This paper presents a design and implementation of 10gigabit ethernet frame multiplexer/demultiplexer. In this paper, we discuss gigabit and 10 gigabit ethernet standard interfaces(GMII/XGMII) and we propose multiple gigabit ethernet frame multiplexing/demultiplexing scheme to handle 10gigabit ethernet frame instead of using 10gigabit network processor. And then 10gigabit ethernet frame MUX/DMUX is designed, verified and implemented using FPGA.
MOST Network는 차량내 멀티미디어 네트워크로 버퍼링없는 실시간 오디오 및 비디오를 전송할 수 있는 동기식 데이터 전송영역, 실시간을 요구하지 않는 패킷 데이터를 전송하는 비동기 영역, 그리고 MOST 디바이스를 제어하기 위한 control 채널이 존재한다. 본 논문에서는 차량용 멀티미디어 네트워크인 MOST Network에서 현재 널리 사용되고 있는 Ethernet과의 데이터 통신을 위한 Ethernet Frame 전송 방안을 제안한다.
최근 인터넷 트래픽의 폭발적인 증가에 따라, 매우 빠른 고속 네트워크 장비에 네트워크프로세서(NP)의 사용이 보편화되고 있다. 이에 따라, 기존의 일반적인 마이크로프로세서를 이용한 네트워크 장비의 성능 한계를 벗어나 향상된 성능을 보이는 라우팅 기능과 패킷처리 기능을 분리하는 분산형 시스템 구조가 이용되고 있다. 본 논문에서는 10기가비트 이더넷 포트를 가지는 10기가비트 에지 스위치 시스템에 적용한 패킷 라우팅 처리와 OAM 처리를 위한 분산형 이더넷 IPC 통신 메커니즘과 10Gbps급 이더넷 데이터를 처리할 수 있는 프레임 방식의 MUX/DEMUX 구조를 설계하고 구현하는 방법을 기술한다. 본 논문에서 제안한 분산형 이더넷 UC 통신 메커니즘 구조는 현재 진행되고 있는 10기가비트 이더넷 인터페이스를 갖는 320Gbps급의 백본용 이더넷 스위치 시스템에도 적용하였다.
The IEC 61850 protocol proposed for the interoperability between IEDs(intelligent electronic devices) adopts the prioritized switched ethernet as its communication channel because substation bus is utilized to exchange both real-time and non real-time messages. The prioritized switched ethernet uses IEEE 802.1Q/p QoS(Quality of Service) in addition to IEEE 802.3 ethernet to enhance the real-time characteristics. However, IEEE 802.1Q/p QoS has priority-blocking problem that occurs when higher-priority frame transmission request during lower-priority frame transmission. To resolve this problem, this paper proposes P(Preemptive)-Ethernet. P-Ethernet uses the modified IEEE 802.1Q/p frame format and new priority preemption mechanism. This paper also implements P-Ethernet controller using FPGA (Virtex-4) and MicroBlaze processor. From the implementation results, P-Ethernet controller shows a improved latency and jitter of transmission period compare to the normal ethernet controller.
G-PON은 FTTH를 효율적으로 구현하는 한 방편이며 이더넷, IP 패킷, TDM 신호 등을 수용할 수 있는 GEM 프레임을 가지고 있다. 그 중에서도 이더넷은 캠퍼스 가입자 액세스, 캐리어 서비스에 있어서 가장 널리 사용되는 제 2 계층 프로토콜이므로 G-PON 시스템은 이더넷 인터페이스를 우선적으로 제공해 주어야 한다. 본 논문은 G-PON TC 칩에서 이더넷 프로토콜을 수용하기 위해 ITU-T G984.3에서 제시한 Ethernet over GEM 규격을 바탕으로 기가급의 이더넷 정합기를 구현한다. 정합기는 각각의 이더넷 프레임을 하나 또는 여러 개의 GEM 프레임에 매핑하고 GEM 헤더 생성, 프레임의 캡슐화, 분할 및 재조립 기능을 가진다. 특히, 구현된 정합기는 규격에는 없지만 중요한 기능인 MAC 주소를 논리적 연결을 확인하는데 역할을 하는 port-ID로 바꾸어 주는 변환기를 내장하고 있다. 이 정합기는 FPGA로 구현되며 논리분석기와 이더넷 분석기를 이용하여 프레임 분할과 조립, 주소 학습 기능과 처리율 등을 확인한다.
한국정보기술응용학회 2005년도 6th 2005 International Conference on Computers, Communications and System
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pp.331-334
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2005
This paper suggests the Ethernet aggregation to XGMII framing procedure (EAXFP) mechanism to economically combine the traffic adaptation technology with the link aggregation method in designing 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) interfaces. This design sidesteps the data-loss issues that can result from designing an interface with only one link. The most critical issue in relation to the link aggregation interface is the algorithm used to control frame distribution between the ten ports. The proposed EAXFP mechanism offers an efficient link aggregation method as well as an efficient frame distribution algorithm, which maximize the throughout of the 10 GbE interface. In the experiment and analysis of the proposed mechanism, it was also discovered that the 10 GbE interface that uses the proposed EAXFP mechanism significantly reduced the packet loss rate. When there will be heavy traffic loads come about in the future, the proposed EAXFP mechanism assures an efficient and economical transmission performance on the router system.
본 논문은 동기식 이더넷 시스템의 구현 시 고려해야 할 다음과 같은 두 가지의 사항에 대한 해결방안을 제시한 것이다. 첫째, 실시간 및 비실시간 트래픽을 모두 지원하기 위하여 일정주기의 사이클 기반으로 동작하는 동기식 이더넷 시스템은 이미 송신이 진행 중인 비실시간 프레임 때문에, 사이클의 시작 시점이 지연됨으로서 실시간 트래픽의 전송이 지연되는 문제점을 가지고 있다. 이 점에 착안하여, 기존 방식의 지터 성능을 분석한 후, 다음 사이클의 시작 시점을 참조하여 비실시간 프레임을 여러 사이클에 분할하여 전송함으로써 실시간 트래픽에 대하여 지터가 전혀 없는 엄격한 전송을 보장하는 방법을 제안하고, 또 다른 지터 억제 방식인 전송보류(hold) 방식과의 프레임 전송지연 특성을 비교 분석하였다. 두 번째는 한 사이클 내의 실시간 트래픽 전송 구간에는 비실시간 프레임을 전승할 수 없기 때문에, 신속히 송신되어야 할 링크 계층에서의 흐름제어용 IEEE 802.3x 중지(pause) 프레임의 전송이 지연됨으로써 과도한 비실시간 프레임의 손실을 초래하는 문제점이 있다. 이 점에 착안하여 실시간 트래픽 전송 구간에서도 흐름제어용 프레임의 전송을 허용하도록 하는 새로운 흐름제어 방법을 제안하고 이에 따른 비실시간 트래픽의 손실률을 분석하였다.
This paper deals with the design and implementation of an Ethernet-based communication protocol to be used in PC-based I/O interface systems. Recently, the performance of PC systems is being highly improved and Ethernet is used as the stable communication network over the world. We develop a new protocol driver with the capability of accessing Ethernet directly using NDIS(Network Driver Interface Specification), the network interface standard of Windows O.S. in PC, and install it at the application layer of the protocol structure. Its major roles are the supplement of CSMA/CD algorithm, the effective use of the long data frame of Ethernet, and the real-time transmission of data frames. This paper represents the possibility of the real-time control network and systems based on PCs and Ethernet.
본 논문은 기가비트 이더넷 망에서 AES 알고리즘을 적용한 OFB 방식의 암호화/복호화를 이용한 물리 계층 프레임 보안 기법에 관한 것이다. 기가비트 이더넷 망에서 데이터 송수신시에 프레임을 보안 강도가 강력한 AES 알고리즘을 적용한 OFB 방식의 암호화/복호화를 수행하는 물리 계층에서의 데이터 보안 기법을 제안한다. 일반적으로 기가비트 이더넷망 운영 시에 보안 기능이 없으나 데이터 보안이 필요할 경우에 본 기법을 적용한 장치를 부가적으로 설치하여 보안 기능을 수행할 수가 있다. 기가비트 이더넷 망에서 데이터 전송 시에 이더넷 프레임은 IEEE 802.3 규격에 준하는 데 이 프레임에는 데이터 필드 외에도 수신 노드에서 데이터의 올바른 수신을 보장하기 위한 몇 개의 필드가 포함되어 있다. 암호화 시에는 이러한 영역을 제외한 데이터 영역만 암호화하여 실시간으로 전송하여 주어야 한다. 본 논문에서는 평문으로 구성된 IEEE802.3 프레임의 데이터 영역만 송신노드에서 암호화하여 전송한 프레임을 수신 노드에서 수신한 후 데이터 영역만 복호화하여 전송된 평문이 복구됨을 확인하여 암호화/복호화가 가능함을 보여준다. 일반적으로 보안 기능이 없이 운용하는 이더넷 망에서 데이터에 대한 보안이 요구될 시에 본 기법을 적용한 장치를 부가적으로 설치함으로서 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
NG-SDH 시스템에서는 시스템으로 들어오는 이더넷신호를 GFP 프레임으로의 신호동기가 필요하다. 지금까지 외국에서는 칩셋 개발이 완료되어 관련 기술을 확보하고 있지만 국내에서는 아직 확보하지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 GFP를 통한 이더넷 신호의 동기화 방법을 제시하였다. GFP-F를 통한 이더넷 신호의 동기화 방법은 Ingress 및 Egress 버퍼와 GFP idle를 통해서 신호동기를 얻을 수 있음을 알았다. 또한 GFP-T를 통한 이더넷 신호의 동기화 방법은 GFP Idle과 $65B{\_}PAD$를 적용해야 하고, 최대 3비트까지 이더넷 Idle의 추가 및 삭제되어야 함을 알았다. 또한 신호특성 시뮬레이션을 통해서는 신호동기의 실현과 함께 Egress 출력에서의 MTIE와 TDEV 특성과 첨두치 지터를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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