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.     

星上路由查找设计与算法实现

针对星上路由器的路由查找功能展开研究。通过分析比较多种路由查找算法,利用软硬件协同设计的思想,给出了星上路由查找的设计与适合硬件查找的Trie树实现。给出了算法实现程序,通过实例分析了算法的优点。结果表明设计可以满足宽带卫星通信系统业务的需求。     

基于切比雪夫神经网络的软件定义卫星网络智能路由策略

针对现有的软件定义卫星网络中流表占用的三态内容寻址存储器空间不断增加,复杂的流表项查找、匹配过程导致路由转发效率降低,无法满足多样化应用需求的问题,提出基于神经网络的软件定义卫星网络智能路由架构。控制器通过训练神经网络获取数据流的传输模式,并用训练后的神经网络代替流表,在此基础上提出基于Chebyshev神经网络的智能路由策略,交换机根据数据流的业务类型预测其转发路径,以满足卫星网络应用的服务质量要求。仿真结果表明:所提路由策略显著减少了占用的三态内容寻址存储器存储空间,提高了路由效率。     

基于网络处理器的新型IPv6转发系统的设计与实现

转发与控制分离结构的提出和网络处理器的发展对路由器的扩展性、灵活性、性能具有重要的影响,而IPv6作为下一代互联网协议的核心,是路由器研究的重要对象。简要阐述了基于转发与控制分离结构ForCES的IPv6路由器的系统结构,重点论述了基于网络处理器的IPv6路由器的转发结构、双栈转发系统的流程设计和隧道机制设计的实现,给出IPv6路由器原型系统的实际测试结果。     

基于聚集位向量的IPv6快速路由查找算法

随着IPv6协议的广泛应用,传统的IPv4路由表查找算法不再适应IPv6网络环境中路由转发的需要.IPv6具有巨大的地址空间,未来要面对的将会是海量IPv6路由表,而且128位的IPv6地址比IPv4需要更多的访存数.分析了IPv6路由结构的特点,介绍了IPv6中的各种路由查找技术,提出了基于聚集位向量的快速路由查找算法,并对该算法和常用的二分查找算法的性能进行了分析比较,实验结果表明该算法较好地提高了查找速度,减少了对内存的消耗.     

一种适于片上路由器的自适应缓冲调整策略

在典型的片上网络路由节点中,来自不同方向的报文被存储在相互独立的缓冲资源中。在网络负载不均衡的情况下,某些方向的报文将很快填满该方向的缓冲,而其他方向仍可能有较多的缓冲资源处于空闲状态,这样就导致了网络中的缓冲资源利用率不高,进而影响片上网络的整体性能。提出了一种自适应的片上缓冲调整策略,能够根据网络负载情况动态调节缓冲结构,有效地提高了缓冲资源的利用率。在90nmCMOS工艺下设计实现了多端口共享缓冲资源的片上网络路由器,实验结果表明,在负载不均衡的网络中,提出的路由器能够带来性能改进及功耗降低;在达到相同性能的情况下,新路由器的面积较典型路由器减少了20.3%,而其缓冲功耗节约了41%左右。     

高速路由与交换技术现状及发展趋势

多个方向的可扩展特性是新一代互联网的重要特点,这对高性能路由器的性能、规模、功能和服务等能力提出了更高的要求,高速路由与交换技术是承载这种可扩展特性的关键技术。从网络处理器设计、路由查找技术以及高速交换技术三个方面总结了高速路由与交换技术的研究和发展现状,并展望了未来的发展趋势。     

ATS: 一种基于通告时间戳的BGP收敛性改进机制

研究BGP收敛性改进问题,考虑网络运行状况,提出一种新的机制,称为通告时间戳机制ATS(advertisement time stamp)。在该机制中,BGP路由器在向对等体发送路由通告报文时,将相应的路由前缀打上时间戳。当通告报文准备好时,通过查看相应前缀的时间戳来判断报文是否可以立即发送还是应该等待。该机制充分融合了每对等体每目的网络速率限制定时器和每对等体速率限制定时器各自的优点,克服各自缺点。分析表明,该机制可以较大地减少Tup、Tlong及Tshort事件的收敛延迟。     

一种基于层次位线缓冲的异步片上路由器

片上缓存资源是片上路由器的重要组成部分,其结构好坏直接关系到片上互联网络的实现复杂度、整体性能及功耗开销。鉴于异步电路的握手工作方式,异步路由器一般采用基于移位寄存器的异步FIFO(First In First Out)实现片上缓冲,这种结构导致了报文传输延迟及数据翻转次数增加。提出一种基于层次位线缓冲的异步FIFO结构,设计实现了一种新的异步路由器结构。相对于传统异步路由器,新的异步路由器能够有效降低路由器设计的硬件复杂度,减少数据的冗余翻转,降低功耗。实验结果表明在相同配置的情况下,新异步路由器面积降低了39.3%;当异步FIFO深度为8的时候,新异步路由器能够获得41.1%的功耗降低。     

高性能路由器中的分组非精确调度技术

随着网络带宽的不断提高,分组到达路由器的时间间隔不断缩短,对路由器处理分组的速度提出了新的要求。传统的分组调度算法,如WFQ,由于性能和可扩展性等问题,难以在高性能核心路由器中实现。为此,提出了分组非精确调度技术,在不影响应用QoS的前提下对经典的调度算法进行修改,通过简化硬件设计提高调度器的服务能力。模拟分析表明,采用非精确调度技术的SLQF算法的延时特性与传统算法LQF基本一致。     

高性能路由器并行转发技术

随着线路传输速率的快速提高,报文线速转发面临极大挑战。基于并行处理技术,提出分布式并行转发引擎结构,实现高速报文转发。针对并行转发引擎负载分配问题,设计AHDA(Adaptive Hashing DispatchAlgorithm)算法,该算法为综合考虑负载均衡和报文保序提供支持。模拟结果表明,AHDA算法均匀分配负载,保证很低的报文乱序率,对网络处理器规模具有良好的可扩展性。     

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。     

反向设计方法在防空导弹中的应用研究

对反向设计方法在防空导弹中的应用进行初步探讨。重点讨论了导弹总体、气动以及动力系统之间的关系。针对国外典型防空导弹,建立了反向设计模型,结合弹道仿真研究了国外典型防空导弹的战技指标、关键技术以及发展趋势。     

基于液力变矩器与发动机匹配工作性能的液力变矩器结构参数优化

在拟合装甲车辆发动机与液力变矩器有关特性曲线的基础上，以二者匹配工作的动力性、经济性为目标，建立发动机与液力变矩器匹配工作优化模型及目标函数，通过液力变矩器结构参数优化使发动机与液力变矩器得到最佳匹配性能，优化方案切实可行，为液力变矩器的设计、优化提供了方法。     

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。     

航空电子多总线记录系统的设计与实现

讨论了某型航空电子设备的数据记录系统的设计与实现 ,主要探讨了此系统的软、硬件开发 ,系统组成及其信息流。系统采用了 ARINC4 2 9总线和并行总线 ,将各个子系统连接起来 ,实现数据的综合处理、综合控制、综合传输 ,在实际应用中收到了很好的效果     

发射波束域MIMO-STAP雷达发射接收联合设计方法

研究了信号相关杂波背景下机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题,建立了机载MIMO雷达发射波束域空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)信号模型。为了提升杂波环境下目标的检测性能,通过最大化输出信干噪比构建了发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题;然后,设计了一种新的基于优化最小化(majorization-minimization,MM)框架的迭代优化算法来解决联合设计问题。该算法通过合理寻找目标函数的下界可以有效提升算法的收敛速度并降低算法的运行时间。此外,与传统的相控阵雷达和MIMO雷达相比,优化后的发射波束形成和接收滤波器可以显著提升输出信干噪比,仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于VxWorks双核应用的导弹火控系统软件设计方法

针对单核应用的火控系统软件多任务设计架构在提升性能和扩展功能方面存在的不足，提出了一种将目前的火控系统软件多任务设计架构以较少的设计更改即实现双核应用的方法，实现了基于VxWorks双核应用的火控系统软件设计架构，该方法已经在某型导弹武器系统中得到了应用，验证结果表明该方法效果良好，软件运行稳定可靠，极大地提升了火控系统扩展功能和性能的水平。提出的方法对于将单核应用转移到双核应用或开发新的双核应用均具有一定的参考意义和实用价值。     

一种面向异构多核DSP的数据流传输控制引擎设计与评测

根据多核DSP的应用特点,介绍了一种面向异构多核DSP的数据流传输控制引擎(DSTCE)的结构与设计,并实现了基于DSTCE的数据流前瞻传输技术.该技术以可编程的DSTCE模块为核心,实现了超节点内各个端口之间以及超节点之间的高效数据流传输,而且将传输过程与多核间的数据前瞻和编程模型有机结合起来.该技术避免了复杂的Cache一致性问题,显著提高了大规模多核DSP计算与访存的并行性.实验结果表明,采用DSTCE的多核DSP单个超节点的性能平均提高了22%,两个超节点情况下基于DSTCE结构的系统比基于CC-NUMA结构的系统性能平均提高了14%.     

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.