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基于StratixIVGT FPGA实现100G系统的设计方案
发布日期:2021-06-26 21:18   来源:未知   阅读:

  供应商、企业以及服务提供商认为100G系统最终会在市场上得到真正实施。推动其实施的主要力量是用户持续不断的宽带需求。

  各种标准组织正在制定传送网和以太网以及光接口100G标准。对于希望在标准发布之前www.gdl8.cn先期设计100G系统的开发人员而言,FPGA由于自身的灵活性而发挥了非常重要的作用。Altera的StratixIVGTFPGA在40-nm技术节点提供集成11.3-Gbps收发器,解决了100G传送网和100G以太网遇到的问题。这些FPGA是设计100G系统的理想平台,提供高性价比并且有助于产品迅速面市的解决方案。

  目前的网络载荷不断增大,供应商很难实施并管理他们的高级系统。为适应对带宽不断增长的需求,光传送网(OTN)成为下一代骨干网络。光纤迅速替代了铜线和其他介质,成为最快、最可靠的传输介质。

  网络最重要的两方面是速度和可靠性。网络必须一直保持畅通,必须很快。然而,网络载荷一直在急速增长。数据是网络承载的一小部分业务。语音和多媒体现在是网络承载的主要业务。

  如图1所示,从2007年到2012年,IP总流量将增加6倍,几乎每两年就翻倍。2012年之前,流量每年增长522exabytes(1018,即zettabyte的一半)。这种指数增长的主要推动力量是高清晰视频和高速宽带消费类应用。

  最终用户不希望他们的网络服务出现任何中断。他们希望视频会议有流畅的画面和声音,就像电视和电话一样。OTN是唯一能够支持100G以太网(GbE)LANPHY的骨干网传送层技术,是下一代以太网标准,也是满足速度和可靠性要求的唯一标准。在出现新技术之前,OTN将一直是主流标准,因为它速度最快,效率最高。OTN支持非常高的传输速度,而且还能够灵活的扩容,以满足未来的需求。

  任何形式的电子通信都包括数据包或者分组数据流、用户要发送的信息、传输介质,以及承载数据包所使用的传送方式等。传送速度越快,数据包到达越快。但是,问题出现在发送端和接收端,数据包到达太快,以至于来不及转发出去。因此,为提高效率,通信企业采用了OTN。

  根据定义,由光传送设备承载的100G传送数据包能够迅速完成任何类型100G数据的传输,其封装格式是OTN或者以太网。总流量分布在城域、局域以及长途密集波分复用(DWDM)网络上。目前ITU组织研究的重点是利用现有100G以太网规范,IEEE802.3ba,在现有40G和10G基础设备上实现100GOTN。这能够满足越来越高的带宽需求,降低系统复杂度,减少了用于管理的波长,提高了频谱总效率,最终降低了成本。根据定义,目前实现的100G以太网覆盖距离比100G传送网要短一些,一般为40km。100G以太网和100G传送网有相似的目标,即,寻找以低成本实现高性能快速链接的方法。

  OTN含有的网络功能和协议要求能够满足这些需求,以系统方式在光介质上传输信息。本文重点介绍通过光纤承载传送网和以太网载荷。建立同步数字体系(SDH)等OTN机制也在这一定义范围之内,但是我们主要关注LAN到WAN的应用,特别是40GbE和100GbE应用(802.3ba)。出于这一标准化以及工作规划的目的,所有OTN新功能以及相关技术都被认为是电信标准局(ITU-T标准)的工作范畴。

  根据G.872建议要求,OTN包括由光纤链路连接的光网络单元(图2所示),能够提供光通道承载客户信号的传送、复用、路由、管理、控制和生存等功能。

  OTN一个独特的特性是它支持任何数字信号的传输,与具体客户业务无关(即,客户业务无关性)。根据G.805建议对通用功能模型的描述,OTN边界位于光通道/客户侧适配层之间,包括具体服务处理,不包括具体客户处理,如图3所示。

  在光通道上实现这一灵活的客户应用系统时,FPGA扮演了重要角色。全省首套船舶垃圾智能接收装置上线,从OTN实施的角度看,它汇集各种独立端口的数据,提供所需要的带宽。表1所示为当前OTN标准所支持的数据速率。OTU4将增加100G的线 OTN数据速率

  根据所支持的三类业务,对拓扑选择进行了分类,即线路业务、LAN业务和接入业务。线路业务本质上是点对点的,包括以太网专用和虚拟线路等业务。LAN业务本质上是多点对多点,包括虚拟LAN业务。接入业务本质上是分散式结构,支持一个ISP/ASP为多个客户提供服务。(从公共网络角度看,由于其相似性,线路和接入业务本来就是一样的)。