一種可擴展的新型可網管光纖收發器的設計方案

1前言

光纖作為一種導向型信號傳輸介質，具有抗干擾能力強、傳輸距離遠、帶寬高、成本低等天然的優點。隨著計算機網絡的發展，實際工程中越來越多地采用光纖作為信號物理傳輸介質，因此，需要頻繁地對光信號和電信號進行轉換。光纖收發器是完成這個工作的主要網絡設備。

2目前光纖收發器的缺點

目前廣泛應用的光纖收發器按照結構一般分成獨立式和機架式，支持的速率為10/100/1000Mbit/s。電信級業務中為了管理和布線方便多采用機架式光纖收發器，支持多塊業務卡同時工作，但是，多數廠商的產品沒有實現完善的網絡管理功能，存在穩定性較差、智能性缺乏、價格偏高等缺點。這里介紹一種基于SamsungS3C2410芯片和MICREL KS8993f芯片，在源代碼開放的Linux 2.6內核基礎上研究開發的適合電信級業務應用的新型光纖收發器。這種收發器符合標準機架結構，最多同時支持16塊業務卡工作(支持熱插拔)，并且提供CLI(命令行接口)、Telnet、Web和SNMP(簡單網絡管理協議)等4種管理方式。以下分別從硬軟件兩方面介紹這種新型可網管機架式光纖收發器的設計與實現[1]。

3新型光纖收發器硬件的設計

硬件的設計主要分成3部分：業務子卡的設計、機箱背板的設計和網管卡的設計。

3.1業務子卡的設計

業務子卡是指實際完成光電信號轉換的模塊單元。這種新型可網管機架式光纖收發器采用MICREL公司推出的KS8993f快速以太網媒體轉換芯片作為業務子卡。KS8993f是業界第一款包含3端口10/100Mbit/s物理層收發器、3個完整的MAC單元(帶有1個二層交換器)以及緩存的高性能以太網快速交換電路，集成了10BaseT/100BaseTX/100Base-FX PHY和16 Kbyte×32的SRAM(靜態隨機存取存儲器)緩沖區，其帶寬可達1 Gbit/s，具有低功耗、功能齊全和易于調試等特點。KS8993f的特性[2]如下：

·符合IEEE802. 3 以太網標準和IEEE 802.3μ快速以太網標準;

·支持基于端口的VLAN、基于硬件的10/100Mbit/s速率轉換及自動協商機制;

·支持10/100Mbit/s速率和全雙工/半雙工自適應功能;

·支持全雙工的IEEE802.3x流量控制及半雙工的流量控制;

·片內集成地址對照引擎、自動地址分析、老化和移位、MAC地址自學習、自更新功能;

·可支持優先級排隊、未屏蔽雙絞線和光纖;

·采用128引腳的PQFP型封裝。

本方案中利用KS8993f的端口1作為光口、端口2作為電口，分別連接相應的光纖和雙絞線。通過對KS8993f寄存器的設置，使這兩個接口之間的數據交換工作在數據鏈路層，采用存儲轉發模式進行線速過濾和轉發，這樣不僅可以完成光電信號的轉換，而且能實現不同速率間的速率匹配。