作者：lijie，HarmonyOS軟總線領域專家

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備在不同環(huán)境下是如何組成一個網絡的嗎？這些設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)務的通信挑戰(zhàn)

分布式業(yè)務的通信主要面臨兩大挑戰(zhàn)：

1. 分布式設備通信的異構情況導致了體驗的瓶頸

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

圖1 五個異構

介質和協(xié)議異構：傳輸介質包括藍牙、Wi-Fi和PLC等不同類型。而同一類型的傳輸介質也有區(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：通信芯片硬件有連接能力、天線、調制解調方式等差異。

環(huán)境異構：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；微波爐等設備帶來電磁干擾；鄰居家Wi-Fi設備帶來鄰頻干擾等等。

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

上面這些異構，造成業(yè)務并發(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)務應用耦合

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備、多業(yè)務的競爭和沖突。進而，傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)在軟件實現(xiàn)上將業(yè)務與連接直接綁定，應用視角即通信視角。因此在面臨分布式業(yè)務時，就有了先天的缺陷，往往因為連接沖突而無法保障業(yè)務體驗，先天限制了分布式業(yè)務場景的拓展，割裂了體驗。

二、異構組網介紹

針對分布式業(yè)務面臨的異構的現(xiàn)狀，分布式軟總線提出了異構組網，目的是在諸多異構的情況下建立統(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)務提供確定性的通信保障。

圖2 異構組網

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

然后，分布式軟總線從局域空間內通信空口資源的維度，進行了重要的視角變換：所有的通信資源都歸屬于分布式軟總線的網絡，設備之間彼此共享這些通信資源。這樣的一個視角轉變，解耦了應用與通信連接的綁定關系，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地介紹異構組網，看看異構組網具體是如何解決共享資源沖突問題的。

1. 通信資源抽象

在分布式設備間異構情況下，分布式軟總線的組網模塊構建了分布式業(yè)務的通信能力的管理面，統(tǒng)一管理異構通信資源。分布式軟總線從資源的角度對通信進行統(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進行信道級的質量監(jiān)測，并通過軟件算法將所有收集起來的情況進行分類，比如競爭集合、強干擾集合、背景噪音集合等。分布式軟總線構建了一套組網智能測算體系，根據(jù)收集到的信息對信道進行評估。上層業(yè)務只需感知網絡狀態(tài)和調用傳輸API進行傳輸，無需關注底層細節(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. 調度與均衡業(yè)務使用場景千差萬別，可用帶寬、信道負載、時延、傳輸異常等因素都會影響業(yè)務的用戶體驗。分布式軟總線建立統(tǒng)一的調度框架，并對具體的業(yè)務種類進行傳輸建模。以投屏業(yè)務為例：我們對視頻流業(yè)務，從內容質量、用戶交互體驗、用戶觀看體驗三個方面進行建模，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)務進行碼率、幀率、緩存幀的調整，實現(xiàn)0中斷、0花屏、0卡頓的穩(wěn)定可靠的業(yè)務體驗。

圖5 視頻流業(yè)務建模

三、結束語

異構組網是一個不斷演進、有生命力的網絡，我們持續(xù)地增強網絡感知能力，并對分布式業(yè)務進行精確化的調度，實現(xiàn)通信資源的合理使用，保障分布式業(yè)務體驗，并提升負載能力。

更進一步，分布式軟總線基于異構組網建立起了分布式軟時鐘體系。網絡感知、軟時鐘、負載均衡以及調度交互，建立起良性的正向循環(huán)，不斷提升業(yè)務體驗！

編輯：jq