基于OTN的8bit GFPT协议的逻辑设计和验证

论文摘要

通用成帧规程GFP(Generic Framing Procedure)是光同步数字传输网SDH上的新型数据包传输协议,简化了Data over SDH体系,可以支持各类高层客户信号。随着数字传输网由SDH网络向OTN(Optical Transport Network)的过渡,GFP协议作为新一代面向无连接的数据链路层协议,如何在OTN成功应用,成为许多通信设备供应商和运营商的研究重点。本文在分析SDH网的缺陷和不足后,提出基于OTN网的GFPT(Generic Framing Procedure Transparent)封装技术,完成8bits GFPT的FPGA的实现和验证。(1)本文以Gigabit Ethernet Over OTN技术中的GFP协议的实现为研究背景,详细阐述了数字传输网的历史背景,数字传输网经历了三代发展,从最初的T1/E1到SDH网,再到今天的OTN。并且对数字传输网的未来发展趋势进行了详细描述。分析本文涉及到的相关协议,重点阐述了IEEE802.3以太网协议、OTN协议以及GFP协议。(2)阐述一种2.5G的基于GFPT封装的OTN ADM实现方法,采用模块化设计思想,详细描述GFPT Over OTN ADM的功能要求、数据处理流程、硬件实现以及芯片选型方案。由于本文主要针对FPGA设计,所以重点从逻辑资源、RAM资源、I/O管脚和时钟频率等级等方面分析FPGA的选型技巧,通过比较最终选择altera公司的EP2SGX60C作为本设计的FPGA器件。(3)针对GFP协议的标准规定,完成GFPT协议的FPGA设计方法。对GFPT映射和解映射模块按功能划分模块,明确各模块实现的具体功能,确定各个模块的接口信号和时序关系,采用同步设计方法、独热码状态机、异步时钟处理等技术进行电路设计,并且指导verilog编码,利用synplify进行综合,最后用quartusII进行后端设计,后端设计使用TimingQuest进行时序分析,最后得到bit文件进行上板测试。(4)采用白盒法和黑盒法相结合的方法对GFPT模块进行仿真验证,详细分析基于verilog的验证平台,并且针对单板在网元上的具体应用进行上板测试,阐述上板测试时针对GFP的测试用例的执行情况,根据验证结果进行对该设计的功能和性能进行分析。最终的测试和运行结果表明,本文所设计的GFPT模块能够达到功能要求,可以正确组装SUPERBLOCK块并且个数可配,封装GFP帧也能达到协议标准。其所在系统能够传送两路GE业务,不丢包,达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 历史背景及发展趋势
• 1.2.1 数字传送网的历史背景
• 1.2.2 数字传送网的发展趋势
• 1.3 课题的研究目的及意义
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 GFPT 标准协议技术基础
• 2.1 IEEE802.3 以太网协议技术基础
• 2.2 OTN 传输协议技术基础
• 2.3 GFP 协议技术基础
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于GFPT 封装的2.5G OTN 硬件设计
• 3.1 系统总体设计
• 3.1.1 设计要求
• 3.1.2 实现功能
• 3.1.3 系统总体结构
• 3.2 主要芯片选型
• 3.2.1 FPGA 芯片的选型
• 3.2.2 时钟恢复芯片ADN2818
• 3.2.3 2.5G SERDES 芯片LXT16653/LXT16642
• 3.3 本章小结
• 第4章 8BITSGFPT 逻辑设计
• 4.1 总体数据处理流程与模块划分
• 4.1.1 总体数据处理流程
• 4.1.2 GFPT 映射/解映射模块在系统中的位置
• GFPT_MAP 模块设计'>4.2 ING_GFPT_MAP 模块设计
• 4.2.1 模块划分
• 4.2.2 64b65b 编码模块
• 4.2.3 FLAG 指示符产生模块
• 4.2.4 FCS 生成模块
• 4.2.5 字节位置重排模块
• 4.2.6 SUPERBLOCK 产生模块
• 4.2.7 SUPERBLOCK 下插模块
• 4.2.8 IDLE 帧下插模块
• scramble 模块设计'>4.2.9 payld_scramble 模块设计
• GFPT_DEMAP 模块设计'>4.3 EG_GFPT_DEMAP 模块设计
• 4.3.1 模块划分
• 4.3.2 帧搜索模块
• 4.3.3 解扰模块
• 4.3.4 客户数据处理模块
• 4.3.5 SUPERBLOCK 处理模块
• 4.3.6 下行FCS 校验模块
• 4.3.7 下行数据重归位模块
• 4.3.8 64B65B 解码模块
• 4.4 本章小结
• 第5章 8BITS GFPT 逻辑验证和测试结果
• 5.1 逻辑设计和验证开发流程
• 5.2 GFPT 的系统仿真和功能验证
• gfpt_map 模块的验证'>5.2.1 上行ing_gfpt_map 模块的验证
• gfpt_demap 模块的验证'>5.2.2 下行eg_gfpt_demap 模块的验证
• 5.3 上板测试情况分析
• 5.3.1 上板测试组网说明
• 5.3.2 上板测试用例执行
• 5.3.3 测试结论
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
• 附录B 攻读学位期间参加的科研项目
• 附录C 8B10B 编码表
• 附录D 部分 VERILOG 源代码
• 致谢