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基于共享结构的交换机设计

作　者: 覃飞虎
导　师: 陶智勇
学　校: 武汉邮电科学研究院
专　业: 通信与信息系统
关键词: 存储体调度交换控制器
分类号: TP393.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本课题研发了一款优秀的千兆智能的二层以太网交换机，支持内嵌共享结构SSRAM，支持本远端网络管理、GE端口TRUNK保护、STP生成树协议、广播风暴抑制、服务质量优先级管理等功能，提供二层交换功能，目前已通过各项测试，工作稳定可靠。本文首先研究了目前以太网交换机技术的发展状况及趋势，接着对以太网交换机的相关技术原理进行深入研究。在理论研究基础上，本文提出了该智能交换机的系统设计，包括系统设计及PCB设计，并讨论了该智能交换机中的交换网络和存储网络。接着，本课题对交换机系统中交换网络和存储网络进行了详细研究设计。本文最后研究了系统测试，并给出了相应故障排除。通过对共享结构的交换机的研究设计，本课题有如下结论：在高速信号数字电路设计中，信号完整性设计，主要包含反射和串扰，是系统设计的重要部分；共享结构交换网络具有充分利用缓存资源、最佳时延等优点，对于内嵌共享结构的交换芯片，缓存的集中分布利于芯片的布局和布线，对于外挂共享结构的交换芯片，可以减小系统成本，同时适应不同设计规模；对于SDRAM存取设计，时序约束可以提高系统吞吐率，根据不同的设计需求，可以选择不同的数据读取模式。本文的创新点在于：本文所设计交换机是针对大客户最新用户需求即接入PTN而设计，支持GE光口1+1trunk保护，支持全光口交换与汇聚；在交换机存储网络数据存取中，提出了节省存储体空间和防止存取数据误码的算法设计。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-11
  1.1 以太网交换机技术发展现状与发展趋势  8-10
  1.2 本课题研究价值及研究内容  10-11
第2章以太网交换机理论研究  11-17
  2.1 以太网交换机的类型特点  11-12
  2.2 以太网交换机的基本工作原理  12-13
  2.3 以太网交换机的功能  13-14
    2.3.1 二层以太网交换机的主要功能  13
    2.3.2 交换机的其他功能  13-14
  2.4 交换式以太网关键技术  14-17
    2.4.1 VLAN 技术  14-15
    2.4.2 优先级技术  15
    2.4.3 组播技术  15
    2.4.4 流量控制  15-17
第3章交换机系统设计  17-30
  3.0 组网应用  17
  3.1 用户需求  17-18
  3.2 系统总体架构设计  18-20
    3.2.1 架构设计  18-19
    3.2.2 方案改进  19-20
  3.3 系统设计实现  20-25
    3.3.1 交换网络设计  20-22
    3.3.2 存储网络设计  22-23
    3.3.3 CPU 系统设计  23-24
    3.3.4 PHY 模块设计  24-25
    3.3.5 电源模块设计  25
  3.4 PCB 板设计  25-30
    3.4.1 系统布局布线  26-27
    3.4.2 信号完整性  27-30
第4章交换网络详细设计  30-38
  4.1 交换网络总体结构  30-31
  4.2 接收控制  31-32
  4.3 发送控制  32
  4.4 队列调度机制  32-37
    4.4.1 队列调度算法种类及特点分析  32-34
    4.4.2 队列调度机制设计  34-35
    4.4.3 WRR 队列调度设计  35-36
    4.4.4 队列调度机制改进算法  36-37
  4.5 网管控制  37-38
第5章存储网络详细设计  38-55
  5.1 SDRAM 存储体及其工作特性  38-43
    5.1.1 存储体基本特性  38
    5.1.2 存储体的工作特性  38-43
  5.2 存储体访问控制设计分析  43-47
    5.2.1 初始化状态机设计  43-44
    5.2.2 写状态机设计  44-45
    5.2.3 读状态机设计  45-47
  5.3 存储网络的实现及仿真  47-55
    5.3.1 存储体控制器的具体实现  47-52
    5.3.2 控制器的功能仿真  52-55
第6章存储体控制器性能分析及改进算法设计  55-60
  6.1 对时序分析的相关理解  55-56
  6.2 控制器性能分析  56-58
    6.2.1 在时序约束下性能分析  57-58
    6.2.2 在不同工作模式下性能分析  58
  6.3 改进算法设计  58-59
  6.4 与通用设计的比较  59-60
第7章系统测试  60-66
  7.1 硬件测试  60-61
  7.2 端口交换测试  61-62
  7.3 端口交换丢包率测试  62-63
  7.4 VLAN 测试  63-64
  7.5 测试故障排除  64-66
第8章总结与展望  66-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文  70-71
附录 2 主要英文缩写语对照表  71

基于共享结构的交换机设计

内容摘要

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