隨著現(xiàn)代互聯(lián)網規(guī)模的不斷擴大，網絡數(shù)據流量迅速增長，傳統(tǒng)的路由器已經無法滿足網絡的交換和路由需求。當前，新一代路由器普遍利用了交換式路由技術，通過使用交換背板以充分利用公共通信鏈路，有效的提高了鏈路的利用率，并使各通信節(jié)點的并行通信成為可能。硬件系統(tǒng)設計中結合了專用網絡處理器，可編程器件各自的特點，采用了基于ASIC，F(xiàn)PGA，CPLD硬件結構模塊化的設計方法。基于ASIC技術體系的GSR的出現(xiàn)，使得路由器的性能大大提高。但是，這種路由器主要滿足數(shù)據業(yè)務(文字，圖象)的傳送要求，不能解決全業(yè)務(語音，數(shù)據，視頻)數(shù)據傳送的需要。隨著網絡規(guī)模的擴大，矛盾越來越突出，而基于網絡處理器技術的新一代路由器，從理論上提出了解決GSR所存在問題的解決方案。 基于網絡路由器技術實現(xiàn)的路由器，采用交換FPGA芯片硬件實現(xiàn)的方式，對路由器內部各種單播、多播數(shù)據包進行路由轉發(fā)，實現(xiàn)網絡路由器與外部數(shù)據收發(fā)芯片的數(shù)據通信。本文主要針對路由器內部交換FPGA芯片數(shù)據轉發(fā)流程的特點，分析研究了傳統(tǒng)交換FPGA所采用的交換算法，針對簡單FIFO算法所產生的線頭阻塞現(xiàn)象，結合虛擬輸出隊列(VOQ)機制及隊列仲裁算法(RRM)的特點，并根據實際設計中各外圍接口芯片，給出了一種消除數(shù)據轉發(fā)過程中出現(xiàn)的線頭阻塞的iSLIP改進算法。針對實際網絡單播、多播數(shù)據包在數(shù)據轉發(fā)處理過程的不同，給出了實際的解決方案。并對FPGA外部SSRAM包緩存帶寬的利用，數(shù)據轉發(fā)的包亂序現(xiàn)象及FPGA內部環(huán)回數(shù)據包的處理流程作了分析并提出了解決方案，有效的提高了路由器數(shù)據交換性能。 根據設計方案所采用的算法的實現(xiàn)方式，結合FPGA內部部分關鍵模塊的功能特點及性能要求，給出了交換FPGA內部可用BlockRam資源合理的分配方案及部分模塊的設計實現(xiàn)，滿足了實際的設計要求。所有處理模塊均在xilinx公司的FPGA芯片中實現(xiàn)。
標簽：
網絡
報文交換
算法
路由器
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：牛布牛
