基于fpga的td-scdma核心网数据包分流系统的设计与实现

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1、东南大学硕士学位论文基于FPGA的TD-SCDMA核心网数据包分流系统的设计与实现姓名：汤凯旋申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：胡爱群20090115摘要随着通信技术的高速发展，网络已经广泛应用到科学研究、工程设计、娱乐、日常生活等各个方面。数据包分类是许多英特网应用的关键技术，如QOS、安全、监控、多媒体通信等。本文基于FPGA平台，将数据包分类技术应用于TD．SCDMA核心网的协议分析系统之中，有效降低对于单台协议分析主机的带宽要求，实现整个系统的线速处理。全文的主要工作如下：1)分析了

2、TD．SCDMA核心网的结构以及运用于电路域功能实体SGSN与GGSN之间的GTP隧道协议的工作原理，在此基础之上提出了本系统分流规则集所应具有的形式。2)设计了以Vinex．5FPGA为核心的网络处理前置机硬件平台，该平台具有良好的软硬件升级特性，主要模块有：电源、时钟、以太网接口、串口、Flash、SDRAM、LCD等。同时分析了高速PCB布线中电源分配、传输信号线、耦合干扰等问题，并给出了PCB设计解决方案。3)分析了逻辑电路中的异步时钟域亚稳态现象以及传统字节型FIFO的结构，在此基础上设计了异步

3、以太网帧型FIFO，使用格雷码有效降低地址比较电路中出现亚稳态的概率。4)在分析常用数据包分类算法的基础上提出了基于I强C算法的分流模块逻辑设计方案，将关键查询延时减少为2个时钟周期。使用SmanBitS网络性能分析系统对分流模块进行了测试，实验表明该方案达到了lGbps数据的线速处理能力。5)基于XilinXFPGA平台构建Microblaze嵌入式系统，并在该系统上进行从驱动层到应用层的软件设计，完成了分流系统的规则配置功能。关键词：TD．SCDMA核心网，数据包分流，FPGA，FIFO，嵌入式系统A

4、bStractAbstractWiththedeVelopmentofcommunicationtcchnoIogy，networkhasbecnwideIyusedinscientific代search，ente唿inme鸭dailylifc弧d∞帆．PacketclaSsificationisakeytechnologyilIm鲫yIntemetapplicationssuch嬲QOS，securi劬monitor，muItimediacommunication，whichnowisappliedby

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6、ocessinghardwareplatfomisdesigned，whichh船goodupgradeabilityiIlboths0胁arc觚dhardware．1tcontainsmodulesincIudingpower，c10cl('Ethemetinterf．ace，FlaSh，SDRAM，LCD，锄dso∞．nepowerdistributioII’仃ansmissionsignalIine'crosstalkproblemsinhighspeedPCBdesignarcalsoint川uc

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