[發(fā)明專利]一種用于無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信的中央控制器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410205345.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103984674B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林世俊;劉招山;石江宏;陳輝煌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F15/78
• 分類號(hào): G06F15/78;G06F15/173;H04W28/02;H04W52/02
• 代理公司: 廈門(mén)市新華專利商標(biāo)代理有限公司35203
• 代理人: 朱凌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信的中央控制器及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著集成工藝技術(shù)的發(fā)展以及市場(chǎng)的需求推動(dòng)，單芯片上所能集成的IP核數(shù)目不斷增加，片上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)有線多跳傳輸?shù)木窒扌砸呀?jīng)逐步顯現(xiàn)。例如，對(duì)于通信距離較遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)包的多跳通信延遲和能耗將更加明顯。

為了解決超大規(guī)模片上系統(tǒng)IP核之間的通信問(wèn)題，研究人員提出了無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。即，通過(guò)高帶寬、低延遲、低能耗的無(wú)線鏈路，取代傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡(luò)中長(zhǎng)距離有線多跳的通信方式，顯著提高網(wǎng)絡(luò)性能并降低能耗。

目前，主要的片上無(wú)線通信技術(shù)包括如下四種：第一種片上無(wú)線通信技術(shù)工作在UWB頻段，采用180?nm工藝和Meander?type?dipole天線，傳輸范圍和數(shù)據(jù)率分別為1?mm和1.16?Gbps；第二種片上通信技術(shù)工作在毫米波（mm-Wave）頻段，采用65?nm工藝和Zigzag天線，傳輸范圍、數(shù)據(jù)率和每比特?cái)?shù)據(jù)的能耗分別為20?mm、16?Gbps和2.3?pJ；第三種片上通信技術(shù)工作在Sub?THz頻段，采用32?nm工藝，傳輸范圍、數(shù)據(jù)率和每比特?cái)?shù)據(jù)的能耗分別為10?mm-20?mm、320?Gbps和4.5?pJ；第四種片上通信技術(shù)工作在THz頻段，采用多壁碳納米管（Multi-walled?carbon?nanotube，MWCNT）天線，傳輸范圍、數(shù)據(jù)率和每比特?cái)?shù)據(jù)的能耗分別為23?mm、240?Gbps和0.33?pJ。

現(xiàn)有的無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)可以分為三類：

（1）基于FDMA無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)：在該類架構(gòu)中，數(shù)據(jù)包需要多跳無(wú)線傳輸才能到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和死鎖，而且，由于在芯片上很難實(shí)現(xiàn)大量的工作在不同頻率的天線，因此只能支持子網(wǎng)數(shù)量較少的無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)。此外，由于部分頻帶需要用作隔離帶，無(wú)線帶寬利用率較低。

（2）基于CDMA無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)：在這類架構(gòu)中，每個(gè)無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)需要集成額外的編碼和解碼器，因此，這種架構(gòu)的面積和能耗將隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大而線性增長(zhǎng)。此外，頻帶利用率將隨著傳輸節(jié)點(diǎn)數(shù)的變化而變化。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，由于采用了擴(kuò)頻編碼，網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率將遠(yuǎn)小于物理鏈路速率。

（3）基于標(biāo)簽傳遞協(xié)議的TDMA無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)：在該類架構(gòu)中，只有擁有標(biāo)簽的無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)，主要缺點(diǎn)如下：i）需要額外的用于傳遞標(biāo)簽的信道；ii）當(dāng)只有少數(shù)無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要傳輸時(shí)，由于有數(shù)據(jù)的無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)需要等待標(biāo)簽到達(dá)后才能傳輸數(shù)據(jù)，因此，在這種情況下頻帶利用率將較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信的中央控制器及其控制方法，通過(guò)引入一個(gè)額外的中央控制器對(duì)所有無(wú)線子網(wǎng)間的通信過(guò)程進(jìn)行控制，使無(wú)線鏈路帶寬得到充分利用，采用單跳傳輸方式，有效緩解多跳傳輸方式所造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞，可以有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并降低數(shù)據(jù)包傳輸延遲和通信能耗。

本發(fā)明一種用于無(wú)線片上網(wǎng)絡(luò)通信的中央控制器，由???????????????????????????????????????????????個(gè)多路復(fù)用器、個(gè)與門(mén)，一個(gè)計(jì)時(shí)器和一個(gè)控制器組成，其中為無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)數(shù)，該每一個(gè)多路復(fù)用器與所有的無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)的接收緩存單元相連接，接收所有接收緩存單元發(fā)送的滿信號(hào)，該多路復(fù)用器連接對(duì)應(yīng)的無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)i的數(shù)據(jù)包解析器，接收其發(fā)送的目的地址信號(hào)i，該與門(mén)i連接無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)i的發(fā)送緩存單元和多路復(fù)用器i，接收該發(fā)送緩沖單元發(fā)送的空信號(hào)和多路復(fù)用器i發(fā)送的目的無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)的滿信號(hào)k；該控制器連接所有的與門(mén)和計(jì)時(shí)器，接收所有與門(mén)發(fā)送的預(yù)使能信號(hào)和計(jì)時(shí)器的時(shí)間截止信號(hào)，并發(fā)送復(fù)位信號(hào)給計(jì)時(shí)器和使能信號(hào)給對(duì)應(yīng)無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)的鏈路控制器；