高密度吉比特以太网接口的研究与实现

论文摘要

线路接口是路由器的重要组成部分,直接影响着整个路由器系统的工作性能。吉比特以太网线路接口是T比特路由器的重要接口之一,它的设计和实现是T比特路由器课题的一个重要研究内容。本文对高密度吉比特以太网线路接口设计中的关键技术进行了研究,给出了支持多种协议的高密度吉比特以太网线路接口的设计方案,对硬件系统的设计与实现技术进行了详细的分析和阐述。 本文所作的主要工作如下: 通过建立高密度吉比特以太网线路接口的排队模型,分析了排队模型中缓存队列的容量需求和调度机的调度策略,对基于分组的调度和基于分片的调度进行了比较分析。 在输入链路中,通过采用差额加权轮询（DWRR）的整包调度机制,解决了各个接口间带宽分配的公平性问题;在输出链路,提出了联合输入输出队列门限（CIOT）的分片轮询调度机制,提高了缓存资源的利用率,降低了数据突发时的丢包率。 在输入和输出链路控制FPGA的设计中,提出了一种数据位宽可配置的对角交叉校验编码的算法,解决了在FPGA中实现POS-PHY Leve4接口的关键难题。 分析了调度机的电路实现,给出了一种用掩码器和优先级编码器实现的调度机,提高了调度机的效率。 根据高密度吉比特以太网线路接口的功能需求和吉比特以太网的工作原理,提出了10端口吉比特以太网线路接口的设计方案,从逻辑上进行了模块划分并实现了各个模块的功能。 在FPGA中实现了POS-PHY Level 4接口,实现了MAC层芯片和逻辑链路层芯片（FPGA）之间的多通道高速数据的可靠传输。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• §1.1 课题背景
• §1.2 课题概述
• §1.3 论文组织
• 第二章 吉比特以太网技术
• §2.1 吉比特以太网概述
• §2.2 吉比特以太网基本规范
• §2.3 吉比特以太网协议的体系结构
• §2.3.1 吉比特以太网的编码子层与物理媒体子层
• §2.3.2 吉比特以太网的各种MAC帧格式
• §2.4 吉比特以太网接口
• §2.5 本章小结
• 第三章 高密度吉比特以太网接口设计关键技术研究
• §3.1 输入链路排队模型分析
• §3.2 公平分配带宽的调度策略
• §3.3 输出链路排队模型分析
• §3.3.1 基于分组的输出链路调度机制分析
• §3.3.2 基于分片的输出链路调度机制分析
• §3.4 联合输入输出门限CIOT调度机制分析
• §3.5 一种位宽可配置的对角交叉校验码算法
• §3.6 变长分组轮询调度机
• §3.7 本章小结
• 第四章 10接口吉比特以太网接口的实现
• §4.1 吉比特以太网线路接口功能分析
• §4.2 硬件系统方案设计
• §4.3 MAC层与逻辑链路层高速接口
• §4.3.1 接口操作和数据结构
• §4.3.2 128位数据的对角交叉校验码的实现
• §4.3.3 高速接口电路的实现
• §4.4 报文输入处理
• §4.5 报文输出处理
• §4.6 本章小结
• 第五章 系统的测试验证
• §5.1 系统调试
• §5.2 系统测试
• §5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献