基三分层互连网络及其路由算法设计

从降低节点度、减少网络链路数和缩短网络直径的角度出发,提出一种新型的互连网络结构--基三分层互连网络,深入地研究了该网络的静态度量并和2-D Mesh做了相应的比较.针对基三分层互连网络提出了一种使消息沿两节点间确定路径传递的分布式确定路由算法DDRA.该算法充分利用基三分层互连网络的层次特性,不需要构建路由表,且算法实现简单,路由效率高,且易于硬件实现.     

基三分层网络中的受限多播路由算法

多播路由算法对互连网络的通信性能和多处理机系统性能的发挥起着重要作用。针对基三分层互连网络,在权衡性能、成本和实现的基础上,提出一种基于树的受限多播路由算法TRMA。该算法充分利用基三分层互连网络的层次特性和节点编码中所含的网络拓扑信息实现消息路由,算法设计简单,易于硬件实现。和其他基于树的多播路由算法相比,TRMA算法不需要源节点在发送消息前构建多播树,并将多播树的信息存放在消息中,大大降低了源节点的工作负载,提高整个系统的性能。通过仿真比较了TRMA和基于单播的多播路由算法,结果表明TRMA具有较低的网络延迟和较小的网络流量。     

HDRA:一种基于历史寻径信息的分布式路由算法

直接互连网络已成为构建大规模并行系统的主流网络互连体系结构,路由算法对互连网络的通信性能和并行系统性能的发挥起着重要作用。针对静态互连网络,提出一种新的基于路由表查找技术的分布式路由算法HDRA,该算法有效地利用历史寻径信息,加快路由寻径速度,提高网络传输性能,而且算法设计简单,易于硬件实现。     

面向应用的NoC带宽感知路由技术

片上互连网络是片上通信问题的有效解决方案,但存在严重的资源限制。标准拓扑结构难以满足应用的流量需求,同时还导致大量功耗和面积的开销。适用于通用系统的NoC设计难以满足面向服务质量可预测的互连。给出一种面向应用的带宽感知路由技术,针对具体的应用,首先使用基于遗传算法的映射技术获得IP核到网络节点的最佳映射,然后通过带宽感知的路由算法为网络中的每条数据传输生成最短路由,并通过虚信道静态分配保证该路由是无死锁的。为了减少路由表的硬件开销,还结合使用了路由表压缩的方法。仿真结果表明,所提出的路由技术与现有的路由算法相比,具有更好的时延性能。     

基于负载平衡的分层无线Mesh网络路由协议*

移动互连和多媒体业务要求无线网络具备高吞吐量和高移动性,对路由协议提出了更高的要求。针对无线Mesh网络分层结构和节点拥塞问题,提出一种基于负载平衡的分层无线Mesh网络路由协议。该路由协议在不同分层使用不同的路由算法,将负载作为最优路由的建立和选择判据,不同于传统的“先拥塞、后处理”解决思路,从源头上防止节点拥塞,从而提高网络的性能。仿真测试结果表明,该路由协议能更好地适应无线Mesh网络的分层结构,对于高移动性无线Mesh网络能获得较高的性能提升。     

基于蚁群算法的理性自适应路由研究

动态路由是随着网络动态拓扑结构和通信流量的变化而自动调整的过程，其性能的优劣对整个网络的性能至关重要。本文介绍了基于蚁群算法对动态路由问题进行优化的理性研究，采用蚁群优化算法搜集网络最新信息， 通过改进选择策略，动态更新路由表项和节点状态信息，解决网络的负载均衡问题，提高网络性能。     

基于PNS-PGrid的P2P路由算法的设计与实现

目前绝大多数的P2P网络系统都是以覆盖网络方式构建的。在覆盖网络中相邻的节点在底层网络中可能并不相邻甚至相隔很远,这样导致覆盖网络中两个节点间会有很大的路由延迟。只有节点路由表项的内容正确地反映节点之间在底层网络中的拓扑关系,才能最终减少应用层的路由延迟,提高网络应用的性能。文中介绍了几种结构化P2P路由机制：Chord,CAN,Plaxton,Tapestry,Pastry和PGrid;以及几种非结构化P2P路由机制：Napster,BitTorrent,Gnutella和FreeNet。重点分析了PGrid路由算法。针对PGrid路由算法的路由表维护的盲目性和优化周期长等缺点,提出了一种新的基于邻近度选择技术的路由表维护算法PNS—PGrid（proximity neighbor selection PGrid）。PNS—PGrid是在节点转发一个查询请求后,触发路由表维护任务,并对本次转发使用的路由表项进行优化,且优化周期根据路由表项是否达到或接近最优值而进行调整。PNS—PGrid算法中还加入了对未报告的节点失效和异常退出的处理机制来对路由表进行维护。最后在开源软件PGrid中实现了PNS—PGrid算法。测试表明,PNS—PGrid算法在较少的开销下使路由表项能动态地有针对性地进行调整,并且快速地达到最优值,最终减少路由延迟,提高网络性能。     

大规模网络上基于图嵌入的可扩展路由方法

大规模网络上理想的路由方法必须同时具有较小的路由表和较短的路径.传统的最短路径路由算法只考虑优化路径,但是路由表需要维护到所有节点的路由信息,故路由表项数至少随网络规模线性增长,因此呈现较差的扩展性.针对基于图嵌入的可扩展路由进行了研究,提出将网络嵌入到由它的支撑图(spanner)导出的度量空间.利用真实网络普遍存在的小世界和无标度拓扑特征,提出了一种嵌入和路由方法--GEROUTE,它用源于高度节点的树形支撑图来构造嵌入,对节点分配较短的标记,使得节点在支撑图上的距离能够由标记推算出来,在节点标记定义的度量空间中使用贪心路由,而节点的路由表只需要存放邻居的标记.分析和仿真表明该路由方法在像Internet的这类图上能够取得比较理想的路由性能,与其他同类方法相比表现更好.     

基于邻近度的P2P路由算法

邻近度路由技术对P2P网络的路由性能影响很大.本文提出一种新的分布式结构化P2P路由算法FDPNS.FD-PNS路由算法采用邻近度路由技术,节点在转发一个查询请求后触发路由表的维护任务,有针对性地对本次转发使用的路由表项进行优化,以减小搜索和定位的路由延迟,提高系统的整体性能.     

WSN节点路由表构造与仿真

通过对经典路由向量协议(RIP)路由算法中路由表构造过程的分析和无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)节点通信特点的研究,给出了一种WSN节点路由表的构造方法--以WSN节点相互通信过程和各自节点通信半径条件来构造每个节点的路由表的方法,并详细介绍了实现过程.最后通过MATLAB仿真DV-Hop定位算法验证了算法的正确性.     

RCC-Full: An Effective Network for Parallel Computations

A new interconnection network is proposed for the construction of a massively parallel computer system. The systematic construction of this interconnection network, denoted RCC-FULL, is performed by methodically connecting together a number of basic atoms where a basic atom is a set of fully interconnected nodes. Key communication characteristics are derived and evaluated for RCC-FULL and efficient routing algorithms, which need only local information to route messages between any two nodes, are also derived. AnO(log (N)) sorting algorithm is shown for RCC-FULL and RCC-FULL is shown to emulate deterministically the CRCW PRAM model, with onlyO(log (N)) degradation in time performance. Finally, the hardware cost for the RCC-FULL is estimated as a function of its pin requirements and compared to that of the binary hypercube and most instances of RCC-FULL have substantially lower cost. Hence, RCC-FULL appears to be a particularly effective network for PRAM emulation, and might be considered as a universal network for future supercomputing systems.     

胖树中的分布式动态容错路由

面向云计算的超大规模互连网络增加了对网络容错的要求,容错已成为互连网络的重要问题.为了保证网络的高可用性和高性能,文中基于胖树网络拓扑提出了一种分布式的动态容错路由方法.该方法通过引入一套链路失效消息传播机制和一套基于链路失效信息的动态容错路由算法来实现胖树网络的分布式动态容错.相比已有方法,该方法不增加网络硬件和路由路径长度,并且具有高执行效率和高性能.实验结果表明,在m端口交换机构成的胖树中,该方法可以容忍任意m/2-1条失效链路并以高概率容忍更多条失效链路的组合,同时保持网络的高性能.     

基三分层互连网络和2-D Mesh的比较

多核处理器（multi—core processor）成为高性能处理器体系结构的研究发展方向，核间的连接方式对多核处理器性能的发挥起着重要作用。从降低节点度、减少网络链路数和缩短网络直径的角度出发，提出了一种用于片上核间互连的新型分层互连网络——基三分层互连网络（THIN），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。深入比较了THIN和2-D Mesh的静态度量和无阻塞延迟，比较结果表明：在网络规模较小时，THIN比2-D Mesh更宜于用来构建片上核间的通信网络。     

Routing in wormhole-switched clustered networks with applicationsto fault tolerance

This paper presents a novel technique for routing in wormhole-switched multiprocessor interconnection networks with clustered configuration. The network model used here consists of a set of clusters interfaced through a common central network. We assume that the central network and the clusters use independent algorithms to route messages between their internal nodes. A technique for deriving a global routing algorithm based on the local algorithms is presented, which allows the transfer of messages between any pair of nodes in the network. This proposed method is shown to be deadlock-free with two virtual channels. The clustered network model and the proposed routing technique can be used to enhance the fault tolerance capability of existing routing algorithms. In particular, we describe fault-tolerant routing methods for meshes, which can tolerate any arbitrary fault distribution without disabling connected healthy nodes     

Fault-tolerant routing methodology for hypercube and cube-connected cycles interconnection networks

This paper presents a fault-tolerant routing methodology for both injured hypercube and cube-connected cycles interconnection topologies. The proposed routing methodology efficiently tolerates any pattern of faulty regions with any number of faulty nodes in the network which is based on the best-first search and backtracking strategy. Deadlock freedom of the proposed routing methodology is obtained by only one virtual channel per physical channel. In order to evaluate the proposed routing methodology, a 7-dimensional hypercube network is simulated in various conditions, i.e., different traffic rates, different number of faulty nodes and different message lengths. Simulation results confirm that the proposed routing methodology in comparison with the previous methods provides acceptable performance while it significantly increases the reliability of the network. It also guarantees delivery of messages between any pair of source and destination while the network is connected.     

神威E级原型机互连网络和消息机制

本文描述了神威E级原型机的互连网络和消息机制.神威E级原型机是继神威蓝光、神威?太湖之光之后神威家族的第三代计算机.该计算机作为一台E级计算机的原型机,峰值性能3.13PFlops,其最大的特色之一就是采用28Gbps传输技术,设计开发了新一代的神威高阶路由器和神威高性能网络接口两款芯片,在传统胖树的基础上,设计了双轨...     

An integrated solution for QoS provision and congestion management in high-performance interconnection networks using deterministic source-based routing

A key element in any system based on several interconnected computing and/or storage nodes is the interconnection network. Currently, one of the main concerns of high-speed interconnection network designers is how to improve network performance while using the minimum number of network resources. In that sense, in this paper we describe an efficient switch architecture suitable for any interconnect technology implementing deterministic source-based routing. This switch architecture uses the same network resources to provide two issues that improve network performance: Congestion Management and QoS support. We also present results to compare the effectiveness of this architecture to those of other proposals typically used to provide these issues in this context. These results have been obtained for synthetic traffic and for traces from parallel benchmarks and video frames. From the results, we can conclude that in any traffic scenario, our proposal is as effective as the previous ones, while requiring fewer resources and thus being much more cost-effective.     

基于产业互联网络节点创新要素的链路预测方法

产业互联网络是一种为“智造”赋能的异质跨界合作网络,会促进创新要素在节点间流通,而节点创新要素又会影响合作链路预测结果。针对这一问题,提出一种基于节点创新要素的链路预测方法。首先阐述产业互联网络的概念和特性,分析网络中创新要素的流通方式;然后分别从两个维度测算网络节点的创新要素量;最后综合利用节点局部信息和节点创新要素信息计算节点相似性。在四个产业互联网络数据集的实验结果表明,所提方法与其他方法相比具有更好的预测性能。