高實時性低開銷網絡通訊協(xié)議的設計與實現(xiàn)

目前主流公開的網絡協(xié)議,如以太網所使用的TCP/IP協(xié)議雖然功能完備,、運行穩(wěn)定,但其傳輸機制和服務方式都比較復雜冗余,實時性較差,不適合于多實時性有較高要求的領域.

光纖反射內存網通訊協(xié)議要在保證高實時性和穩(wěn)定性前提下,降低協(xié)議的復雜度.在保證網絡基本服務和傳輸穩(wěn)定性的前提下,盡量提高系統(tǒng)的傳輸性能,、實時性及相應速度.同時要有完整的錯誤處理機制,在錯誤發(fā)生的情況下保證錯誤不蔓延,有良好的自愈能力.

邊收邊轉的數(shù)據轉發(fā)模式實現(xiàn)低延時數(shù)據轉發(fā)

在協(xié)議控制器設計上采用RFMMA(Reflective Memory Multiple Access)基于反射內存的多模式存取技術,支持數(shù)據,、IO,、命令、中斷等多種數(shù)據傳輸模式.

在協(xié)議實現(xiàn)上,即協(xié)議控制器的設計上,要采取低延時的數(shù)據轉發(fā)策略,將轉發(fā)延遲控制在1us以內,這個對協(xié)議控制器實現(xiàn)提出了很高的挑戰(zhàn).主要采用此一下方法:1)采用邊收邊轉發(fā)的數(shù)據傳輸模式,不采用存儲轉發(fā)模式,減小數(shù)據在單個節(jié)點上的轉發(fā)延遲,提高系統(tǒng)實時性.2)在協(xié)議設計時,優(yōu)化設計,壓縮信息頭的長度,并將重要信息都放在信息頭前面,以方便轉發(fā)時進行快速判斷.3)設計了完備的數(shù)據幀回收機制,通過節(jié)點ID,、傳輸計數(shù)器等方式保證了廢數(shù)據幀的可靠回收.同時,采用CRC校驗碼校驗數(shù)據的正確性.

一般的網絡接口設備在轉發(fā)數(shù)據是都采用存儲轉發(fā)的方式,轉發(fā)延遲過大,導致整個系統(tǒng)的延時加大,實時性降低.采用即時收/轉(邊收邊轉發(fā))模式,在接收數(shù)據的同時完成處理和轉發(fā),代替常用的存儲轉發(fā)模式,只需4個時鐘周期便可完成判斷&轉發(fā),典型數(shù)據幀是(長度256Byte)轉發(fā)延遲比存儲轉發(fā)縮短了30倍以上.實測延時小于.

光纖HUB的換網動態(tài)重構及數(shù)據監(jiān)測技術

利用高速開關陣列及FPGA集成的高速收發(fā)器,構建一個開關陣列,通過開關陣列的切換,形成內外雙環(huán)的數(shù)據傳輸通路,是光纖網絡數(shù)據在邏輯上形成一個環(huán)形傳輸方式,并通過FPGA收發(fā)器實時數(shù)據實現(xiàn)網絡狀態(tài)的監(jiān)控及故障節(jié)點的自診斷自隔離.

高速電路設計及仿真驗證技術

光纖反射內存網絡波特率,電信號的這個數(shù)據通訊速率下傳輸,屬于高速電路設計.為保證數(shù)據可靠傳輸,、保證系統(tǒng)的電磁兼容性、信號完整性,對電路板pcb設計提出了較高的要求.為保證設計質量,采用了Cadence公司的SigXplorer軟件進行電路仿真,對仿真結果進行多輪迭代來改進設計.