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弹性分组环关键技术研究及其MAC专用集成电路设计

颜莉萍

   弹性分组环(Resilient Packet Ring,RPR)融合了以太网的经济性、灵活性以及SDH的可靠性以及对服务质量严格保障等特点,能在光环网上优化数据业务传输的同时有效支持实时业务,是一种全新的下一代城域网技术。本文主要研究了RPR MAC控制协议中的关键技术,包括公平性算法及智能保护倒换算法的研究与改进,设计实现了具有国内独立自主知识产权的RPR MAC专用集成电路MXRPR01-7,该集成电路的设计对我国高速信息网络的建设具有重要的意义。论文主要的成果和结论有: 1.深入研究分析协议中定义的公平性算法,针对其在带宽分配算法中存在的缺陷、非平衡流下算法的局限性以及绕回保护倒换下算法的所存在的问题,提出了一种易于硬件实现的公平性算法。理论分析和仿真结果都表明,该算法解决了现有算法中上述缺陷,性能稳定,硬件实现代价小。 2.弹性分组环协议中所定义源路由保护倒换倒换速度慢,丢包率高;绕回保护倒换非最佳路由,带宽利用率低;此外,弹性分组环协议视所有的链路故障均为双向链路故障,导致单向链路故障时环路具有不必要的链路带宽损失;针对这些问题,在深入研究分析弹性分组环两种智能保护倒换算法的基础上,本文提出了一种集成智能保护倒换方案,理论和仿真结果表明该方案能够实现高速、低丢包率、高带宽利用率的智能保护倒换,且在单向链路故障的情况下能够实现最大的环路带宽利用率。 3.在深入分析研究弹性分组环媒体接入控制(MAC)协议的基础上,提出了RPR MAC专用集成电路的最终电路设计方案,并对一些关键模块的设计和功能进行了分析,给出了主要参数的计算方法,完成了芯片的最终电路设计;利用多机通讯原理设计并实现了芯片的软件验证系统,解决了一些关键技术模块在FPGA系统验证过程中所面临的多站点、大容量信号的实时监测问题;提出芯片样片测试方案,设计了样片测试系统;完成了芯片的系统级功能仿真、综合、后仿真、功能测试矢量生成和样片测试工作,成功开发出具有独立自主知识产权的RPR MAC专用芯片MXRPR01-7,填补了国内空白。……   
[关键词]:弹性分组环;城域网;专用集成电路设计;公平性;保护倒换
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:清华大学2007年