光纖反射內(nèi)存網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

高實(shí)時(shí)性低開銷網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前主流公開的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如以太網(wǎng)所使用的TCP/IP協(xié)議雖然功能完備、運(yùn)行穩(wěn)定，但其傳輸機(jī)制和服務(wù)方式都比較復(fù)雜冗余，實(shí)時(shí)性較差，不適合于多實(shí)時(shí)性有較高要求的領(lǐng)域。

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)通訊協(xié)議要在保證高實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性前提下，降低協(xié)議的復(fù)雜度。在保證網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)和傳輸穩(wěn)定性的前提下，盡量提高系統(tǒng)的傳輸性能、實(shí)時(shí)性及相應(yīng)速度。同時(shí)要有完整的錯(cuò)誤處理機(jī)制，在錯(cuò)誤發(fā)生的情況下保證錯(cuò)誤不蔓延，有良好的自愈能力。

邊收邊轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式實(shí)現(xiàn)低延時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

在協(xié)議控制器設(shè)計(jì)上采用RFMMA(Reflective Memory Multiple Access)基于反射內(nèi)存的多模式存取技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)、IO、命令、中斷等多種數(shù)據(jù)傳輸模式。

在協(xié)議實(shí)現(xiàn)上，即協(xié)議控制器的設(shè)計(jì)上，要采取低延時(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略，將轉(zhuǎn)發(fā)延遲控制在1us以內(nèi)，這個(gè)對(duì)協(xié)議控制器實(shí)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(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式，不采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，減小數(shù)據(jù)在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上的轉(zhuǎn)發(fā)延遲，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。2）在協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，壓縮信息頭的長(zhǎng)度，并將重要信息都放在信息頭前面，以方便轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)進(jìn)行快速判斷。3）設(shè)計(jì)了完備的數(shù)據(jù)幀回收機(jī)制，通過節(jié)點(diǎn)ID、傳輸計(jì)數(shù)器等方式保證了廢數(shù)據(jù)幀的可靠回收。同時(shí)，采用CRC校驗(yàn)碼校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。

一般的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)是都采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，轉(zhuǎn)發(fā)延遲過大，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的延時(shí)加大，實(shí)時(shí)性降低。采用即時(shí)收/轉(zhuǎn)（邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)）模式，在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，代替常用的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，只需4個(gè)時(shí)鐘周期便可完成判斷&轉(zhuǎn)發(fā)，典型數(shù)據(jù)幀是（長(zhǎng)度256Byte）轉(zhuǎn)發(fā)延遲比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)縮短了30倍以上。實(shí)測(cè)延時(shí)小于0.6us。

光纖HUB的換網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)

利用高速開關(guān)陣列及FPGA集成的高速收發(fā)器，構(gòu)建一個(gè)開關(guān)陣列，通過開關(guān)陣列的切換，形成內(nèi)外雙環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸通路，是光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在邏輯上形成一個(gè)環(huán)形傳輸方式，并通過FPGA收發(fā)器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控及故障節(jié)點(diǎn)的自診斷自隔離。

高速電路設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證技術(shù)

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)波特率2.5Gbps，電信號(hào)的這個(gè)數(shù)據(jù)通訊速率下傳輸，屬于高速電路設(shè)計(jì)。為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸、保證系統(tǒng)的電磁兼容性、信號(hào)完整性，對(duì)電路板PCB設(shè)計(jì)提出了較高的要求。為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，采用了Cadence公司的SigXplorer軟件進(jìn)行電路仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行多輪迭代來改進(jìn)設(shè)計(jì)。

   RTX開發(fā)/北京 光纖反射內(nèi)存節(jié)點(diǎn)卡 PCI－5565/PMC-5565/VME-5565/PCI-5565PIORC/PCI-5565PIORC-110000/PMC-5565PIORC/PMC-5565PIORC-110000/PCIE-5565RC/PCIE-5565RC-100000/PCIE-5565PIORC/VMIPCI-5565-110000/VMIPMC-5565-110000/ACC5595/ACC-5595/ACC-5595-208/VMIACC-5595/VMIACC-5595-208。

反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的共享內(nèi)存系統(tǒng)，可通過多臺(tái)獨(dú)立計(jì)算機(jī)共享一套統(tǒng)一數(shù)據(jù)。反射內(nèi)存可自主將某處理器的內(nèi)存內(nèi)容復(fù)制到其他所有網(wǎng)絡(luò)成員的內(nèi)存節(jié)點(diǎn)。
反射內(nèi)存是一個(gè)獨(dú)特的解決方案，可符合對(duì)確定性、實(shí)施簡(jiǎn)單性、零軟件管理費(fèi)用和操作系統(tǒng)獨(dú)立性等因素要求很高的環(huán)境需求。其他技術(shù)，如千兆以太網(wǎng)、Infiniband和光纖通道，據(jù)稱可取代反射內(nèi)存，但至今尚未實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈儾⒉煌耆邆渌璧男阅?。而?duì)于任務(wù)關(guān)鍵性應(yīng)用，反射內(nèi)存專門實(shí)現(xiàn)多臺(tái)處理器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享。反射內(nèi)存憑借低延遲和確定性成為許多嚴(yán)苛應(yīng)用的*解決方案。使用反射內(nèi)存，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)間通常為1微秒。因此，對(duì)于擁有30個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿泄?jié)點(diǎn)的時(shí)間只需30微秒。

PCI-5565PIORC具有許多客戶應(yīng)用時(shí)非常看重的體積小的特點(diǎn)。該板卡的特點(diǎn)包括2.12 Gbaud串聯(lián)速率、更佳的可編程I/O（PIO）讀取性能、現(xiàn)場(chǎng)可升級(jí)固件和RoHS合規(guī)性。PCI峰值速率已加倍到每秒512Mbytes，支持更大內(nèi)存（256MBytes）。GE的反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展到256個(gè)節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行速度達(dá)到每秒174 Mbytes。節(jié)點(diǎn)之間的距離可達(dá)到10公里。

PCIE-5565PIORC的設(shè)計(jì)除面向仿真與培訓(xùn)、工業(yè)過程控制和數(shù)據(jù)流與采集等實(shí)時(shí)應(yīng)用，還可以滿足各種商業(yè)、電信和軍事&航空航天應(yīng)用對(duì)高可用性冗余的需求。這種應(yīng)用通常需要以確定性的高速率傳輸和共享數(shù)據(jù)，而在很多情況下符合該環(huán)境的解決方案就是反射內(nèi)存