СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2013

В ВЕДЕНИЕ «Облачные вычисления» – перспек тивное направление современной ин форматики, являющееся альтернативой локальноиспользуемому аппаратномуи программному обеспечению. Идеоло гия «облачных вычислений» заключа ется в переносе организации вычисле ний и обработки данных с локальных компьютерныхцентровна серверыИн тернета [1]. Для реализации быстрого доступа к информации, хранящейся в «облаках», необходимо использование специальных сетевых устройств, позво ляющихпередавать данныена большие расстояния. Кроме того, подобные средства должны обеспечивать широ куюполосупередачиданныхна скорос ти не менее 100 Гбит/с, высокую плот ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2013 ность портов, низкое энергопотребле ние, а также сочетать требуемую масш табируемость с невысокой стоимостью сетевых устройств [2, 3]. С ТАНДАРТ 100 Г БИТ E THERNET Разрабатываемые быстродействую щие 100 Гбит сетевые инфраструкту ры для технологии «облачных вычис лений» должны соответствовать тре бованиям стандарта IEEE Std 802.3ba 100 Gigabit Ethernet [4]. Стандарт регла ментирует использование параллель ной и последовательной передачи дан ных на скорости 100 Гбит/с, а также обеспечение максимальной скорости передачи данных 25 Гбит/с на одной несущей частоте. Кроме того, в соот ветствии со стандартом 100GbE, сете вые устройства для реализации «облач ных вычислений» должны: ● поддерживать скорость передачи данных 100 Гбит/с на логическом MAC уровне управления доступом к среде передачи данных; ● поддерживать только полнодуплекс ные режимы Ethernet уровня МАС; ● сохранять формат кадра Ethernet 802.3 уровня MAC; ● обеспечивать для интерфейса между уровнями MAС и PHY (физическим) поддержку значения BER (коэф фициента битовых ошибок) не ху же 10 –12 ; ● сохранять минимальный и макси мальный размеры кадров стандарта IEEE 802.3; ● обеспечивать совместимость с оп тическими транспортными сетя ми OTN. Логический MAC уровень управле ния доступом к среде передачи данных (подуровень канального, второго уров ня моделиOSI), согласно требованиям стандарта 100GbE, является подурове нем протокола и реализует адресацию и механизмы управления доступом к каналам передачи данных. Это позво ляет нескольким терминалам или точ кам доступа общаться между собой в многоточечной сети. MAC обеспечива ет гибкость при взаимодействии раз нотипных устройств (PHY и DTE) при передаче потока данных со скоростью 100 Гбит/с. Логический уровень реа лизует преобразование пакетов верх них уровней в кадры Ethernet: сег ментирует, добавляет к заголовку пре амбулу, MAC адрес и контрольную последовательность FCS. Физический уровень стандарта 100GbEсостоитиз трёхосновных(PCS– Physical Coding Sublayer, PMA Physical Medium Attachment, PMD – Physical MediumDependent Sublayer) и двух не обязательных подуровней [5, 6]. С уров ня МАС данные попадают на подуро вень согласования (RS – Reconciliation Sublayer), где последовательный поток данных преобразуется в параллельный 64 битный (64B) и через интерфейс CGMII (100 Gigabit Media Independent Interface – независимый от среды пе редачи 100 Гбит логический интер Совокупный поток 64/66 бит слово = 66 бит слово Переадресация 66 бит слов в потоки #2n+1 #2n #n+2 #n+1 #n+2 #n+1 #n M1 #2n+1 #n+1 #1 M1 Поток 1 M2 #2n+2 #n+2 #2 M2 Поток 2 Mn #3n #2n #n Mn Поток n Рис. 1. Переадресация в сети 100 Гбит Ethernet 66 бит слов в индивидуальные потоки Текущий бит маркера выравнивания Первое слово маркера выравнивания Маркер выравнивания 16384 Последнее слово маркера выравнивания 0 XOR BIP3,0=XOR(2,10, 18...) 1 2 3 4 8 9 10 11 12 0 1 2 3 XOR BIP3,1=XOR(3, 11, 19...) XOR BIP3,2=XOR(4, 12, 20...) XOR BIP3,3=XOR(0, 5, 13, 21...) Рис. 2. Включение маркера выравнивания подуровнем PCS для полосы сдвига и полосы изменения порядка передачи данных Сетевые устройства для реализации «облачных вычислений» Владимир Вычужанин (г. Одесса) В статье рассматривается реализация стандарта 100 Гбит/с Ethernet в сетевых устройствах на основе 28 Гбит/с трансиверов, выполненных на ПЛИС Virtex 7 H580T фирмы Xilinx и оптических модулях. Устройства обладают широкой полосой передачи данных, высокой плотностью портов, низким энергопотреблением и сочетают требуемую масштабируемость с невысокой стоимостью.