10G专用交换接口处理单元的设计与实现

摘要

随着传随着传输业务处理的复杂化及传输速率的逐步提高，现阶段通信卫星并不像传统意义的卫星那样只是简单的透明转发，而是融合了星上交换、星上路由等技术，宛如在太空中架设的一台路由器，这些技术极大地增强卫星网络应用的灵活性，并能适应不断出现的新的业务需求。本文结合实验室承接的“10G专用交换单元的设计与开发”项目，针对项目的特殊设计需求，详细设计了 10G 专用交换的接口处理单元，主要包括流分类与分组处理和查找表等功能模块。本文首先介绍了课题研究背景及10G以太网接口技术。其次，根据10G专用交换单元的特殊设计需求，给出了 10G 专用交换单元的总体设计方案，并阐述了各模块的功能与接口设计。第三，介绍了流分类与分组处理模块的详细设计与实现，流分类主要完成数据帧链路层、网络层和传输层的关键字段的提取和分类功能，分组处理主要完成数据帧的正确接收、执行分类结果和修改数据帧特定字段的功能。第四，介绍了查找表模块的详细设计与实现，对于 MAC 地址查找，主要介绍了多路并行的MAC地址查找与MAC地址学习方法，对于IP路由查找，主要介绍了基于范围的二分查找算法和基于比特向量的查找算法。最后，使用Modelsim软件对各个模块进行了功能仿真，并完成了板级测试，同时分析并总结了调试中遇到的问题。测试结果表明，所设计的方案能够满足10G专用交换单元的设计需求。
　　本文创新之处包括：第一，采用多路并行的分组处理及查找方案，大大提高了交换容量；第二，对于 MAC 地址查找，使用并行 CRC-10 算法得出 hash 地址，提高MAC地址查找速度；第三，对于MAC地址查找和MAC地址学习，采用并行处理的方式，大大的提高了 MAC 地址的查找速度；第四，对于 IP 路由查找，采用比特向量算法，提高了IP路由查找的速度。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 10G以太网接口概述

1.3研究内容及章节安排

第二章 10G专用交换单元总体设计

2.1 10G专用交换单元设计需求

2.2 10G专用交换单元设计方案

第三章 流分类与分组处理模块的设计与实现

3.1流分类与分组处理模块的总体设计

3.2流分类与分组处理模块的详细设计与实现

3.3流分类与分组处理模块的仿真验证

第四章 查找表模块的设计与实现

4.1查找表模块的总体设计

4.2查找表模块的详细设计与实现

4.3查找表模块的性能分析

4.4查找表模块的仿真验证

第五章 10G专用交换单元板级测试

5.1板级测试环境

5.2测试方法及测试结果

5.3测试所遇问题及解决方法

结束语

参考文献

致谢

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