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.
인터넷 사용자와 다양한 응용의 발전에 힘입어 인터넷이 활성화되고 네트워크를 이용한 어플리케이션이 점점 더 많은 대역폭을 요구함에 따라 네트워크의 고속화를 필연적으로 수반하게 됨으로써 Gigabit Ethernet이 등장하게 되었다. Gigabit Ethernet은 기존 Ethernet 환경에서 네트워크에 대용량을 제공하고 고성능을 발휘할 수 있는 점등 여러 가지 면에서 장점을 지니고 있어 인터넷 사용자당 요구 트래픽을 해소할 수 있는 대안으로 제시되고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 Gigabit Ethernet 기술과 관련하여 개념 및 특징을 살펴보고 경쟁 관계에 있는 FDDI 기술과 트래픽 분석을 통해 Gigabit Ethernet의 안정성과 효율성을 제고하였다.
고속 표준 프로토콜인 FC를 기반으로 한 Gigabit LAN 기술은 다양한 응용과 함께 Giga bps급의 높은 대역폭과 적은 전달지연을 갖는 고속 통신망으로서 매우 적합하다. 본 논문에서는 Gigabit 통신에 적합한 고속 표준 프로토콜인 FC의 표준화 내용과 프로토콜을 살펴보고, FC 기반의 LAN 기술을 위한 호스트 접속 기술 및 현재 연구/개발중인 Gigabit LAN을 구성하기 위한 요소시스템인 GIGAways 스위치 그리고 internetworking을 위한 FC-ATM Transport에 대하여 기술하였다.
In this paper we discuss Gigabit information communication service utilizing Gigabit information super-highway, multimedia data processing technology for the services, multimedia communication protocol for transmitting multimedia data and construction of Gigabit information communication network which can be accessed everywhere and present items which should be tactically prepared for high-level information society of the 21 st century.
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.
멀티미디어 시대를 맞아 인터넷/인트라넷 환경의 급속한 발달로 사용자당 요구 트래픽이 점차 광대역화 되고 보다 많은 정보를 신속하게 획득하고자 하는 요구가 증대함에 따라 네트워크의 고속화를 필연적으로 수반하게 됨으로써 보다 빠른 Ethernet의 등장이 요구되었다. Gigabit Ethernet은 기존 Ethernet 환경에서 네트워크에 대용량을 제공하고 고성능을 발휘할 수 있는 점 등 여러 가지 면에서 장점을 지니고 있어 인터넷 사용자당 요구 트래픽을 해소할 수 있는 대안으로 제시되고 있다. 따라서 본 고에서는 이러한 Gigabit Ethernet 기술과 관련하여 개념 및 특징을 살펴보고 가상 모델링을 통한 링크효율을 분석해보았다.
본 논문에서는 10Gigabit Ethernet 물리계충 전송 기술로서 IEEE 802.3 Higher Speed Study Group (HSSG)에서 검토했던 방법으로 선로부호화 방법이 있는데 그 중에서 국내 연구진에 의해 제안된 최소 대역폭 선로부호 MB810을 사용하여 10Gigabit Ethernet에서의 clock recovery 가능성에 대해 알아 본다. MB810 code를 사용하면 기존의 통신 시스템에서 필요로하는 대역폭을 반만 사용하여 전송할 수 있기 때문에 대역 효율이 좋아지나 이전의 일반적인 square law 방법으로는 clock recovery가 어렵다. 본 논문에서는 4th power law 방법을 사용했을때의 이론적인 해석과 시뮬레이션 결과를 보인다.
본 논문에서는 ECMA 표준에 기반한 multi-gigabit packet 수신기를 위한 프레임 검출 방안을 제안한다. ECMA 표준은 60 GHz 대역에서 multi-gigabit 전송률을 달성하기 위하여 버스트 (burst) 송수신 방식을 사용하며 프리앰볼 (preamble)과 데이터 (data)로 이루어진 프레임 (frame)을 통하여 데이터 송수신이 이루어진다. 본 논문에서는 ECMA 표준 중 DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying)와 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 그리고 OOK (On-Off Keying) 변조 방식을 지원하는 multi-gigabit 송수신 시스템을 위한 프레임 검출기를 설계하였다. 설계된 프레임 검출기는 동일한 구조 및 동작 방식을 통하여 고려한 모든 변조 방식들을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 하드웨어 구현 복잡도가 낮은 장점을 지닌다.
중앙기지국에서 주입된 비간섭성 광에 파장 고정된 Fabry-Perot 레 이 저를 사용하여 Gigabit Ethernet 상향 신호 전송 가능성을 검증하였다. WDM-PON에서 원격으로 파장 고정된 Fabry-Perot 레이저를 이용하여 100 GHz 채널 간격의 파장분할 다중화된 4채널의 Gigabit Ethemet 신호를 30 km 광섬유를 통해 성공적으로 전송하였으며, 수신된 신호의 Q값은 17.1 dB 이상이었다. 또, 원격으로 파장 고정된 Fabry-Perot 레이저의 잡음 특성을 분석하였으며, 파장 고정된 Fabry-Perot 레이저가 비간섭 광의 강도 잡음을 억제하므로 기존의 스펙트럼 분할방식 광송신기보다 약 6.3 dB의 SNR 개선이 가능함을 보였다.
60 GHz 대역에서 multi-gigabit 전송률을 달성하기 위하여 제안된 ECMA 표준은 프리앰블과 데이터 부분으로 구성된 버스트 (burst)를 통하여 데이터 송수신을 수행하며 프리앰블과 데이터 부분에서는 동작 모드에 따라 다양한 변조 방식이 사용된다. 따라서 다양한 변조 방식을 지원할 수 있는 수신 알고리듬의 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 ECMA 표준 중 DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying)와 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 그리고 OOK (On-Off Keying) 변조 방식을 지원하는 multi-gigabit packet 송수신 시스템을 위한 수신 알고리듬을 설계하였다. 설계된 수신 알고리듬은 동일한 구조 및 동작 방식을 통하여 고려한 모든 변조 방식들을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 하드웨어 구현 복잡도가 낮은 장점을 지닌다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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