高性能ipv6路由器atm接口设计与实现技术研究.docx

信息工程大学硕士学位论文
摘 要
高性能IPv6路由器作为面向下~代网络应用的高性能路由器,必须提供对多种网络协议的支持。ATM接口是高性能IPv6路由器中必须实现的线路接口之一。本文在研究ATM 相关协议的基础上,结合IPoverATM的基本原理,设计一种能够支持ATM业务的线路接口实现方案。在该实现方案中,提出具有通用性的从L5的调度和存储器管理策略;为解决vHDL语言难以对非2的n次幂进行取余的问题,提出一种分段式递归查表机制;为解决多队列FIFO轮询中效率偏低的问题,提出一种并行多队列轮询调度方案。本文还给出整个硬件系统的功能模块划分和关键器件选型,同时结合Icx仿真和无匹配布线完成PcB 电路板的设计,并对关键输入和输出链路控制单元进行详细的分析和实现。测试表明,该 ATM线路接口板在IPv6高性能路由器上运行良好,满足各项性能指标。
本文的主要贡献和创新主要有以下几个方面:
●根据高性能IPv6路由器对线路接口的功能需求和AAL5协议的工作原理,提出 ATM线路接口硬件系统的设计方案,从逻辑上进行模块划分并确定各个模块要实现的功能。在此基础上,进而提出整个系统和各模块的硬件实现方案,给出关键问题的具体实现过程。
·在从L5实现的设计中,为了保证一定的公平性,满足整包处理的需求,提出分片轮询(cRR)和逐包轮询调度(PRR)相结合的调度策略:为降低系统丢包率和提高吞吐量,提出一种基于门限的调度策略(TBSP),并且将TBsP与分类随机早期探测(cBRED)缓存器管理机制相结合。实现实时业务的时延控制和Qos要求。
●提出一种并行多队列轮询调度方案,在对队列读取的同时,调度机直接判决出下一个需要读取的队列,从而在多个队列切换中无需等待时间。该调度机制性能稳定,具有较强的抗突发能力。
●提出一种具有一般性的对非2的n次幂取余的“分段式递归查表”(segment Recursion L00k up:SR叫)机制,利用V}fDL中对2的n次幂的除法的简便性, 将被除数进行分段,同时结合递归查表的方式,从而可以高效准确地得出余数结果。其简化方案在ATM接口中得到实现。
【关键词】:ATM AAL5 IPv6路由器线路接口调度
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ABSTRACT
As designed for the neXt work,me high-perfomance IPV6 Router must suppon work A=I’M imerface is one of necessary interfaces supponed by tlle IPv6 RouteLBased on me research of ATM protocol and the principle of“IP oVer AI、M”, the scheme for tlle ArM interface is proposed in this scheme,universal scheduling strategies and a buff秆management of AAL5 are
resoIve me pmblem of calculating pliment of the number which isn’t 2”in VHDL,a mechanism of segment recursion】ook up is a mechanism Of parallel multiple queues schedule is proposed to solVe tlle low robin e箍ciency of multiple
modules a11d key chips of the wh01e hard啪re system are giVen,and we adopt
a n0一matching rome by simulating with ICX to plish tlle design of hi曲一speed PCB. Funhennore,the analysis and implementation of pivotal如its of input—ou印ut 1i工lk control circuit 雏e presented in results of performarLce test indicate mat this ArM imerf犯e board runs al】ri曲t and a11d satisfies a