Mod Lisation Et Gestion Du Trafic Dans Le Cadre De R Seaux Sur Puce Multi Fpga
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Modélisation et gestion du trafic dans le cadre de réseaux sur puce multi-FPGA
Avec la complexité croissante des systèmes sur puce, la conception de la nouvelle génération des systèmes embarqués dédiée aux applications multimédia doit intégrer des structures de communication efficaces telles que le réseau sur puce (Network-on-Chip : NoC). Vu la limitation du nombre de ressources d'un seul FPGA, les plateformes multi-FPGA sont considérées comme la solution la plus appropriée pour émuler et évaluer ces grands systèmes. Le déploiement passe souvent par le partitionnement du NoC sur plusieurs FPGAs et de remplacer les liens de communications internes par des liens de communications externes. Cette solution possède des limitations. En fait, l'évolution des FPGAs tend à rendre les IOs des ressources rares aggravant la bande passante intra-FPGA d'une génération à une autre. Actuellement, le nombre de signaux inter-FPGA est considéré comme un problème majeur pour déployer un NoC à grand échelle sur multi-FPGA. Comme il y a plus de signaux à connecter que les IOs disponibles sur FPGA, un goulot d'étranglement important a été crée laissant les concepteurs soufrera. Les contributions principales de cette thèse sont : (1). Nous avons développé deux architectures de gestions de collisions, une basée sur un accès aléatoire (Backoff) et l'autre basée sur un accès planifié (Round-Robin). Des comparaisons temporelles et des ressources ont été effectuées pour choisir la méthode d'accès la plus performante pour prototyper un NoC sur multi-FPGA. L'architecture basée sur le Backoff permet de partager efficacement le lien externe entre plusieurs routeurs avec un nombre minimum de collisions. Ainsi, cet algorithme permet de gérer le goulet d'étranglement et équilibre les accès des routeurs vers l'inter-FPGA. La nouvelle architecture inter-FPGA pour le Network-on-Chip basée sur l'algorithme BackOff fournit une latence plus faible avec moins de ressources par rapport à d'autres solutions comme le RR (Round-Robin) et le HRRA (Hierarchical Roun-Robin Arbiter). (2) Une méthodologie de modélisation a été émergée pour estimer le nombre de ressources utilisées par chaque architecture. Cette modélisation est basée sur la régression linéaire. Il y a des grandes surestimations avec le round-robin qu'avec le Backoff. (3) Finalement, une architecture de NoC dédiée aux applications multimédias a été proposée. L'objective de cette architecture est de transmettre des trafics avec des niveaux de priorités différentes dans des bonnes conditions. Dans cette architecture de NoC multimédia, nous avons doublé les liens physiques au lieu d'utiliser des canaux virtuels pour permettre aux trafics de haute priorité de récupérer le retard. De plus, nous avons intégré à l'intérieur des routeurs un simple arbitre pour traiter les niveaux de priorité pour chaque paquet. Cette nouvelle architecture a été comparée avec des architectures de NoC traditionnelles avec (basée sur des canaux virtuels) ou sans (NoC Handshake) qualité de service. Plusieurs testsont été effectués pour prouver l'efficacité de l'architecture du NoC multimédia. Finalement, une étude analytique a été proposée pour estimer le nombre d'AP nécessaires pour que cette architecture de NoC multimédia afin de répondre aux exigences d'utilisateurs dans le contexte de multi-FPGA.
GESTION DU TRAFIC DANS LES RESEAUX A HAUT DEBIT
LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE DE THESE CONCERNENT LA GESTION DU TRAFIC DANS LES RESEAUX A HAUT DEBIT. NOUS NOUS SOMMES PARTICULIEREMENT INTERESSES A LA SURVEILLANCE DU TRAFIC DANS LES RESEAUX A RELAIS DE TRAMES (FRAME RELAY (FR)). APRES AVOIR PRESENTE LES PRINCIPALE CARACTERISTIQUES DES APPLICATIONS AINSI QUE LES QUALITES DE SERVICE EXIGEES, NOUS AVONS EVOQUE LES SOLUTIONS PROPOSEE, JUSQU'A CE JOUR, DANS LES DIFFERENTES PHASES DE CONTROLE DU TRAFIC : L'ADMISSION D'APPELS, LA SURVEILLANCE DU TRAFIC ET LE CONTROLE DE CONGESTION. CETTE PRESENTATION A ETE EFFECTUEE DE FACONS SEPAREES POUR LES RESEAUX FR, MODE DE TRANSFER ASYNCHRONE (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) ATM ET INTERNET (TCP/IP). MAIS LES POINTS DE RESSEMBLANCE ONT ETE SOULIGNES. NOUS AVONS ENSUITE PRESENTE LES TRAVAUX QUE NOUS AVONS EFFECTUES CONCERNANT LA SURVEILLANCE DU TRAFIC DANS LES RESEAUX FR. UNE PREMIERE PARTIE A ETE CONSACREE AU DIMENSIONNEMENT DU MECANISME DE LA FENETRE SAUTANTE. CE DIMENSIONNEMENT A ETE EFFECTUE PAR LE BIAIS DE SIMULATIONS ET D'ETUDES COMPARATIVES AVEC D'AUTRES MECANISMES. NOUS AVONS ENSUITE PROPOSE UN MODELE ANALYTIQUE POUR LE MECANISME DE LA FENETRE SAUTANTE. CE MODELE EST DECRIT DANS LE FORMALISME DE LA THEORIE DES FILES D'ATTENTE. UNE RESOLUTION PAR LA METHODE D'APPROXIMATION PAR LES PROCESSUS DE DIFFUSION EST EGALEMENT EFFECTUEE. ELLE PERMET D'ETUDIER LE MECANISME DANS LE CAS OU LES INTER-ARRIVEES NE SUIVRAIENT PAS UNE LOI POISSONIENNE. NOUS AVONS MONTRE QUE LE MODELE DE FILES D'ATTENTE REPRODUIT FIDELEMENT LE COMPORTEMENT DU MECANISME DE LA FENETRE GLISSANTE. LE MODELE DE DIFFUSION QUANT A LUI DONNE UNE BONNE APPROXIMATION DANS LA MAJORITE DES CAS. LES RESULTATS DEPENDENT EN EFFET DU COEFFICIENT DE VARIATION DES INTER-ARRIVEES AINSI QUE DE LA CHARGE DU SYSTEME. ENFIN, LES PROCESSUS DE DIFFUSION ONT DE NOUVEAU ETE UTILISES POUR ETUDIER LA TRANSFORMATION DES PAQUETS EN CELLULES SUR L'INTERFACE NNI (NETWORK TO NETWORK INTERFACE) ENTRE LE RESEAU FR ET LE RESEAU ATM. CETTE ETUDE PERMET DE DIMENSIONNER L'INTERFACE ET D'ETUDIER LE TAU DE PERTES DE PAQUETS EN FONCTION DE LA TAILLE DU TAMPON MEMOIRE ET DE LA DISTRIBUTION DES ARRIVEES (INTER-ARRIVEES ET DISTRIBUTION DES TAILLES DE PAQUETS).
Modèles de distribution pour la simulation de trafic multi-agent
L'analyse et la prévision du comportement des réseaux de transport sont aujourd'hui des éléments cruciaux pour la mise en place de politiques de gestion territoriale. La simulation informatique du trafic routier est un outil puissant permettant de tester des stratégies de gestion avant de les déployer dans un contexte opérationnel. La simulation du trafic à l'échelle d'un ville requiert cependant une puissance de calcul très importante, dépassant les capacité d'un seul ordinateur.Dans cette thèse, nous étudions des méthodes permettant d'effectuer des simulations de trafic multi-agent à large échelle. Nous proposons des solutions permettant de distribuer l'exécution de telles simulations sur un grand nombre de coe urs de calcul. L'une d'elle distribue directement les agents sur les coeurs disponibles, tandis que la seconde découpe l'environnement sur lequel les agents évoluent. Les méthodes de partitionnement de graphes sont étudiées à cet effet, et nous proposons une procédure de partitionnement spécialement adaptée à la simulation de trafic multi-agent. Un algorithme d'équilibrage de charge dynamique est également développé, afin d'optimiser les performances de la distribution de la simulation microscopique.Les solutions proposées ont été éprouvées sur un réseau réel représentant la zone de Paris-Saclay.Ces solutions sont génériques et peuvent être appliquées sur la plupart des simulateurs existants.Les résultats montrent que la distribution des agents améliore grandement les performances de la simulation macroscopique, tandis que le découpage de l'environnement est plus adapté à la simulation microscopique. Notre algorithme d'équilibrage de charge améliore en outre significativement l'efficacité de la distribution de l'environnement.