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基于PCI-E结构的交换转发技术研究与实现

彭清泉  
【摘要】:随着现代通信技术的迅猛发展,人们对信息的交互、获取方式及获取范围都在不断扩大,从而迫使各种通信技术得以全面发展和提高。新型互联通信网络是基于现代互联网、通信网络和最新的一体化通信和计算机技术,把各种不同的网络连接起来,形成一个能够共享全球信息资源的巨大而复杂的网络拓扑。随着新技术的不断发展和用户群体更大的需求,整个网络还在不断的延伸,逐步形成更大的网络群,网络中用户的端到端传输性能必须得到很大提高,至少达到100Mbps以上。这种代表着高动态、大容量交换能力、强实时性等特点的信息网络将能够更好满足未来通信和数据处理的要求,而传统的百兆、千兆网络接口和相应的交换转发技术将成为瓶颈,用户需要更加高速的传输介质和网络接口支持,这也是论文课题背景接入交换网络的需求。 针对这些需求,论文旨在完成一个高速交换系统,以PCI Express总线为基础,集成2.5G光纤接口进行数据的传输与交换。论文通过研究PCI-E的数据传输交换原理,提出了一种基于PCI-E结构的分布式交换体系架构,在此架构中增加了一个查表地址可动态配置的高速FPGA转发引擎,协助系统进行数据高速交换。同时对查表技术进行分析,利用FPGA的特性,把串行流水线查表方式改进为并行流水线查表方式,并优化硬件查找表结构,从而大大提高了整个交换系统的交换转发能力。论文的研究是以IEEE802.3协议为信息载体,以XilinxML507为开发平台实现的,最后运用专业网络测试仪表和相关软件对系统进行了仿真验证,结果显示系统端到端的传输交换有效速率大于1.5Gbps,满足了课题背景网络交换系统的需求,为接入交换网络提供了一种高速接入、高速交换、高可靠性通信的解决方案。


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