无线节点级和无线链路级的拥塞避免模块及其方法技术

技术编号:15448513 阅读:179 留言:0更新日期:2017-05-31 09:47
本发明专利技术公开一种无线节点级和无线链路级的拥塞避免模块及其方法,其特征是:在无线接口中的发送端和接收端之间设置有虚拟通道选择单元VC Selector、拥塞信息生成单元GCI、优先发送仲裁单元PSA、拥塞信息数据包输出缓冲区CIPo和拥塞信息数据包输入缓冲区CIPi;设置发送数据缓冲区和接收数据缓冲区是由m个相同的先进先出缓冲队列构成,且发送数据缓冲区分为n个虚拟通道,分别用于存放不同的目的无线节点地址的数据包。本发明专利技术能动态感知其余无线节点的拥塞状态并降低无线资源的竞争频率,从而能避免无线节点级和无线链路级的拥塞。

Congestion avoidance module and mechanism of wireless node level and radio link level in wireless chip network

The invention discloses a wireless congestion node wireless network on chip and wireless module to avoid the link level and its mechanism, which is characterized in that: a virtual channel selection unit of VC Selector, congestion information generating unit GCI, and sends the arbitration unit PSA, the congestion information packet output buffer CIPo and congestion information packet input CIPi buffer is arranged between the sending terminal in a wireless interface and a receiving terminal; data to send and receive data buffer buffer is composed of m as a FIFO buffer queue, and sends the data buffer is divided into n virtual channel, respectively for the storage of wireless node address different purpose packets. The invention can dynamically sense the congestion state of the remaining wireless nodes and reduce the competition frequency of the wireless resource, thereby avoiding congestion at the wireless node level and the wireless link level.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路芯片设计的应用
,特别是一种无线片上网络中无线节点级和无线链路级拥塞避免模块及其机制。
技术介绍
传统平面金属互连的片上网络NoC,数据包从源路由器传至目的路由器通常需要多跳,随着核数目的不断增加,数据包的平均传输路径不断变长,NoC出现了网络延迟高、吞吐率低以及高功耗等问题。常见的3D片上网络NoC、光互连NoC以及射频RF互连片上网络NoC均受当前制造工艺约束,此时研究者们开始重点研究无线互连片上网络WiNoC。WiNoC中无线节点承载着更多的数据通信任务,因此容易出现无线节点级的拥塞。如图2中(a)(b)(c)所示造成无线节点级拥塞的数据可能来源于周边节点的有线信号,也可能来源于网络中其它无线节点传输的无线信号,如图2中(d)。针对有线信号造成的无线节点级拥塞问题,Credit-BasedFlowControl机制、基于分布式路由算法的流控机制、基于NePA阵列的WiNoC、混合WiNoC拓扑2-LevelHybridMesh等机制有效的避免有线节点向拥塞的无线节点发送数据包,从而缓解网络的拥塞程度。然而,无线节点之间通过广播进行数据交换,同一个无线节点可能连续接收到多个无线节点传输的数据,这种多对一的传输关系考验着无线节点的处理运算能力。如果不能避免无线信号流向拥塞状态较严重的节点,则会加剧节点的拥塞程度。基于毫米波技术的无线片上网络中,无线信道是共享资源。同一时刻,只能有一个无线节点可以占用信道进行数据传输。当多个节点同时竞争使用无线信道时,就会产生访问冲突引起无线链路级的拥塞问题,降低信道利用率和网络的吞吐量。因此只有降低无线资源的竞争频率才能解决无线链路级拥塞问题。
技术实现思路
本专利技术是为了避免上述现有技术中所存在的不足之处,提供一种无线片上网络中无线节点级和无线链路级的拥塞避免模块及其机制,以期能动态感知其余无线节点的拥塞状态并降低无线资源的竞争频率,从而能避免无线节点级和无线链路级的拥塞。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是:本专利技术一种无线片上网络中无线节点级和无线链路级的拥塞避免模块,是应用于由若干个无线路由器和若干个有线路由器所构成的无线片上网络中,任意一个无线路由器是由有线路由器和无线接口构成;所述无线接口包括:发送端的发送数据缓冲区、接收端的接收数据缓冲区;其特点是:在所述无线接口中的发送端和接收端之间设置有虚拟通道选择单元VCSelector、拥塞信息生成单元GCI、优先发送仲裁单元PSA、拥塞信息数据包输出缓冲区CPBo和拥塞信息数据包输入缓冲区CPBi;设置所述发送数据缓冲区和接收数据缓冲区是由m个相同的先进先出缓冲队列构成,且所述发送数据缓冲区分为n个虚拟通道,分别用于存放不同的目的无线节点地址的数据包;将任意一个无线路由器记为当前无线路由器,所述当前无线路由器需要发送由若干个Flit组成的数据包时,所述当前无线路由器的虚拟通道选择单元VCSelector根据所述数据包的目的地址选通对应的一个虚拟通道;若所述当前无线路由器竞争到无线资源时,所述拥塞信息生成单元GCI生成本地拥塞状态数据包并存入所述拥塞信息数据包输出缓冲区CIPo中,所述当前无线路由器的优先发送仲裁单元PSA控制所述拥塞信息数据包输出缓冲区CIPo将所存储的本地拥塞状态数据包通过所述发送端广播至其他无线路由器;所述当前无线路由器的优先发送仲裁单元PSA再根据自身所存储的拥塞信息表中目的无线节点地址的拥塞状态,选通所述发送数据缓冲区中最不拥塞的虚拟通道,用于发送相应的数据包;若所述当前无线路由器没有竞争到无线资源时,所述当前无线路由器的接收端接收所述无线片上网络中其他无线路由器发送的数据包;并通过所述拥塞信息数据包输入缓冲区CIPi将所接收的数据包中的拥塞信息数据包进行存储,用于提供给所述优先发送仲裁单元PSA进行解析,而其余数据包直接存入所述接收数据缓冲区中。本专利技术所述的拥塞避免模块的特点也在于,所述优先发送仲裁单元PSA模块由管理拥塞信息模块MCI和拥塞节点比较模块CNC组成;所述管理拥塞信息模块MCI解析所述拥塞信息数据包,得到其他无线路由器的拥塞状态并存入所述拥塞信息表中;所述拥塞节点比较模块CNC从所述拥塞信息表中读取其他无线路由器的拥塞状态并进行比较,得到拥塞状态的最小值所对应的虚拟通道响应信号用于选通对应的一个虚拟通道。所述拥塞信息生成单元GCI是由一个计数器Counter和拥塞数据包生成单元CongestPacketGenerator组成;所述计数器Counter统计所述接收数据缓冲区中存放的Flit数目,当所述接收数据缓冲区输入一个Flit时,所述计数器Counter加1;当接收数据缓冲区输出一个Flit时,所述计数器Counter减1;所述拥塞数据包生成单元CongestPacketGenerator根据所述计数器Counter的值生成本地拥塞状态数据包。本专利技术一种无线片上网络中无线节点级和无线链路级的拥塞避免机制,是应用于有若干个无线路由器和若干个有线路由器所构成的无线片上网络中,任意一个无线路由器是由有线路由器和无线接口构成;所述无线接口包括:发送端的发送数据缓冲区、接收端的接收数据缓冲区;其特点也在于,所述拥塞避免机制是按如下步骤进行:步骤1、将任意一个无线路由器记为当前无线路由器,所述当前无线路由器根据所述接收数据缓冲区中存放的Flit数目生成本地拥塞状态数据包;步骤2、若所述当前无线路由器竞争到无线资源时,则执行步骤3、否则,表示所述当前无线路由器没有竞争到无线资源,则执行步骤4;步骤3、所述当前无线路由器将所述本地拥塞状态数据包广播至其他无线路由器;所述当前无线路由器再根据自身所存储的拥塞信息表中目的无线节点地址的拥塞状态,选通所述发送数据缓冲区中最不拥塞的虚拟通道,用于发送相应的数据包;步骤4、所述当前无线路由器的接收端接收其他无线路由器的拥塞信息数据包并进行解析,得到其他无线路由器的拥塞信息并存入拥塞信息表中。与已有技术相比,本专利技术效果体现在:1、本专利技术提出了无线片上网络中无线节点级和无线链路级的拥塞避免模块及其机制,使用设置在无线接口中的拥塞信息生成模块,产生本地无线节点拥塞信息数据包;使用设置在无线接口中的优先发送仲裁模块决策出目的节点拥塞状态最轻微的数据包,无线节点竞争无线资源成功时优先发送该数据包,从而避免了无线节点级的拥塞问题;无线接口缓冲区使用并行输出队列允许无线接口可以在一个周期内传输更多的数据信息,以此减少了无线资源竞争频率,从而避免了无线链路级的拥塞问题。本专利技术增加了少量的面积开销,达到了无线节点级和无线链路级的拥塞避免,全面提高了网络的性能,并且达到了无线资源的高效利用。2、本专利技术设计了拥塞信息生成单元GCI,由一个计数器Counter,拥塞数据包生成器(CongestPacketGenerator)组成。计数器Counter统计所述接收数据缓冲区中存放的Flit数目,拥塞数据包生成单元CongestPacketGenerator根据所述计数器Counter的值生成本地拥塞状态数据包。无线节点通过广播该本地拥塞状态数据包,可以相互感知彼此拥塞状态,进而在发送数据包时避免了向拥塞较严重的无线节点发送数据包。3、本发本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种无线片上网络中无线节点级和无线链路级的拥塞避免模块,是应用于由若干个无线路由器和若干个有线路由器所构成的无线片上网络中,任意一个无线路由器是由有线路由器和无线接口构成;所述无线接口包括:发送端的发送数据缓冲区、接收端的接收数据缓冲区;其特征是:在所述无线接口中的发送端和接收端之间设置有虚拟通道选择单元VC Selector、拥塞信息生成单元GCI、优先发送仲裁单元PSA、拥塞信息数据包输出缓冲区CPBo和拥塞信息数据包输入缓冲区CPBi;设置所述发送数据缓冲区和接收数据缓冲区是由m个相同的先进先出缓冲队列构成,且所述发送数据缓冲区分为n个虚拟通道,分别用于存放不同的目的无线节点地址的数据包;将任意一个无线路由器记为当前无线路由器,所述当前无线路由器需要发送由若干个Flit组成的数据包时,所述当前无线路由器的虚拟通道选择单元VC Selector根据所述数据包的目的地址选通对应的一个虚拟通道;若所述当前无线路由器竞争到无线资源时,所述拥塞信息生成单元GCI生成本地拥塞状态数据包并存入所述拥塞信息数据包输出缓冲区CIPo中,所述当前无线路由器的优先发送仲裁单元PSA控制所述拥塞信息数据包输出缓冲区CIPo将所存储的本地拥塞状态数据包通过所述发送端广播至其他无线路由器;所述当前无线路由器的优先发送仲裁单元PSA再根据自身所存储的拥塞信息表中目的无线节点地址的拥塞状态,选通所述发送数据缓冲区中最不拥塞的虚拟通道,用于发送相应的数据包;若所述当前无线路由器没有竞争到无线资源时,所述当前无线路由器的接收端接收所述无线片上网络中其他无线路由器发送的数据包;并通过所述拥塞信息数据包输入缓冲区CIPi将所接收的数据包中的拥塞信息数据包进行存储,用于提供给所述优先发送仲裁单元PSA进行解析,而其余数据包直接存入所述接收数据缓冲区中。...

【技术特征摘要】
1.一种无线片上网络中无线节点级和无线链路级的拥塞避免模块,是应用于由若干个无线路由器和若干个有线路由器所构成的无线片上网络中,任意一个无线路由器是由有线路由器和无线接口构成;所述无线接口包括:发送端的发送数据缓冲区、接收端的接收数据缓冲区;其特征是:在所述无线接口中的发送端和接收端之间设置有虚拟通道选择单元VCSelector、拥塞信息生成单元GCI、优先发送仲裁单元PSA、拥塞信息数据包输出缓冲区CPBo和拥塞信息数据包输入缓冲区CPBi;设置所述发送数据缓冲区和接收数据缓冲区是由m个相同的先进先出缓冲队列构成,且所述发送数据缓冲区分为n个虚拟通道,分别用于存放不同的目的无线节点地址的数据包;将任意一个无线路由器记为当前无线路由器,所述当前无线路由器需要发送由若干个Flit组成的数据包时,所述当前无线路由器的虚拟通道选择单元VCSelector根据所述数据包的目的地址选通对应的一个虚拟通道;若所述当前无线路由器竞争到无线资源时,所述拥塞信息生成单元GCI生成本地拥塞状态数据包并存入所述拥塞信息数据包输出缓冲区CIPo中,所述当前无线路由器的优先发送仲裁单元PSA控制所述拥塞信息数据包输出缓冲区CIPo将所存储的本地拥塞状态数据包通过所述发送端广播至其他无线路由器;所述当前无线路由器的优先发送仲裁单元PSA再根据自身所存储的拥塞信息表中目的无线节点地址的拥塞状态,选通所述发送数据缓冲区中最不拥塞的虚拟通道,用于发送相应的数据包;若所述当前无线路由器没有竞争到无线资源时,所述当前无线路由器的接收端接收所述无线片上网络中其他无线路由器发送的数据包;并通过所述拥塞信息数据包输入缓冲区CIPi将所接收的数据包中的拥塞信息数据包进行存储,用于提供给所述优先发送仲裁单元PSA进行解析,而其余数据包直接存入所述接收数据缓冲区中。2.根据权利要求1所述的拥塞避免模块,其特征是,所述优先发送仲裁单元PSA模块由管理拥塞信息模块MCI和拥塞节点比...

【专利技术属性】
技术研发人员:欧阳一鸣李胜黄正峰梁华国闫爱斌徐秀敏
申请(专利权)人:合肥工业大学
类型:发明
国别省市:安徽;34

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