本文關(guān)鍵詞：基于NP的高端路由器線卡的硬件設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著Internet規(guī)模的日益擴(kuò)大,IP數(shù)據(jù)帶寬快速增長,各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的數(shù)據(jù)流迅猛增長,遠(yuǎn)程教育,遠(yuǎn)程醫(yī)療,視頻會議,可視電話等新業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn),業(yè)務(wù)越來越多樣化,于是對于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量和傳輸帶寬有了更高的要求。高端路由器作為核心網(wǎng)的主要傳輸轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色,廣泛應(yīng)用于政府部門、國家電網(wǎng)、教育網(wǎng)、三大運營商等。高端路由器也順應(yīng)著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的需求不斷改進(jìn)優(yōu)化,已經(jīng)具有高可靠性、高擴(kuò)展性和高性能的關(guān)鍵屬性,能夠有效拓寬Internet骨干網(wǎng)原始帶寬,消除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的帶寬瓶頸,解決Internet骨干網(wǎng)日益面臨的流量壓力,并且提供各種業(yè)務(wù)的接口。高端路由器的性能直接影響到整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和服務(wù)質(zhì)量,所以對高端路由器的研究和改進(jìn)也會是未來網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研究的重點。這是本文的研究背景和意義。本文結(jié)合高端路由器項目,重點研究了基于網(wǎng)絡(luò)處理器的高端路由器線卡的硬件設(shè)計。在深入研究網(wǎng)絡(luò)處理器的基礎(chǔ)上提出了數(shù)據(jù)處理平面與控制管理平面分離的線卡設(shè)計思路。并結(jié)合線卡+子卡的模塊化設(shè)計思想,即同一塊線卡可以接具有不同接口類型的子卡,實現(xiàn)線卡和子卡之間的靈活配置和無縫連接。然后詳細(xì)研究了線卡的數(shù)據(jù)處理單元,控制單元等組成單元的原理設(shè)計以及芯片的選型。然后研究了線卡的PCB布局布線。結(jié)合傳輸線理論,信號完整性和實際布線的經(jīng)驗,深入分析線卡上非常關(guān)鍵的高速信號線的布線規(guī)則和原理。最后用實際的線卡進(jìn)行測試,通過分析測試結(jié)果,驗證設(shè)計的可行性和實用性。說明了基于網(wǎng)絡(luò)處理器的線卡設(shè)計方案,不僅具有高速的網(wǎng)絡(luò)報文處理性能,而且具有易編程、靈活配置的特點,幾乎能實現(xiàn)全部的數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層功能,滿足了高端路由器的多業(yè)務(wù)接口和大容量傳輸轉(zhuǎn)發(fā)的要求。具有很高的實用性和參考價值。
【關(guān)鍵詞】：硬件設(shè)計 線卡 高端路由器 高速信號線 網(wǎng)絡(luò)處理器
【學(xué)位授予單位】：武漢郵電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.05
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及其意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文研究內(nèi)容11
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)11-13
• 第2章 高端路由器的硬件設(shè)計13-21
• 2.1 路由器體系的發(fā)展13
• 2.2 高端路由器的概述13-16
• 2.2.1 高端路由器的功能13-14
• 2.2.2 高端路由器的性能指標(biāo)14-15
• 2.2.3 高端路由器的應(yīng)用場景15-16
• 2.3 高端路由器的硬件架構(gòu)16-20
• 2.3.1 主控交換單元17
• 2.3.2 業(yè)務(wù)處理單元17
• 2.3.3 接口處理單元17-18
• 2.3.4 機架管理單元18-19
• 2.3.5 電源模塊單元19
• 2.3.6 風(fēng)扇模塊單元19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 基于NP的線卡的硬件設(shè)計21-51
• 3.1 基于NP的高端路由器線卡的硬件架構(gòu)21-22
• 3.2 數(shù)據(jù)處理單元22-37
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)處理器22-26
• 3.2.2 數(shù)據(jù)處理單元的架構(gòu)26
• 3.2.3 子卡與線卡數(shù)據(jù)通道26-28
• 3.2.4 NP與PHY之間的數(shù)據(jù)通道28-29
• 3.2.5 PHY與背板的數(shù)據(jù)通道29-31
• 3.2.6 NP與存儲器31-37
• 3.3 控制單元37-41
• 3.3.1 主要功能37-38
• 3.3.2 LCU的架構(gòu)38
• 3.3.3 PCIe接口38-39
• 3.3.4 SGMII接口39
• 3.3.5 增強型擴(kuò)展總線接口39-40
• 3.3.6 SPI接口40
• 3.3.7 UART接口40-41
• 3.3.8 SDRAM接口41
• 3.4 機架管理單元41-45
• 3.4.1 CMU功能41
• 3.4.2 CMU硬件架構(gòu)41-42
• 3.4.3 CMU模塊設(shè)計42-45
• 3.5 電源控制單元45-47
• 3.6 時鐘控制單元47-50
• 3.6.1 控制單元的時鐘模塊48-49
• 3.6.2 NP單元的時鐘模塊49-50
• 3.6.3 以太網(wǎng)時鐘同步單元50
• 3.7 FPGA邏輯單元50
• 3.8 本章小節(jié)50-51
• 第4章 電路板設(shè)計51-61
• 4.1 PCB的疊層結(jié)構(gòu)51-52
• 4.2 PCB布局52-53
• 4.3 高速信號線布線53-60
• 4.3.1 傳輸線理論54-57
• 4.3.2 信號完整性分析及布線57-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 測試分析61-67
• 5.1 物理特性測試61-63
• 5.1.1 電壓測試61-62
• 5.1.2 時鐘測試62-63
• 5.2 系統(tǒng)性能測試63-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 致謝70-71
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文71-72
• 附錄2 主要英文縮寫語對照表72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：369172