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OBS核心控制器结构设计与硬件化实现
来源:本站整理  作者:佚名  2009-05-18 09:46:40



帧解析模块的状态转移图如图2所示。上电后首先进入Idle状态,在Idle状态下检查接收缓存是否有新的数据包,有的话则进入ReadMAC状态,读取MAC头信息,判断MAC帧类型,非IP数据包则将其丢弃,否则进入ReadIP状态,这个状态下读取IP数据包的长度,以及类型,TTL等信息,如果是不是BCP包,进入Route状态,进行路由选择,如果是本地包,则上传到网管模块中,否则进入Update状态;如果是BCP包,则进入Route&Schedule状态,启动路由和调度模块的工作。如果调度不成功,则要将该BCP包丢弃,如果成功,也进入Update状态;在Update状态下,对TTL进行更新,如果调度出来的波长号发生改变,也要更新相应信息。之后,就进入Forward状态,将已更新好的数据包发送到输出缓存中,进行下一帧的处理。
1.2.2 路由和调度模块
    图3所示为路由表和信道资源库的结构示意图。路由表包含多条路由表项,每条表项包括目的网络地址及输出端口号两部分信息。查找路由的过程为:从首条表项开始,将目的网络地址依次与各表项中网络地址进行匹配,匹配成功即输出端口号。Ptr用来指向当前的匹配表项,如需二次查找,只需从Ptr指向的表项开始继续查找。

 信道资源库包含所有端口的信道分配信息,每个端口作为一组,包含一个控制单元CU及一组定时器,每个定时器对应于一个信道。信道空闲时定时器也处于空闲状态,每次为BCP成功分配信道以后,就需要打开光开关控制信号,同时肩动相应定时器,时间设置为偏置时间+预留时间,定时结束,关闭光开关控制信号。控制单元可根据各定时器的工作状态确定各信道的使用状态,进行信道分配。
    图3路由表和信道资源库的结构示意图路由和调度功能的实现过程如下:首先检测各帧解析模块的调度请求信号,如果有效,读取目的网络地址,同时启动路由和调度过程,先到路由表查找到第一个与目的网络地址匹配的路由表项,得到输出端口;再到信道资源库里检查该端口是否有空闲的数据信道,有的话预留该信道,设置光开关矩阵,启动相应定时器,调度成功,返回给帧解析模块输出端口和数据信道的信息;如果不存在空闲信道,则需要继续到路由表中查找匹配表项,找到后再次到信道资源库中搜索空闲信道,如此继续;如果搜索完路由表中所有表项后仍无法找到空闲信道,则返回调度失败信号给帧解析模块。


2 实验测试
    我们对本设计进行了硬件化实现。图4为用QuartusII工具得到的电路时序仿真图。图中1、2、3、4、5为状态指示信号,依次对应帧接收完成信号、读取状态信号,协议处理状态信号,路由和调度状态信号,转发状态信号;6,7为输出信号,分别对应调度完成信号和光开关设置信号。

 图2 BCP包接收处理过程的工作时序(参见结尾)由图4可见,在一个OBS包的处理过程中,依次经历了帧数据的读取、协议处理、路由和调度、转发等多个状态,其中从BCP包接收完成到发出光开关设置信号仅用了lOOns,相比于现有的实现方案,有了很大的提高。完全可以满足现有OBS网络对核心节点开关速度的要求。


3 总结
    本文提出了一种将路由选择和信道调度整合在一个模块中处理的OBS核心节点控制系统的结构,并在FPGA平台上验证了本设计的可行性和有效性。测试结果表明:接收完BCP包到发出光开关设置信号的最短时间为lOOns。显著缩短了控制包在核心节点的处理时间。

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