以太网交换架构路由器中基于FPGA的E1接口设计

论文摘要

互联网是信息社会的基础设施,而路由器是互联网上重要的通信设备,路由器的研究受到广泛重视并在短短几十年间得到快速发展,从最初的单CPU内核、集中式转发迅速发展成为分布式CPU、ASIC+FPGA转发架构。在目前的分布式交换架构中,以太网交换技术以其交换容量大、应用范围广、业务融合能力强、性价比高等优势逐步成为路由器交换架构的主流选择。本文的研究目的在于通过对以太网交换架构路由器的研究,提出基于以太网交换技术的4路E1接口卡的技术方案,并完成相关研发、设计、验证工作。在硬件设计方面,本文详细描述了以太网架构路由器的体系架构,并在此基础上,提出了4路E1接口卡的硬件指标,完成了4路E1接口卡的硬件设计。在FPGA设计方面,本文描述了与FPGA设计相关的E1技术、PPP技术、以太网技术,并详细阐述了FPGA内部各模块的功能及实现方法,描述了各模块之间的关系,完成了FPGA设计的仿真以及在线测试。本文的研究意义在于提供了一种基于以太网交换架构路由器中扩展传统广域网口的思想,并结合实际应用给出了具体的4路E1接口卡的设计方案,经过验证,设计符合设计指标,为定型、转产打下了良好的基础。对在以太网交换架构下实现其他广域网口具有良好的借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 汇聚路由器发展状况
• 1.2.2 FPGA 在路由器中的应用
• 1.3 论文研究意义
• 1.4 研究的目标及其主要的内容
• 1.5 本文的组织结构及其章节安排
• 第二章 路由器系统设计
• 2.1 传统路由器技术发展
• 2.2 基于以太网交换架构的路由器技术发展
• 2.3 交换架构路由器展望
• 2.4 路由器系统设计规格
• 2.5 硬件总体架构
• 2.5.1 背板
• 2.5.2 主控交换板
• 2.5.3 线卡
• 2.6 本章小结
• 第三章 4 路E1 接口卡的实现
• 3.1 E1 技术
• 3.2 PPP 技术
• 3.3 以太网技术
• 3.4 4 路E1 接口卡硬件设计
• 3.4.1 单板规格
• 3.4.2 单板功能
• 3.4.3 主要使用器件
• 3.4.4 硬件详细设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 核心FPGA 设计方案
• 4.1 FPGA 芯片选型
• 4.2 FPGA 内部总体架构设计
• 4.3 FPGA 内部模块设计
• TX 发送模块'>4.3.1 E1_TX 发送模块
• RX 接收模块'>4.3.2 E1_RX 接收模块
• 4.3.3 以太网发送模块ETHTX
• 4.3.4 以太网接收模块ETHRX
• 4.3.5 多路复用模块
• 4.3.6 SDRAM 控制器模块
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统仿真
• 5.1 EDA 开发环境
• 5.2 仿真结果及其分析
• 5.3 在线测试及其分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作回顾
• 6.2 成果及意义
• 6.3 存在的问题及进一步的工作
• 参考文献
• 主要发表论文
• 致谢