基于ASIC+FPGA的IPv6路由器PoS接口设计作

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:392

ip over sdh(pos)技术是通过sdh提供的高速传输通道直接传送ip分组，它位于数据传输骨干网，使用点到点协议ppp将ip数据包映射到sdh帧上，按各次群相应的线速率进行连续传输，其网络主要由大容量的高端路由器经由高速光纤传输通道连接而成。这种技术实际上是对传统ip网络概念的延续，完全兼容传统的ip协议体系，只是在物理通道上借助sdh提供的点到点物理连接，从而使速率提高到gbit/s量级，因此pos技术现在和今后都将是非常重要的ip网络传输手段。

155mbit/s pos接口是ipv6路由器所提供的一种重要的pos接口，本文介绍基于pmc公司pm5380型8×155mbit/s和xilinx公司virtex-ii pro型300万门的大规模可编程器件的网络接口硬件设计与实现方案，也给出其中关键的fpga设计。该设计在国家数字交换系统工程技术研究中心研制的ipv6路由器（国家863重大项目）中已经获得实现，性能良好。

1 155mbit/s pos接口工作原理

1.1 ipv6路由器体系结构

ipv6路由器主要包含如下子系统：线路接口子系统、多功能转发子系统（“多功能”主要是指该转发系统支持多种协议类型：ipv4、ipv6、mpls）、高速交换子系统和主控（完成各个子系统的管理，集中处理本路由器收到的路由信息，计算并更新路由表）以及oam（操作维护台）。图1是ipv6路由器的体系结构。

不同类型的网络分别通过相应类型的线路接口接入路由器，数据从线路接口进入路由器后再进行转发和交换，在此过程获取指明下一路网络的路的信息，最终从相应的接口以输出网络要求的格式输出。pos线路接口就是是线路接口子系统的一种。

1．2 155mbit/s pos接口的工作原理

155mbit/s pos线路接口板的设计目标是为ipv6路由器提供8个155mbit/s pos接口，并支持ipv4、ipv6和mpls包。在接收方向上将封装在sdh帧中的ip包提取出来送到协议处理单元或转发模块处理；在发送方向上将ip包封装在sdh帧中，然后送到sdh传送网上。

155mbit/s pos线路接口板的主要功能就是实现ip数据包和sdh帧的映射和去映射，具体功能可从接收和发送二个方向详细描述。

在接收方向（到达路由器）的主要功能有：

·接收外部线路光信号，进行光/电转换，以串行数据输出；

·对串行数据进行串并转换，得到sdh帧；

·对sdh帧进行去开销和拆帧处理，输出sdh网管信息并提取出hdlc帧；

·从hdlc帧中提取出ppp分组；

·检测ppp分组类型，区分ppp协议分组和ppp数据分组；

·对于ppp协议分组，送到线路接口处理机去处理；

·对于ppp数据分组，提取出其中的ip包或mpls包，按照要求格式转换后送到缓存（fifo）中。

发送方向（离开路由器）的主要功能有：

·接收输出处理模块的ip分组，去除内部ip包头，形成ppp分组，并将它输出到相应的线路接口上；

·接收本地生成的ppp协议分组；

·将ppp协议分组与该线路接口上的ppp数据分组进行合路；对每一路ppp分组进行hdlc成帧和sdh成帧处理；

·对sdh帧数据进行并串行转换；

·将串行数据进行电光转换后发送出去。

2 系统设计

根据155mbit/s pos线路接口板要实现的主要功能和pos的工作原理，可以将155m pos线路接口分为8个模块：光电转换模块、定时处理模块、串并转换模块、sdh和hdlc处理模块、ppp处理模块、处理机模块、输入缓存模块和输出缓存模块，其逻辑结构框图如图2所示。

其中，光电转换模块主要实现光信号和电信号之间的转换。定时处理模块负责从接收的串行数据中提取时钟信号。串并转换模块实现串行数据和并行数据之间的转换。在接收方向上，在对信号进行串并转换之前，对于串行的输入数据需要进行帧和字节边界的检测。sdh和hdlc处理模块是155m pos线路接口的关键模块，完成stm-1的映身教处理及hdlc帧格式的封装和拆装。ppp处理模块主要完成对ppp分组的硬件处理。处理机模块负责单板的初始化、状态监测和控制、处理ppp协议分组以及与主控通信等任务。输入缓存用来存放线路接口发送转发处理的数据包，输出缓存用来存放调度输出后送给线路接口的数据包