光突发交换核心节点控制模块的硬件设计与实现

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光突发交换(OBS)是一种综合了光线路交换(OCS)和光分组交换(OPS)优点、现阶段可实现的新型快速光交换方式,具有较大的发展潜力,已成为IP over DWDM的研究热点之一。核心节点的控制作为OBS网络重要组成部分,是决定OBS网络性能的关键之一。本文针对OBS核心节点控制模块处理速度的需求,采用基于FPGA的硬件处理方法来实现核心节点控制模块。设计了基于FPGA的OBS核心节点控制模块的总体结构,进行了具体实现和测试,并提出改进方案。主要内容包括:对OBS核心节点的控制需求和控制信令协议进行较详细的分析研究,在此基础上,设计了JIT信令协议的帧结构及核心处理机制,并进一步设计了相应的OBS核心控制模块的总体结构。基于有限状态机的设计方法,采用Verilog硬件描述语言在FPGA上实现核心控制模块。先将核心控制模块划分为接收、帧解析、交叉矩阵、调度、帧生成和发送等子模块,然后定义了各个子模块的功能和端口,并分别实现,最后,将所有的子模块进行整合,并给出整个核心控制模块的功能和时序仿真结果。基于核心控制节点所处的实验平台,设计核心控制模块的测试方案,对核心控制模块的各个子模块和整体功能进行测试,验证设计与实现的正确性,随后,对核心控制模块的处理速度、并行处理能力等性能进行测试,进一步验证其有效性。测试结果表明:该方案能完成OBS核心节点功能,而且能有效提高OBS核心节点处理速度,平均BCP处理时间达到400ns。根据系统测试和资源消耗情况的分析,对核心控制模块进行了优化设计,给出了一种更加紧凑与合理的核心节点控制模块的结构,并进行了初步的实现与测试。结果表明改进的方案可以节省约20%的逻辑单元和50%的片上内存。
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