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FlexE物理层映射的研究及其在FPGA的实现

FlexE物理层映射的研究及其在FPGA的实现

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作者：祁亚超武汉邮电科学研究院

学位级别：硕士

5G业务具有多场景、差异化的特点,因此需要更大的吞吐量,更多的业务类型,并且拥有更高的效率。传统承载网在传输业务数据时,往往将业务全部混在物理层部署,而5G承载网为了提供面向垂直行业的应用需求,通过切片在同一物理网络对不同类型... 详细信息

5G业务具有多场景、差异化的特点,因此需要更大的吞吐量,更多的业务类型,并且拥有更高的效率。传统承载网在传输业务数据时,往往将业务全部混在物理层部署,而5G承载网为了提供面向垂直行业的应用需求,通过切片在同一物理网络对不同类型业务构建独立的端到端逻辑通道。作为硬切片技术之一的FlexE技术,由于其可以在物理层将不同速率的接口捆绑,将多业务承载在一个IP网络下,从而能解决多个高速接口成本过高的问题。而对每一种业务而言,网络带宽、服务质量、安全性等专属资源都可以得到充分保证。由于业务之间相互隔离,一个业务内的传输错误不会影响其他业务的通信。并且每个业务内的资源可以由客户自行管理。这样既保证了效率,又节约了成本,提高了系统的吞吐量,是5G发展中必不可少的一环。文章首先研究了FlexE协议,简单介绍了协议中定义的FlexE Shim层的组成和它的实现基础——100G BASE-R以太网PCS层,并围绕Caledar传输机制研究了FlexE的复用和解复用功能。在这个基础上,提出了FlexE Shim层映射至100G PHY的实现方案及功能模型。该功能模型将FlexE Shim层分解为几大功能模块:64B/66B编解码模块、速率匹配模块、基于calendar机制的复用及解复用模块、开销的插入和提取模块。详细研究了灵活以太网在传输时的时隙分配及映射算法、高效率的读取、开销模块的传输以及对齐等。其后本文从信号的角度对各关键模块使用Verilog HDL语言进行逻辑设计,并用Questa Sim仿真工具对其进行仿真,通过PMA环回测试,完整的系统可以将MAC层不同速率和不同种类的业务分发至不同的时隙中传输,再统一映射至100G PHY。本设计对100G灵活以太网映射的研究及相关设备的开发具有较大的参考价值。

关键词：灵活以太网速率匹配 calendar机制开销

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