片上网络非适应性路由算法研究

随着多核芯片上处理器的数量逐渐增加,基于总线连接的结构已无法满足大量的数据吞吐量。因此片上网络NoC(Network on Chip)被应用到多核互联中。NoC互联中路由的方法和流量控制的方法是核心部分,文章介绍了路由控制的设计算法,并就其中单芯片集成中最常用的非适应性路由算法进行了分析。     

片上网络调度算法相关研究

随着半导体集成工艺的发展,单个芯片上集成的IP核数目急剧增加,片上网络(NoC)成为未来取代总线设计的新模式。调度算法作为NoC研究的关键问题之一,对整个网络的传输性能起着重要的作用。本文对片上网络虚信道路由器调度算法的相关研究进展进行了总结,首先从路由器结构特点出发,介绍了几种典型的NoC仲裁器和调度器实例,总结相应的算法设计思想。再对NoC常用路由器调度算法进行了分类介绍,详细分析了各种调度算法的相关特性。最后,探讨了NoC路由器调度算法的研究方向。     

一种分层结构的片上网络路由设计

随着同一芯片中处理器数日的不断增加,层次化网络结构将成为片上网络(NoC)拓扑研究的热点.针对典型的NoC不规则分层拓扑结构,设计了一套新的免死锁混合路由算法以及新的节点编址方式.同时提出了一种新的交换节点设计构想,并给出了一种有效的拥塞控制策略.仿真结果表明,当网络中数据流量变大时分层网络比传统二维网络具有更小的传输时延以及更大的吞吐量.     

基于维序路由算法的自适应算法

本文针对维序算法易阻塞的问题提出一种改进的自适应(self-adaptive)算法,能在数据传输通道阻塞时通过算法判断改变数据传输的路径,进而解决问题。实验结果证明:在数据注入速率不低于10%且不超过40%时,自适应算法能够显著降低数据传输的延迟和时间,提高片上网络的利用率及传输效率,具有一定的优越性。     

片上网络容错路由算法分析和评价

片上网络技术是借鉴并行分布式计算机及传统计算机网络的概念解决片上多核系统的通信问题.片上网络代替片上总线通信,解决了片上总线结构所引起的可扩展性、效率、面积、功耗等问题.然而,片上网络在数据传输过程中可能由于各种原因产生故障,因此片上网络可靠性研究是当前一个研究热点.首先总结了片上网络故障分类,比较和分析了当前片上网络...     

片上网络容错路由算法研究

随着集成电路制造工艺的不断发展,集成在芯片上晶体管的数量也随之增多,已超过几十亿晶体管的规模,因此芯片上可以集成越来越多的IP核。随着芯片中IP核数量的增多,基于总线结构的片上系统(System-on-Chip,So C)已不能满足数据的通信要求,为了解决这个问题,片上网络(Network-on-Chip,No C)作为一种全新的互联结构被提出来。其核心是把网络设计的思想移植到芯片设计中,将片上资源互连起来,并将计算与通信分离。片上网络具有很好的空间可扩展性,采用的全局异步一局部同步的通信机制使并行通信效率更高。NOC带来了一种全新的片上通信方式,它的引入有利于提升可重用设计、解决通信瓶颈和全局同步等难题。本文在研究片上网络结构的基础上,针对片上网络多播通信的特点提出了一种多播容错路由算法。     

2D Mesh片上网络中交换机服务性能影响 的研究及其拓扑改进

 本文研究了交换机服务性能对2D Mesh片上网络的缓冲区资源和端到端延时的影响,发现在较低的丢包率的情况下,即使交换机能够提供很高的服务性能,却难以节省其所使用的缓冲区资源的现象.针对该现象,提出了一种基于星型子网的网状拓扑结构SSBM(Star-Subnet-Based-Mesh),在同样的网络规模以及丢包率的情况下,该种结构与2D Mesh结构相比具有更少的端到端通信延时,并且能够以较少的交换机服务性能为代价来节省较多的缓冲区资源,在较大程度上优化了2D Mesh片上网络的面积.     

基于保证QoS的片上网络路由算法

为了解决满足多个约束条件的片上网络服务质量,提出了一种基于区域的路由算法,该算法根据数据包所在的节点将整个网络按照X维分为两个部分,正面部分采用东最后路由,负面部分采用西优先路由.仿真结果表明,区域路由算法比传统的维序算法和奇偶转向模型能够很好地保证片上网络的服务质量.     

基于无线Mesh网络的多跳中继传输模式研究

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network)简称WMN,是一种通过无线链路连接路由器和终端设备的无线多跳网络。文章对无线Mesh网络中IEEE802.11异常传输问题做出了深入分析,通过数学模型的分析,理论验证了在无线Mesh网络中只要有一个节点使用较低的发送速率,那么其他高速率的节点吞吐率都会显著下降,从而导致整个网络的吞吐性能下降。并且通过仿真实验,验证了多跳中继传输方案可以解决IEEE802.11异常传输问题,提高网络的整体吞吐性能。     

一种片上网络自适应路由算法仿真与验证

针对片上网络的死锁问题,提出一种片上网络自适应路由算法--虚拟网络(VN)路由算法,该算法根据报文源地址和目的地址将网络分成4个虚拟网络.一旦报文在某个给定的虚拟网络中路由,所有属于最小路径的通道都可用于路由.但是,报文不能被传到另一个虚拟网络.显然,通道间没有环相关,从而避免了死锁.通过OPNET仿真,得出此算法吞吐量大、网络延迟小.     

New Latency Model for Dynamic Frequency Scaling on Network-on-Chip

Modulating both the clock frequency and supply voltage of the network-on-chip （NoC） during runtime can reduce the power consumption and heat flux, but will lead to the increase of the latency of NoC. It is necessary to find a tradeoff between power consumption and communication latency. So we propose an analytical latency model which can show us the relationship of them. The proposed model to analyze latency is based on the M/G/1 queuing model, which is suitable for dynamic frequency scaling. The experiment results show that the accuracy of this model is more than 90%.     

角速度估计自适应的IMM三维目标跟踪算法

为了解决三维空间内的机动目标跟踪问题,提出一种基于常速模型和带约束常速率协同转弯模型(CSCT模型)的交互式多模型算法;同时为了解决目标的机动不确定性问题,针对CSCT模型提出一种类似卡尔曼滤波的方法实时精确地估计目标转弯角速度。综合考虑目标角速度的估计值和估计方差,提高目标跟踪的收敛速度,尽可能地减小滤波角速度与机动目标真实角速度之间的误差,最终明显提高了目标跟踪精度。Monte-Carlo 200次仿真结果表明了该算法在性能上有明显提升,对三维机动目标跟踪效果显著,并证实了该方法的实用性。     

异构网中D2D通信的模式选择和资源分配的研究

将D2D(Device to Device)和家庭小区技术引入蜂窝网络,是未来第五代蜂窝移动通信(5G)的趋势之一.主要研究由宏基站(MBS)和家庭基站(FBS)组成的异构网中的D2D(Device to Device)通信的干扰问题,并提出了一种新颖的模式选择算法和资源分配算法来减少系统间干扰.仿真结果显示,文中提出的算法可以有效减少干扰,提高D2D用户的速率,增加系统吞吐量.     

NOC基于2D MESH的路由算法的比较

NOC设计的目的就是从体系结构上解决片上通信的瓶颈问题和时钟问题,片上网络的每条传输路径都包含若干路由器,经过每个路由器都要消耗数个时钟周期,当网络拥塞时,包传输会产生更大的延时,因此采用合适的路由算法来达到延时、吞吐率等的平衡是关键。本文使用NIRGAM仿真器对XY和OE两种算法在4×4的MESH拓扑上进行算法研究,结果显示OE算法的吞吐率和包延时的比值是2.5358,比XY路由算法的比值2.1126大,因此OE路由算法更适用于Mesh拓扑。     

WDM网状网中鲁棒选路算法研究

研究了WDM网状网在hose业务模型下基于Valiant负载平衡的鲁棒选路问题。借助业务量疏导的方法,以hose模型吞吐量最大化为优化目标,采用整数线性规划（ILP）加以解决,进而提出了2种快速的启发式算法——最短路径选路的最小跳数优先（SPR＆MHF）算法和平衡选路的最小跳数优先（BR＆MHF）算法。计算机仿真表明,SPR＆MHF算法适用于链路数较少的小规模WPM网状网,而RR＆MHF适用于链路数较多的大规模WDM网状网。     

基于内建自测技术的Mesh结构NoC无虚通道容错路由算法

 在Zhang's算法绕行思想的基础上,提出了一种2D-Mesh结构片上网络无虚通道容错路由算法,用于解决多故障节点情况下片上网络的无虚通道容错路由问题.算法利用内建自测试机制获取故障区域的位置信息,通过优化绕行策略来均衡故障区域周围链路的负载并减少部分数据的绕行距离.针对8×8的2D-Mesh网络的仿真表明,与Chen's算法相比,在故障区域大小为2×2,网络时延为70 cycles的情况下,随着故障区域位置的变化所提算法可提高1.2%到4.8%的网络注入率.且随着故障区域面积的扩大,所提算法在减少通信时延,提高网络吞吐量方面的作用更为明显.     

毫米波D2D通信上下行链路吞吐量优化方案

5G通信技术中终端直通(D2D通信)的功率分配是近期研究的热点,为了提升系统容量和频谱利用率,将毫米波与D2D通信技术结合,在此技术中,针对28GHz频段上行链路及下行链路蜂窝网络中的D2D资源分配进行了研究,将其系统总吞吐量达到最大化算法进行优化。首先,推导出每个D2D对所对应的准入集,其次,在考虑每个D2D对用户以及蜂窝用户功率控制情况下,分别求出上行链路及下行链路中的吞吐量,最后,在保证D2D对总吞吐量最大化前提下将蜂窝用户信道分配给D2D对。仿真结果表明,所提出的方案可以提高系统的吞吐量。     

三维激光扫描数据的网格简化

针对三维激光扫描仪获得的彩色人头数据集压缩问题，提出了基于区域分割的顶点合并网格简化算法。该算法分为区域分割和网格简化两个阶段。在对三维彩色人头数据集进行区域分割的基础上，把网格点分为：区域边界点（在顶点合并操作中，它只能与边界点合并）和区域内部点，然后根据区域加权的误差评价函数进行网格简化。实验表明，该算法压缩比高，网格简化质量好。     

D2D/蜂窝通信模式切换与联合功率控制方案

设备直连（Device-to-Device, D2D）通信技术通过复用蜂窝系统的频谱资源提高频谱利用率,但D2D的引入会给蜂窝系统带来干扰。如何合理地选择D2D/蜂窝通信模式并进行功率优化控制,成为减小D2D和蜂窝系统间干扰、提升网络性能的关键。本文考虑D2D用户复用蜂窝上行链路场景,提出了一种基于距离和联合功率控制的通信模式选择方案。在该方案中,D2D用户和蜂窝用户与基站距离的比值决定了D2D用户是否采用Underlay模式进行通信,进而在约束蜂窝用户和D2D用户发射功率的条件下实现D2D链路和蜂窝链路的联合功率控制,最终推导出能够最大化系统总吞吐量的最优用户功率分配方案。根据仿真结果,本文提出的联合功率控制方案能够在降低系统间干扰的同时有效提高D2D和蜂窝系统的总吞吐量,进而提高了系统的性能。      

D2D communications with subchannel reusing for throughput‐guaranteed relay selection in LTE

Using full‐duplex relaying in device‐to‐device (D2D) communication, spectrum efficiency can be further improved as compared with traditional half‐duplex relaying. Due to the increasing demands for more system capacities and higher data rate, a throughput‐guaranteed and power‐aware relay selection mechanism is essential so that services can be successfully accomplished within tolerable power consumption. It is also imperative to prevent cellular users from interfering and preserve resources for more users at the same time. In current paper, we proposed an efficient relay selection scheme with subchannel reusing. Using the nonconflict group discovery algorithm, firstly, we divided D2D pairs into different groups based on the neighbor lists of all the devices. The D2D pairs in the same group were considered nonconflictive. By building a matrix that represents the power consumption of D2D transmission peers through relays, we proposed a group‐oriented relay selection scheme based on the Hungarian method allowing subchannel reuse over relay‐assisted D2D networks. Applying this mechanism, different D2D pairs are able to transmit messages at the same subchannel, whenever they are in the same group. Better throughput and spectrum usage than currently available relay selection schemes without subchannel reusing can be obtained. Particularly, more D2D pairs in high dense networks can be accommodated, and spectrum resources can be better preserved. The simulation results showed that our proposed mechanism can improve the total throughput by up to 35% as compared with an existing relay selection scheme without subchannel reusing, called as PRS‐D2D, when most D2D pairs are in a few groups.