CZ18271U1 - Modular programmable platform for high-speed hardware processing of packets - Google Patents

Modular programmable platform for high-speed hardware processing of packets Download PDF

Info

Publication number
CZ18271U1
CZ18271U1 CZ200719462U CZ200719462U CZ18271U1 CZ 18271 U1 CZ18271 U1 CZ 18271U1 CZ 200719462 U CZ200719462 U CZ 200719462U CZ 200719462 U CZ200719462 U CZ 200719462U CZ 18271 U1 CZ18271 U1 CZ 18271U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
module
modules
packet
communication
packets
Prior art date
Application number
CZ200719462U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Halák@Jirí
Ubik@Sven
Žejdl@Petr
Original Assignee
Cesnet
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cesnet filed Critical Cesnet
Priority to CZ200719462U priority Critical patent/CZ18271U1/en
Publication of CZ18271U1 publication Critical patent/CZ18271U1/en

Links

Description

Technické řešení se týká modulární programovatelné platformy pro vysokorychlostní hardwaro5 vé zpracování paketů. Patří do oblasti telekomunikační techniky a služeb.The technical solution relates to a modular programmable platform for high-speed hardware packet processing. It belongs to the field of telecommunications technology and services.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Současná komerčně dostupná hardwarová zařízení pro zpracování paketů za účelem monitorování vysokorychlostních linek počítačové sítě, generování paketů pro testovací účely nebo úpravu datového toku jsou zastoupena především ve dvou základních formách: buď jako laboratorní přístroje nebo jako karty do počítače.Today, commercially available hardware packet processing devices for monitoring high-speed computer network lines, generating packets for test purposes, or streaming are represented primarily in two basic forms: either as laboratory devices or as computer cards.

Laboratorní přístroje jsou určené pro jednotlivé zpravidla krátkodobé experimenty primárně s lidskou obsluhou. Přístroje bývají rozměrné, nákladné a s omezeným dálkovým přístupem, například pomocí specializované klientské aplikace. Jsou proto nevhodné pro trvalé nasazení v počítačové síti například za účelem jejího monitorování.Laboratory instruments are designed for individual, usually short-term experiments primarily with human operation. The devices tend to be bulky, expensive and with limited remote access, for example, using a specialized client application. They are therefore unsuitable for permanent deployment in a computer network, for example to monitor it.

Karty do počítače sestávají z hardware a pevného firmware plnícího obvykle jednoduchou funkci, kterou uživatel nemůže změnit. Pokud výrobce poskytuje více variant firmware, jejich počet bývá velmi omezený, není možné je rozšířit o uživatelem určené funkce a změna firmware vyžaduje přerušení činnosti zařízení na dobu potřebnou pro změnu konfigurace. Zpracování paketů pomocí karty do počítače je téměř vždy jen na úrovni monitorování, to znamená statistik o příchozích paketech, bez možnosti jejich modifikace. Rozhraní mezi hardware a firmware je téměř vždy proprietální a není uživateli dostupné. Některé systémy umožňují nahrání vlastního firmware, ale jeho vytvoření je velmi složité, protože musí být vytvořen buď celý od začátku nebo s použitím komponentů se složitými a různorodými rozhraními a náročnými požadavky na časovou synchronizaci.PC Cards consist of hardware and firmware that usually performs a simple function that the user cannot change. If the manufacturer provides more firmware variants, their number is very limited, cannot be extended by user-specified functions, and changing the firmware requires interrupting the device for the time it takes to change the configuration. The processing of packets by means of a card into a computer is almost always only at the monitoring level, that is to say statistics on incoming packets, without the possibility of modification. The interface between hardware and firmware is almost always proprietary and not available to the user. Some systems allow you to upload your own firmware, but it is very complex to create, because it must be created either from scratch or using components with complex and diverse interfaces and demanding time synchronization requirements.

Z výše uvedeného vyplývá, že uživatelem definované hardwarové zpracování paketů s možností změny funkce za provozu zařízení a možností modifikace paketů je se stávající technikou velmi obtížně realizovatelné a nasaditelné do počítačových sítí jako součást infrastruktury.It follows from the above that user-defined hardware packet processing with the possibility of changing the functionality during operation of the device and the possibility of modifying packets is very difficult to implement and deploy to computer networks as part of the infrastructure with the existing technology.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky odstraňuje modulární programovatelná platforma pro hardwarové vy30 sokorychlostní zpracování paketů podle předkládaného řešení. Její podstatou je, že je tvořena alespoň jednou univerzální deskou s programovatelným hradlovým polem (FPGA) propojenou s alespoň jednou deskou multiplexoru a demultiplexoru pro optický transceiver, přičemž hradlové pole obsahuje modulární firmware pro proudové zpracování paketů. Pakety jsou zpracovávány alespoň jednou posloupností modulů pro proudové zpracování paketů, které mají všechny stejné vstupní rozhraní pro příjem paketů a řídicích příkazů a výstupní rozhraní pro odesílání paketů a řídicích příkazů. Výstupní rozhraní všech modulů pro proudové zpracování paketů kromě posledního jsou připojené na vstupní rozhraní následujícího modulu pro proudové zpracování paketů. Vstupní rozhraní prvního modulu pro proudové zpracování paketů je připojené přes první modul pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály na demultiplexor a následně na přijímači část optického transceiveru. Výstupní rozhraní posledního modulu pro proudové zpracování paketů je připojené přes druhý modul pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály na multiplexor a následně na vysílací část optického transceiveru. Deska s programovatelným hradlovým polem dále obsahuje řídicí modul pro konfiguraci modulů pro proudové zpracování paketů, prvního a druhého modulu pro komunikaci s vysokorychlostními kanály. Zařízení dále obsahuje modul pro komunikaci s periferiemi, zejména se sériovým rozhraním, paměti typu flash a síťovým rozhraním typu Ethernet pro dálkový přistup. Tento modul je s výhodou implementován pomocí univerzálního operačního systému typu Linux běžícího na procesoru zabudo- 1 CZ 18271 Ul váném uvnitř programovatelného hradlového pole, bez nutnosti použít externí počítač. Zařízení dále obsahuje napájecí zdroj. Zařízení je zabudované do standardní rackové skříně s možností nízké výšky.The above-mentioned shortcomings are overcome by the modular programmable platform for hardware high-speed packet processing according to the present solution. In essence, it consists of at least one universal programmable gate array (FPGA) board interconnected with at least one multiplexer and demultiplexer board for an optical transceiver, the gate array comprising modular firmware for packet stream processing. Packets are processed by at least one sequence of packet streaming modules having all the same input interfaces for receiving packets and control commands and output interfaces for sending packets and control commands. The output interfaces of all but the last packet stream modules are connected to the input interfaces of the next packet stream module. The input interface of the first packet stream processing module is connected via the first module for communication with the high-speed transmission channels to the demultiplexer and subsequently to the receiver part of the optical transceiver. The output interface of the last packet stream processing module is connected via the second module for communication with the high-speed transmission channels to the multiplexer and subsequently to the transmitting portion of the optical transceiver. The programmable gate array board further comprises a control module for configuring packet stream processing modules, the first and second modules for communicating with high speed channels. The device further comprises a module for communicating with peripherals, in particular a serial interface, a flash memory and an Ethernet network interface for remote access. This module is preferably implemented using a Linux universal operating system running on a processor embedded within a programmable gate array, without the need for an external computer. The apparatus further comprises a power supply. The device is built into a standard rack cabinet with the possibility of low height.

Jednotné rozhraní modulů pro zpracování paketů umožňuje jednodušší vývoj nových modulů, jejich přidávání a výměnu v posloupnosti modulů, kterými pakety prochází. Kterýkoliv modul může pakety analyzovat, modifikovat, odebírat ze sítě nebo přidávat do sítě. Modulárnost navrhovaného řešení umožňuje velkou rozšiřitelnost a vysokou variabilitu. Je možné vytvořit řadu typů modulů, z nichž pouze moduly potřebné pro určitou aplikaci mohou být v určitém počtu a pořadí nasazeny uvnitř zařízení, čímž se také šetří místo v programovatelném hradlovém poli.The unified interface of the packet processing modules makes it easier to develop new modules, add them and replace them in the sequence of modules through which packets pass. Any module can analyze, modify, remove, or add packets to the network. The modularity of the proposed solution allows for great scalability and high variability. It is possible to create a variety of module types, of which only the modules needed for a particular application can be deployed in a certain number and order inside the device, thus also saving space in the programmable gate array.

Unikátní uspořádání modulů a volba jejich rozhraní, s výhradně proudovým zpracováním paketů, umožňují oproti stávajícím zařízením realizovat i velmi složité zpracování paketů na vysokých rychlostech, jakož i rozšiřování dalšími moduly bez ohledu na časové charakteristiky předchozích modulů, pouze za cenu zpoždění při průchodu zařízením, což je pro účely monitorování, generování paketů nebo jejich zpracování plně vyhovující. Typické rychlosti průchodu paketů navrženým zařízením jsou 1 Gb/s, 2,5 Gb/s, 10 Gb/s, 40 Gb/s nebo 100 Gb/s.The unique configuration of the modules and the choice of their interfaces, with only streaming packet processing, make it possible to realize very complicated high-speed packet processing as well as expansion by other modules regardless of the time characteristics of previous modules, only at the cost of device passage. is fully compliant for monitoring, generating or processing packets. Typical packet pass rates are 1 Gbps, 2.5 Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps, or 100 Gbps.

Druhá a další paralelní posloupnost modulů pro proudové zpracování paketů mohou být použity buď pro alternativní zpracování paketů, které je možné měnit a přepínat za běhu zařízení bez přerušení jeho činnosti a/nebo pro souběžné zpracování paketů pro dosažení vyšší propustnosti distribucí paketů mezi posloupnosti modulů.The second and other parallel sequence of packet stream modules can be used either for alternative packet processing that can be changed and switched while the device is running without interrupting its operation and / or for concurrent packet processing to achieve higher throughput by distributing packets between module sequences.

Druhá a další univerzální deska s programovatelným hradlovým polem (FPGA) mohou být použity pro dosažení vyšší propustnosti distribucí paketů mezi jednotlivé desky. Druhá a další deska multiplexoru a demultiplexoru pro optický transceiver mohou být použity pro zvýšení počtu portů zařízení, kde každý port může pracovat jako vstupní, výstupní nebo vstupně-výstupní. Pakety mohou být při průchodu zařízením z jednoho portu na druhý port modifikovány.The second and further universal programmable gate array (FPGA) boards can be used to achieve higher throughput by distributing packets between individual boards. The second and subsequent multiplexer and demultiplexer boards for the optical transceiver may be used to increase the number of device ports where each port may act as input, output, or input / output. Packets can be modified as they pass through the device from one port to another.

U zařízení určeného k nasazení v provozním režimu do počítačové sítě je kladen důraz na možnost vzdálené správy. Navržené zařízení umožňuje vzdálenou správu prostřednictvím sériového rozhraní nebo síťového rozhraní typu Ethernet, které je možné využít pro řadu komunikačních technologií pro vzdálenou správu, zejména: telnet, SSH, SNMP, RMON, HTTP nebo HTTPS.For devices intended to be deployed in the operating mode to the computer network, the emphasis is on the possibility of remote management. The proposed device enables remote management via serial or Ethernet network interface, which can be used for a number of communication technologies for remote management, especially: telnet, SSH, SNMP, RMON, HTTP or HTTPS.

Implementace modulu pro komunikaci s periferiemi pomocí univerzálního operačního systému typu Linux běžícího na procesoru zabudovaném uvnitř programovatelného hradlového pole, bez nutnosti použít externí počítač zjednodušuje instalaci a správu zařízení, snižuje náklady a umožňuje velkou rozšiřitelnost o nové možnosti vzdálené komunikace se zařízením.Implementing a Peripheral Interface Module using a Linux-based universal operating system running on a processor embedded inside a programmable gate array, without the need for an external computer, simplifies device installation and management, reduces costs, and provides great scalability with new remote device communication capabilities.

V jednom možném výhodném provedení je k optickému transceiveru zařízení připojen optický přepínač, který umožňuje přepínat vstup a/nebo výstup transceiveru na více optických vláken nebo optických kanálů ve vláknech.In one possible preferred embodiment, an optical switch is connected to the optical transceiver of the device, which allows the input and / or output of the transceiver to be switched to multiple optical fibers or optical channels in the fibers.

V dalším možném provedení je k modulu pro komunikaci s periferiemi připojen modul pro přidělování časových značek paketům, což umožňuje přidělit každému příchozímu paketu informaci o čase platném v okamžiku jeho příchodu, přičemž může jít o reálný čas nebo systémový čas.In another possible embodiment, a packet timing module is attached to the peripheral communication module, allowing each incoming packet to be assigned time information at the time of its arrival, which may be real time or system time.

Napájecí zdroj může být redundantní. V každém případě lze použít zdroj na střídavé napětíThe power supply may be redundant. In any case, an AC power supply can be used

2 3 0 V nebo na stejnosměrné napětí 48 V.2 3 0 V or 48 VDC

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Podstata technického řešení je dále znázorněna na připojeném výkresu. Jde o blokové schéma skutečného zařízení, které je v současné době testováno.The essence of the invention is further illustrated in the attached drawing. This is a block diagram of a real device that is currently being tested.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Modulární programovatelnou platformu pro hardwarové vysokorychlostní zpracování paketů, jejíž blokové schéma je na obr. I, je možné popsat těmito funkčními bloky: univerzální deska I sThe modular programmable platform for hardware high-speed packet processing, whose block diagram is shown in Figure I, can be described by the following functional blocks: universal board I s

CZ 18271 Ul programovatelným hradlovým polem (FPGA), deska 2 multiplexoru a demultiplexoru pro optický transceiver, moduly 3 pro proudové zpracování paketů, první modul 4 a druhý modul 6 pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály, demultiplexor 5, multiplexor 7, optický transceiver 8, řídicí modul 9 pro konfiguraci modulů 3 pro proudové zpracování paketů, prvního modulu 4 a druhého modulu 6 pro komunikaci s vysokorychlostními kanály, modul JO pro komunikaci s periferiemi, představovanými zde sériovým rozhraním RS 232 ϋ, pamětí typu flash 12 a síťovým rozhraním typu Ethernet 13, modul napájecího zdroje 14, optický přepínač 15 a modul 16 přidělování časových značek.Programmable Gate Array (FPGA), multiplexer and demultiplexer board for optical transceiver, packet stream processing modules 3, first module 4 and second module 6 for communication with high speed transmission channels, demultiplexer 5, multiplexer 7, optical transceiver 8, a control module 9 for configuring packet stream modules 3, a first module 4 and a second module 6 for communicating with high-speed channels, a module JO for communicating with peripherals represented here by the RS 232 ϋ serial interface, flash memory 12 and Ethernet 13 , a power supply module 14, an optical switch 15, and a timestamp allocation module 16.

Univerzální deska i s programovatelným hradlovým polem (FPGA) je propojena s deskou 2 io multiplexoru a demultiplexoru pro optický transceiver. Hradlové pole univerzální desky i obsahuje moduly 3 pro proudové zpracování paketů, první modul 4 a druhý modul 6 pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály, řídicí modul 9 pro konfiguraci modulů 3 pro proudové zpracování paketů, prvního modulu 4 a druhého modulu 6 pro komunikaci s vysokorychlostními kanály, modul 10 pro komunikaci s periferiemi a modul 16 pro přidělování časových značek paketům. Výstupní rozhraní všech modulů 3 pro proudové zpracování paketů kromě posledního jsou připojené na vstupní rozhraní následujícího modulu 3 pro proudové zpracování paketů. Datová část vstupního rozhraní prvního modulu 3 pro proudové zpracování paketů je připojená na první modul 4 pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály, který je dále připojen na demultiplexor 5, přičemž ten je dále připojen na přijímací část optického transceiveru 8. Da20 tová část výstupního rozhraní posledního modulu 3 pro proudové zpracování paketů je připojena na druhý modul 6 pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály, který je dále připojen na multiplexor 7, přičemž ten je dále připojen na vysílací část optického transceiveru 8. Řídicí část vstupního rozhraní prvního modulu 3 pro proudové zpracování paketů je připojena na modul 10 pro komunikaci s periferiemi. Řídicí část výstupního rozhraní posledního modulu 3 pro proudové zpracování paketů je připojena na řídicí modul 9 pro konfiguraci modulů. Řídicí modul pro konfiguraci modulů 3 pro proudové zpracování paketů, prvního modulu 4 a druhého modulu 6 pro komunikaci s vysokorychlostními kanály a modul 10 pro komunikaci s periferiemi jsou propojeny navzájem. Modul 10 pro komunikaci s periferiemi je propojen se sériovým rozhraním RS 232 ϋ, pamětí typu flash 12 a síťovým rozhraním typu Ethernet 13. Napájecí zdrojThe universal board with programmable gate array (FPGA) is connected to the 2 io multiplexer and demultiplexer board for the optical transceiver. The universal board gate array 1 comprises packet stream processing modules 3, a first module 4 and a second module 6 for communicating with high speed transmission channels, a control module 9 for configuring packet stream modules 3, a first module 4 and a second module 6 for communicating with high speed channels, a module 10 for communicating with peripherals, and a module 16 for assigning time stamps to packets. The output interfaces of all but the last packet streaming modules 3 are connected to the input interface of the next packet streaming module 3. The data portion of the input interface of the first packet streaming module 3 is connected to the first module 4 for communication with high-speed transmission channels, which is further connected to the demultiplexer 5, which is further connected to the receiving part of the optical transceiver 8. the packet stream processing module 3 is connected to a second high-speed transmission channel communication module 6, which is further connected to a multiplexer 7, which in turn is connected to the transmitting portion of the optical transceiver 8. The input interface portion of the first packet streaming module 3 it is connected to a module 10 for communicating with the peripherals. The control portion of the output interface of the last packet stream processing module 3 is connected to the module configuration control module 9. The control module for configuring the packet streaming modules 3, the first module 4 and the second module 6 for communicating with the high-speed channels and the module 10 for communicating with the peripherals are interconnected. Module 10 for communication with peripherals is connected to serial interface RS 232 ϋ, flash memory 12 and network interface Ethernet type 13. Power supply

14 je propojen s univerzální deskou i s programovatelným hradlovým polem (FPGA) a s deskou multiplexoru a demultiplexoru pro optický transceiver. Optický transceiver 8 je propojen s optickým přepínačem 15. Modul 16 přidělování časových značek paketům je připojen na modul pro komunikaci s periferiemi. Zařízení je vestavěno do standardní rackové skříně s možností nízké výšky.14 is coupled to both a universal board and a programmable gate array (FPGA) and a multiplexer and demultiplexer board for an optical transceiver. The optical transceiver 8 is coupled to the optical switch 15. The packet timing assignment module 16 is connected to a peripheral communication module. The device is built into a standard rack cabinet with the possibility of low height.

Posloupnost modulů 3 pro proudové zpracování paketů je základem celého zařízení. Podstatnou vlastností těchto modulů je, že mají všechny stejné vstupní rozhraní pro příjem paketů a řídicích příkazů a výstupní rozhraní pro odesílání paketů a řídicích příkazů a dále uspořádání modulů 3 pro proudové zpracování paketů do čisté posloupnosti. To umožňuje velkou rozšiřitelnost a vysokou variabilitu. Navržené řešení poskytuje škálovatelnost umožňující provádět i složitá zpra40 cování paketů na vysokých rychlostech. Vedle první posloupnosti modulů 3 pro proudové zpracování paketů může být součástí zařízení i jedna nebo více dalších paralelních posloupností modulů pro alternativní zpracování paketů. Podstatnou vlastností tohoto uspořádání je jednak možnost konfigurace modulů 3 pro proudové zpracování paketů a přepínání zpracování paketů mezi jednotlivé posloupnosti modulů 3 pro proudové zpracování paketů za běhu systému bez přeruše45 ní jeho činnosti a dále možnost souběžného zpracování paketů pro dosažení vyšší propustnosti distribucí paketů mezi jednotlivé posloupnosti modulů 3 pro proudové zpracování paketů.The sequence of modules 3 for packet stream processing is the basis of the whole device. An essential feature of these modules is that they all have the same input interfaces for receiving packets and control commands and an output interfaces for sending packets and control commands, and also arranging the modules 3 for packet stream processing into a clean sequence. This allows for great extensibility and high variability. The proposed solution provides scalability allowing even complex packet processing at high speeds. In addition to the first sequence of packet stream processing modules 3, the device may also include one or more additional parallel sequences of alternative packet processing modules. An essential feature of this arrangement is the possibility of configuring packet streaming modules 3 and switching packet processing between sequences of the packet streaming modules 3 at runtime without interrupting its operation, and the possibility of concurrent packet processing to achieve higher throughput by distributing packets between sequences modules 3 for packet stream processing.

První modul 4 pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály a druhý modul 6 pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály slouží pro převod datové struktury a časových charakteristik mezi moduly 3 pro proudové zpracování paketů na jedné straně a demulti50 plexorem 5 nebo multiplexorem 7 na druhé straně. Demultiplexor 5 a multiplexor 7 jsou připojeny prostřednictvím paralelních vysokorychlostních kanálů.The first module 4 for communication with high speed transmission channels and the second module 6 for communication with high speed transmission channels serve to convert data structure and time characteristics between the packet stream processing modules 3 on the one hand and the demulti50 plexer 5 or multiplexer 7 on the other. The demultiplexer 5 and multiplexer 7 are connected via parallel high-speed channels.

CZ 18271 UlCZ 18271 Ul

Optický transceiver 8 zajišťuje převod mezi elektrickou a optickou formou přenosu paketů v obou směrech.The optical transceiver 8 provides a conversion between electrical and optical form of packet transmission in both directions.

Řídicí modul 9 slouží zejména k zapínání, vypínání, změně parametrů a k výměně modulů 3 pro proudové zpracování paketů a změně parametrů prvního modulu 4 a druhého modulu 6 pro komunikaci s vysokorychlostními kanály.In particular, the control module 9 serves to switch on, off, change parameters and to replace the modules 3 for packet stream processing and to change the parameters of the first module 4 and the second module 6 for communication with high-speed channels.

Modul 10 pro komunikaci s periferiemi umožňuje vzdálené vyčítání výsledků zpracování paketů, vzdálené řízení celého zařízení a jeho automatický start po zapnutí napájení a to prostřednictvím sériového rozhraní RS 232 11, modulu 12 paměti typu flash a modulu j_3 síťového rozhraní typu Ethernet, které je možné využít pro řadu komunikačních technologií pro vzdálenou komunikaci, zejména: telnet, SSH, SNMP, RMON, HTTP nebo HTTPS. Modul 10 pro komunikaci s periferiemi je s výhodou implementován pomocí univerzálního operačního systému typu Linux běžícího na procesoru zabudovaném uvnitř programovatelného hradlového pole na univerzální desce i s programovatelným hradlovým polem, bez nutnosti použít externí počítač. Toto uspořádání šetří místo v rackové skříni, zjednodušuje instalaci a správu, snižuje náklady a umožňuje velkou rozšiřitelnost o nové možnosti vzdálené komunikace se zařízením.The peripheral communication module 10 allows remote reading of packet processing results, remote control of the entire device and its automatic start when the power is turned on via the RS 232 11 serial interface, the flash memory module 12 and the Ethernet network interface module 13 that can be used. for a variety of remote communication technologies, in particular: telnet, SSH, SNMP, RMON, HTTP or HTTPS. The peripheral communication module 10 is preferably implemented using a Linux universal operating system running on a processor embedded within a programmable gate array on a universal board and with a programmable gate array, without the need for an external computer. This arrangement saves space in the rack cabinet, simplifies installation and management, reduces costs, and allows great scalability with new remote communication capabilities.

Napájecí zdroj 14 slouží k napájení celého zařízení. Je vyvinuta jednoduchá i redundantní verze a to jak na střídavé napětí 230 V, tak i verze na stejnosměrné napětí 48 V, což je napájení používané v prostředí telekomunikací.The power supply 14 serves to power the entire device. Both simple and redundant versions have been developed for both 230 V AC and 48 V DC, which is the power supply used in telecommunications environments.

Optický přepínač 15 umožňuje přepínat vstup a/nebo výstup optického transceiveru 8 na více optických vláken nebo optických kanálů ve vláknech. To umožňuje použít jedno zařízení pro střídavé monitorování více přenosových kanálů nebo pro generování paketů do více přijímačů podle potřeby.The optical switch 15 allows the input and / or output of the optical transceiver 8 to be switched to multiple optical fibers or optical channels in the fibers. This makes it possible to use a single device to alternately monitor multiple transmission channels or to generate packets to multiple receivers as needed.

Modul j_6 pro přidělování časových značek paketům umožňuje přidělit každému příchozímu paketu informaci o čase platném v okamžiku jeho příchodu, což je užitečné pro některé aplikace, přičemž může jít o reálný čas nebo systémový čas. Vstup tohoto modulu může být připojen na zdroj přesného času například přijímač GPS (Global Positioning System).The timestamp assignment module 16 allows to assign to each incoming packet time information valid at the time of its arrival, which is useful for some applications, which may be real time or system time. The input of this module can be connected to a time source such as a Global Positioning System (GPS) receiver.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Toto technické řešení je průmyslově dobře využitelné v místních, národních i mezinárodních počítačových sítích i v laboratorním prostředí, zejména pro testování a monitorování sítí, generování paketů, zpracování a modifikaci datového toku, například šifrováním, kompresí, kódováním nebo změnou kvalitativních charakteristik.This technical solution can be used industrially in local, national and international computer networks as well as in the laboratory environment, especially for network testing and monitoring, packet generation, data processing and modification, for example by encryption, compression, coding or changing quality characteristics.

Claims (16)

1. Modulární programovatelná platforma pro hardwarové vysokorychlostní zpracování paketů, vyznačující se tím, že je tvořena minimálně jednou univerzální deskou (1) s programovatelným hradlovým polem (FPGA) propojenou s minimálně jednou deskou (2) multiplexoru a demultiplexoru pro optický transceiver, přičemž hradlové pole obsahuje modulární firmware s alespoň jednou posloupností modulů (3) pro proudové zpracování paketů, majících stejné vstupní rozhraní pro příjem paketů a řídicích příkazů a výstupní rozhraní pro odesílání paketů a řídicích příkazů, kde v dané posloupnosti jsou vždy výstupní rozhraní všech modulů (3) pro proudové zpracování paketů kromě posledního připojené na vstupní rozhraní následujícího modulu (3) pro proudové zpracování paketů, datová část vstupního rozhraní prvního modulu (3) pro proudové zpracování paketů je připojena přes první modul (4) pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály na demultiplexor (5) a následně na přijímací část optického transceiveru (8), datová část výstupního rozhraní posledního moduluje připojena přes druhý modul (6) pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály na multiplexor (7) a následně na vysílací část optického transceiveru (8), dále řídicí část vstupního rozhraní prvního modulu (3) pro prou-4CZ 18271 Ul dové zpracování paketů je připojena na modul (10) pro komunikaci s periferiemi, řídicí část výstupního rozhraní posledního modulu (3) pro proudové zpracování paketů je připojena na řídicí modul (9) pro konfiguraci modulů (3) pro proudové zpracování paketů, prvního modulu (4) a druhého modulu (6) pro komunikaci s vysokorychlostními kanály, jehož výstup je propojen seA modular programmable platform for hardware high-speed packet processing, characterized in that it comprises at least one universal board (1) with a programmable gate array (FPGA) connected to at least one multiplexer and demultiplexer board (2) for an optical transceiver, comprising modular firmware with at least one sequence of packet streaming modules (3) having the same input interface for receiving packets and control commands, and output interfaces for sending packets and control commands, where the output interfaces of all modules (3) are always in the sequence stream packet processing except the last one connected to the input interface of the following packet stream module (3), the data portion of the input interface of the first packet stream module (3) is connected through the first high-communication module (4) through the transmission channels to the demultiplexer (5) and then to the receiving part of the optical transceiver (8), the data part of the output interface of the last module is connected via the second module (6) to communicate with the high speed transmission channels to the multiplexer (7) (8), a control portion of the input interface of the first packet processing module (3) is connected to the peripheral communication module (10), the control portion of the output interface of the last packet stream processing module (3) is connected a control module (9) for configuring packet stream modules (3), a first module (4) and a second module (6) for communication with high-speed channels, the output of which is coupled to 5 vstupem modulu (10), který je propojen svými výstupy pro komunikaci s periferiemi se sériovým rozhraním (11) a/nebo s pamětí typu flash (12) a/nebo se síťovým rozhraním typu Ethernet (13), přičemž jednotlivé moduly modulární programovatelné platformy jsou propojeny s napájecím zdrojem (14).5 through an input of a module (10) which is interconnected by its outputs for communication with peripherals with a serial interface (11) and / or a flash memory (12) and / or an Ethernet network interface (13), the individual modules of a modular programmable platform they are connected to a power supply (14). 2. Modulární platforma podle nároku 1, vyznačující se t í m , že modul (10) pro ío komunikaci s periferiemi obsahuje univerzální operační systém typu Linux a je umístěn na procesoru zabudovaném uvnitř programovatelného hradlového pole.Modular platform according to claim 1, characterized in that the peripheral communication module (10) comprises a universal Linux operating system and is located on a processor embedded within a programmable gate array. 3. Modulární platforma podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že v případě zařazení dvou nebo více posloupností modulů (3) pro alternativní nebo souběžné proudové zpracování paketů jsou tyto posloupnosti modulů (3) pro proudové zpracování paketů zapojeny pa15 ralelně a jsou konfigurovatelné a navzájem přepojitelné.Modular platform according to claim 1 or 2, characterized in that in case two or more sequences of modules (3) for alternative or simultaneous stream packet processing are included, these sequences of modules (3) for packet stream processing are connected in parallel and configurable and interconnectable. 4. Modulární platforma podle nároku 1 nebo 2 nebo 3, vyznačující se tím, že modul (8) optického transceiveru je připojen na optický přepínač (15).Modular platform according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the optical transceiver module (8) is connected to the optical switch (15). 5. Modulární platforma podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že k modulu (10) pro komunikaci s periferiemi je připojen modul (16) pro přidělování časovýchModular platform according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a time allocation module (16) is connected to the peripheral communication module (10). 20 značek paketům.20 brands of packets. 6. Modulární platforma podle kteréhokoliv z nároků laž5, vyznačující se tím, že je vestavěna do standardní rackové skříně o výšce 1U.A modular platform according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is built into a standard 1U rack rack. 7. Modulární platforma podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že napájecí zdroj (14) je redundantní.Modular platform according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the power supply (14) is redundant. 8. Modulární platforma podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že napájecí zdroj (14) je na střídavé napětí 230 V.Modular platform according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the power supply (14) is at an AC voltage of 230 V. 9. Modulární platforma podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že napájecí zdroj (14) je na stejnosměrné napětí 48 V.Modular platform according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the power supply (14) is at a DC voltage of 48 V. 1 výkres1 drawing Seznam vztahových značek:List of reference marks: 1. Deska s programovatelným hradlovým polem (FPGA)1. Programmable Gate Array Board (FPGA) 2. Deska muitiplexoru a demultiplexoru pro optický transceiver2. Muitiplexer and demultiplexer board for optical transceiver 3. Moduly pro proudové zpracování paketů3. Modules for packet stream processing 4. Modul pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály4. Module for communication with high-speed transmission channels 5. Demultiplexor5. Demultiplexer 6. Modul pro komunikaci s vysokorychlostními přenosovými kanály6. Module for communication with high-speed transmission channels 7. Multiplexor7. Multiplexer 8. Optický transceiver8. Optical transceiver 9. Řídicí modul pro konfiguraci modulů9. Control module for module configuration 10. Modul pro komunikaci s periferiemi10. Module for communication with peripherals 11. Sériové rozhraní11. Serial interface 12. Paměť typu flash12. Flash memory 13. Síťové rozhraní typu Ethernet13. Ethernet interface 14. Napájecí zdroj14. Power supply 15. Optický přepínač15. Optical switch 16. Modul pro přidělování časových značek paketům.16. A module for assigning time stamps to packets.
CZ200719462U 2007-12-04 2007-12-04 Modular programmable platform for high-speed hardware processing of packets CZ18271U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ200719462U CZ18271U1 (en) 2007-12-04 2007-12-04 Modular programmable platform for high-speed hardware processing of packets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ200719462U CZ18271U1 (en) 2007-12-04 2007-12-04 Modular programmable platform for high-speed hardware processing of packets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ18271U1 true CZ18271U1 (en) 2008-02-11

Family

ID=39064466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ200719462U CZ18271U1 (en) 2007-12-04 2007-12-04 Modular programmable platform for high-speed hardware processing of packets

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ18271U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ302423B6 (en) * 2010-03-26 2011-05-11 CESNET, zájmové sdružení právnických osob Apparatus for receiving video signal of high resolution transmitted with a small delay through asynchronous packet computer network

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ302423B6 (en) * 2010-03-26 2011-05-11 CESNET, zájmové sdružení právnických osob Apparatus for receiving video signal of high resolution transmitted with a small delay through asynchronous packet computer network
US8792484B2 (en) 2010-03-26 2014-07-29 Cesnet, Z.S.P.O. Device for receiving of high-definition video signal with low-latency transmission over an asynchronous packet network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Porter et al. Integrating microsecond circuit switching into the data center
US10212497B2 (en) Hybrid circuit-packet switch
Farrington et al. Helios: a hybrid electrical/optical switch architecture for modular data centers
Ji et al. Prospects and research issues in multi-dimensional all optical networks
KR101324058B1 (en) High capacity switching system
CN106685530A (en) Methods and apparatus for a flattened data center network employing wavelength-agnostic endpoints
US7243182B2 (en) Configurable high-speed serial links between components of a network device
JP7273330B2 (en) Communication device, communication method and communication program
CN110401824B (en) Multiplexed KVM optical transmission system, cascade optical transceiver and optical interface card
WO2001058204A3 (en) Transparent optical switch
US11096190B2 (en) Wireless cross-connect switch
US7161964B2 (en) Reconfigurable ADD/DROP, multiplexer/demultiplexer using a transceiver with loop-back function
US9693123B2 (en) Optical switch
JP2023027345A (en) Communication device and communication method
CA2357944A1 (en) Multi-subshelf control system and method for a network element
KR102375451B1 (en) System and method for concurrently testing multiple packet data signal transceivers capable of communicating via multiple radio access technologies
US6477291B1 (en) Method and system for in-band connectivity for optical switching applications
CZ18271U1 (en) Modular programmable platform for high-speed hardware processing of packets
Farrington Optics in data center network architecture
CZ2007850A3 (en) Modular programmable platform form high-speed hardware packet processing
KR100489807B1 (en) Gigabit Ethernet Line Interface Board
RU2743413C2 (en) Transparent synchronization in a cross-switching system
WO2015107344A1 (en) Reconfigurable computing system
Meyer et al. Scaling architecture-on-demand based optical networks
Saridis et al. Lightness: All-optical SDN-enabled intra-DCN with optical circuit and packet switching

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Utility model expired

Effective date: 20111204