用戶(hù)對(duì)更大帶寬的需求加速了網(wǎng)絡(luò)主干容量的增長(zhǎng)速度，但其對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊緣系統(tǒng)的影響更為深遠(yuǎn)。為保持競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)邊緣產(chǎn)品的通信系統(tǒng)制造商需要快速地進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，以支持不斷增長(zhǎng)的接入服務(wù)，包括新的服務(wù),如DSL和電纜MODEM,以及現(xiàn)有的56kbps撥號(hào)業(yè)務(wù)和商業(yè)用戶(hù)采用的傳統(tǒng)T/E載波業(yè)務(wù)。在這些傳輸介質(zhì)之上，需要支持一系列不同的協(xié)議，包括幀中繼、ATM和點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP）。由于網(wǎng)絡(luò)邊緣產(chǎn)品的兩側(cè)都在不斷變化，在城域網(wǎng)絡(luò)（MAN）設(shè)備中絕對(duì)需要一種靈活的架構(gòu)才能適應(yīng)這一形勢(shì)。這些設(shè)備包括終端/接入多路復(fù)用器、邊緣路由器、邊緣交換機(jī)以及SONET/SDH分插復(fù)用器（ADM）等。實(shí)施選擇專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（ASSP）供應(yīng)商試圖通過(guò)提供系列芯片組產(chǎn)品和多模式產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足這一需求。對(duì)有些應(yīng)用而言，這類(lèi)產(chǎn)品可能是低成本和高性能的解決方案。然而，在很多情況下，他們的缺點(diǎn)不容忽視。首先，ASSP解決方案通常需要多片芯片，增加了電路板空間和功耗。這是由于單片ASSP通常只提供一種或兩種主要功能，如SONET/SDH（同步光纖網(wǎng)/同步數(shù)字系統(tǒng)）成幀和ATM信元定界（cell delineation）。然而，外圍功能如業(yè)務(wù)管理和交換則需要額外的芯片來(lái)完成，因此整個(gè)解決方案至少要2或3片以上。而且，每個(gè)ASSP都盡可能多地在單個(gè)芯片內(nèi)完成針對(duì)具有類(lèi)似功能的應(yīng)用。例如，提供SONET/SDH虛擬支路映射（VT mapping）的ASSP芯片通常提供VT-1.5、VT-2、VT-3、和VT-6映射功能，而用戶(hù)在特定的產(chǎn)品實(shí)施中通常只需要這些功能中的一個(gè)。因此，用戶(hù)實(shí)際上購(gòu)買(mǎi)了他們不需要的那些芯片資源，而且這些多模式芯片的軟件編程是非常復(fù)雜的。這些問(wèn)題可以通過(guò)采用高密度可編程邏輯器件（PLD）來(lái)解決。PLD可以在單個(gè)器件內(nèi)集成多種功能，如原先提到過(guò)的SONET/SDH成幀器、ATM信元定界器、業(yè)務(wù)管理器和交換單元。而且，PLD用戶(hù)可以只選擇他們所需要的功能，從而用較少的邏輯資源即可滿(mǎn)足他們的應(yīng)用需求。降低所需要的門(mén)數(shù)量即降低了器件的成本，也使得在單片PLD中可以實(shí)現(xiàn)更高的集成度，從而得到更高效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為方便不同IP核心的集成，每個(gè)功能都應(yīng)當(dāng)做為系列產(chǎn)品的一部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，而整個(gè)系列則需要根據(jù)強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行功能和接口的劃分。需要范圍廣泛的具有標(biāo)準(zhǔn)接口的可配置功能。然后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以選擇所需要的功能，根據(jù)特定的需要進(jìn)行配置，然后簡(jiǎn)單地將定制核心和用戶(hù)專(zhuān)用邏輯（通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口）連接起來(lái)，即可以構(gòu)成一個(gè)高效率的獨(dú)特的設(shè)計(jì)。例如，許多公司都設(shè)計(jì)不同數(shù)據(jù)速率（155Mbps、622Mbps和2.5Gbps）的支持SONET/SDH上ATM信元或PPP分組傳輸?shù)木€(xiàn)路卡。這些線(xiàn)路卡的傳輸會(huì)集層可以區(qū)分為兩個(gè)不同的功能，SONET/SDH成幀，以及ATM信元或PPP分組定界。有現(xiàn)成的支持信元或分組在SONET/SDH上傳輸?shù)腁SSP解決方案，可以通過(guò)軟件配置來(lái)選擇信元或分組。但其缺點(diǎn)是，一塊特定的線(xiàn)路卡只采用一種模式（信元或分組），板上采用的器件卻可同時(shí)支持兩種模式，而且對(duì)不同的數(shù)據(jù)速率需要完全不同的芯片。可編程邏輯通信IP現(xiàn)在已經(jīng)有用于SONET/SDH成幀、ATM信元處理和PPP分組處理的可配置的可編程邏輯IP。每個(gè)核心都可以在綜合前進(jìn)行配置以消除無(wú)用的功能。SONET/SDH成幀器可以配置成帶有或沒(méi)有以下功能：通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的傳輸開(kāi)銷(xiāo)和通道開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)的串行插入和分離、段跟蹤（J0字節(jié)）監(jiān)視、通道跟蹤（J1字節(jié)）監(jiān)視和位錯(cuò)誤率（1秒窗口）監(jiān)視。ATM信元處理器提供了信元定界、可選的信元插入和分離、性能監(jiān)視、以及多達(dá)4個(gè)通用信元過(guò)濾器，可以用來(lái)監(jiān)視特定用戶(hù)的業(yè)務(wù)（以進(jìn)行故障排除），或用來(lái)管理運(yùn)營(yíng)、管理和維護(hù)（OAM）流程。PPP分組處理器則提供在SONET/SDH上進(jìn)行分組傳輸（POS）的傳輸會(huì)集層使用的與面向字節(jié)HDLC類(lèi)似的成幀功能。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員曾經(jīng)不得不在采用單一ASSP供應(yīng)商的芯片組，或者采用來(lái)自不同供應(yīng)商的ASSP（但需要額外的芯片連接不兼容的接口）兩種方案間進(jìn)行選擇。為了在IP核心的集成過(guò)程中避免類(lèi)似的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)人員應(yīng)當(dāng)遵循即插即用的模式，這可以通過(guò)IP核心間的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)。（圖1示出了在四類(lèi)典型應(yīng)用中（ATM 或 POS STS-3c/STM-1 或 STS-12c/STM-4）采用此類(lèi)接口的例子。）通過(guò)在閃存中存儲(chǔ)多種器件的編程文件，庫(kù)存成本可以達(dá)到最小，同時(shí)還可保持最大的靈活性。PLD可以在線(xiàn)路卡的啟動(dòng)期間利用合適的配置（ATM over SONET/SDH STS-12c/STM-4、POS STS-12c/STM-4、ATM over SONET/SDH STS-3c/STM-1、或Packet over SONET/ SDH STS-3c/STM-1）進(jìn)行初始化。這些例子中的用戶(hù)邏輯可以是業(yè)務(wù)管理、路由和交換功能。用于標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)接口的IP核心則包括有POS-PHY和 UTOPIA，以及經(jīng)常用作主干處理器接口的PCI接口。由于PLD中只需要加載需要的功能，因此PLD的尺寸可以最小，同時(shí)一個(gè)PLD設(shè)計(jì)可支持每種操作模式。這樣的配置還可以包括與SONET/SDH、ATM和PPP核心互補(bǔ)的T3成幀、T3映射以及E3映射功能。如果此類(lèi)核心采用標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行設(shè)計(jì)，則它們就能針對(duì)不同的應(yīng)用以不同的配置形式容易地互連。例如，采用T3映射器和SONET/SDH成幀器，T3信道可以異步映射到SONET/SDH，并且，如果應(yīng)用需要的話(huà)，還可在設(shè)計(jì)中通過(guò)增加T3成幀器的方法提供幀同步信息。同樣，通過(guò)將T3成幀器和ATM信元處理器或PPP分組處理器相結(jié)合，一條T3線(xiàn)路也可以用來(lái)傳輸信元或分組。提供全雙工的T1和E1成幀器核心和VT-1.5和VT-2映射核心也是可能的。除了單通道設(shè)計(jì)外，設(shè)計(jì)人員還可以嘗試可支持多通道的配置?？衫脮r(shí)間切片設(shè)計(jì)技巧優(yōu)化可編程邏輯核心。圖2示出的是如何利用IP核心開(kāi)發(fā)具有高集成度的SONET/SDH分插復(fù)用器的線(xiàn)路卡。圖2所示的線(xiàn)路卡可以連接到主干完成STS3-交換。類(lèi)似的線(xiàn)路卡可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)T3線(xiàn)路的插入/分離、代替具有T3成幀器和T3映射器的T1成幀器和VT-1.5映射器、采用E3成幀器和E3映射器插入/分離E3線(xiàn)路、利用一個(gè)E1成幀器和VT-2映射器插入/分離E1線(xiàn)路、或插入/分離接入線(xiàn)路（如DSL），同時(shí)還有用戶(hù)邏輯完成成幀和映射功能。相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)卡可以接收主干交換機(jī)來(lái)的STS-3信號(hào)，并將它們復(fù)用為STS-12以便通過(guò)OC-12環(huán)進(jìn)行傳輸，或者復(fù)用為STS-48以通過(guò)OC-48環(huán)傳輸。在反方向，OC-12環(huán)的出口業(yè)務(wù)被分離為12個(gè)STS-1信號(hào)，并通過(guò)主干交換連接到適當(dāng)?shù)木€(xiàn)路卡。IP核心本身的質(zhì)量非常重要。許多設(shè)計(jì)人員都有過(guò)利用IP進(jìn)行設(shè)計(jì)的不好經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)閷?lái)自一至多個(gè)供應(yīng)商的核心和用戶(hù)邏輯集成可能會(huì)非常困難。設(shè)計(jì)再利用要求超前的計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)的接口才能保證多個(gè)IP核心和用戶(hù)邏輯容易地集成。此外，IP核心必須能夠提供特定的功能和性能。為保證質(zhì)量，IP供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)按照外部標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)復(fù)雜核心以及高性能核心（如高速接口）進(jìn)行完整的硬件測(cè)試。實(shí)施成本根據(jù)測(cè)算，具有28信道VT-1.5映射器和28信道T1成幀器的一個(gè)SONET成幀器大約要用到18000個(gè)PLD邏輯單元（LE），器件成本約650美元。而外部線(xiàn)路接口單元（LIU）的典型價(jià)格為每T1信道12美元，因此此解決方案的總成本約為800美元。用一塊PLD實(shí)現(xiàn)這樣功能提供了足夠的靈活性，從而可以應(yīng)付開(kāi)發(fā)過(guò)程中不可避免的性能要求變化。與此相比，采用多片ASSP的解決方案需要多片芯片，包括一個(gè)SONET成幀器、一片VT映射器以及具有集成LIU的四個(gè)T1成幀器。這一6芯片解決方案的成本差不多也是800美元，但就提供的靈活性而言卻比基于PLD的解決方案差多了。另一方面，基于A(yíng)SSP解決方案的軟件集成相當(dāng)復(fù)雜。基于PLD的解決方案本身已經(jīng)具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力了，而PLD供應(yīng)商提供的向大批量、低成本芯片的升級(jí)途徑使其更具競(jìng)爭(zhēng)力。一些PLD供應(yīng)商為大規(guī)模生產(chǎn)的高密度PLD設(shè)計(jì)提供采用低成本掩膜可編程邏輯器件（MPLD）的一攬子解決方案。從PLD設(shè)計(jì)移植到ASIC設(shè)計(jì)的成本大約為15至25萬(wàn)美元，依目標(biāo)技術(shù)不同，不可回收的制造成本約20至50萬(wàn)美元。因此總的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成本約40-80萬(wàn)美元。這一過(guò)程通常需要12周進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證、4至8周進(jìn)行布線(xiàn)、8周生產(chǎn)樣品、8-12周進(jìn)行測(cè)試，然后再要8周才能投入量產(chǎn)。整個(gè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換周期至少要40個(gè)星期。而且，這一過(guò)程所包含的風(fēng)險(xiǎn)是很大的，因此返工并非怪事。與此相比，將PLD設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換至MPLD僅需要15-16周時(shí)間即可投入量產(chǎn)。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成本僅12.5萬(wàn)美元，而MPLD器件的成本在大批量時(shí)將降到不到75美元。加上外部LIU的335美元成本，整個(gè)解決方案的成本僅410美元，與多片ASSP解決方案的800美元相比相當(dāng)具有競(jìng)爭(zhēng)力。嵌入處理器的作用在線(xiàn)路卡與主機(jī)處理器的接口方面也需要靈活性。方法之一是在上述線(xiàn)路卡設(shè)計(jì)中的PLD內(nèi)嵌入處理器。除業(yè)界多年來(lái)采用的低性能軟核心處理器之外，領(lǐng)先的PLD供應(yīng)商已能夠在PLD中嵌入高性能硬核心處理器。這一方法仍然需要主機(jī)處理器，它仍然位于處理器卡的傳統(tǒng)位置。但嵌入式處理器提供線(xiàn)路卡相關(guān)的本地管理功能，這為整個(gè)系統(tǒng)提供了靈活性，因?yàn)榭蓪?shí)際的實(shí)施模塊化，方便新線(xiàn)路和線(xiàn)路卡的開(kāi)通，并降低了主機(jī)處理器負(fù)擔(dān)。例如，T1成幀器軟件可以在線(xiàn)路卡上進(jìn)行本地處理，性能監(jiān)視統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)在PLD存儲(chǔ)器資源中，或外部存儲(chǔ)器中。當(dāng)探測(cè)到應(yīng)用錯(cuò)誤并進(jìn)行處理時(shí)，本地處理器將向主處理器發(fā)送信息，并且在主機(jī)詢(xún)問(wèn)時(shí)提供狀態(tài)報(bào)告。開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口用于每一線(xiàn)路卡，從而使得系統(tǒng)新線(xiàn)路卡的開(kāi)發(fā)成為簡(jiǎn)單任務(wù)，而且能夠在軟件的完全控制下實(shí)現(xiàn)集成。可編程邏輯可應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。城域網(wǎng)數(shù)據(jù)通道需要可配置IP核心所提供的靈活性，其上的各種復(fù)雜功能（如本文所討論的哪些）可以容易地采用PLD實(shí)現(xiàn)。在主干網(wǎng)上，性能是最重要的，復(fù)雜的功能通常最初由ASIC/ASSP來(lái)實(shí)現(xiàn)。為連接不兼容的器件，或在A(yíng)SIC/ASSP間加入用戶(hù)邏輯，PLD供應(yīng)商提供了專(zhuān)門(mén)針對(duì)PLD優(yōu)化的一系列業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)高速接口可供選擇，包括SPI-4 phase I （FlexBus level 4） 和SPI-4 phase II （POS-PHY level 4）。在編譯器中還可以選擇低速的接口，包括level 2 和level 3、鏈路層和物理層接口，以及可完成應(yīng)用核心間接口標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的橋（一個(gè)POS-PHY 第三層鏈路層接口到四個(gè)POS-PHY 第二層物理層接口的橋）,還有 UTOPIA level 2 和 level 3核心提供。

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