Deep Packet Inspection Based on Many-Core Platform

With the development of computer technology, network bandwidth and network traffic continue to increase. Considering the large data flow, it is imperative to perform inspection effectively on network packets. In order to find a solution of deep packet inspection which can appropriate to the current network environment, this paper built a deep packet inspection system based on many-core platform, and in this way, verified the feasibility to implement a deep packet inspection system under many-core platform with both high performance and low consumption. After testing and analysis of the system performance, it has been found that the deep packet inspection based on many-core platform TILE_Gx36 [1] [2] can process network traffic of which the bandwidth reaches up to 4 Gbps. To a certain extent, the performance has improved compared to most deep packet inspection system based on X86 platform at present.

利用Packet Tracer模拟组建大型单核心网络的研究

利用模拟软件进行辅助教学能起到非常好的教学效果,阐述了利用Cisco模拟器Packet Tracer模拟组建大型单核心网络的过程。将这一在实际环境中很难实现的工程项目利用模拟软件引入到教学中,能够开拓学生的创新思维,激发学生的学习积极性。

基于小波包分解的干式空心电抗器故障检测方法研究

针对干式空心电抗器匝间短路故障频繁发生的问题,通过分析35kV干式空心并联电抗器匝间短路过程中状态参数的变化,提出了基于小波包分解的干式空心电抗器故障特征提取及检测方法。首先建立了电抗器的正常、故障(同股匝间短路及异股匝间短路)状况下的电路模型,给出了各电气参数的计算方法,搭建了MATLAB/Simulink仿真电路,运用小波包分解方法分析了电抗器正常、故障状况下流经电抗器总电流的变化规律;其次,根据分解结果,提取和分析各个频段节点信号的能量特征,通过相同频段节点信号的差异对比,实现了电抗器运行状态判断;最后针对电抗器匝间短路时初期电气量变化不明显导致误判的问题,运用熵权法对电流平均值的差值和余弦相似度进行加权计算,提高了故障检测的精度。实验结果表明:将故障工况下的电流进行小波包分解能准确识别匝间短路故障,可以为干式空心电抗器的运行提供理论参考。

基于SCORE结构的QoS模型实现算法

根据在核心路由器不保留每一个流的状态的SCORE(可扩展核心式)网络结构的特点,在文中,提出了两个分布式算法来实现QoS列表和接纳控制。它显著地提高了在数据平面和控制平面的可扩展性,在灵活性、利用率和服务保证的水平方面提供了可保证的服务,接近提供每一个流的状态的保证型服务。

GSM-R核心网改造综合技术研究与应用

目前中国铁路行业无线通信系统主要采用GSM-R移动通信系统,该系统主要为无线接入网和核心网两部分。其中核心网部分主要负责该无线网络系统的核心数据交换和处理,其可靠性和安全性至关重要。该文对探讨核心网改造过程中核心网设备组网模式、割接业务系统内容、测试及保护模式进行研究,通过研究提高既有线路割接效率,减少施工过程中对既有设备的影响,降低行车安全风险,为今后同类型的施工提供宝贵的经验。

基于Packet Tracer的STP技术仿真分析

采用双核心交换机和STP（生成树协议）技术，基于Packet Tracer软件模拟校园园区网构建虚拟网络．详细介绍了设备的配置过程及分析了交换机的配置命令和生成树信息，并对组建的虚拟网络进行仿真测试，证明采用STP技术可以避免2层环路并实现负载均衡。

一种支持节点分割的vEPC虚拟网络功能部署模型

软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)促进了网络的创新,NFV实现了虚拟网络功能(VNF)的逻辑集中部署。针对v EPC(virtualized Evolved Packed Core)网络中VNF的池组化部署问题,该文提出一种支持节点分割的VNF部署模型,该模型基于虚拟请求业务流量的感知,利用节点分割算法动态调整VNF与底层网络资源切片的映射关系,实现VNF的跨域组池。与传统的多功能链联合映射算法相比,该方法能够实现节点资源细粒度化管理和统筹调度,优化网络视图,减少资源碎片。在SNDlib提供的网络拓扑实例下仿真证明,该模型可以降低虚拟网络的资源开销,并提高虚拟网络的请求接收率。

面向云化EPC的mobile CDN融合架构研究

基于现有移动CDN和核心网云化研究基础,探讨在云化的EPC资源上部署CDN节点的实现方法。首先分析了移动CDN节点在LTE核心网的部署方案以及核心网云化方案,进而探讨并构建了基于云化EPC资源的移动CDN融合网络架构,利用虚拟化技术实现MCDN服务节点资源共享和系统扩展,提高LTE核心网和CDN系统的可靠性和效率。

基于子图同构的vEPC虚拟网络分层协同映射算法

5G及未来移动通信网络虚拟化的场景下,资源的管理与编排是实现虚拟化演进分组核心网(v EPC)业务高效部署的关键问题。v EPC中业务功能的载体是服务功能链(SFC),不同服务功能链的控制信令与多媒体数据流呈现负载差异化特点。该文针对传统算法资源定比分配所导致的负载不均问题,提出服务功能链的控制层和转发层解耦的映射模型,解耦后不同层的服务链可以独立地扩容和缩容,实现资源精准按需切片。拓扑映射阶段引入图相似理论,提出一种基于子图同构的虚拟网络映射算法VF2-H,依据节点的全局资源度优选映射子网,通过图特征分析设置剪枝条件,采用回溯机制进行启发式搜索。仿真结果表明,该算法在租户请求接收率、长期收益开销比等方面均具有良好的性能。

小波包分析在振动法监测变压器铁芯及绕组状况中的应用

通过分析小波包的特性 ,提出了一种基于小波包分析得到变压器器身振动的能量特征矢量的方法 ,该特征矢量可作为变压器铁芯故障诊断的判据。在实验室中 ,进行了空载条件下变压器铁芯振动的测试。从时域的信号来看 ,故障后的振动加速度信号幅值比正常状况下有了一些变化 ,但难以形成确定的判据来衡量电力变压器发生故障程度的大小。对振动信号进行小波包分解 ,得到基于小波包分析的能量特征矢量 ,从实验结果可以看出这种方法可有效地判断铁芯是否存在故障。

基于4G网络的配电自动化系统通信子系统

为了实现基于4G宽带技术的配电自动化系统DAS的通信服务子系统,采用4G LTE技术实现配电馈线终端FTU的网络接入.针对用户需求,在其与移动运营商之间物理专线的基础之上,利用运营商提供的集团客户VPDN业务,采用L2TP over IPSec技术实现了DAS与FTU之间的VPN网络通道,达到配电自动化信息安全传输的目的.基于所构建的通信网络,进行DAS通信服务器软件的设计,实现了DAS系统数据采集和输出控制的通信功能.实验结果表明,所构思实现的通信子系统达到了通信功能和网络安全的指标要求.

4G核心网和无线网协同的端到端跟踪实现方法

为了解决4G网络中,由于网络架构扁平化,无线接入侧无法独立实现用户跟踪和优化分析的问题,在3GPP协议基础上,提出了构建EPC和LTE无线协同跟踪处理机制及优化方案,解决异厂商场景的应用问题,满足现网用户跟踪和优化分析需求,为进一步实现用户问题定位和重点保障提供平台基础。

LTE星地融合网络协议栈设计及EPC实现方案

4G LTE网络具有高达100 Mbps的无线传输、优化的网络架构、灵活的频谱利用和优良的服务质量(QoS)保证等优点,卫星通信系统可覆盖海域、空域及偏远地域等广大区域。基于LTE的星地融合宽带网络兼有两者的优点,可在广阔地域为用户提供更高速率的业务。在参考地面LTE网络架构及其协议栈的基础上,提出一种基于LTE网络的星地融合宽带网络的网元功能和相应协议栈设计方案,给出地面网关中演进分组核心网EPC的3种实现方案,并比较3种方案的特征。可为构建基于LTE网络的星地融合宽带网络、进一步研究网元功能分配及其协议栈优化和优选的EPC实现方案以满足不同要求等方面,提供参考与借鉴。

面向数据包处理的众核处理器核资源分配方法

众核处理器具有强大的并行处理能力,成为提升路由器转发性能的有效途径.基于众核处理器的数据包处理采用多级流水线结构,每个流水阶段的执行时间不同,要求分配不同的核数.已有的核资源均衡分配方法(equi-partition,EQUI)为每个流水阶段分配相同的核数,存在核资源浪费等缺点,限制了数据包处理性能.提出了一种众核处理器资源优化方法,即根据数据包的处理步骤将其划分成多个子阶段,通过统计各阶段的总执行时间,按执行时间比例分配给各个模块所需核数.与已有的EQUI相比,核资源最佳分配方法在数据包转发速率上提高了约20%.

基于多核平台的数据包捕获方法性能评估

介绍了基于Libpcap、Libpcap-mmap、PF_RING+NAPI、PF_RING+TNAPI、PF_RING+DNA等数据包捕获方法的结构和特性。在多核平台上通过实验评估和分析了上述捕包方法的捕获数据包能力、CPU使用率、CPU负载均衡等性能指标,并研究分析了现有捕包方法对多核并行特性的利用情况。

面向多核网络分组处理系统的线程亲和缓冲区管理机制

基于通用多核架构的网络分组处理系统性能受到诸如分组IO开销高、多核共享内存及进程调度竞争大、页表缓冲表项失效率高等问题的困扰。为此提出一种基于通用多核网络分组处理系统、面向高速分组转发应用的线程亲和缓冲区硬件管理机制,并在网络专用协处理引擎上实现。该机制采用无中断的线程亲和调度策略,将包含控制信息与缓冲区地址信息的描述符和分组数据按照分组处理的线程号链式地对应加载在多个地址连续的共享缓冲区中。基于通用多核和现场可编程门阵列平台进行报文转发测试,实验结果表明,采用线程亲和缓冲区管理机制能使平均报文转发处理性能提升12.4%,有效地降低IO开销和TLB表项失效率。

基于PCIE的高速光纤图像实时采集系统设计

利用PCI Express(PCIE)总线及DMA数据传输技术,设计光纤图像实时采集系统。利用FPGA中的PCIE硬核实现了PCIE总线的DMA传输,同时介绍了整个采集系统的数据流和光纤接口模块的设计。测试结果表明,系统DMA数据传输速度可达到138 MB/s,完全满足高速光纤图像实时采集的需要。

面向LTE的移动核心网部署策略探讨

在移动通信网络从2G/3G向LTE演进的过程中,在核心网部署和实施方面仍面临着一系列有待解决的问题,其中主要包括EPC组网策略、LTE与2G/3G互操作解决方案和LTE语音解决方案等。文章针对这三个问题的若干部署和实施方案进行了探讨和分析比较,并尝试给出了可供参考的分阶段演进步骤和发展思路。

面向多核处理器的Linux网络报文缓冲区重用机制研究

提出一种多核架构下Linux网络报文缓冲区重用无锁算法。通过建立Linux网络转发模型,分析了Linux网络报文缓冲区重用机制的工作原理,指出其在多核处理器上扩展性不好的主要原因在于:互斥机制占用了较多的处理时间,较差的Cache行为特征降低了指令执行效率。设计并实现了MSRQ回收重用算法,实现无需互斥机制对重用队列的并行操作,并且具有更好的Cache行为特征。实验证明,MSRQ算法的小包转发性能比原有的缓冲区重用算法提高了67%。

高性能网包分类理论与算法综述

随着IP网络架构的不断演进以及网络业务和安全需求的不断增长,高性能网包分类在下一代交换机、路由器、防火墙等网络基础设备中有着越来越广的应用.网包分类算法作为高性能网包分类的核心技术,具有重要的研究价值和实践意义.文中从理论分析和算法设计两方面介绍了高性能网包分类的最新研究成果.在理论分析层面,依据计算几何理论对网包分类问题的数学解法及复杂度进行了归纳,总结了网包分类算法的理论依据及性能评价方法.在算法设计层面,对具有影响力的网包分类算法按照不同的研究方向进行了归类和介绍,并结合自身研究成果对不同类别的算法设计思路行了深入分析.作者在多核网络处理器平台以及FPGA平台上实现了几类具有代表性的网包分类算法,并通过真实的网络流量测试比较了不同类型算法在不同系统平台上的实际性能.最后,作者总结并展望了高性能网包分类的下一步发展方向.