基于可重构容错路由的片上网络负载均衡

基于内建自测技术,通过判断故障节点信息,提出了一种片上网络可重构容错路由优化算法。算法根据故障节点的位置在网络中设立判断点和有效转向点,以减少在重构环路上的负载,在完成路由容错优化的同时实现了负载均衡。在OPNET仿真平台上,采用均匀流量模式,对比了该算法与RRA算法在两种2D-mesh网络中的性能,实验结果表明,提出算法在平均时延和吞吐率方面具有显著优势,并且与5×5网络相比,7×7规模的NoC中随着网络注入率的增加延时优化愈加明显。     

路径重链接的GRASP最优化无线自组织网络能耗

针对无线自组织网络的能耗和容错问题,提出了一种基于路径重链接的贪婪随机自适应搜索程序(GRASP)启发式算法.首先,通过构建双连通图使得任意2个连通的节点之间至少有2条通信路径,从而提高容错能力;然后,在双连通网络的基础上,利用对功率的操作进行局部搜索,找出功率分配的最优值,从而达到优化整个网络能耗的目的.在随机生成的非对称测试问题上的仿真实验结果表明,相比MST-aug算法和贪婪算法,提出的算法在欧氏实例中的总能耗分别降低了37.85%、5.39%,在随机实例中的总能耗分别降低了74.63%、3.15%,且明显降低了边干扰和节点干扰,适用于故障容错需求较高的无线自组织网络环境.     

功率自适应调节WSN故障容错算法

提出一种基于功率自适应调节的故障容错算法来容忍网络的能量耗尽和随机故障,通过自动调节节点的发射功率来减小因节点间干扰而引起的通信链路故障.当节点的剩余能量低于阈值时,选择其邻居节点中剩余能量最大的节点并以最小功率来提供其相应服务以避免因节点能量耗尽而引起的节点失效故障。仿真测试结果表明,容错算法在收包率、故障恢复延时以及网络平均能耗方面具有较好的表现。     

一种片上网络容错路由算法

为解决片上网络的可靠性问题,以2D-Mesh拓扑结构为基础,将片上网络中的节点划分为边缘节点和内部节点两大类,并分别针对这两大类节点的各自特征有针对性地提出相对快捷的路径决策模型和转弯模型,从而帮助路由节点更为快捷地确定符合自身特征的当前任务最佳传送路径,算法大幅缩减了重复运算时间,并减少了数据计算量。通过容错偏转路由算法进行仿真实验,应用本文算法和XY路由算法、Flooding路由算法进行比较分析,实验结果证明算法可以有效的避免产生死锁和拥塞,具有很好的传输效率。     

微功率无线抄表系统中数据采集容错路由算法

低压用户的微功率无线抄表系统中各节点固定,节点故障时,现有的容错路由算法无法建立正确且最优的数据传输路径。以n×n的网格网络为研究对象,基于最短路径优先算法和深度优先搜索,提出一种数据采集容错路由算法,通过构造网络的数据传输通路拓扑图,避开错误节点并生成任意子节点到网关的数据传输路径。算法性能分析表明,该算法的时间复杂度低,实际工程中节点故障概率为0.01%时,能够满足实际工程需求。     

无线传感器网络中邻居发现及链路通信质量预测技术

采用主动探测和被动监听技术发现无线传感器网络中节点的入邻居和出邻居,并采用WMEWMA(Window Mean Exponentially Weighted Moving Average Estimator)预测邻居间链路最近通信质量．为减轻非对称链路对算法的影响,提出了链路数据转发服务,来发现由于单向链路而不能被发现的出邻居．通过理论分析和在无线传感器网络模拟器TOSSIM上的模拟表明,这种算法可有效进行邻居发现和邻居间链路通信质量的预测,使多于40%的节点发现更多的出邻居节点,多发现的出邻居节点在14%到100%之间．     

基于节点感知信任度模型的无线传感网络事件检测方法

事件区域检测是无线传感器网络在复杂环境感知中的一项重要应用,然而节点受到环境中多种不确定性因素(如温度、湿度、硬件条件等)的影响导致其感知数据出现错误,降低了节点对事件检测的准确度. 根据邻近节点之间的感知信息存在一定的空间相关性,提出一种基于网络拓扑的节点感知信任度模型,在此基础上每个节点将自身感知信息与邻居节点交换信息相结合,建立贝叶斯事件检测容错模型,计算事件发生的预测概率,同时确定事件发生的最优阈值,节点根据概率预测结果与最优阈值相比较对事件发生做最终决策. 仿真结果表明,与典型的贝叶斯最优阈值容错算法相比,在节点故障率为25%的情况下,所提算法可将错误节点修正率由65%提高到78%;而在节点故障率为30%的情况下,所提算法可将错误节点修正率由50%提高到70%,体现出了良好的容错性能.     

无线传感器网络中邻居数据分析的故障检测方法

针对无线传感器网络(WSN)故障检测导致额外的通信和计算负载问题,根据同一覆盖范围内传感器节点的监测数据相近的特点,提出了一种基于邻居节点数据分析的WSN故障检测方法. 通过分析节点的历史传感数据来计算节点的可信水平,从而确定可信的邻居节点. 将节点数据与覆盖范围内可信邻居节点的数据进行比较分析,判定节点是否故障. 仿真结果表明,算法在保持良好的故障检测能力和临时故障容忍能力的同时,并不额外增加节点的通信和计算负载.      

一种高吞吐低延时NoC容错路由算法

为了提高片上网络(Network-on-Chip,NoC)系统的可靠性及故障情况下的网络性能,基于转弯模型(Turn Model)的思想对现有的XY路由算法进行了改进,提出了一种容错路径短,且在故障情况下具有信息均衡能力的无虚通道容错路由算法(TXY路由算法)。OPNET仿真结果表明,该算法与同类算法相比具有较好的吞吐及时延性能。     

基于深度自编码网络的实验室WSN数据压缩算法

针对无线传感器网络节点冗余和数据重叠的问题,提出一种基于深度自编码网络的实验室WSN数据压缩算法来减少传感器通信和计算开销.使用K-means算法将传感器节点划分为不同的簇,使用深度神经网络对相同簇中节点采集的数据进行压缩编码与分类,从而减小数据规模.使用贝叶斯估计算法对压缩编码后的数据特征进行融合.仿真测试与实验结果表明,所提出的算法能明显减少数据量,相比于Megrez算法与E-CPDA算法的数据融合精度分别提升了4.2%和19%,同时能够增加无线传感器网络的生命周期.     

一种基于OPNET的NoC路由算法设计

针对片上网络(NoC)确定性路由算法在高负载情况下性能下降过快、自适应路由算法逻辑复杂度高及资源开销大等问题,提出了一种适用于2D-Mesh拓扑结构的路由算法DARA。在通过最短路径满足延时约束的基础上,对易形成网络热点的中间区域节点采用动态的路由方式,对网络边缘节点采用基于Turn Model模型的确定性路由方式。实验首先通过OPNET仿真平台,对一个5×5的2D-Mesh拓扑结构的NoC分层建模;然后分别在均匀模式和热点模式下对该算法进行了仿真验证,并获得端到端的平均延时和吞吐量。实验结果表明,与通常的XY路由算法及自适应DyXY路由算法相比,在热点模式下DARA路由算法具有更好的网络性能。     

建立在De Bruijn图架构上的三维片上网络设计

提出一种基于De Bruiin图的新型三维片上网络架构方式,利用De Bruijn图直径短、路由简单及容错等特性,实现三维片上网络水平面网络和虚平面网络相结合的分层架构与容错路由算法.利用仿真,在均匀流量和热点流量模型下将谊架构与传统架构进行仿真与性能比较,结果表明,与传统的3D Mesh,XNoTs等架构相比,基于D...     

死锁恢复的多维交换结构容错路由算法

在高性能路由器中采用多维交换结构是解决可扩展性的一种方法。在实现这种交换结构时,随着节点数目的增多,交换结构出现故障的概率也随之增加。该文在mesh/torus结构上提出了一种基于死锁恢复策略的容错路由算法MMAR。基于各非故障节点周围链路的状态,MMAR能容错任意形状的故障模型且所需虚拟通道数少。通过在凹形区域表面节点中设置该凹形区域内节点位置信息表,该算法能避免消息进入与其目的节点无关的凹形区域以使绕道路径最短。该文给出了在256个节点的二维torus中的仿真结果,验证了算法的有效性。     

超立方体中基于极大安全链路矩阵的容错路由

超立方体网络拓扑结构是多处理机系统中常见的一种.随着多处理机系统规模的增大,系统出现链路与结点故障的概率也随之增大.针对超立方体结构的多处理机系统中存在链路故障的情况,提出了用于最优通路记录的极大安全链路矩阵(maximum safety-link matrices,MSLMs)这一概念,给出了一种建立MSLMs及其容错路由算法.通过n-1轮邻结点的信息交换,用矩阵的形式记录最优通路;与已有的容错路由算法相比,极大安全链路矩阵解决了如何用矩阵的形式来记录最多最优通路数的问题.     

一种星簇双环片上网络拓扑结构

随着半导体工艺的不断发展和芯片中所包含的IP核数目的增加,片上系统的互连结构对系统性能和面积具有极大的影响．为了减少节点度、减少链路和重用路由器节点,提出了一种规则的片上互连网络--星簇双环 (Star-Cluster Double-Loop,SCDL(2m))拓扑结构,该拓扑结构具有4m个节点并且每个节点连接3个相邻节点和4个IP核．SCDL(2m)是一种拓扑结构简单、平面的、对称的并且具有良好扩展性的互连网络．SCDL(2m)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SCDL(2m),Cluster-Ring和Cluster-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SCDL(2m)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．     

基于改进Kruskal算法的WSN故障节点检测方法

提出了一种基于改进Kruskal算法的无线传感器网络（WSN）故障节点检测方法. 该方法首先通过集中式的改进Kruskal最小生成树算法来获取可信的节点集合,之后依据可信节点,采用邻居节点比较算法对传感器节点的感知值进行分布式分析和处理,判定发生故障的传感器节点. 同时为了容忍节点的临时故障,引入了时间冗余. 仿真结果表明,在节点故障率高达35%时,该方法依然能快速定位故障节点,并且同时保证很高的检测精确度.     

变体飞行器传感器故障在线主动容错控制

为保证变体飞行器在传感器故障情况下的稳定飞行性能和良好跟踪效果,提高故障诊断准确度和容错控制能力,针对变体飞行器传感器故障诊断与容错控制问题,提出一种基于考虑属性可靠度的置信规则库(BRB-r)专家系统在线主动容错控制方法。首先,给出变体飞行器的气动参数模型和纵向非线性动力学模型,综合考虑外界扰动和传感器故障,利用最小二乘拟合方法和雅克比线性化方法,建立变体飞行器的切换线性变参数(LPV)故障模型;然后,基于BRB-r专家系统构建变体飞行器传感器故障诊断与容错控制模型,通过统计方法对传感器监测指标进行可靠性分析,并引入证据推理(ER)解析算法,提高故障诊断精度和容错控制效果;最后,利用基于投影算子的协方差矩阵自适应优化策略(P-CMA-ES)算法优化故障诊断与容错控制模型,降低系统的复杂度,提高了故障诊断效率。仿真结果表明,变体飞行器传感器故障诊断精度能够达到98.75%,当传感器故障程度小于50%时,所提方法能够有效克服传感器故障和外界扰动,保证变体飞行器的稳定飞行,具有较强的容错控制能力和鲁棒性能。