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。     

多处理器NoC仿真平台

面向多媒体和无线通讯领域的多处理器片上系统(MPSoC)对通信带宽的要求与日俱增,于是片上网络(NoC)被提出来满足这种要求.在NoC设计初期,建立一个速度、精度满足要求,能支持设计空间探索的仿真平台显得尤为重要.采用SystemC建模和仿真环境,建立了一个完整的多处理器NoC仿真平台,包括处理器模型、通信结构模型、存储器模型和并行编程支持软件,并且提出了基于读平台的设计方法学和应用开发流程.在仿真平台支持下,面向各种应用的多处理器NoC设计空间探索和原型验证等研究变得不再困难.DCT、FFT和JPEG解码器三种算法被用来作为案例在该平台上实现,验证了以上提出的仿真平台及其设计方法学.     

一种基于星型子网的片上网络结构研究

提出了一种基于星型子网的片上网络结构SSBM NoC（Star-Subnet-Based-MeshNoC）,它在已有网格状结构的基础上引入了子网的概念,并在子网内使用星型拓扑结构来连接一个交换机与四个网络节点。OPNET仿真结果表明,在同等网络规模下SSBM结构较之单纯的二维网格状结构具有更少的端到端通信延时,并仅使用其1/4数目的交换机,而交换机的负载则不到其两倍。     

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。     

一种新的片上互连网络的仿真和分析

在平衡性能、成本以及实现的基础上,给出了一种新的片上互连网络--广义 Petersen 图互连网络 GP(2m,1),是一种拓扑结构简单、节点度小、网络成本较低,并且具有对称性以及艮好扩展性的平面互连网络.GP(2m,1)互连网络节点采用一种新的约翰逊编码方法,使得路由算法简单高效.在不同负载和不同节点数量情况下,对GP(2m,1)、Ring和2D Mesh网络的平均通讯延迟和平均吞吐量进行了模拟分析,结果表明GP(2m,1)互连网络较好的平衡了网络性能和成本,是一种简单高效的片上互连网络.     

PSO基础的链路平衡NoC映射与路由

针对NoC设计流程中IP核映射和路由分配两个关键步骤,提出了一种基于PSO低功耗IP核映射和链路平衡的路由分配算法PLBMR。PLBMR是一个两步PSO优化算法,在建立NoC的通信功耗和链路负载的数学表示的基础上,采用一种有效IP核映射与路由分配的PSO粒子编码方法,使得NoC的通信能量消耗最小以及保证NoC的通信链路负载平衡。仿真结果表明,采用PLBMR算法产生的NoC通信能量消耗平均比GA和BnB分别少了0.7%和0.6%,特别是,PLBMR算法在计算时间上都优于GA和BnB;对于链路负载的平衡能力,PLBMR平均分别比MOCA小了9%,比BnB小了7%。     

PIO:区分服务中的一种基于预测的主动队列管理算法

提出了区分服务中一种基于预测的主动队列管理算法PIO。在PIO算法中,首先对IN包和所有包下一时段的平均到达速率进行预测。当包到达队列时,根据当前IN包队列长度、总的队列长度、预测的下一时段所有包的平均到达速率和IN包平均到达速率决定对包是否丢弃。通过仿真实验,分析了在不同预约比例、不同端到端TCP连接数的条件下PIO算法队列稳定性、丢包率和吞吐量等性能指标。仿真结果表明,PIO算法在统计性保证带宽的同时,与RIO算法相比,无论是在低预约还是过预约网络状态下都有效提高了队列的稳定性,并降低了丢包率。     

城市车载Ad Hoc网络中丢包率与丢包因素的仿真分析

在针对城市车载ad hoc网络性能的仿真实验中发现,丢包率是影响和衡量城市VANET网络性能的重要指标.为此应用ns-2工具在节点密度和速度变化两种情况下设计了仿真实验并提出了对网络丢包率和丢包因素的分析.通过研究网络中报文的所有丢弃因素与网络丢包率之间的相关性和相关程度,指出了影响城市车载ad hoc网络丢包率的本质因素,针对这些因素的进一步研究会有助于降低丢包率和优化网络性能.     

QoS保证的传感器网络拓扑控制算法的设计

传感器网络技术的发展对网络服务质量提出了要求,如何在满足一定的服务质量要求前提下实现能量的优化是传感器网络设计必须面对的问题。现有的相关研究主要集中在如何从路由层和链路层来保证一定的QoS指标,本工作将传感器网络中的QoS支持延伸到拓扑管理层,提出了一种支持一定QoS要求的高效的拓扑控制算法,该算法构造一种具有梯度分布特征的节点拓扑结构以平衡网络数据流在sink节点处的聚集。NS2仿真证明了该结构对QoS支持的可行性。仿真表明,该算法以较少的冗余节点增加可将延时和丢包率分别降低50%和40%,证明了该机制在高速率数据场景下的高效性。还通过NS仿真分析了算法实现中关键参数的选取原则。     

一种主动网络环境下的主动队列管理机制

针对主动网络这种新型网络体系能为主动队列的管理提供更加灵活和有效的方法,以及目前主动网络中主动队列的管理仍然简单移用传统网络算法这一情况,深入研究了这种简单移用存在的弊端,及应专门为主动网络设计主动队列管理机制的重要性和必要性。在此基础上,利用主动网络中路由器有着对流经其上的用户数据进行计算的特征,提出了主动网络环境下,基于资源动态协商的主动队列管理机制,并用OPNET8.0进行了仿真实验,验证了该机制在丢包率、队列长度和包延时等方面的优势。     

无线Ad Hoc网络中CSCA协议的仿真研究

为了有效利用无线Ad Hoc网络中的信道资源,提出了一种多址接入协议,即信道选择冲突避免(CSCA)协议。该协议在公共信道上发送RTS/CTS分组实现握手,采用灵活的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,接收节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复ACK分组。最后,利用网络仿真工具OPNET构建了CSCA协议的仿真框架,并在此基础上,通过仿真评估了协议的平均信道利用率、平均分组延迟和分组丢弃率等性能。仿真结果表明,CSCA协议在网络传输业务量重的情况下具有较高的信道利用率、较小的分组时延和分组丢弃率。     

基于不确定链路参数的卫星网络路由算法

对于卫星链路参数在复杂空间环境中存在不确定性的问题,研究了一种基于不确定链路参数的卫星网络路由算法。首先,采用三角模糊数描述链路参数的不确定性;在此基础上,建立卫星网络多约束路由模型;然后,设计保证路径有效性的遗传操作,通过遗传算法对路由模型进行求解;最后,通过仿真分析表明,该算法可以在复杂环境中实现高效路由,在平均时延、时延抖动和丢包率等方面有较好的效果。     

包延迟测量中泊松采样低估效应的仿真研究

采样是网络测量的基础，泊松采样是一种无偏的采样方法的观点被人们普遍接受，也使其在主动测量领域得到了广泛应用。用户流包性能测量已成为主动测量领域的一个重要问题，然而泊松采样的无偏性仅针对网络状态，目前尚无研究工作研究其对于用户流的包性能的测量效果。利用真实的Internet流量数据进行了仿真试验。系统定量地研究了该问题得到如下结论：泊松采样系统低估了用户流包延迟性能；低估程度不受泊松采样频率的影响且随着网络链路利用率的升高而下降．定性分析和解释了泊松采样测量用户流包延迟性能时的低估现象。     

一种基于自相似业务的队列管理算法

在分析业务流自相似特性对队列性能影响的基础上,提出了一种适宜自相似网络环境的队列管理算法,简称SSRED。在SSRED算法的分组丢弃概率函数中引入了自相似参数H,其目标旨在降低自相似特性所造成的影响以提高网络性能。仿真实验与分析表明,使用SSRED算法有利于提高自相似网络环境中的吞吐量、降低丢包率以及减少网络延迟等性能。     

参数自适应的随机早期检测算法

随机早期检测(Random Early Detection，RED)是一种广泛应用于包交换网络的主动队列管理技术，它通过保持较小的平均队列长度，在缓冲区溢出前主动丢包，降低路由器的丢包率，保持较低的服务延迟，避免缓冲区锁定，提高网络的利用率。但是RED严重依赖于参数的设置。该文根据保持网络流量平稳的丢包率和路由队列的变化提出了一种自适应地调节参数的RED改进算法。模拟实验的结果表明，自适应地调节参数提高了RED的适应性，降低了数据包排队延时和丢包率，提高了链路利用率。     

基于UWB的工业控制系统的PA-MAC协议

由于UWB技术信道获取时间长,而在工业控制系统中短包通信较多,使得UWB应用到工业控制系统中性能严重下降。针对这一问题,在分析了CSMA/CA协议应用于基于UWB的工业控制系统中存在的问题的基础上,提出了基于UWB的工业控制系统专用的PA-MAC协议,设计了适应工业控制系统的缓存管理方法、包合并策略及合并包确认机制。通过建模仿真,分析了CSMA/CA协议和PA-MAC协议应用于基于UWB的工业控制系统中的相关指标,结果表明PA-MAC协议能够有效地提高时隙利用率,降低了平均时延。     

基于成批排队的自相似业务性能分析

自相似业务建模及性能分析是ATM领域当前的研究热点。讨论了当前排队模型的特点与不足,从分组层次上提出了一种新的模型。利用成批排队理论对系统的性能指标进行了分析,对模拟流量的自相似性及排队性能进行了实验仿真,研究了确定模型参数的方法,证实了理论结果的正确性。实验结果表明,从分组层次上建立的排队模型在性能上优于ON-OFF源层次上的模型。     

自相似实时业务的等效带宽计算

针对多媒体实时业务需要提供特定服务质量的情况,给出了一种能够同时保证分组丢失概率和最大延时的自相似业务等效带宽计算方法。该算法采用分形布朗运动包络过程对自相似业务进行分析,通过增加最大延时约束条件,克服了原先基于分组丢失概率的有效带宽计算方法不能保证业务最大延时要求的不足。给出了具体计算公式,仿真实验证明了该算法的有效性。