基于10G的确定性网络节点卡逻辑设计
发布时间：2021-01-25 16:22
在车载、工业自动化、物联网等新兴领域,应用场景对网络的实时性、确定性、可靠性要求变得越来越高。早期出现的一些专用网络解决方案提出了时间同步、时间调度的思想,但是它们在兼容性、可靠性等方面表现得力不从心。为了应对日益扩大的应用市场,新的确定性网络TSN协议簇目前正处于起草制定阶段,将流量调度、时间同步、流量监控、容错机制等技术标准化。考虑到日益扩大的带宽需求,本论文将10G以太网和确定性网络有机地结合起来,旨在提高确定性网络的带宽,同时赋予10G以太网实时特性。本文将IEEE 1588和IEEE 802.1AS进行对比,分析发现802.1AS具有更好的兼容性,适用于多种类型的网络,并且同步算法更加简洁,易于实施,因此本文采用了802.1AS时间同步协议作为理论基础之一。确定性网络中,基于时间触发的流量调度特性是最具有应用价值的特性之一,IEEE 802.1Qbv协议采用基于时间周期的多队列传输门控制方式定义了流量调度机制。本文在保留传统以太网队列的基础上,添加了调度流量队列,兼容了传统以太网和确定性网络,使设计变得更加灵活。在板卡和主机之间的交互上,采用了基于PCIe的DMA方式,既针对...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 确定性网络研究背景
1.2 确定性网络国内外研究现状
1.3 基于10G的确定性网络研究意义
1.4 本文的研究内容与结构
第二章 10G以太网及确定性网络相关协议分析
2.1 10 G以太网协议分析
2.1.1 物理层
2.1.2 物理层接口
2.1.2.1 PHY管理接口
2.1.2.2 XGMII和XAUI
2.1.3 调和子层
2.1.4 MAC层
2.2 IEEE1588和IEEE802.1AS协议
2.2.1 gPTP网络概述
2.2.2 时钟类型
2.2.3 gPTP报文类型
2.2.4 gPTP工作机制
2.3 增强流调度协议分析
2.3.1 TSN标准简介
2.3.2 802.1 Qbv协议
2.4 本章小结
第三章 10G以太网数据通路设计
3.1 数据通路整体设计
3.2 物理层设计
3.3 RS调和子层设计
3.4 MAC层设计
3.4.1 数据帧接收
3.4.2 流量控制机制
3.4.3 数据帧发送
3.5 DMA数据通路
3.5.1 写内存过程
3.5.2 读内存过程
3.5.3 TLP发送过程
3.5.4 TLP接收过程
3.5.5 中断生成
3.5.6 中断控制
3.5.7 寄存器管理
3.6 冗余控制模块
3.7 本章小结
第四章 同步辅助逻辑及流量调度设计
4.1 同步辅助逻辑设计
4.1.1 时间戳标记模块
4.1.2 实时时钟模块
4.2 流量增强调度设计
4.2.1 控制表配置模块
4.2.2 周期时间计数模块
4.2.3 控制表执行模块
4.2.4 传输选择模块
4.3 本章小结
第五章 节点卡的功能仿真及测试
5.1 节点卡功能仿真
5.1.1 10 G以太网数据通路功能仿真
5.1.1.1 DMA功能仿真
5.1.1.2 MAC发送接收逻辑仿真
5.1.1.3 RS调和子层仿真
5.1.1.4 MDIO接口逻辑仿真
5.1.2 同步辅助逻辑功能仿真
5.1.2.1 实时时钟逻辑仿真
5.1.2.2 时间戳标记功能仿真
5.1.3 流量调度功能仿真
5.1.3.1 控制表功能仿真
5.1.3.2 传输选择功能仿真
5.2 数据通路功能测试
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]车载时间敏感网络技术综述[J]. 杨浩,秦贵和,于赫,王愚. 计算机应用与软件. 2015(08)
[2]一种基于无损以太网的流量控制机制[J]. 武磊. 中国新通信. 2015(11)
[3]基于FPGA的万兆以太网接口的设计与实现[J]. 李伟,窦衡,周宇. 光通信技术. 2009(11)
[4]万兆以太网物理层编码子层转换芯片研究[J]. 苗澎,王志功. 固体电子学研究与进展. 2008(04)
[5]32位CRC校验码的并行算法及硬件实现[J]. 俞迅. 信息技术. 2007(04)
[6]工业以太网的发展及其技术特点[J]. 陈献铎,孙国锋,韩学岗. 山东化工. 2006(03)
[7]PVLAN技术在小区宽带网中的应用[J]. 陈光平,黄俊. 网络安全技术与应用. 2006(04)
[8]万兆以太网物理层实现的研究[J]. 戴居丰,贺传峰,毛陆虹,陈弘达,周毅,陈雄斌. 高技术通讯. 2005 (10)
硕士论文
[1]车载Ethernet AVB节点设计与实现[D]. 常青.吉林大学 2015
[2]网络芯片物理编码子层关键电路的设计及验证[D]. 白光媛.西安电子科技大学 2015
[3]嵌入式光纤万兆以太网系统设计[D]. 温宇辰.大连理工大学 2014
[4]基于以太网的无源光网络接入与带宽分配技术研究[D]. 王凡.西安电子科技大学 2010
本文编号：2999529
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 确定性网络研究背景
1.2 确定性网络国内外研究现状
1.3 基于10G的确定性网络研究意义
1.4 本文的研究内容与结构
第二章 10G以太网及确定性网络相关协议分析
2.1 10 G以太网协议分析
2.1.1 物理层
2.1.2 物理层接口
2.1.2.1 PHY管理接口
2.1.2.2 XGMII和XAUI
2.1.3 调和子层
2.1.4 MAC层
2.2 IEEE1588和IEEE802.1AS协议
2.2.1 gPTP网络概述
2.2.2 时钟类型
2.2.3 gPTP报文类型
2.2.4 gPTP工作机制
2.3 增强流调度协议分析
2.3.1 TSN标准简介
2.3.2 802.1 Qbv协议
2.4 本章小结
第三章 10G以太网数据通路设计
3.1 数据通路整体设计
3.2 物理层设计
3.3 RS调和子层设计
3.4 MAC层设计
3.4.1 数据帧接收
3.4.2 流量控制机制
3.4.3 数据帧发送
3.5 DMA数据通路
3.5.1 写内存过程
3.5.2 读内存过程
3.5.3 TLP发送过程
3.5.4 TLP接收过程
3.5.5 中断生成
3.5.6 中断控制
3.5.7 寄存器管理
3.6 冗余控制模块
3.7 本章小结
第四章 同步辅助逻辑及流量调度设计
4.1 同步辅助逻辑设计
4.1.1 时间戳标记模块
4.1.2 实时时钟模块
4.2 流量增强调度设计
4.2.1 控制表配置模块
4.2.2 周期时间计数模块
4.2.3 控制表执行模块
4.2.4 传输选择模块
4.3 本章小结
第五章 节点卡的功能仿真及测试
5.1 节点卡功能仿真
5.1.1 10 G以太网数据通路功能仿真
5.1.1.1 DMA功能仿真
5.1.1.2 MAC发送接收逻辑仿真
5.1.1.3 RS调和子层仿真
5.1.1.4 MDIO接口逻辑仿真
5.1.2 同步辅助逻辑功能仿真
5.1.2.1 实时时钟逻辑仿真
5.1.2.2 时间戳标记功能仿真
5.1.3 流量调度功能仿真
5.1.3.1 控制表功能仿真
5.1.3.2 传输选择功能仿真
5.2 数据通路功能测试
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]车载时间敏感网络技术综述[J]. 杨浩,秦贵和,于赫,王愚. 计算机应用与软件. 2015(08)
[2]一种基于无损以太网的流量控制机制[J]. 武磊. 中国新通信. 2015(11)
[3]基于FPGA的万兆以太网接口的设计与实现[J]. 李伟,窦衡,周宇. 光通信技术. 2009(11)
[4]万兆以太网物理层编码子层转换芯片研究[J]. 苗澎,王志功. 固体电子学研究与进展. 2008(04)
[5]32位CRC校验码的并行算法及硬件实现[J]. 俞迅. 信息技术. 2007(04)
[6]工业以太网的发展及其技术特点[J]. 陈献铎,孙国锋,韩学岗. 山东化工. 2006(03)
[7]PVLAN技术在小区宽带网中的应用[J]. 陈光平,黄俊. 网络安全技术与应用. 2006(04)
[8]万兆以太网物理层实现的研究[J]. 戴居丰,贺传峰,毛陆虹,陈弘达,周毅,陈雄斌. 高技术通讯. 2005 (10)
硕士论文
[1]车载Ethernet AVB节点设计与实现[D]. 常青.吉林大学 2015
[2]网络芯片物理编码子层关键电路的设计及验证[D]. 白光媛.西安电子科技大学 2015
[3]嵌入式光纤万兆以太网系统设计[D]. 温宇辰.大连理工大学 2014
[4]基于以太网的无源光网络接入与带宽分配技术研究[D]. 王凡.西安电子科技大学 2010
本文编号：2999529
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