基于并行流水的转发引擎设计与性能分析

光通信技术对核心路由器报文转发能力不断提出更高的要求。10Gbps光传输技术已经使现有的各种软硬件路由查找方法成为核心路由器转发能力的瓶颈,而更高性能的光传输技术则已经突破了存储器访问速度的极限,使得基于单片存储器的路由转发方法无法应付未来日益增长的需求。在硬件存储器价格非常低的前提下,提出一种使用多个存储器并行流水查找的硬件转发实现结构。通过使用Internet上真实报文数据进行的性能模拟可以看出,随着并行度的增加,整个转发结构可以获得近似于线性的性能加速比。     

DSOCC：面向区分服务的拥塞控制

在区分服务(DiffServ)中使用确保转发(AssuredForwarding)进行TCP传输,存在带宽分配不公平问题。已有的工作没有综合考虑订购带宽、报文大小、RTT(RoundTripTime)对TCP性能的影响。为了解决TCP在DiffServ中的公平性问题,提出了面向区分服务的拥塞控制算法DSOCC(DiffServ OrientedCongestionControl)。通过模拟验证了该算法的有效性。     

面向多核网络分组处理系统的线程亲和缓冲区管理机制

基于通用多核架构的网络分组处理系统性能受到诸如分组IO开销高、多核共享内存及进程调度竞争大、页表缓冲表项失效率高等问题的困扰。为此提出一种基于通用多核网络分组处理系统、面向高速分组转发应用的线程亲和缓冲区硬件管理机制,并在网络专用协处理引擎上实现。该机制采用无中断的线程亲和调度策略,将包含控制信息与缓冲区地址信息的描述符和分组数据按照分组处理的线程号链式地对应加载在多个地址连续的共享缓冲区中。基于通用多核和现场可编程门阵列平台进行报文转发测试,实验结果表明,采用线程亲和缓冲区管理机制能使平均报文转发处理性能提升12.4%,有效地降低IO开销和TLB表项失效率。     

基于分布式转发交换的并行路由器关键技术研究

随着Internet链路速率和IP前缀数目的不断增长,对路由器的转发和交换能力提出了更高的要求.提出一种基于分布式转发交换的并行路由器体系结构,采用多个低速的能够独立转发和交换报文的功能部件构成多级流水线,以流水的方式执行报文转发和交换.对该结构实现关键技术--基于子树映射的IP流水查找机制进行了深入的研究,提出了相应的解决方案,并指出了下一步的研究方向和思路.     

多核网络分组处理系统的数据分段卸载发送机制

为摆脱对商用网卡的依赖，降低软硬件复杂度，提出通用多核网络分组处理系统，构建面向大报文高速分组转发应用的软硬件协同数据分段卸载发送机制，并实现原型系统。该机制基于轻量级输入输出的软硬件协同多核分组处理系统，以降低大报文切分、拷贝开销以及软硬件复杂度为目的，把实现切分报文、封装报文头以及校验功能中硬件实现复杂的部分卸载到驱动中，将分段报文数据拷贝缩减为新报文头的拷贝，结合链式直接内存存取技术，为多核实现高速的大报文分组转发提供有效的解决方案。基于国产通用多核和高性能现场可编程门阵列平台进行发送性能测试。测试结果表明：采用数据分段卸载发送机制能大幅提升报文发送性能，有效解决大报文引发的多核网络分组处理性能下降的问题。     

一种优化神经网络映射算法——吸收算法

本文揭示了神经计算的本质──并行分布处理,并以此为基础提出了时间步的概念。分析了映射算法的两个重要概念──负载均衡和通讯开销,并提出了映射分配准则。在神经网络的映射分配中引入图论的有关思想,提出了一种优化的神经网络映射算法──吸收算法。最后给出了重要的试验结果,这些数据表明吸收算法是一种有效的映射算法。     

多光源并行化算法的实现

针对在绘制具有真实感的图形中光照处理模块串行处理速度慢的问题,提出多光源光照算法的并行化,采用负载均衡的并行策略,重新优化计算模型,单独计算环境光、散射光、镜面光及衰减因子后叠加在一起。计算不同的PE(处理单元)个数使用了不同的分配方案来提高处理速度。实验结果表明,将多光源光照算法并行化,可充分利用资源,发挥多核处理器的处理能力,提高了资源利用率。     

基于遗传算法的MIL-STD-188-220c标准最佳转发树的构造

针对MIL-STD-188-220C标准的路由协议多目的地址最佳转发树问题,提出一种基于遗传算法的优化算法,仿真结果表明,该算法具有收敛快,寻路成功率高的优点。     

局部最大延迟检测抗转发欺骗干扰算法

接收机在进行窄带干扰抑制后,其输出信号的相关峰会发生分裂。使用传统的基于信号到达时间的抗转发欺骗干扰算法,会使得捕获锁定的相关值为真实信号的旁瓣。针对该问题提出一种基于局部相关值最大的时延检测方法,在真实信号相关峰分裂所产生的旁瓣与欺骗信号不重合前提下,通过对主瓣三个码片范围内最大值的搜索,保证捕获不会锁定在旁瓣,再选择局部最大值中的最早码相位点从而避免锁定到转发欺骗干扰。与传统的基于信号到达时间的抗转发欺骗干扰算法相比,在无窄带干扰情况下,所提算法性能相当;在存在窄带干扰情况下,其性能明显优于传统算法。通过数值仿真验证了方法的有效性。     

无线传感网络中多转发节点协作传输策略

协作通信是提高无线传感网络性能的有效技术.为此,针对能量采集的无线传感网络(EH-WSNs),提出多转发节点协作传输(Multi-relay Cooperative Transmitting,MRCT)方案.MRCT方案采用时隙切换/功率分配机制,优化解码信息和传输信息的功率分配;转发节点将所接收的信息进行放大——转发处理,并由将多个转发节点的信息合并后,再传输传感节点,进而提高吞吐量和安全能力.通过仿真分析了MRCT方案的吞吐量和安全中断概率性能.仿真结果表明,提出的MRCT方案的吞吐量和安全性能得到提升.     

编码感知的机会路由算法研究

提出一种编码感知的机会路由算法——CAR.它利用机会传输增加编码机会,并通过引入一系列参数衡量"机会"好坏,创造性地解决了交叉数据流下机会路由转发节点的选取问题,解决了流间网络编码和机会路由算法结合时数据包上下跳节点"已知"与"未知"的矛盾.CAR算法能够最大化每次编码传输中原始数据包的个数,仿真表明,它能够显著提高可靠传输协议以及整个网络的传输性能.通过机会传输实现多用户分集,可显著增加流间网络编码机会,引入的转发延时也可增加流间网络编码机会.     

基于多资源点的装备应急器材调度决策模型

针对装备应急器材调度决策问题,从调度路径优化和调度计划分配2个方面,研究了其多目标优化模型的构建。将资源点划分为若干级别来确定资源点选取的优先次序,通过先求解资源点与需求点之间的最优路径,后求解器材资源分配量的思路,建立了装备应急器材调度决策的广义最优路径模型和运输模型,采用改进的Dijkstra算法对模型进行求解,仿真结果表明:所构建的决策模型及算法是有效的。     

一种提高应用层组播转发速率的机制

针对应用层组播报文转发的特点,提出了一种能够提高应用层组播转发速率的新机制.该机制降低了应用层组播报文从主机内存到网卡缓冲区之间数据复制的次数,节省了CPU处理开销.理论分析表明该机制能够降低应用层组播延迟和提高应用层组播转发速率.实验验证了该机制的可行性与有效性.     

基于多层循环并行化的负载平衡优化

负载平衡是并行处理中的一个重要概念。参与一个程序执行的各处理机所承担的工作量是否均衡直接影响该程序的并行性能。本文对面向MPP系统程序循环级并行化中负载平衡的优化进行了探讨,提出了优化策略及其实施算法。     

基于数据冗余的BDS长报文传输机制改进算法?

北斗卫星导航系统（ Beidou Satellite Navigation System，BDS）只能传输字节受限的短报文，对于长报文需要通过分包和多次重传改善报文传输的成功率，这样会造成系统平台数据发送延误和网络拥塞。提出一种基于数据冗余的数据分包传输机制，该传输机制以数据包为处理对象，采用异或运算得到冗余包，编码简单，编码解码速度快。通过Matlab仿真，证明基于冗余编码机制比无冗余编码单次发送机制的数据接收成功率高15％以上，两次发送对多包的数据接收成功率有较大提高。     

一种适用于 UWB-SAR 的实时成像算法

UWB-SAR系统较之常规SAR系统,成像所需计算量更为庞大,实时处理的实现更难.通过将子孔径思想应用于BP算法,给出了一种实用的实时成像算法(LocalBP算法),该算法同BP算法相比,成N×N点的图像,运算量可减少,同时该算法具有良好的并行及流水实现结构.     

一种混合事件仿真调度算法

针对既含有离散事件,又含有连续事件的高炮防空仿真系统提出了一种混合事件仿真调度算法。通过引入绝对仿真时钟和相对仿真时钟,来完成混合事件仿真调度,该算法简化了事件与活动处理的复杂性。     

高超音速流场的隐式TVD格式并行计算

本文采用区域分割技术和拼接网格的并行策略，发展了一个适合于分布式存贮多机系统的ＴＶＤ隐式有限体积并行算法；并在ＰＶＭ并行环境下，对三维高超音速绕流流场实现了多机并行计算，通过负载平衡等方法得到了较高的加速比（在二处理机系统上加速比为１∶８４，在四处理机系统上为３∶４４）。