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10Gb/s无损以太网MAC控制器的FPGA实现

孙嵩松  
【摘要】:在当今云计算和大数据的时代背景下,网络融合的研究得到了快速的发展,将光纤通道存储网络和以太网网络融合的FCoE协议是现在的一个研究热点。FCo E使得融合网络大大降低了能耗、拓扑结构复杂性及设备和人力维护的成本,提高了网络的利用率,有力的促进了大数据和云计算的发展。FCo E融合网络的实现需要数据链路层的无损帧传输支持,但是数据链路层运行的传统以太网协议无法满足FCoE网络底层传输的要求。融合网络中底层的帧传输必须得到无损以太网协议的支持,且多种流量发送时不同的流量类型有不同的发送要求,传统以太网协议无法满足上述要求,多种流量的发送调度也是通过无损以太网协议实现的。根据上述需求和研究现状,本文基于FCoE网络链路通信数据传输的相关协议如FCoE协议映射、IEEE802.3ae-2002、IEEE802.1Qbb和IEEE802.1Qaz等,-针对FCoE融合网络网卡接口芯片以及10Gb/s无损以太网MAC控制器的功能需求,设计了用于FCoE融合网络网卡的带有ETS功能的多流量数据发送通路、多流量接收数据通路、PFC流控模块、管理配置模块,并将四者集成为10Gb/s无损以太网MAC控制器,该控制器对外接口包括AXI4-Stream高速数据接口、AXI4-Lite控制总线接口、XGMII接口和MDIO接口。本文采用Xilinx公司的Virtex-6开发板、xc6vlx240t型FPGA芯片及ISE集成开发套件,对四个功能子模块和10Gb/s无损以太网MAC控制器进行了RTL级代码设计、综合和仿真。通过对仿真波形和综合报告进行分析,验证了其数据收发功能、多优先级流量控制、ETS调度和管理配置等功能的正确性,且其传输速率理论上可达10Gb/s。


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