[發明專利]一種無線片上網絡中無線節點的擁塞判別模塊及其方法

有效

• 申請號: 201710060568.6
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106792832B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 歐陽一鳴;李哲;黃正峰;梁華國;易茂祥;徐秀敏
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/02;H04W40/04;H04W52/02;H04W74/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種無線片上網絡中無線節點的擁塞判別模塊及其方法，其特征是：擁塞判別模塊CJU與每個子網的無線路由器中的無線接口互連，擁塞判別模塊CJU包括：讀寫單元RWU、擁塞信息表、算法單元AU、信號產生單元SGU和譯碼單元；在無線接口的發送端中設置地址解析單元ARU和發送微片計數單元FCUt；在無線接口的接收端中設置接收微片計數單元FCUr；在發送端的功率放大器和接收端的低噪放大器之間設置有休眠控制單元SCU。本發明能緩解網絡擁塞，降低網絡功耗，提高網絡的整體性能。

技術領域

本發明屬于集成電路芯片的設計領域，特別是一種無線片上網絡中針對無線節點擁塞的低功耗模塊及其方法。

背景技術

隨著集成電路技術的不斷發展，傳統的基于總線架構的片上系統(System-on-Chip，SoC)出現了可擴展性差，通信效率低等問題。為了克服這些弊端，片上網絡(Network-on-Chip，NoC)應運而生。NoC作為一種新型通信架構，具有高帶寬，可擴展性強等優良特性。但是，當NoC網絡規模增大時，多跳節點之間的通信延遲增加，網絡性能受到了較大制約。基于此，國內外研究者提出了一種新的解決方案—無線片上網絡(Wireless Network-on-Chip，WiNoC)。

WiNoC作為一種新型互連技術，可以有效解決片上網絡多跳節點之間高延遲的問題。依托當前的微電子工藝，無線片上路由器的zig-zag天線和無線接口(WirelessInterface，WI)可以集成在芯片上，WiNoC的研究具有了現實依據。研究者針對WiNoC提出了若干可行的互連方案，Ganguly A等提出了一種small-world通信架構，作為一種典型的無線互連方案，其將整個網絡劃分為若干個子網，子網之間采用無線路由器(WirelessRouter，WR)進行數據通信，降低了多跳節點之間的數據通信延遲。Wang L等提出了一種基于無線多跳的混合無線NoC(2-Level Hybrid Mesh，2LHM-WiNoC)，并提出了一種競爭避免的路由算法。Deb S等提出了一種基于毫米波(mm-wave)技術的無線NoC架構mWNoC，通過高效路由算法和無線節點最優放置，提高了網絡性能。

但是，WiNoC也面臨著網絡擁塞等問題。有線節點往多跳之外的目的節點發送數據時，需要先將數據發送至相鄰的無線路由器，然后由無線路由器將數據發送至目的節點相鄰的無線路由器，最后發送至其子網內的目的節點。顯然，WR承載著長距離多跳節點之間的數據收發任務，具有較大的數據流量，易出現節點擁塞，形成網絡熱點。Wang L等針對WiNoC中易出現擁塞問題，提出了一種端到端的流控機制，實時反饋網絡中的擁塞程度，從而動態調整數據包注入率。Dai P等采用了一種基于p-堅持的載波偵聽多路訪問(Carrier SenseMultipleAccess，CSMA)的通信機制，每個無線接口在發送數據幀之前進行載波監聽，當通道空閑時，以p的概率發送數據，這在一定程度上降低了鏈路沖突。Wang C等以有線/無線拓撲為基礎，構建了一種NePA無線NoC陣列(NePA-WiNoC)，通過設置雙向數據通道，提高了網絡吞吐率。MansoorN提出了一種MAC協議，可以根據WI實時需求動態分配令牌，通過歷史流量預測，動態分配鏈路帶寬。上述機制均有效降低了網絡擁塞，但是沒有考慮網絡全局中各無線節點中無線接口的擁塞程度，若無線接口本身出現擁塞，會導致丟包現象的發生，降低網絡性能。

功耗問題也是WiNoC中不可忽視的重要問題。在WiNoC中，相較于傳統有線路由器，無線路由器添加了無線接口，具有更大的功耗開銷。基于該問題，Mineo A等設計了一種在線閉環可調節功率機制，節省了功耗開銷，但是增大了數據誤碼率。Mondal H K等提出了一種基于廣播的粗粒度休眠機制，WR將數據廣播至其他WR，經過地址校驗后，非目的地址的WR將進入休眠模式。該機制節省了一定的功耗開銷，但是硬件結構較為復雜。Mineo A等通過模擬仿真，設計了一種可調節天線功率機制，減小了系統的功耗，但是未考慮到實際應用時的復雜狀況。

發明內容