基于 FPGA 的专用星载交换单元
团队长期从事星载专用定制交换方面的研究与开发工作,自主掌握交换核心技术,并自行研制了基于 FPGA 平台的星载交换 IP 核,技术成熟稳定,处于国内领先地位,团队已经与多家航天、中电等行业科研院所开展并完成了相关合作。
交换软件主要基于 FPGA 平台实现,整体采用共享缓存或 Crossbar 交叉网络结构实现专用帧格式的存储转发,支持二层标签及三层 IP 分组交换,具体实现了对专用数据流的接口输入输出处理、流分类与分组处理、高性能队列缓存管理、多级队列调度、Crossbar 交换、输出端口流量控制等复杂功能。
团队与合作科研院所的多个项目成果已经完成交付,其中搭载卫星如中电“02 星”升空运行,至今工作稳定正常,目前团队正在承担着 4 个星载交换及一个空间站交换的研制任务,基本都已经完成联合调试任务。
主要技术指标
(1)交换容量:5-160Gbps;
(2)端口速率;100Mbps-40Gbps;
(3) 接 口 类 型:1G 以 太 网 电 口(RJ45)、10G 以 太 网 光 口、GTX(Serdes)、LVDS、SpaceWire 接口等;
接口协议:MII、GMII、RGMII、SGMII、Aurora、RapidIO 以及其他专用接口协议等;
(4)交换单元支持二层以太网或三层 IP 交换,也可支持专用帧格式的专用网络交换,支持多个自定义查找表配置转发功能;
(5)支持 8 个优先级的数据业务流区分服务;
(6)支持高效队列管理机制;
(7)支持多种形式的多级调度算法;
(8)采用 Crossbar 交换结构实现无阻塞的分组交换;
(9)提供 PCIe/IOSN CPU 接口,支持 CPU 插入捕获功能;
(10)支持交换单元输出端口虚通道流量控制功能。
(11)除上述主要技术指标外,团队还可根据合作方需求进行专用功能的定制实现。
相关成果
团队星载交换方向项目成果主要以软件(RTL 级代码或比特流)形式交付合作方,并配合合作方在其提供的硬件平台上共同完成联调与测试。
西安电子科技大学
2023-04-19