如今高性能通信系统有多种形式,在企业网络中,它也许是路由器,或是将以太局域网(LAN)的数据转发至OC-48SONET光网络的多业务转换装置;在蜂窝网络中,它可能是第三代宽带无线网络控制器(RNC),将基站(BTS)的移动蜂窝电话呼叫发送至公共交换电话网(PSTN);在存储网络中,它可以是将服务器的数据备份至廉价磁盘冗余阵列(RAID)的光纤通道存储转换器。无论何种特殊类型的网络,这些系统的共同用途是接收来自信息源的数据,决定它需要发至何处,并
如今高性能通信系统有
多种形式,在企业网络中,它也许是路由器,或是将以太局域网(
LAN)的数据转发至OC-
48SONET光网络的多业务转换装置;在蜂窝网络中,它可能是第三代宽带无线网络控制器(RNC),将基站(
BTS)的移动蜂窝电话呼叫发送至公共交换电话网(PSTN);在存储网络中,它可以是将服务器的数据备份至廉价磁盘冗余阵列(RAID)的
光纤通道存储转换器。无论何种特殊类型的网络,这些系统的共同用途是接收来自信息源的数据,决定它需要发至何处,并有效地将它传送至目的地。为了支持这些关键功能,需要有一套通用通信元件或“基本构件”构建这些系统。
这些系统的中心架构通常由许多功能相似的电路板构成,这些系统通过一个终端连接至外部;在另一端它们互相连接在一起。在路由器、无线网络
交换机或存储域网络(
SAN)交换机中,能找到数十种这样的通用电路板。它们运行系统的大多数关键功能,包括接收、处理、转接及传输数据。在本文中,我们将这些功能相似的电路板称为“线卡”。
典型的线卡可划分为三个明显的区域：端口、信息包处理及背板部分,端口部分在线卡和外部之间传递格式正确的数据,采用Ethernet或SONET等行业标准和协议;信息包处理部分则处理数据,设定其传送优先级,并做好传输至其目的地的准备;背板部分的作用是对数据进行缓冲、排列、调度,并传输至
其它的互连线卡,然后反转路径,将数据发送至它的正确的目的地。为了简化说明,我们特别研究广域网(WAN)领域的系统,如路由器,简要说明线卡的基本功能。存储和无线领域的线卡的端口和背板部分可能具有相似的功能和元件。然而,它们不需要信息包处理功能。
端口部分的主要功能是将线卡连接至外部,因此,除其本身外,它必须能够与系统通信,必须采用通用语言或行业标准,这部分由两个器件构成,一个器件能够将数据放置在介质(
PHY)上,或从介质上取得数据,另一个器件将数据格式化为行业标准信息包(即成帧器)。
PHY——这个术语代表“物理层器件”,它代表开放系统互连(OSI)模型的最低层,在采用铜连线的系统中,PHY可直接连接至物理介质,或者连接光模组,以便在光纤链路上发送光数据。在任一情况下,PHY的主要功能是将从介质接收的电信号转换为系统能够解译的数据,主要工作是将
数据传输至线卡和从线卡接收数据。遵从行业标准、低功耗、集成化或信号抖动性能是端口PHY的部分最重要特性。
成帧器——这个器件的名称来自于它的主要功能,将从PHY至线卡其它元件的数据“成帧”和“解帧”为正确的格式。在SONET网络,成帧器从PHY取得数据的SONET帧,再将其解帧为另一种系统所用的格式。可对数据进行智能处理,如虚拟级联,从而动态分配带宽,使系统带宽的效率更高。
信息包处理——这部分主要包含在广域网的通信系统中,存储域网络和无线基础设施通信系统则相反。信息包处理部分的主要功能是处理数据,做好有效传送至其目的地的准备。通常采用网络处理器(NPU)来快速处理数据包,并将数据存储在存储器(RAM)中。因为路由器中的数据需要发送至目的地,必须进行表查寻,将数据与其适当的基于源地址、优先级等条件的目的地址相匹配。网络搜索引擎(
NSE)适用于运作速率为OC-48(2.5Gb/s)或更高的系统,提供高性能的查寻功能,为了提高处理性能,采用网络协处理器(
