Design and simulation of a Torus topology for network on chip

Aiming at the applications of NOC(network on chip)technology in rising scale and complexity on chip systems,a Torus structure and corresponding route algorithm for NOC is proposed.This Torus structure improves traditional Torus topology and redefines the denotations of the routers.Through redefining the router denotations and changing the origihal router locations,the Torns structure for NOC application is reconstructed.On the basis of this structure.a dead-lock and live-lock free route algorithm is designed according to dimension increase.System C is used to implement this structure and the route algorithm is simulated.In the four different traffic patterns.average,hotspot 13%,hotspot 67% and transpose,the average delay and normalization throughput of this Torus structure are evaluated.Then,the performance of delay and throughput between this Torns and Mesh structure is compared.The results indicate that this Torns structure is more suitable for NOC applications.     

一种新型片上互连网络及仿真

随着集成度的增加,片上系统（SOC）的通讯模式逐渐的成为系统性能提高的瓶颈。片上网络（NOC）将成为构建SOC的最佳通讯方式。在权衡性能、成本和易实现性的基础上,提出了一种新型的片上互连网络—基三分层互连网络,该网络拓扑简单、节点度数低,网络链路数相对较少,并具有明显的层次性和对称性以及良好的扩展性。基三分层互连网络中节点采用一种分层编码方案,使得路由算法简单高效。仿真结果表明,该网络具有较低的平均通讯延迟和较高的平均吞吐率。     

基于信道分配的多跳认知无线电网络路由算法

现有认知无线电网络中路由算法没有综合考虑主用户的到达率和认知用户竞争使用信道对网络性能的影响。针对上述问题,结合认知无线电网络频谱动态变化的特性,提出一种基于信道分配的多跳认知无线电网络路由算法（multi-hop cognitive routing basedan channel allocation, MCRC）。MCRC算法先得到最大化总吞吐量的全局信道分配,然后考虑主用户使用授权信道的概率和认知用户竞争使用信道的概率,得到认知用户使用某个信道的概率,最后以信道的有效传输时延作为选路标准,根据Dijkstra算法选择最小时延的路径。性能评估结果表明,MCRC明显地减小了平均端到端时延,极大地提高了平均端到端吞吐量。     

高速交换网络的建模与仿真

高速交换网络是高速路由器／交换机的核心部件，负责查表后的“信元”的转发，它是限制路由器／交换机交换容量的一个重要因素。本文主要对高速交换网络进行了建模和仿真研究，首先给出了一般意义上的交换网络模型，并分析了各个组成部分；然后着重讨论了输入排队的crossbar交换网络，从吞吐量、时延两个主要指标衡量了高速交换网络的性能。仿真结果表明输入排队的crossbar交换网络适用于高速、大容量的路由器／交换机中。     

基于路由表哈希匹配算法的压缩策略

哈希算法是一种最优的匹配算法。但是在现今的网络应用中,该匹配算法的应用有一定的局限性。在分析了路由表地址匹配的延迟过程之后,得出产生延迟的主要原因是现今的路由表容量比较有限,从而造成在路由表中无法找到IP目的地址。提出了一种以现实的最大路由表容量为准来解决路由匹配延迟的压缩策略。其目的是去掉无法找到路由表目的地址的现象,通过对压缩后路由表容量的仿真试验,结果显示,在路由表中查找目的地址失败的问题已经解决,所以该策略是可行的。     

太赫兹无线局域网媒体访问控制协议的优化设计

针对太赫兹无线局域网络,为满足网络中对数据传输性能的要求,提出一种媒体访问控制(medium access control,MAC)层协议超帧结构,在新超帧结构的基础上,进一步提出3种优化机制,分别是自适应动态调整竞争接入时段的长度、合并申请量的免申请预分配时隙和删除冗余控制字段。通过采用OPNET仿真软件,对新提出的优化后的MAC层协议进行了仿真验证,并将仿真结果与现有的能够应用于太赫兹超高速无线网络的高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议和IEEE 802.15.3c标准协议进行了比较。仿真结果表明,所提的MAC协议相较于HLMAC协议和IEEE 802.15.3c标准协议在网络吞吐量方面的性能得到了约3.45%和11.11%的优化提升,在平均接入时延方面的性能提升了约28%和50%,而在数据帧的传送成功率方面的性能也得到了约3.3%和10.6%的提升效果。     

面向特定应用的片上网络低能耗拓扑生成方法

为解决面向特定应用的片上网络（network on chip, NoC）设计中的低能耗问题,提出基于遗传算法的层次化拓扑生成方法(genetic algorithm based topology generation, GATG)。该方法以降低网络通信能耗为目标,在满足带宽和延时约束下,根据给定应用的通信需求和路由器结构特征,自动将IP核映射到所选路由器单元。同时提出一种基于递归实现的路径构建算法嵌入GATG,用于确定IP核间的通信路径,从而构建路由器之间的链路,最终生成专用的不规则的NoC拓扑结构。实验结果表明,GATG生成结果与采用规则二维Mesh结构相比平均降低能耗46.5％,并可节省52.7％的路由器资源开销。     

无线Mesh网络公平感知路由算法设计与仿真

为了减小无线Mesh网络(WMN)路由的不稳定性,基于DSR提出了一种新的可预测公平感知路由协议算法(PFRP),利用MAC的网络状态信息传给网络层DSR路由代理,以便选择到目的地的拥塞和延时更小的最佳路由。此外,还综合考虑了通过统计和估计获得的链路可用带宽和节点队列负载容量等因素,相对于拥塞程度概念提出了一个新的路由准则"拥塞控制度"来表征网络节点传输的拥塞控制状态。大量仿真结果表明提出的路由算法体现了比DSR协议更好的网络流传输公平性及负载均衡性能,如延时和吞吐率。     

无人机自组网中基于蚁群优化的多态感知路由算法

无人机自组织网络具有节点移动性强、网络拓扑变化快、数据交互频繁、应用环境复杂等特点, 采用传统的路由算法会使该网络在传输延时、丢包率、路由开销等方面性能均较差, 以至于无法为多无人机协同执行任务提供有效的通信保障。为了解决该问题, 提出一种基于蚁群优化的多态感知路由(ant colony optimization based polymorphism-aware routing, APAR)算法。该算法将蚁群算法与动态源路由算法相结合, 通过感知路径长度、路径拥塞度和路径稳定性, 计算出由路由发现过程得到路径的信息素水平, 并将其作为选路标准, 经过改进的信息素挥发机制也被引入该算法。同时, 根据无人机编队的变化做出合适的调整, 以保证其网络性能不下降。仿真结果表明, 与其他经典算法相比, APAR算法提高了数据包成功传输率, 降低了平均端到端延时, 减少了路由开销, 且在战场环境下有较高的可靠性。     

高吞吐量低时延太赫兹超高速无线网络MAC接入协议

针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum aware media access control, ES MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间的时隙请求等问题,提出了一种高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议。通过设计一种新的超帧结构,使节点及时得到时隙分配信息,大大降低数据接入时延;通过更新时隙请求量和合并同一对节点的时隙请求,增加了数据发送量,提高了网络吞吐量。理论分析表明了HLMAC协议的有效性,仿真结果显示它比ES MAC协议增加了65.7%的网络吞吐量,同时降低了30%的接入时延。     

地域通信网的性能分析

研究了在有限的数据用户的情况下,地域通信网的性能。采用有限信源排队模型及蒙特卡洛仿真相结合的方法分析了地域网的阻塞概率,并据此给出了网络吞吐量及延时性能的解析表达式,最后分析比较了不同用户规模,不同拓扑结构及链路容量对网络性能的影响。     

基于多穴主机的延迟探测算法的仿真研究

通过对单路径传输的缺点和随机多路径传输的不足的研究,提出了一个针对多穴主机的基于延时探测的网络层并发多路径传输算法,此算法能够动态适应链路性能的变化并且可以充分利用多个可用路径进行并发传输。NS2仿真实验表明,本算法获得了合理的吞吐量,延时和抖动性能。     

基于随机/自由和按需算法的卫星BoD多级MAC协议

针对全球没有统一BoD协议标准的问题,根据随机、自由和按需分配多址协议的特点,借鉴802.11分层协议工作原理,提出了一种新的BoD多级MAC协议,它根据地面站数量和系统业务量确定使用不同的协议,通过提高动态信道利用率达到降低平均传输时延的目的。理论分析和仿真结果表明,多级MAC协议在系统业务量小、地面站多时能得到小的传输时延;业务量增大后,在保持最大系统流量的同时仍能得到较小的传输时延,同时通过改进碰撞算法保证了系统的稳定性。     

基于拓扑维护的自适应多信道OLSR路由协议

OLSR是一种应用于无线移动Ad hoc网络的基于链路状态机制的先应式路由协议。在OLSR中,网络拓扑的动态变化会使节点掌握的拓扑信息失效,从而导致路由表项不全,影响路由性能。针对上述问题,提出了一种基于拓扑维护的自适应多信道路由协议MOLSR-TM,该协议把拓扑维护状况感知和自适应算法引入OLSR,以调整HELLO控制消息的发送频率和邻居记录表、拓扑记录表的刷新频率。性能分析和仿真结果表明,MOLSR-TM能改善节点的拓扑维护状况,增强动态拓扑适应能力,提高数据成功率、端到端时延和网络吞吐率等性能。     

面向双层卫星网络的多业务负载均衡算法

卫星网络中由于卫星高动态拓扑和地面用户分布不均,导致卫星网络易出现区域负载失衡。设计高效的动态路由算法是当前卫星网络的研究热点,为此,提出了一种面向双层卫星网络的多业务负载均衡算法。该算法根据卫星链路上的数据传输量进行拥塞判断,根据链路时延因素和链路负载因素进行负载代价计算,不同服务质量(quality of service, QoS)需求的业务进行不同路径选择,通过分流均衡网络流量。仿真结果表明,该算法能够减少数据包的排队时延和丢包率,提高整网吞吐量。     

水声网络中喷泉码的应用研究现状与发展前景

水声传感器网络能够在一定范围内实现信息的传输和处理,是实现海洋数据收集、污染监测、军事侦察等水下应用的重要途径。然而水声信道固有的时空频变参数以及窄带、高噪、长时延等特征,使得构建鲁棒性水声网络面临巨大挑战。基于数字喷泉码的数据传输模式不需要有序的数据序列,从而简化了网络中数据传输方式,使得喷泉码成为一类适用于水声网络可靠通信的有效编码技术。综述了数字喷泉码的算法原理及研究现状,探讨了数字喷泉码在水声网络中的研究应用,最后对喷泉码在水声网络中的研究方向及发展前景进行展望。     

基于航班时刻优化的跑道运行容量提升方法

分析了航班时刻编排对跑道延误的影响, 建立了平均跑道延误时间最少、总时间片调整最少、总延误 航班架次最少的多目标航班时刻优化排序模型, 用非支配排序多目标优化算法NSGA-II求出该模型的PARATO前沿解集. 以长沙机场典型日航班时刻为例, 运用该模型对跑道运行容量进行计算. 其计算结果与时间片内航班随机排序模型相比, 航班平均跑道延误减少了28.8%,平均时间片调整数减少了27%, 跑道运行容量增加了10.2%.     

支持QoS的MANETs资源预留型MAC协议

本文针对移动自组织网络中实时业务特殊的服务质量(quality of service,QoS)需求,提出了一种新的媒体访问控制(media access control,MAC)协议,即基于公平的时分多址(fair-time division multiple access, F-TDMA)协议。该协议采用特定的时隙分配算法,来确保实时业务的QoS需求,并兼顾数据业务的接入性能。OPNET仿真表明:F-TDMA协议较现有协议具有较低的接入时延和较高的吞吐量,并且针对不同的业务类型F-TDMA协议可以优先确保实时业务的接入性能,同时又不会使数据业务的接入时延过大而失去发送的意义。     

基于延迟探测机制的网关队列管理算法

提出一种基于延迟探测机制的算法,该算法通过探测分组在瓶颈网关队列中的延迟时间来估计网络的拥塞状况,设置一个探测门限。当分组的排队延迟超过门限时,采用显式拥塞指示(explicit congestion notification, ECN)机制标记分组以向传输控制协议(transport control protocol, TCP) 源端通知拥塞。为了使该算法在网关中更易实现且具有自适应性,算法在每个周期中都根据不同TCP流对网关资源的占用情况来评估其权重,然后选取权重最大的若干TCP流的测量结果来更新拥塞探测门限,使网关对于突发流量在达到高吞吐量、高链路利用率和稳定的平均队列长度的同时,能更公平地分配资源。通过ns 2下的仿真,证明算法能达到预期的效果。     

Distributed rate allocation for elastic flows in concurrent multipath transfer

Concurrent multipath transfer (CMT) using stream control transmission protocol (SCTP) multihoming has become an appealing option to increase the throughput and improve the performance of increasingly bandwidth-hungry applications. To investigate the rate allocation for applications in CMT, this paper analyzes the capacities of paths shared by competing sources, then proposes the rate allocation model for elastic flows based on the framework of network utility maximization (NUM). In order to obtain the global optimum of the model, a distributed algorithm is presented which depends only on local available information. Simulation results confirm that the proposed algorithm can achieve the global optimum within reasonable convergence times.