基于FPGA的TD-SCDMA核心網(wǎng)數(shù)據(jù)包分流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、娛樂、日常生活等各個(gè)方面。數(shù)據(jù)包分類是許多英特網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，如QOS、安全、監(jiān)控、多媒體通信等。本文基于FPGA平臺(tái)，將數(shù)據(jù)包分類技術(shù)應(yīng)用于TD-SCDMA核心網(wǎng)的協(xié)議分析系統(tǒng)之中，有效降低對(duì)于單臺(tái)協(xié)議分析主機(jī)的帶寬要求，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的線速處理。全文的主要工作如下： 1)分析了TD-SCDMA核心網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)用于電路域功能實(shí)體SGSN與GGSN之間的GTP隧道協(xié)

2、議的工作原理，在此基礎(chǔ)之上提出了本系統(tǒng)分流規(guī)則集所應(yīng)具有的形式。 2)設(shè)計(jì)了以Virtex-5FPGA為核心的網(wǎng)絡(luò)處理前置機(jī)硬件平臺(tái)，該平臺(tái)具有良好的軟硬件升級(jí)特性，主要模塊有：電源、時(shí)鐘、以太網(wǎng)接口、串口、Flash、SDRAM、LCD等。同時(shí)分析了高速PCB布線中電源分配、傳輸信號(hào)線、耦合干擾等問題，并給出了PCB設(shè)計(jì)解決方案。 3)分析了邏輯電路中的異步時(shí)鐘域亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象以及傳統(tǒng)字節(jié)型FIFO的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了

3、異步以太網(wǎng)幀型FIFO，使用格雷碼有效降低地址比較電路中出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)的概率。 4)在分析常用數(shù)據(jù)包分類算法的基礎(chǔ)上提出了基于RFC算法的分流模塊邏輯設(shè)計(jì)方案，將關(guān)鍵查詢延時(shí)減少為2個(gè)時(shí)鐘周期。使用SmartBits網(wǎng)絡(luò)性能分析系統(tǒng)對(duì)分流模塊進(jìn)行了測試，實(shí)驗(yàn)表明該方案達(dá)到了1Gbps數(shù)據(jù)的線速處理能力。 5)基于XilinxFPGA平臺(tái)構(gòu)建Microblaze嵌入式系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)上進(jìn)行從驅(qū)動(dòng)層到應(yīng)用層的軟件設(shè)計(jì)，完成了分流