成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或列件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例该方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种网络系统，其特征在于，所述网络系统包括N×M个节点组成的N行M列的节点阵列，其中，N和M均为偶数；

M个列节点包括M/2个节点单元，每个节点单元包括第一列节点和第二列节点，所述第一列节点中的节点按照两个节点的行序号之和等于N+1通信连接；

所述第二列节点中的节点按照两个节点的行序号之差等于N/2通信连接；

所述第一列节点中行序号为s的节点与所述第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，所述第一列节点中行序号为1的节点与所述第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N；或所述第一列节点中行序号为f的节点与所述第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，所述第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

2.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，所述M/2个节点单元包括A个第一节点单元和(M/2)-A个第二节点单元，其中，A为大于或等于0且小于或等于M/2的正整数；

所述第一节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号小；

所述第二节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号大。

3.根据权利要求2所述的网络系统，其特征在于，

所述第一节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号小1；

所述第二节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号大1。

4.根据权利要求2或3所述的网络系统，其特征在于，

所述A＝0，所述M个列节点包括M/2个第二节点单元；或

所述A＝M/2，所述M个列节点包括M/2个第一节点单元。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的网络系统，其特征在于，每一行节点中列序号为i的节点与同一行节点中列序号为i+p的节点通信连接，所述每一行节点中列序号为j的节点与同一行节点中列序号为j+p–M的节点通信连接，其中，i＝1、…、M-p，j＝M-p+1、…、M，p为大于或等于1且小于或等于M/2的正整数。

6.根据权利要求5所述的网络系统，其特征在于，所述p为(M/2)-1。

7.一种网络系统的构建方法，其特征在于，所述网络系统包括N×M个节点组成的N行M列的节点阵列，其中，N和M均为偶数；M个列节点包括M/2个节点单元，每个节点单元包括第一列节点和第二列节点，所述构建方法包括：

将所述第一列节点中的节点按照两个节点的行序号之和等于N+1通信连接；

将所述第二列节点中的节点按照两个节点的行序号之差等于N/2通信连接；

将所述第一列节点中行序号为s的节点与所述第二列节点中行序号为s-1的节点通信连接，并将所述第一列节点中行序号为1的节点与所述第二列节点中行序号为N的节点通信连接，其中，s＝2、…、N；或将所述第一列节点中行序号为f的节点与所述第二列节点中行序号为f+1的节点通信连接，并将所述第一列节点中行序号为N的节点与第二列节点中行序号为1的节点通信连接，其中，f＝1、…、N-1。

8.根据权利要求7所述的构建方法，其特征在于，所述M/2个节点单元包括A个第一节点单元和(M/2)-A个第二节点单元，其中，A为大于或等于0且小于或等于M/2的正整数；

所述第一节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号小；

所述第二节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号大。

9.根据权利要求8所述的构建方法，其特征在于，

所述第一节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号小1；

所述第二节点单元中，所述第一列节点的列序号比所述第二列节点的列序号大1。

10.根据权利要求8或9所述的构建方法，其特征在于，

所述A＝0，所述M个列节点包括M/2个第二节点单元；或

所述A＝M/2，所述M个列节点包括M/2个第一节点单元。

11.根据权利要求7至9中任一项所述的构建方法，其特征在于，所述构建方法还包括：

将每一行节点中列序号为i的节点与同一行节点中列序号为i+p的节点通信连接；

将所述每一行节点中列序号为j的节点与同一行节点中列序号为j+p–M的节点通信连接，其中，i＝1、…、M-p，j＝M-p+1、…、M，p为大于或等于1且小于或等于M/2的正整数。

12.根据权利要求11所述的构建方法，其特征在于，所述p为(M/2)-1。