片上网络通信性能分析建模与缓存分配优化算法

该文建立了一种面向应用设计的片上网络的性能分析模型,并在此基础上提出了片上缓存优化策略和分配算法。在硬件实现平台上的仿真表明,该文建立的片上网络分析模型能很好地分析片上网络通信时延和路由节点各方向的阻塞概率,以此进行片上网络的缓存资源优化,能在同等缓存资源的情况下降低数据通过网络的平均时延,使片上网络的性能得到改善。     

UWB网络中分布式资源预留协议的设计与实现

分布式资源预留协议是UWB网络中一种重要的信道接入机制,其实现能为研究UWB网络性能提供仿真基础.本文分析了ECMA-368标准中的分布式资源预留协议体系,从结构体系、资源预约处理等方面着手,提出了一种在NS2仿真平台上实现该协议的设计方案.仿真结果表明,该方案有效地实现了DRP的基本功能,保证了资源的预留和节点之间业务流的可靠传输,为UWB网络仿真平台的实现打下了基础.     

片上网络关键技术及仿真方法研究

片上网络(NoC)的研究借鉴了计算机网络的设计思想,将计算机网络技术移植到芯片设计中来.介绍了片上网络的关键技术和仿真方法,包括拓扑结构、路由与交换协议、流量控制、缓存设计、性能评估与仿真等,并对今后的研究做出了展望.     

一种可扩展的无线Mesh适配树路由协议

提出一种可扩展的无线Mesh适配树路由协议(SMTRP),解决无线Mesh随着网络规模扩大引起路由延迟增大,网络性能严重下降的问题.该协议引入Mesh适配树和自适应地址块机制,通过将网络拓扑反映在逻辑地址上,每个节点仅需维护自己的N跳邻居节点的信息,判断出数据包该往哪个方向转发,无需维护大量的路由表,节省了存储空间,减少了通信开销以及能量消耗.理论证明了SMTRP算法的可扩展性,并在OPNET仿真平台上验证了SMTRP协议的有效性.     

传感器网络多址接入协议的实现

无线传感器网络(WSN)由于其巨大的应用潜力成为近年来研究者们广泛关注的热点问题.WSN中的多址接入协议(MAC-Medium Access Control)决定了各节点是否能够高效的共享信道,因此直接影响到了WSN的性能.文中针对突发业务环境的无线传感器网络实现了一种新型S_MAC协议,详细论述该协议设计中的关键步骤以及对应的策略,并将该算法移植到了传感器节点的开发平台上.最后通过在硬件平台的测试,得到了正确的输出波形.     

基于无线传感器网络S-MAC协议的研究

无线传感器网络是由大量的微小节点通过无线通信技术组成的自组织网络。本文以无线传感器网络MAC层协议研究为背景,根据无线传感器网络MAC层协议的设计要求。分析了S-MAC协议的4个主要机制,并使用TinyOS操作系统中Avrora仿真平台仿真实现S—MAC协议,仿真研究表明了S-MAC协议性能的优越性。     

无线Adhoc网络中一种基于网络编码的协同MAC协议

协同通信中,中继节点通常用来转发源节点的数据分组.但是从中继节点的角度出发,帮助其它节点转发数据会降低其自身的性能,导致中继低效率问题的出现.针对此问题,该文基于网络编码设计了一种适用于无线Ad hoc网络的协同MAC协议.该协议将网络编码和协同机制相结合,在需要协同传输时,利用网络编码让中继节点在发送源节点数据的同时也发送自身的数据,利用网络编码来解决协同传输中中继低效率问题,进一步提升协同传输的性能.该文还在2维Markov退避模型的基础上,加入了网络编码和协同机制,对所提协议在多跳网络中进行了吞吐量性能分析,并探讨了网络节点数、多跳和信道质量对吞吐量性能的影响.仿真结果表明,相比一般的协同MAC协议,采用网络编码的协同MAC协议可以显著的改善系统性能,是解决协同传输中的中继低效率问题的有效手段.     

无线传感器网络中以效率为中心的可靠通信机制研究

无线传感器网络的通信链路需要通过可靠传输机制来满足应用需求.在指出传统的MAC层协议无法提供能量高效的可靠传输后,提出了一种以效率为中心的可靠通信机制--分组确认机制.围绕着通信链路的EPB这一指标,采用数学手段对所提出的机制与传统的机制进行性能比较,从理论上证明了该机制的节能效果,并且该机制通过串音技术减少了传感器节点的缓存需求.最后在Micaz节点上测试了分组确认机制的性能,结果表明该机制更适合于资源受限的传感器网络的应用.     

串行同源故障通告机制及其在ASON中的应用

提出了基于串行同源的故障通告机制,针对相同源节点的连接进行故障通告,并引入串行机制,在网络故障恢复率和故障恢复时间2个指标取得理想的折衷.通过扩展RSVP-TE协议实现该机制,搭建了15个节点的自动交换光网络仿真实验平台.实验数据表明,与传统的故障通告机制相比,该机制在一定程度上避免了网络恢复过程中资源预留冲突的问题,在5 000条连接的网络中,网络故障恢复率提高21%,故障恢复时间缩短近15%.     

无线传感器网络密钥管理

无线传感器网络密钥管理极具挑战性,不仅因为传感器节点拥有的资源有限,不宜采用非对称密码技术,同时也因为传感器节点暴露在恶劣甚至敌对环境中,易于被敌手俘获。虽然目前提出许多密钥分配协议,但没有一个协议能在扩展性、共享密钥概率、存储代价和抵御节点俘获攻击等方面同时具有良好性能。密钥管理协议采用的技术必须与具体网络需求和传感器节点拥有的资源一致。分析和评估了典型的密钥管理方案和协议,并指出了该方向存在的开放问题及今后的发展趋势。     

基于FPGA的NoC验证平台的构建

针对基于软件仿真片上网络NoC（Network on Chip）效率低的问题,提出基于FPGA的NoC验证平台构建方案。该平台集成可重用的流量产生器TG（Traffic Generation）,流量接收器TR（Traffic Receiver）以及NoC软件,用于对NoC原型系统进行功能验证和性能评估。实际设计一个多核NoC,并用该平台对其进行FPGA验证,结果表明该平台的验证速度比软件仿真提高16000倍以上,并能对多种不同结构、路由算法、流控策略的NoC进行功能验证和性能评估。     

可配置片上网络性能评估平台

为了弥补目前单纯采用软件或者硬件构建NoC验证平台的一些缺陷,采用软硬件结合的设计方法实现了NoC的FPGA验证与性能评估平台。利用该平台在Xilinx Virtex 6FPGA上对基于虚通道路由器的片上网络进行了验证。实验证明该验证平台功能完善,占用硬件资源少,综合时钟频率高,评估NoC系统的效率非常高。     

A Security Framework for NoC Using Authenticated Encryption and Session Keys

Network on Chip (NoC) is an emerging solution to the existing scalability problems with System on Chip (SoC). However, it is exposed to security threats like extraction of secret information from IP cores. In this paper we present an Authenticated Encryption (AE)-based security framework for NoC based systems. The security framework resides in Network Interface (NI) of every IP core allowing secure communication among such IP cores. The secure cores can communicate using permanent keys whereas temporary session keys are used for communication between secure and non-secure cores. A traffic limiting counter is used to prevent bandwidth denial and access rights table avoids unauthorized memory accesses. We simulated and implemented our framework using Verilog/VHDL modules on top of NoCem emulator. The results showed tolerable area overhead and did not affect the network performance apart from some initial latency.     

面向通信能耗的3D NoC映射研究

对于传统的平面结构,三维片上网络(3D NoC)具有更好的集成度和性能,在单芯片内部可以集成更多的处理器核。3D NoC作为2D NoC的结构拓展,在性能提高和低功耗设计方面更具优越性,成为多核系统芯片结构的主流架构。映射就是应用某种算法寻找一种最优方案,将通信任务图的子任务分配到NoC的资源节点上,保证NoC的通信能耗最小。参照2D NoC的研究方法,提出了针对3D网格NoC的通信能耗模型,采用蚁群算法实现了面向通信能耗的NoC映射。实验结果表明,面向不同网络规模的3D网格NoC平台,蚁群映射同随机映射相比,通信能耗降低可以达23%～42%。     

NoC边界扫描测试系统硬件设计

为了解决内部结构日益复杂的片上网络系统故障测试的问题,在研究3×3 2D-Mesh体系结构的NoC系统、边界扫描测试技术和资源节点故障类型的基础上,以FPGA为核心器件设计边界扫描测试系统。完成了数据采集、频率计、放大器、SRAM、IEEE1500 Wrapper等资源节点电路以及资源节点边界扫描链路的接口电路设计,并利用测试软件、信号发生器、万用表和数字示波器,通过边界扫描链路完成对整个硬件设计的测试。测试结果表明该设计性能稳定,为研究NoC系统的边界扫描测试技术提供了硬件平台。     

3D NoC测试规划研究与实现

针对3D NoC资源内核的测试,采用NoC重用测试访问机制和XYZ路由方式,建立功耗模型,并通过云进化算法将IP核的测试数据划分到各TAM上进行并行测试,从而降低了测试时间。实验以ITC 02标准电路作为测试对象,其结果表明,文中方法可以有效地减少测试时间,提高了测试效率。     

A multiobjective scatter search algorithm for fault-tolerant NoC mapping optimisation

Mapping IP cores to an on-chip network is an important step in Network-on-Chip (NoC) design and affects the performance of NoC systems. A mapping optimisation algorithm and a fault-tolerant mechanism are proposed in this article. The fault-tolerant mechanism and the corresponding routing algorithm can recover NoC communication from switch failures, while preserving high performance. The mapping optimisation algorithm is based on scatter search (SS), which is an intelligent algorithm with a powerful combinatorial search ability. To meet the requests of the NoC mapping application, the standard SS is improved for multiple objective optimisation. This method helps to obtain high-performance mapping layouts. The proposed algorithm was implemented on the Embedded Systems Synthesis Benchmarks Suite (E3S). Experimental results show that this optimisation algorithm achieves low-power consumption, little communication time, balanced link load and high reliability, compared to particle swarm optimisation and genetic algorithm.     

Internet traffic engineering

The main goal of Internet traffic engineering is to efficiently optimize the performance of operational networks in order to avoid the well-known shortcomings of the typical destination-based IP routing. Traffic engineering attempts to reduce or even avoid congestion hot spots and to improve resource utilization across the backbone IP network. During the last years traffic engineering has become an inevitable tool concerning performance optimization in large Internet backbones. The core objective of this paper is to give an overview of the architectures and mechanisms for traffic engineering.     

复用NoC测试IP芯核测试存取链优化配置

论述了层次型IP芯核不同测试模式之间的约束关系,给出了层次型IP芯核的测试壳结构,提出了一种复用片上网络测试内嵌IP芯核的启发式测试存取链优化配置方法.该方法可有效减小测试数据分组数量和被测芯核的测试时间.使用片上网络测试平台,在测试基准电路集ITC'02中的基准电路p22810上进行了实验验证.     

基于拓扑划分的片上网络快速映射算法

该文针对片上网络建立了以能耗和流量均衡为优化目标的映射模型,提出一种基于拓扑划分的快速映射算法(TPBMAP)。该算法不仅考虑芯片的布局特性从而产生规整的拓扑,还采用虚拟IP核技术修正通信核图以完成IP核和网络节点数不等的映射;通过引入以流量均衡为目标的优化模型同时将通信量大的IP核映射到拓扑边缘区域,有效地降低了网络中心的流量;采用迭代的拓扑划分方法以及将通信量大的IP核映射到网络相邻位置,可快速完成低能耗映射。仿真结果表明,相比现有算法,该文提出的算法在映射速度、全网能耗以及网络中心流量等方面有较大优势。