基于FPGA的光纤以太网智能分路器的设计
发布时间：2021-03-06 03:22
当前,企事业单位的信息化已经非常普遍,如果一些关键设备出现长时间的故障,将会造成业务的中断,并且由于业务的不可用而影响企业的信誉,所造成的损失是难以估计的。因此,网络设备的高可用性显得越来越重要。本文介绍的基于FPGA的光纤以太网智能分路器可以提供高可用性,采用纯硬件的方法实现主备用设备的备份处理。其工作场景是智能分路器前端连接到外部光网络,中间连接主用设备和备用设备,后端通过光纤或电缆连接到局域网。正常情况下,把主用设备串入网络,当主用设备发生故障时自动切换到备用状态,从而保证网络不因单个设备的故障而瘫痪。此外,还提供硬件直通功能,当需要进行设备升级或者维修的情况下,系统先切换到掉电直通工作状态,然后进行设备升级或者维修,保证主干网络不中断。本文的主要工作内容有：1.根据网络安全系统的工程要求、技术特点和功能需要,设计一种可靠、方便的智能以太网分路系统框架。包括光模块处理,电模块处理、光电信号转换及链路切换控制处理。2.设计光纤以太网分路器的硬件方案,包括FPGA电路、千兆以太网、串并转换、光模块电路、串口通信模块和系统电源等。3.完成FPGA的模块设计,包括接收和发送数据帧模块、P...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 光纤以太网智能分路系统需求分析
1.3 本文所完成的主要工作
1.4 章节安排
第二章 智能分路器概要设计
2.1 智能分路器工作场景
2.2 智能分路器系统框架
2.3 相关通信协议
2.3.1 以太网标准及帧结构
2.3.2 8B/10B编解码
2.4 本章小结
第三章 智能分路器硬件设计
3.1 智能分路器主要模块设计
3.1.1 FPGA主控模块
3.1.2 电信号处理模块
3.1.3 光信号处理模块
3.1.4 光开关直通模块
3.1.5 状态指示模块
3.1.6 电源供电模块
3.2 智能分路器PCB设计
3.2.1 电路板叠层结构
3.2.2 信号完整性分析
3.3 本章小结
第四章 智能分路器FPGA代码设计
4.1 智能分路器FPGA代码总体设计
4.2 智能分路器FPGA主要模块设计
4.2.1 接收和发送数据帧模块
4.2.2 物理编码层（PCS）模块
4.2.3 MDIO接口控制模块
4.2.4 SFP接口监测模块
4.2.5 内部数据统计寄存器模块
4.2.6 CRC校验模块
4.3 本章小结
第五章 系统测试及结果分析
5.1 系统硬件调试
5.1.1 电路板调试
5.1.2 FPGA硬件调试
5.2 系统测试步骤
5.2.1 测试环境
5.2.2 测试项目
5.2.3 相关测试软件
5.3 系统测试结果及分析
5.4 本章小结
结论
附录
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析网络信息安全问题及对策[J]. 郭延红,唐清安,王毅,李波. 继续教育. 2012(08)
[2]TLK1501在大型望远镜视频传输系统中的应用[J]. 张岳. 光机电信息. 2011(07)
[3]企业信息主要安全风险分析及应对策略探讨[J]. 叶润华. 价值工程. 2011(10)
[4]Wireshark环境下的网络协议解析与验证方法[J]. 罗青林,徐克付,臧文羽,刘金刚. 计算机工程与设计. 2011(03)
[5]基于SFP光模块控制系统的设计和实现[J]. 王妮,侯韶华. 光通信技术. 2010(09)
[6]基于FPGA的8B/10B编解码设计[J]. 陈锋. 电子设计工程. 2010(05)
[7]CRC算法在以太网数据帧中的应用及其硬件实现[J]. 石全峰,徐东明,谢庆胜,张云军. 广东通信技术. 2010(03)
[8]IXIA虚拟化测试技术介绍[J]. 杨中贤. 电信网技术. 2009(11)
[9]基于FPGA的千兆以太网光纤转换器的设计[J]. 于洪涛,丁铁夫,郑喜凤,李爽,尹柱霞. 中国光学与应用光学. 2009(04)
[10]基于FPGA的MDIO接口逻辑设计[J]. 洪亮,章嘉文,陆亨立. 微计算机信息. 2009(14)
硕士论文
[1]以太网线路切换器的设计及实现[D]. 何健伦.华南理工大学 2013
[2]基于千兆以太网的LED灯饰DVI视频处理器的研制[D]. 范炜.华南理工大学 2011
[3]具有远程网管功能的智能光纤收发器的研制[D]. 袁建飞.江苏科技大学 2011
[4]LED灯饰系统脱机控制器的设计与实现[D]. 叶展行.华南理工大学 2010
[5]基于LVDS技术的数字光端机设计[D]. 徐旭.吉林大学 2009
[6]光纤通道中光收发模块的设计与研究[D]. 龚纯.武汉理工大学 2005
本文编号：3066349
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 光纤以太网智能分路系统需求分析
1.3 本文所完成的主要工作
1.4 章节安排
第二章 智能分路器概要设计
2.1 智能分路器工作场景
2.2 智能分路器系统框架
2.3 相关通信协议
2.3.1 以太网标准及帧结构
2.3.2 8B/10B编解码
2.4 本章小结
第三章 智能分路器硬件设计
3.1 智能分路器主要模块设计
3.1.1 FPGA主控模块
3.1.2 电信号处理模块
3.1.3 光信号处理模块
3.1.4 光开关直通模块
3.1.5 状态指示模块
3.1.6 电源供电模块
3.2 智能分路器PCB设计
3.2.1 电路板叠层结构
3.2.2 信号完整性分析
3.3 本章小结
第四章 智能分路器FPGA代码设计
4.1 智能分路器FPGA代码总体设计
4.2 智能分路器FPGA主要模块设计
4.2.1 接收和发送数据帧模块
4.2.2 物理编码层（PCS）模块
4.2.3 MDIO接口控制模块
4.2.4 SFP接口监测模块
4.2.5 内部数据统计寄存器模块
4.2.6 CRC校验模块
4.3 本章小结
第五章 系统测试及结果分析
5.1 系统硬件调试
5.1.1 电路板调试
5.1.2 FPGA硬件调试
5.2 系统测试步骤
5.2.1 测试环境
5.2.2 测试项目
5.2.3 相关测试软件
5.3 系统测试结果及分析
5.4 本章小结
结论
附录
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析网络信息安全问题及对策[J]. 郭延红,唐清安,王毅,李波. 继续教育. 2012(08)
[2]TLK1501在大型望远镜视频传输系统中的应用[J]. 张岳. 光机电信息. 2011(07)
[3]企业信息主要安全风险分析及应对策略探讨[J]. 叶润华. 价值工程. 2011(10)
[4]Wireshark环境下的网络协议解析与验证方法[J]. 罗青林,徐克付,臧文羽,刘金刚. 计算机工程与设计. 2011(03)
[5]基于SFP光模块控制系统的设计和实现[J]. 王妮,侯韶华. 光通信技术. 2010(09)
[6]基于FPGA的8B/10B编解码设计[J]. 陈锋. 电子设计工程. 2010(05)
[7]CRC算法在以太网数据帧中的应用及其硬件实现[J]. 石全峰,徐东明,谢庆胜,张云军. 广东通信技术. 2010(03)
[8]IXIA虚拟化测试技术介绍[J]. 杨中贤. 电信网技术. 2009(11)
[9]基于FPGA的千兆以太网光纤转换器的设计[J]. 于洪涛,丁铁夫,郑喜凤,李爽,尹柱霞. 中国光学与应用光学. 2009(04)
[10]基于FPGA的MDIO接口逻辑设计[J]. 洪亮,章嘉文,陆亨立. 微计算机信息. 2009(14)
硕士论文
[1]以太网线路切换器的设计及实现[D]. 何健伦.华南理工大学 2013
[2]基于千兆以太网的LED灯饰DVI视频处理器的研制[D]. 范炜.华南理工大学 2011
[3]具有远程网管功能的智能光纤收发器的研制[D]. 袁建飞.江苏科技大学 2011
[4]LED灯饰系统脱机控制器的设计与实现[D]. 叶展行.华南理工大学 2010
[5]基于LVDS技术的数字光端机设计[D]. 徐旭.吉林大学 2009
[6]光纤通道中光收发模块的设计与研究[D]. 龚纯.武汉理工大学 2005
本文编号：3066349
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