基于虫洞路由的无HoL阻塞环形架构

提出一种基于虫洞路由的无HoL阻塞环形片上互联网络架构,实现了在不消耗太多资源的前提下,用一级流水线以类虚拟输出队列的方式完全消除队头阻塞和死锁。评估不同参数下该环形架构的性能,与CELL EIB等环形实现相比,该架构以单数据包仅11周期最小延时的性能明显优于其他环形架构,同时最大吞吐率达到25.6 Gb/s。

一种动态分配虚拟输出队列结构的片上路由器

传统虚通道流控技术的片上路由器通过增加虚通道缓解排头阻塞引起的链路吞吐率下降以及网络拥塞的同时,面临缓冲区低利用率、仲裁开销较大等问题.而动态虚通道流控的片上路由器虽可通过动态管理缓冲单元,提高缓冲区利用率与链路吞吐率,但却不可避免流控与仲裁逻辑复杂度与开销的快速增长.为了提高链路吞吐率与缓冲区利用率,获得较好的性能与开销折中,提出一种动态分配虚拟输出队列结构的片上路由器DAVOQ,该结构通过快速链表动态组织虚拟输出队列,同时使用超前路由机制以简化仲裁逻辑,优化流水线.模拟与综合的结果表明,相比传统虚通道路由器,DAVOQ路由器改善报文传输延迟与吞吐率的同时,在0.13μm CMOS工艺下,节省了15.1%的标准单元面积与12.9%的漏电流功耗;而相比动态虚通道路由器,DAVOQ路由器能够以较小的吞吐率损失获得可观的延迟改善,同时节约15.6%的标准单元面积与20.5%的漏电流功耗.

一种高效的移动自组网MAC协议

目前移动自组网媒体访问控制(MAC)协议采用的先入先出(FIFO)队列容易出现队头阻塞现象,影响后续到其他目的地的分组的发送.本文在功率控制多址接入协议(PCMA)的基础上,提出了消除队头阻塞的PCMA+协议.大量仿真结果表明,PCMA+协议相对于采用FIFO队列的PCMA协议在性能上有较大的提高.

NoC中负载均衡的AVOQ路由器设计

针对片上网络中使用虚拟输出队列(VOQ)机制的路由器在网络拥塞时存在的头阻塞问题,提出负载均衡的AVOQ路由器架构。首先,输入缓冲区仍使用VOQ机制来处理头阻塞问题。其次,在路由计算模块自适应地选择输出端口,确保数据从较不拥塞的端口输出;在单个虚通道内自适应地读取数据包,确保下游不拥塞的流量能够在网络里流通。实验结果表明,相较于虚通道路由器和VOQ路由器,AVOQ路由器平均延时最多减少83.2%和57.1%,吞吐率最多增加72.7%和33.3%,功耗和面积开销可接受。该方案通过两个层级的自适应均衡全网的流量分布,缓解拥塞,进而降低头阻塞出现的可能性,并在头阻塞出现时消除其影响,提升网络性能。

一种动态分配输入队列的片上虫孔路由器结构

为了降低片上网络(NoC)由于虫孔缓冲结构排头(HoL)阻塞导致的性能损失,同时消除虚通道缓冲结构对可变长度报文表现出的缓冲区低利用率现象,本文采用虚拟通道技术提出一种动态分配输入队列(DAIQ)的片上虫孔路由器结构.该结构采用一种令牌表的方式支持虚拟队列深度与数量的动态分配,同时为了支持同一报文微片能够连续调度,本文还提出一种新颖的开关分配机制——SRRM,该机制在高负载下进一步改善了开关的延迟与吞吐率.仿真与综合的结果表明,相比传统虚通道流控的片上路由器结构,DAIQ路由器以50%的缓冲面积获得类似的性能,在0.13微米CMOS工艺下节约了30.18%的标准单元面积与38.4%的功耗.

弹性分组环中MAC协议公平性研究

作为满足下一代宽带 IP城域网需求的新一代光纤环城域网 ,IEEE80 2 .17工作组规划的弹性分组环网具有非常优良的性能。在简要阐述该环网基本 MAC协议存在的问题和公平性原理之后 ,本文介绍了一种空分复用 MAC协议公平性算法 ,并利用仿真方法 ,分析了该算法在不同流量模式下的性能 ,和相同流量模式 ,不同算法参数下的性能 ,进而提出了改进 MAC协议公平性算法所必须考虑的主要问题。

高水头电站地面压力管道结构选型

为了选择合适的高水头引水式电站压力管道形式,采用规范推荐的解析方法设计地面明钢管和钢衬钢筋混凝土管,结合实际工程对二者进行有限元分析。结果表明:相比明钢管方案,采用钢衬钢筋混凝土管可以减少使用厚钢板和高强钢,节省投资;避免钢管卷板、焊接方面的困难以及复杂的伸缩节和支墩制造、安装和维护工艺;可根据具体情况选择边坡是否支护或管道回填,降低可能出现的山体滑坡等自然灾害的威胁程度。

一种支持QoS片上网络路由器的设计与实现

设计了一种8端口的NoC路由器.采用简化的VOQ结构,使用双交叉开关,可连接4个IP核,开关调度具有动态、确定和公平的特点,能够提供QoS保证,并有效降低了报文排头阻塞和片上网络面积.Synopsys Design Compiler的综合结果表明,基于0.13μm工艺实现后,面积为0.62mm2,工作频率可达500MHz.

基于同波长光纤延迟线集光突发交换结构及其性能分析

由于光突发交换机制本身就避免了光缓存的使用,但是现实中,光突发包之间竞争以及提供优先级服务又依靠光纤延迟线来解决。为此,我们设计了应用光纤延迟线的光突发交换网络核心节点结构。为了避免光纤延迟线色散引起的突发包输入排队缓存偏移,在该结构中设计了同波长光纤延迟线集。采用了空分交换矩阵,避免了波长转换的需要。为了有效运行该交换结构,我们提出了输入排队与自适应光缓存调度算法,而该算法不仅仅适用于光突发交换,也适合于光纤延迟线得到普遍应用的光分组交换。该调度算法能够提供优先级服务,避免队头阻塞,对该调度算法建立了严格的理论分析模型,并进行了仿真。仿真结果表明,与传统的延迟线竞争解决方案相比,这一调度算法能够改善交换性能1到2个数量级,是利用光纤延迟线解决光突发交换中竞争问题的一个较佳方案。

Ad hoc网络中基于拥塞的机会调度算法

无线多跳Ad hoc网络中的节点在业务发送过程中需要竞争共享信道,容易发生局部拥塞导致网络性能下降,而且节点内部采用的先入先出(FIFO)队列容易使队头出现阻塞现象,影响队列中后续分组的发送。为此提出了一种基于拥塞的机会调度算法,发送节点发送RTS帧时目标指向多个下一跳接收节点,这些节点在正确解码RTS帧后根据自身拥塞程度按一定概率依照调度优先级顺序发送CTS帧。仿真结果表明,该算法提高了网络端到端的饱和吞吐量和信道利用率,也提高了业务流之间的公平性。

Ad Hoc网络中基于智能天线的包调度算法

针对智能天线系统中数据包队列头阻塞和"聋节点"问题,提出一种新的数据包调度算法。根据智能天线的方向性网络配置矢量,将节点周边空间划分为干扰区域和自由区域,依次为待发队列中数据包的目的地址匹配可用的自由区域,进行数据传输。仿真结果表明,该算法能有效消除队列头阻塞和"聋节点",从而提高AdHoc网络的吞吐量性能,降低网络时延。

一种动态权值输入缓存Crossbar多播调度算法

针对输入缓存Crossbar结构,提出一种权值动态计算的多播调度算法.该算法使用地址拷贝的方法将多播信元按照目的端口区分存储,以达到减少队头阻塞的目的.在调度多播信元时,与现有调度算法每次迭代时多播信元的权值都保持固定不同,新算法在每轮迭代中根据多播信元的扇出分割情况动态地为信元计算权值,以确保为扇出分割小的信元提供更多优先输出机会.减少多播信元的扇出分割,可以有效地防止路由器在多播业务量大时的输入端口拥塞.为了验证新算法的性能,提出一种只存在少数最佳匹配的多播业务模式.仿真结果表明,新算法在这种苛刻的业务模式以及其他常见的业务模式下都有很好的吞吐率.

K-窗口输入缓存ATM交换网的仿真

针对N×N端口内部无阻塞输入缓存ATM交换网络的队头(HOLHeadofLine)阻塞现象,该文采用称为K窗口输入缓存交换方式,并且对该交换方法进行了仿真分析.该方法在每一时隙内,依次检测输入缓存队列中前K个信元的目的地址,从中选择满足无阻塞交换条件的信元作为该时隙的交换信元,以减少HOL阻塞,从而提高互联网中该类ATM交换网络的信元通过率.当网络端口数N=512、窗口宽度K=14时,其信元通过率将达到90%以上.

非对称交叉开关优化与设计

高阶路由器设计面临的主要挑战之一是队头阻塞。提出了一种有效缓解队头阻塞的高阶路由器组织结构OE-ASC。OE-ASC使用两种技术来解决队头阻塞,一是采用非对称交叉开关的交换结构ASC,N×N交叉开关可以使用N/m个小型的m×N交叉开关来实现,降低输入端口间发生冲突的概率;二是奇偶队列机制,高效地利用存储资源,降低输入端口内冲突的概率,从而获得很高的吞吐率。对异构交叉开关的吞吐率模型进行了理论分析和模拟验证,给出了OE-ASC交叉开关的逻辑结构和瓦片化微结构。模拟结果表明,OE-ASC基本消除了队头阻塞,在有限输入队列长度时吞吐率可以达到98.6%。与采用队列长度为16的ASC相比,吞吐率提高了7.9%,使用一半的缓冲区即可达到与ASC相近的性能。

有向Ad hoc网络中一种基于DNAV包调度的多址接入协议

移动Ad hoc网络中应用方向性天线,在增加网络吞吐量的同时会产生队列头阻塞问题(head of lineblocking,HOL)。提出一种基于有向网络分配矢量包调度的多址接入协议(directional network allocation vector-based packets scheduling for MAC protocol,DAPS),使用有向网络分配矢量(directional network allocation vector,DNAV)作为包调度的策略,将节点周边区域进行划分,在可用区域内选择理想目的数据包进行发送。利用OP-NET仿真软件对其进行了网络仿真,并在结果分析中验证了DAPS协议更适合网络拓扑结构的变化,且有效地解决了HOL问题和进一步提高了网络吞吐量。

ATM网络中的输入排队信元调度研究

ATM交换单元采用的输入排队由于存在队头阻塞严重影响了吞吐率,并且信元丢失率也很大。该文使用神经网络对队列中的信元进行合理调度,大大提高了吞吐率并减少了信元丢失。

利用Hopfield网络改善ATM交换单元的性能

本文给出了用Hopfeild网络实现输入排队方式下按最大输出准则调度信元的方案 ,消除了队头(HOL)阻塞造成的交换单元性能恶化。计算机模拟显示 ,采用本文方法后 。

一种带阈值的EPON动态带宽分配算法

文章提出一种适用于千兆以太网无源光网络(EPON)的支持多业务的动态带宽分配(DBA)算法,该算法采用单阈值整帧上报和阈值动态调整解决了EPON中存在的时隙碎片和队头阻塞问题。同时,文章对算法中的关键参数——设定周期的大小与算法性能的关系进行了深入的研究分析,以指导算法设定周期的确定。

减少Hadoop集群中网络队头阻塞的调度算法

大数据分析系统的用户希望任务的执行时间尽可能短。然而,在任务执行期间,网络与计算时刻都可能成为阻碍任务执行的资源瓶颈。通过对大数据分析系统的观察与分析,得出如下结论:1)根据当前资源瓶颈的不同,数据并行框架应当在多种工作模式之间切换;2)子任务的调度应当充分考虑将来可能到达的新任务,而不能仅考虑当前已经提交的任务。基于上述观察,设计并实现了全新的任务调度系统Duopoly,其由感知计算资源的网络调度器cans与感知网络资源的子任务调度器nats两部分组成。通过小规模物理集群与大规模仿真实验对Duopoly的效果进行评估,实验结果表明,与现有工作相比,Duopoly可以将平均任务完成时间缩短37.30%~76.16%。

一种定向网络动态时分信道接入机制

无人机编队飞行时,可由控制站作为中心,通过定向天线与无人机交换遥控遥测信息。提出一种适用于有中心定向网络的动态时分信道接入机制,在没有同步装置时,结合异步、同步2种邻居发现算法进行邻居发现。动态分配信道,对不同优先级业务提供服务质量(Qo S)保障,提高时隙利用率;能够实现空间复用,解决定向天线存在的队列头阻塞问题,提高空间复用效率,很大程度上改善网络性能。在EXata网络仿真平台上进行了仿真验证,仿真结果表明,该算法能够有效提高网络吞吐量,降低时延。