Новое поколение сетевых коммутаторов Microsemi

28 Май 2018

Скачать статью в PDF

---

Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №1 2018

Microsemi представляет новое поколение сетевых коммутаторов для гибких решений промышленной инфраструктуры Ethernet, а также для решений удаленного доступа к файлам по протоколу SMB.

Устройство VSC7514 — это управляемый сетевой гигабитный коммутатор (переключатель, свитч) на 10 портов, поддерживающий комбинацию из 1G и 2,5G Ethernet-портов.

Основные области, где могут применяться данные коммутаторы:

–  промышленный Ethernet и промышленное оборудование;

– «Интернет вещей» и «умные» устройства;

–  решения с повышенной безопасностью и защитой данных.

Основные параметры устройства представлены в таблице 1.

Обработка фреймов

Интерфейсы Ethernet принимают входящие фреймы и направляют их в модули портов. Порты 1G SGMII и 2,5G SGMII поддерживают технологии 100BASE-X и 1000BASE-X-SERDES.

Каждый модуль порта содержит в себе контроллер доступа к среде (MAC), который выполняет полный набор проверок, таких как выявление ошибок передачи (FCS) и идентификация паузы.

Каждый модуль порта, который соединен с блоком SerDes, содержит в себе протокол PCS, который осуществляет 8/10-битное кодирование, автоматическую подстройку под скорость обмена в сети, дуплексный режим и мониторинг статуса соединения.

Дуплексный режим поддерживается на всех скоростях, а полудуплексный — на скоростях 10  Мбит/с и 100 Мбит/с.

Все Ethernet-порты поддерживают технологию Energy Efficient Ethernet (EEE) по стандарту IEEE 802.3az.

Классификация фреймов

Все фреймы делятся на две категории: основные (basic) и улучшенные (advanced). Классификатор фреймов определяет набор характеристик фрейма, таких как VLAN, QoS. Эта информация передается через свитч вместе с фреймом, протоколом L2F и перезаписью.

Используется комбинация базисных классификаций вместе с настраиваемой логикой и TCAM. Это позволяет понимать до двух тегов VLAN и искать информацию на протоколах третьего и четвертого уровней за двумя тегами VLAN.

Безопасность

Все фреймы проверяются архитектурой VCAP IS2 до того, как они переходят на протокол второго уровня.

VCAP использует TCAM-процессор, который позволяет реализовать широкий набор опций безопасности.

В VCAP встроен мощный протокол информирования для таких протоколов, как LLC, SNAP, ARP, IPv4, IPv6 и UDP/TCP.

Модуль порта центрального процессорного устройства (ЦПУ)

Восемь очередей в модуле обеспечивают интерфейс для обмена фреймами между внутренним ЦПУ и ядром переключателя. Внешнее ЦПУ также может извлекать фреймы из ядра, используя модуль порта ЦПУ.

Ядро свитча может перехватывать большое количество различных фреймов и копировать или перенаправлять их через процессор в очередь. Классификатор определяет набор известных фреймов, таких как IEEE, и резервирует назначение MAC-адреса. TCAM и IS2 дают еще один гибкий вариант перехвата всех типов фреймов, например специфичных OAM-фреймов, ARP-фреймов. Кроме того, фреймы могут быть перехвачены с помощью MAC-таблиц или VLAN-таблиц.

Всякий раз, когда фрейм копируется или направляется в центральный процессор, ему присваивается номер в очереди и в дальнейшем он используется модулем порта ЦПУ.

Синхронизация Ethernet и протокол точного времени

Устройство поддерживает стандарт ITU-T G.8261 синхронизации Ethernet-протокола первого уровня и на втором уровне — стандарт IEEE 1588 протокола точного времени для синхронизации всей сети.

PTP-протокол поддерживает ряд инкапсуляций, включая PTP через Ethernet/IEEE 802.3 и PTP через UPD IPv4/IPv6.

Процессор и интерфейсы

Устройство содержит мощный процессор MIPS с частотой 500 МГц, интерфейс PCIe со скоростью до 2,5 Гбит/с, узел прямого доступа к памяти DMA Engine с большой полосой пропускания и контроллер DDR/DDR3L, обеспечивающий подключение до 1 Гбайт памяти. Такая полная однокристальная система может работать под управлением ОС Linux или других встроенных операционных систем, обеспечивающих полное управление коммутатором и использование расширенного программного обеспечения.