【摘要】：無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)(Wireless Network on Chip,WiNoC)采用無(wú)線(xiàn)技術(shù),結(jié)合傳統(tǒng)的金屬互連有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)成有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)混合的片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),這種技術(shù)在功耗和延遲等方面較其他片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有更好的性能表現(xiàn)。但是,無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)受天線(xiàn)、信道等物理特性的限制,運(yùn)行過(guò)程中存在較高的錯(cuò)誤率,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)整體性能提升不明顯。在無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)傳統(tǒng)金屬互連導(dǎo)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的比特錯(cuò)誤率遠(yuǎn)低于通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的比特錯(cuò)誤率。因此,在無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中,負(fù)責(zé)無(wú)線(xiàn)傳輸任務(wù)的無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)處容易形成故障熱點(diǎn),使得無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)男阅軆?yōu)勢(shì)無(wú)法體現(xiàn),嚴(yán)重限制了網(wǎng)絡(luò)的性能。另外,隨著天線(xiàn)間直線(xiàn)距離增加,無(wú)線(xiàn)信號(hào)能量衰減較快,同時(shí)受到熱噪聲等影響,導(dǎo)致信噪比較高,無(wú)線(xiàn)信號(hào)損耗嚴(yán)重。隨著芯片的老化,芯片中無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的比特錯(cuò)誤率也會(huì)有顯著的增加�；诖�,本文針對(duì)無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)通信主干任務(wù)的無(wú)線(xiàn)接口,所可能發(fā)生的瞬時(shí)性故障和永久性故障進(jìn)行了深入的研究。論文主要工作如下:(1)針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳輸中所可能發(fā)生的瞬時(shí)性故障,本文設(shè)計(jì)了一種基于ACK數(shù)據(jù)包(Efficient Acknowledgement Feedback,EF-ACK)的高效容錯(cuò)接口(Wireless Interface,WI)。該設(shè)計(jì)改進(jìn)了通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的確認(rèn)方式,利用無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)亩嗖ヌ匦?將多個(gè)確認(rèn)信息組合成一個(gè)數(shù)據(jù)包,無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)間互相廣播本地?zé)o線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包接收情況,以此來(lái)確認(rèn)數(shù)據(jù)包的正確傳輸,根據(jù)確認(rèn)信息數(shù)據(jù)包對(duì)檢測(cè)到的錯(cuò)誤進(jìn)行準(zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)包重傳;另外,提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)故障情況的動(dòng)態(tài)編碼控制方案,在網(wǎng)絡(luò)中故障率較高的情況下采用容錯(cuò)能力較高的編碼方案來(lái)提高數(shù)據(jù)的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提出的數(shù)據(jù)確認(rèn)方案減少了網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)重傳所帶來(lái)的額外開(kāi)銷(xiāo),基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)編碼方案可以較好地保證網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)延遲和飽和吞吐率,本文所采用方案有效地提高了網(wǎng)絡(luò)性能和魯棒性。(2)針對(duì)無(wú)線(xiàn)路由器中無(wú)線(xiàn)接口所可能發(fā)生的永久性故障,本文提出一種無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線(xiàn)接口故障動(dòng)態(tài)檢測(cè)及容錯(cuò)路由算法,將無(wú)線(xiàn)路由器中無(wú)線(xiàn)接口的故障情況分類(lèi),并對(duì)其采取了全覆蓋式的檢測(cè)策略,來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)的無(wú)線(xiàn)接口故障檢測(cè);并提出了一種基于無(wú)故障無(wú)線(xiàn)路由器表的最近無(wú)線(xiàn)容錯(cuò)路由算法,能夠在無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生無(wú)線(xiàn)路由器故障時(shí)將數(shù)據(jù)包利用最近的無(wú)故障無(wú)線(xiàn)路由器傳輸,最大程度地保證網(wǎng)絡(luò)的性能。實(shí)驗(yàn)表明,本文方案可以在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線(xiàn)路由器出現(xiàn)故障時(shí)有效地保證網(wǎng)絡(luò)性能,且在無(wú)線(xiàn)路由器出現(xiàn)中度故障率時(shí),效果明顯。
【圖文】：

圖 1. 3 常見(jiàn) NoC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig 1. 3 Common NoC topologies隨著片上集成度的進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)有線(xiàn)金屬導(dǎo)線(xiàn)互連的 NoC 架構(gòu)由于數(shù)傳輸距離的增長(zhǎng)，出現(xiàn)了高延遲、高功耗、低吞吐量等問(wèn)題。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)金連的性能瓶頸，研究學(xué)者們提出了三維集成互連(3DNoC)[8]、光(Optical)互連[9頻（RadioFrequency，RF）互連[10]、無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)（WirelessNetwork-on-ChiiNoC）[11]。如圖 1.4 所示是 3D NoC 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖， 3D NoC 可以被拆分為傳統(tǒng) 路由以及硅通孔(ThroughSiliconVias，TSV)技術(shù)的垂直通路。3DNoC 與 CM有兼容的特性，且有更短的垂直鏈路，但是由于路由器交叉開(kāi)關(guān)復(fù)雜度、制造以及熱效應(yīng)的控制問(wèn)題，3D NoC 的應(yīng)用還處于起步階段[12]。

圖 1. 3 常見(jiàn) NoC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig 1. 3 Common NoC topologies著片上集成度的進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)有線(xiàn)金屬導(dǎo)線(xiàn)互連的 NoC 架構(gòu)距離的增長(zhǎng)，，出現(xiàn)了高延遲、高功耗、低吞吐量等問(wèn)題。為了彌補(bǔ)性能瓶頸，研究學(xué)者們提出了三維集成互連(3DNoC)[8]、光(OpticaladioFrequency，RF）互連[10]、無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)（WirelessNetwork-o）[11]。圖 1.4 所示是 3D NoC 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖， 3D NoC 可以被拆分以及硅通孔(ThroughSiliconVias，TSV)技術(shù)的垂直通路。3DNoC 容的特性，且有更短的垂直鏈路，但是由于路由器交叉開(kāi)關(guān)復(fù)雜度熱效應(yīng)的控制問(wèn)題，3D NoC 的應(yīng)用還處于起步階段[12]。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN47

【參考文獻(xiàn)】

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1 歐陽(yáng)一鳴;陳義軍;梁華國(guó);易茂祥;李建華;;一種故障通道隔離的低開(kāi)銷(xiāo)容錯(cuò)路由器設(shè)計(jì)[J];電子學(xué)報(bào);2014年11期

2 歐陽(yáng)一鳴;張一棟;梁華國(guó);黃正峰;;三維片上網(wǎng)絡(luò)故障及擁塞感知的容錯(cuò)路由器設(shè)計(jì)[J];電子學(xué)報(bào);2013年05期

3 付斌章;韓銀和;李華偉;李曉維;;面向高可靠片上網(wǎng)絡(luò)通信的可重構(gòu)路由算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

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1 熊志強(qiáng);無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸容錯(cuò)技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2648058