【摘 要】
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近年来,随着大量互联网应用的涌现,人们对高传输速率以太网的需求愈发强烈,现如今100Gb/s以太网标准已经形成,大大推动了数据传输的速率和效率。目前在数据中心应用中,新的以太网架构已经逐渐变为4?25Gb/s方式。然而,之前的10Gb/s和40Gb/s网络设备仍然大量存在。为了提高设备利用率,实现多种速率端口到4?25Gb/s的转换,光互联论坛于2013年颁布了MLG-2.0协议,该协议使得大量应
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近年来,随着大量互联网应用的涌现,人们对高传输速率以太网的需求愈发强烈,现如今100Gb/s以太网标准已经形成,大大推动了数据传输的速率和效率。目前在数据中心应用中,新的以太网架构已经逐渐变为4?25Gb/s方式。然而,之前的10Gb/s和40Gb/s网络设备仍然大量存在。为了提高设备利用率,实现多种速率端口到4?25Gb/s的转换,光互联论坛于2013年颁布了MLG-2.0协议,该协议使得大量应用可以通过100GBASE-R技术传输10Gb/s和40Gb/s数据。本文研究了满足100Gb/s以太网MLG-2.0协议的多链路聚合技术,重点关注10?10Gb/s以及2?10Gb/s+2?40Gb/s到4?25Gb/s转换的设计与实现。首先介绍了100Gb/s以太网和MLG-2.0协议的相关内容,分析了10-GbE和40-GbE处理单元的异同,在此基础上完成发送端MLG-2.0电路的设计,其中包括空闲字的删除和插入、交织、扰码、块分发以及对齐标志插入等模块。通过空闲字删除模块的设计,解决了不同时钟域间输入和输出的速率差问题。为了给后续对齐标志插入模块预留空间,采取了每隔16383个block插入一个空闲字的方法,增强了电路的可靠性和稳定性。扰码器的设计采用了插入寄存器的并行扰码器结构,提高了扰码器的处理速度。块分发模块通过“串行输入并行输出”移位寄存器的设计,实现了一路10GBASE-R信号分发到两路MLG通道上的功能。在40-GbE处理单元中,为了实现高数据率传输,对40Gb/s的数据预先进行降速,轮询分发为四路并行数据,并对数据进行通道交织后进行整体解扰,最终完成了发送端MLG-2.0电路的RTL设计,并验证了各个模块的正确性。最后,本文在Xilinx公司的Vivado平台上,对完成的发送端MLG-2.0电路进行了FPGA验证。经过时序约束,综合和优化,布局布线后的时序仿真结果表明,本文设计的MLG-2.0电路在10?10Gb/s到4?25Gb/s以及2?10Gb/s+2?40Gb/s到4?25Gb/s两种映射方式下均能在156.25MHz时钟频率正确工作,满足功能和时序要求。
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