EOS總體設計方案

摘 要:闡述了EOS芯片的設計方案，詳細介紹EOS芯片的結構設計圖和芯片上各主要部分功能的實現。通過EOS設計可以將10M/100M以太網通過SDH的E3接口接入SDH環形網中，實現以太網數據的透明傳輸，通過該芯片接入SDH環網的節點共享34 MHz的傳輸信道。

關鍵詞:EOS; 以太網; SDH; 節點共享

中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)10-0131-02

EOS Total Design Scheme

LI Yan-hua

(Xi’an Aeronautical Vocational and Technical College， Xi’an 710089， China)

Abstract: The design schemem of EOS-chip is introduced， whose diagram and functions realized by the main parts on chip are proposed in detail. The transparent transmission of Ethernet′s data is realized according to make 10 M/100 M Ethernet access to SDH ring network by SDH E3 interface based on the design of EOS. 34 MHz transmission channel is shared with the SDH ring network nodes through EOS chip.

Key words: EOS; Ethernet; SDH; nodes sharing

0 引 言

近年來，隨著Internet技術的發展和寬帶接入網建設的深入[1]，數據業務流量飛速增長，已經成為電信市場的主體之一。然而，純粹的IP網絡還達不到公用傳輸網的可靠性要求，且其建設耗資巨大。EOS(ethernet over SDH)技術的出現，實現了數據業務在SDH(synchronous digital hierarchy)網絡中的高效傳輸，最大程度地利用了現有的網絡資源。文獻[2]通過EOS技術可以直接將以太網SDH/SONET網絡連接起來。ASIC技術不斷發展，使得SoC單芯片系統技術不斷發展完善，致使在小面積芯片上集成多種功能成為可能，因而促進了新技術的實現和應用。

1 芯片結構圖

該芯片的基本結構如下圖1所示，共分為10個模塊[3]，包括MAC接收單元、MAC發送單元、環網接收控制、環網發送控制、以太網接收緩沖EthernetRxbuff、以太網發送緩沖EthernetTxbuff、轉發隊列PassFIFO、E1收發緩沖E1Rxbuff和E1Txbuff。其中，MAC接收和發送的單元信號都符合MII口的聲明[4];ready用來標記該站點工作正常，lof是E3的幀失步(loss of frame);los是E3信號失步(loss of signal);rai是E3的告警信號。

圖1 芯片的基本結構

2 功能描述

2.1 MAC接收模塊

(1) 在rxdv升高后，查找6個前導碼55和一個幀定位符5D是否出錯，以適應10 MHz或100 MHz的工作，當收到的情況與autonego設置不匹配時，數據出錯[5]。

(2) 正確接收時，將4位數據放入EthernetTxbuff中，當rxdv降低，完成1幀數據接收。

(3) 根據MAC目的地址，查找地址CAM，并標記結果。

(4) 根據MAC源地址，查找地址CAM，如果命中，不做任何操作，否則寫入地址CAM，地址CAM采用先來先替換原則。

(5) 如果出現rxerr錯，包過長或過短，目的地址查找命中，則丟棄該幀數據，否則通知環網發送單元。

2.2 MAC發送模塊

(1) 在收到Rxbuff中數據準備好的信號后，查詢crs，如果為高，則繼續查詢，當crs降低后，過96 b再次查詢，如果為低，則開始發送，否則重復本步工作。

(2) 降低txen后開始發送數據，結束后升高txen。如果在發送過程中col升高，則放棄本次發送，并發送32拍的阻塞碼。

(3) 如果重發次數超過16次，則丟棄該幀，否則過了間隔時間后重發該數據，并將重發次數加1，發送間隔加倍。

(4) 在全雙工方式下，認為crs和col永遠為低。

2.3 環網發送模塊

(1) 在收到EthernetTxbuff數據準備好、E1Txbuff準備好或PassFIFO的請求后，開始發送，如果同時有請求，首先響應PassFIFO，如果三者都沒有請求，發送空閑碼。在發送空閑碼期間，每次在發送7E后查詢是否有請求，并決定響應。

(2) 如果發送PassFIFO數據，則將PassFIFO中的數據原樣轉發，不進行任何修改。

(3) 如果發送EthernetTxbuff和E1Txbuff中的信號，則由發送狀態機控制首先將EthernetTxbuff或E1Txbuff中的數據轉換成HDLC碼流，再插入環網的控制信息，在將它們整體作為E3的凈荷，構成E3數據幀發送。以太網數據包可能被分成若干個E3幀，但在E3的凈荷中使用7E來識別以太網的起止位置。

(4) 對于監控站，在上電后要發送start為10的啟動幀，在收到該幀后，就再發送start為11的幀設置下游站點的ready寄存器。

(5) 普通站點，如果某個節點的los，lof或rai中1個有效時，向下游發送start為01的命令幀(點對點工作方式時，要設置rai位)。

(6) 工作在點對點方式時，PassFIFO的請求被屏蔽掉，不會產生發送請求。

(7) 發送完一幀數據后，至少要發送2個7E，使得下游的節點有時間決定對轉發幀的處理。

2.4 環網接收模塊

(1) 對于普通站點，接收從SDH送來的E3數據流，如果環網地址與本站地址不符合，再判斷幀的類型，以決定將數據寫入E1Rxbuff或EthernetRxbuff，寫入它們的數據還需要在剝離環網幀格式和HDLC上填充。寫入EthernetRxbuff的信號還需要寫入PassFIFO，數據需要剝離E3的幀頭。

(2) 對于監控站，除了進行1的操作外，還需要從凈荷中查詢環網控制字，如果循環發送標記位為1，則從PassFIFO中清除該幀，同時寫使能無效，丟棄該幀;否則將循環發送標記位置1，剝離E3幀頭后寫入PassFIFO。

(3) 將剝離掉E3和環網協議控制字以及HDLC分割符和調整字節后的以太網數據寫入EthernetRxbuff，同時注意查詢7E來將若干個E3幀組成1個以太網幀。

(4) 將剝離掉E3和環網協議控制字以及HDLC分割符和調整字節后的E1數據寫入E1Rxbuff，該數據不需要進行FCS校驗。

(5) 檢查以太網幀的FCS字段，錯誤的幀丟棄。(這樣做將以太網和SDH上的差錯控制統一處理)。

(6) 在上電后查詢start標記，如果收到，表明環網已經正常，標記本節點的start位。

(7) 如果檢測到los，lof或rai中的任何一個有效，如果有效，清除ready寄存器，并向下游發送告警。監控站檢測到上面的情況或收到start為01的命令幀，則需要發送1個start為10幀來幀來檢測環路(點對點工作方式時，要設置rai位)，然后再發送一個start為11的幀去設置每個站點的ready寄存器。

3 結 語

通過EOS的設計，該芯片實現了以下的功能:文獻[8]通過MII口，從以太網PHY層芯片接收以太網數據包，轉換成內部格式;該芯片的以太網接口可以完成10 M/100 M自適應工作，支持全雙工和半雙工模式，支持地址自學習和地址過濾功能，符合802.3標準。可以提供4個E1接口，將34 MHz中的8 MHz分給話音的傳輸。文獻[9]可以通過設置寄存器來決定是否使用4個E1接口，在不使用時全部34 MHz的傳輸資源都由以太網數據占用。

參考文獻

[1]盧秀娟.EOS芯片設計及實現[D].武漢:武漢郵電科學研究院，2005.

[2]孔慶濤.EOS芯片的設計及FPGA驗證[D].濟南:山東大學，2008.

[3]丁華.基于SNMP協議EoS的網絡管理代理及命令行設計與實現[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學，2005.

[4]黎紅長.SDH/SONET CES over Ethernet技術[J].廣西通信技術，2006(1):10-14.

[5]張東輝.多業務接入平臺架構與帶內網管的實現EOS業務平臺設計[D].西安:西安電子科技大學，2005.

[6]黃建剛.簡捷式EOS系統設計及其關鍵技術的研究[D].西安:西安電子科技大學，2007.

[7]吳巍.以太網數據在電信傳輸網上的實現[D].西安:西安電子科技大學，2007.

[8]張紹友.MSTP系統剖析及核心業務單盤的設計實現[D].西安:西安電子科技大學，2007.

[9]楊正國.SDH接入設備的網絡接口與智能復用技術[D].長沙:國防科學技術大學，2006.

[10]呂小燕.在SDH上傳送以太網業務的GFP協議的應用研究與邏輯實現[D].西安:西北工業大學，2006.