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。     

WiNoC中拥塞避免的低功耗路由器设计

无线片上网络中无线路由器承担着大量的数据通信任务,容易产生拥塞,影响网络性能。基于此,设计了一种拥塞避免的低功耗路由器。首先,在无线接收缓冲区与路由器的输入缓冲区之间添加数据包分流模块,将无线接收端的大量数据包,存储到空闲端口输入缓冲区;其次,添加全局仲裁模块,授权无线发送端口拥塞度较高的无线路由器,优先使用无线信道;最后,对无通信任务的无线收发器组件进行功率门控。实验结果表明,该方案使得网络的吞吐率最多增加了25%,网络延时最多降低40%,功耗最多降低33.87%,面积开销稍有增加。该设计有针对性地解决了高负载引起的无线收发端拥塞问题,提升了网络整体性能。     

WiNoC中协同拥塞控制的高性能路由器设计

无线路由器作为无线片上网络中无线通信的关键部件,若出现拥塞将会严重影响网络性能。基于此,提出一种协同拥塞控制的路由器(C~3WR)设计方案。该设计针对无线接口接收端缓冲区拥塞,首先通过无线输入端口与本地其他输入端口缓冲区级联的方式,为拥塞的数据提供多路径传输,其次提出WCC算法分流数据包缓解无线接收端拥塞。针对无线接口发送端缓冲区拥塞,采用动态路由策略,降低对拥塞无线路由器的流量注入率。实验结果表明,相较于对比对象,C~3WR路由器吞吐率最多增加33.80%,网络延时最多降低33.17%,面积功耗开销可接受。该方案以协同拥塞控制的方式均衡网络流量分布,保证了系统的性能又充分利用了可用资源。     

网络TCP/RED算法稳定性研究

主动队列管理算法(AQM)是IETF推荐的基于路由器拥塞控制的关键技术,它和TCP拥塞控制相结合,是解决目前Internet拥塞控制问题的一个主要途径。主动队列管理算法中,随机早期检测(RED)提供网络拥塞避免和拥塞控制机制。RED拥塞控制机制的基本思想是通过计算平均队列长度估计值来计算包标记概率,实现早期拥塞通知。本文针对在TCP/RED系统中,对由于平均队列长度变化而出现的稳定性问题进行了分析研究,在具体条件下通过对4个参数的设置来分析系统的稳定性。使用NS2仿真软件对RED算法进行一系列的仿真实验。实验结果表明,在不同网络负载的情况下,平均队列长度和包标记概率变化很大。最后,针对RED自身稳定性问题提出改进方案。     

基于故障感知容错路由算法的可重构架构设计

当路由器发生永久性故障时会影响网络的通信性能,现有的容错方法大多都是采用重路由策略,绕行路径的不确定性不仅会带来较长的绕行延迟甚至故障节点周围形成热点导致死锁。针对二维网状网络中的各种故障情况,设计了一种新的路由器架构——DRRA,通过添加的组件将不同的输入端口和输出端口连接起来,并定义了3种不同的具体连接方式,当数据包遇到故障节点时,会根据具体故障位置及路由信息选择合适方式直接绕过该故障节点,保证网络的连接性。实验结果表明,本文所提出的方案与其他容错方案性比不会产生过多的硬件开销,并且在网络存在多个故障节点的情况下保持良好的性能和可靠性。在热点流量模式下,本文提出的方案与ReRS方案相比可以降低57.4%的平均数据包传输延迟,与MiCoF相比可以降低38.9%的平均数据包传输延迟。     

基于改进 Dueling DQN 的多园区网络动态路由算法

针对高度“中心”连接的多园区网络中,负载不均衡造成传输时延长和网络拥塞问题,提出一种基于自适应多采样机制 的决斗深度强化网络(adaptive multi-sampling Dueling deep Q-network, AMD-DQN)动态路由优化算法。 首先,在网络模型中引入 决斗网络(dueling DQN)的思想,同时对多层感知器组成结构进行中心化处理改进,防止高估计价值函数;然后,经验回放机制 采用了自适应多采样机制,该机制融合了随机、就近和优先采样方式,根据负载情况进行自适应调整,并根据权值概率随机选取 采样模式;最后,利用 AMD-DQN 网络结构结合强化学习信号和随机梯度下降来训练神经网络,选出每步最大价值动作,直至传 输成功。 实验结果表明,相比传统的 DQN 和 Dueling DQN 算法,AMD-DQN 算法平均时延为 128. 046 ms,吞吐量达到 5. 726 个/ s, 有效减少了数据包的传输时延,提高了吞吐量,同时从 5 个方向对拥塞程度进行评价,取得了较好的实验结果,进一步缓解了网 络的拥塞。     

异构网络中基于MADDPG的协作边缘缓存策略研究

由于大量用户和设备共存,移动网络经历了数据量和用户密度的巨大增长。在宏基站(macro base station, MBS)覆盖区域内部署小蜂窝基站(small basic station, SBS),并提前在SBS缓存热门内容,是下一代移动通信网络提供高速、低时延服务的有效手段。针对异构网络环境不稳定以及难以找到精确的数学模型进行优化的问题,提出一种基于传输时延最小的异构网络协作边缘缓存算法。首先以Markov移动预测模型为基础,考虑用户社交关系对于用户移动性的影响,给出了新的用户移动位置预测方法;其次,采用多智能体深度确定性策略梯度(multi-agent deep deterministic policy gradient, MADDPG)算法,通过用户关联、延迟控制和缓存设计来减少内容传输时延并提高缓存命中率。仿真结果表明,同传统DDPG和Greedy算法相比,MADDPG算法缓存命中率分别提高17.89%和42.71%,内容传输时延分别降低9.07%和12.86%,能够有效地解决异构网络中的资源分配和缓存设计问题。     

WiNoC中基于Edge-first算法的流量平衡设计

在无线片上网络中,无线节点拥塞以及不同子网和全局网络内的流量平衡情况对整个片上网络的通信效率有着重要的影响,为此提出了基于Edge-first算法的全局流量平衡机制(GTB)。首先优化了划分有线无线数据包的机制,减少了无线节点处的拥塞;其次根据无线路由器(WR)的拥塞情况,提出Edge-first路由算法平衡子网内的流量;最后在全局网络中提出了全局子网拥塞感知(GSCA)判断机制,使得长距离数据包优先从低拥塞子网通过,平衡了全局网络的流量。实验表明,该方案在可接受的硬件开销、功耗开销下,保证较低的网络延迟和较高的网络吞吐率,并且大幅的提升了网络的流量平衡性能。     

WiNoC中基于Edge first算法的流量平衡设计

在无线片上网络中,无线节点拥塞以及不同子网和全局网络内的流量平衡情况对整个片上网络的通信效率有着重要的影响,为此提出了基于Edge first算法的全局流量平衡机制（GTB）。首先优化了划分有线无线数据包的机制,减少了无线节点处的拥塞;其次根据无线路由器（WR）的拥塞情况,提出Edge first路由算法平衡子网内的流量;最后在全局网络中提出了全局子网拥塞感知（GSCA）判断机制,使得长距离数据包优先从低拥塞子网通过,平衡了全局网络的流量。实验表明,该方案在可接受的硬件开销、功耗开销下,保证较低的网络延迟和较高的网络吞吐率,并且大幅的提升了网络的流量平衡性能。     

NoC 中基于数据包分类的功率门控策略

随着制造工艺的精进,静态功耗逐渐成为路由器的主要功耗来源之一。 针对基于片上网络架构的多核系统高功耗问 题,提出了一种基于数据包分类的功率门控策略,并修改了路由器架构。 首先对数据包进行分类,其次利用旁路对分类数据包 进行不同的处理,来绕过休眠路由器,从而降低由于功率门控的应用而导致的额外数据包延迟和功耗。 旁路可以保证路由器休 眠时的数据包传输,增加休眠路由器的休眠时间,减少静态功耗。 数据包的分类处理使得路由器的休眠和唤醒更加合理高效。 仿真结果表明,本文方案能明显减少路由器的静态功耗和网络的延迟,相比传统的功率门控技术,最大减少 72. 4%静态功耗和 16. 8%平均数据包延迟;相比经典的采用功率门控的旁路路由器,减少 12. 4%静态功耗和 4. 7%平均数据包延迟。 路由器的额 外硬件开销仅增加了 3. 2%。     

基于DSS的直播系统研究与实现

本文设计并实现了一个基于达尔文流媒体服务器(darwin streaming server,DSS)的直播系统,首先对DSS服务器的软件核心架构进行了研究分析,针对直播系统中UDP传输导致的网络拥塞现象和丢包问题,采用了基于RTCP反馈的拥塞控制方案,经过系统测试表明直播时的平均延时约为100 ms,画面质量总体清晰流畅,有效减轻了网络拥塞、降低了丢包;且通过CPU占用率测试表明随着用户的增多CPU占用率并未呈现明显增加,单用户情况下CPU占用率稳定在1％～3％,20个用户情况下CPU占用率稳定在6％～9％,说明系统并发处理性能较好.系统总体具有较好的性能,能够满足实际应用需求.     

基于关键IP核加固的片上网络容错机制

片上网络中的路由器故障将导致与其相连的IP核不能通信,严重影响了片上网络的性能.因此提出一种基于片上网络2D-mesh结构的容错机制,通过将关键IP核的资源网络接口与相邻节点的资源网络接口相连进行IP核的加固,在每个路由器的各个端口中配置邻居节点状态寄存器标示邻居节点的好坏,在路由计算时通过检查寄存器绕过故障路由器,同...     

逆变式电源接入下的配电网自适应距离保护方案

以光伏、储能为代表的逆变式电源(inverter interfaced distributed generator, IIDG)大量接入配电网,使得传统距离保护受到巨大干扰,同时存在拒动或误动的风险。针对此问题,分析了含IIDG配电网不同类型故障下的复合序网,利用IIDG侧正序故障分量求取不同故障下的附加阻抗角。结合故障下阻抗的复平面关系,计算线路故障位置对应的短路阻抗,得到了一种真实短路阻抗求解办法。提出了一种适用于逆变式电源接入下的自适应距离保护方案。该方案求解过程利用IIDG侧单端电气量,解决了距离保护受IIDG故障输出受控特性和过渡电阻影响的问题,在有效降低配网通信成本的同时不受故障位置变化的影响。通过实时数字仿真器(real time digital simulator, RTDS)对该保护方案进行了验证,结果表明其在不同类型故障下都有较好的选择性和可靠性。     

基于故障分量的有功功率极性比较式纵联保护

根据故障附加网络中有功功率的极性特征,提出了基于故障分量的有功功率极性比较式纵联保护原理。其主要思想是:发生内部故障时,附加网络中线路两端有功功率的极性相同;外部故障时两端有功功率的极性相反;正、反向出口处故障时不存在死区问题。借助PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,搭建500 k V输电线路模型,对所提方案的动作性能进行了仿真和验证。在此基础上,进一步对比分析了分相保护方案和三相保护方案,并提出了基于故障分量有功功率幅值特征的选相方法。理论分析和仿真结果表明,所提方案能够正确判别区内、外不同类型的故障,抗过渡电阻能力较强,出口故障无死区,两端数据无需严格同步,且不受无功因素影响。     

Reliable Open-switch Fault Localization Scheme in Multiple Switches for Inverter-fed Permanent Magnet Synchronous Machine Drives

To improve the reliability of a pulse width modulation inverter-fed permanent magnet synchronous machine drive under open faults in multiple switches, this paper proposes an on-line open-switch fault localization scheme. An open-switch fault which often leads to secondary damage in the entire system arises due to accidental overcurrent as well as electrical and thermal stresses. Especially, the open fault in multiple switches occurs in various types of combination, which prevents a fault localization algorithm from operating reliably. To alleviate the complexity in diagnosis algorithm, this paper classifies the open faults into different categories, which enables the diagnosis algorithm to handle and identify multiple failures in switching devices in more straightforward and systematic way. The decision-making process is simple and easy due to unique fault characteristic in each group. In the proposed scheme, the fault group is simply identified from only non-zero phase current information by using the moving window-based signals instead of the entire electrical periodic data. The proposed scheme detects a fault as well as faulty switches by on-line basis without additional hardware. It is not only immune to false alarms due to inexact detection, but also independent of operating conditions. The practical usefulness of the proposed scheme is verified through the simulations and experiments.     

An expert system for the back-up protection of a transmissionnetwork

A back-up protection scheme for a transmission network is described in the paper. The back-up protection uses an action factor-based expert decision system (referred to as the BPES) to provide optimal fault clearance for faults located anywhere on the protected network. To achieve an optimal response, the BPES needs to know the topology of the network and the operating response of existing protection relays. Based on this information, the expert decision system will try to identify the feeder that contains the fault and which circuit breakers need to be tripped to clear the fault     

基于 S 变换和 PSO-GRNN 的柔性直流输电线路故障测距方法

针对现有柔性直流输电线路接地故障的神经网络故障测距算法中,训练样本过多、训练时间较长、且未对鲁棒性提出有效验证的问题,提出一种基于S变换和粒子群(PSO)算法优化广义神经网络(GRNN)的线路故障测距算法。从故障行波能量谱的角度出发,采用S变换提取故障暂态电压信号能量谱,然后对表征各频率区间的能量进行求和,以实现对能量特征样本的准确提取;再将归一化处理后的能量样本输入神经网络进行训练,并采用PSO算法对GRNN的光滑因子进行优化,以提高网络收敛速度和训练精度。最后,通过电磁暂态仿真证明该方法定位精度高,不易受过渡电阻影响,在输入样本存在测量误差以及外界噪声干扰的情况下,最大误差仍低于1.5%,具有一定的工程运用价值。