试析100g以太网pcs子层研究及其在fpga的实现

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1、．'诤j分类号UDCttl密级11tI{038学位论文100G以太网PCS子层研究及其在FPGA的实现(题名和副题名)张立鹏(作者姓名)指导教师姓名朱清新教授蝗昱电子科技大学成都(职务、职称、学位、单位名称及地址)申请专业学位级别硕士专业名称计算机应用技术论文提交日期2010．03论文答辩日期2010．05学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年注1：注明《国际十进分类法UDC》)的类号。月日．，C．，●，j8“j≥!‘Ik+‘l、l』独创性声明110llfllll／ffllllllflUlllllUIllIllllllll

2、r珊Y1802574本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：趁垂应日期：3Dl口年占月3旧论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可

3、以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)日期：扣1D年箩月31日f摘要视频业务的快速发展导致网络带宽的需求急剧增长，使骨干网面临着越来越大的带宽增长压力，另外以太网的电信化应用也促使汇聚带宽需求增速加剧。目前，单信道100G速率级别的传输技术的出现，预示着100G传输时代的到来。100G以太网(100GE，100GigabitEthernet)是以太网世界最新研究的技术，它不仅速率比万兆位以太网提高了10倍，而且在应用范围上也得到了更

4、多的推广。100GE不仅适用于全部传统局域网的应用场合，更能延伸到传统以太网技术受到限制的城域网和广域网领域。本文主要阐述内容是基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)对IEEE802．3100G以太网PCS(PhysicalCodingSublayer)子层功能的实现。首先介绍了100G以太网相关内容，着重研究分析了100G以太网PCS子层功能和实现的关键技术，最后重点阐述了PCS子层的FPGA设计和实现、仿真及测试。引入多通道分发(MLD，MultilaneDistribution)机制，PCS子层把编码数据分发到多个逻辑的通道上，这些逻

5、辑通道就称为虚通道(virtualLane)，在目前技术和工艺条件下解决适配不同物理通道或光波长的问题，是本文设计实现的核心机制。通过对扰码原理的分析，实现了一种任意特征多项式、任意N位并行自同步扰码算法，并可演算得到任意特征多项式、任意N位并行帧同步扰码算法。该方法采用递推的方法直接得出N个时钟周期后编码器的状态值与当前编码器状态值之间的逻辑关系。其逻辑运算速度快且实现简单，十分有利于硬件实现。鉴于以上理论研究了在100G以太网中640bits自同步扰码算法的FPGA实现。设计过程中采用自顶向下逐渐细分的方法，首先总体介绍了对整个PC

6、S子层的内部结构、模块划分，其次对各个模块的设计进行了详细描述，最后给出了测试方案，验证数据、实现结果及时序仿真图。设计选用硬件描述语言VerilogHDL，在开发工具XilinxISE9．2．03i中完成软核的综合、布局布线、汇编，在XilinxISE9．2．03i和QuestaSim中进行时序仿真验证，最终下载到Xilinx公司的Virtex．5LX330T开发板中进行测试验证。摘要在系统架构过程中，对模块如何合理划分及各个模块之间如何协同工作做了仔细推敲。在代码设计时，尽量考虑硬件的实现方式，充分兼顾FPGA芯片内部资源利用及Ve

7、rilog语言的可并发执行的设计理念，力求做到面积小且速度快，以便更好的满足产品成本、性能和实用性的要求。关键词：以太网，PCS层，100吉比特，多通道分发，FPGAII◆一．ABSTRACTABSTRACTTherapiddevelopmentofvideoservicesledtoasharpincreaseindemandfornetworkbandwidth，SOthatbackbonebandwidthisfacingmoreandmorepresureofgrowingbandwidth．Inaddition，Ethemet

8、-basedtelecomapplicationshasexacerbatedsuchasituation．Today,sing!e-channel100Gb／stransmissiontechnology