基于FPGA的大容量ATM交换机接口模块的设计与实现

论文摘要

随着超大规模集成电路技术的发展,很多芯片制造商根据各种网络协议与标准生产出具备相应功能的商用芯片,降低通信网络设备的开发成本,同时缩短开发周期。为了使不同厂家生产的芯片产品能够互相兼容,IETF、ITU-T和ATM论坛等标准化组织都定义了大量标准的通信网络设备内部网元间接口。采用FPGA实现这些接口,可以产生具有自主知识产权的IP核,并且对于我国的IC产业发展具有重要的应用价值。本文结合项目“基于FPGA的大容量ATM交换样机”,选取部分当前主流的层间接口进行研究,重点研究了用于连接ATM层和物理层的UTOPIA Level 1、Level 2和Level 3。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上通过编写VHDL代码实现了这些接口功能,并采用仿真工具ISE Simulator对所设计的UTOPIA接口进行仿真验证。由于课题组需要,论文还研究了UTOPIA Level 1标准规范在高带宽上的改进以及UTOPIA接口关于组播的改进方法。作者最后总结全文,提出下一步研究工作的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 ATM技术的应用及发展
• 1.2 研究背景与意义
• 1.3 论文内容安排
• 第二章 ATM交换机组成
• 2.1 ATM基本概念
• 2.1.1 信元
• 2.1.2 统计复用
• 2.1.3 虚连接
• 2.1.4 参考模型
• 2.2 ATM交换机总体结构和功能
• 2.3 ATM交换机各模块
• 2.3.1 光电转换模块
• 2.3.2 SDH线路接口模块
• 2.3.3 信元预处理模块
• 2.3.4 信元交换模块
• 2.3.5 控制模块
• 2.4 模块间接口
• 第三章 层间接口协议工作原理
• 3.1 典型通信系统中的层间接口
• 3.2 主流层间接口
• 3.2.1 SFI接口
• 3.2.2 UTOPIA接口
• 3.2.3 POS-PHY接口
• 3.2.4 CSIX接口
• 第四章 UTOPIA接口及其改进接口的FPGA设计
• 4.1 UTOPIA LEVEL 1接口
• 4.1.1 接口规范
• 4.1.2 接口的FPGA设计
• 4.2 UTOPIA LEVEL2接口
• 4.2.1 接口规范
• 4.2.2 接口的FPGA设计
• 4.3 UTOPIA LEVEL 3接口
• 4.3.1 接口规范
• 4.3.2 接口的FPGA设计
• 4.4 关于组播的改进
• 第五章 FPGA实现及其仿真结果分析
• 5.1 XILINX FPGA芯片介绍
• 5.2 XILINX FPGA开发环境
• 5.3 通用FPGA开发流程
• 5.4 仿真时序图
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果