以太網(wǎng)是應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，已經(jīng)得到企業(yè)和用戶的普遍認(rèn)可，成為寬帶接入的首選技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，為了保證所有共享網(wǎng)絡(luò)資源的計(jì)算機(jī)都能公平、迅速地使用網(wǎng)絡(luò)，通常把數(shù)據(jù)分割成若干小塊作為傳輸單位進(jìn)行發(fā)送，這樣的傳輸單位我們通常稱之為包，也叫“數(shù)據(jù)包”。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包就是在以太網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，為了保證所有共享網(wǎng)絡(luò)資源的計(jì)算機(jī)都能公平、迅速地使用網(wǎng)絡(luò)，通常把數(shù)據(jù)分割成若干小塊作為傳輸單位進(jìn)行發(fā)送，這樣的傳輸單位我們通常稱之為包，也叫“數(shù)據(jù)包”。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包有四種分類，接下來(lái)一一介紹。1.Ethernet II協(xié)議簡(jiǎn)介：以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法。EthernetII由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其標(biāo)準(zhǔn)，Etherent II協(xié)議主要更改了EthernetI的電氣特性和物理接口，在幀格式上并無(wú)變化。Etherent II采用CSMA/CD的媒體接入和廣播機(jī)制 [1] 。2.Ethernet 802.2協(xié)議簡(jiǎn)介：Ethernet 802.2協(xié)議是IEEE正式的802.3標(biāo)準(zhǔn)，它由Ethernet II發(fā)展而來(lái)。實(shí)質(zhì)是Ethernet802.2將EthernetII幀頭的協(xié)議類型字段替換為幀長(zhǎng)度字段，并加入了LLC-802.2頭，用以標(biāo)記上層協(xié)議。LLC頭包含目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(DSAP)、源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(SSAP)和控制(Control)字段 [1] 。3.Ethernet 802.3協(xié)議簡(jiǎn)介：Ethernet802.3是1983年Novell發(fā)布其Netware/86網(wǎng)絡(luò)套件時(shí)采用的私有以太網(wǎng)幀格式，該格式以當(dāng)時(shí)尚未正式發(fā)布的 IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ);但是當(dāng)兩年以后IEEE正式發(fā)布802.3標(biāo)準(zhǔn)時(shí)情況發(fā)生了變化(IEEE在802.3幀頭中又加入了802.2LLC 頭)，這使得Novell的Ethernet 802.3協(xié)議與正式的IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)互不兼容;Ethernet802.3只支持IPX/SPX協(xié)議,是所用的最普通的一種幀格式，在802.2之前是IPX網(wǎng)絡(luò)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)幀類型 [1] 。4.Ethernet SNAP協(xié)議簡(jiǎn)介：Ethernet SNAP協(xié)議是IEEE為保證在802.2LLC上支持更多的上層協(xié)議的同時(shí)更好地支持IP協(xié)議而發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，與802.3/802.2 LLC一樣802.3/802.2SNAP也帶有LLC頭，但是擴(kuò)展了LLC屬性，新添加了一個(gè)2字節(jié)的協(xié)議類型域(同時(shí)將SAP的值置為AA)，從而使其可以標(biāo)識(shí)更多的上層協(xié)議類型;另外添加了一個(gè)3字節(jié)的廠商代碼字段用于標(biāo)記不同的組織。RFC 1042定義了IP報(bào)文在802.2網(wǎng)絡(luò)中的封裝方法和ARP協(xié)議在802.2SANP中的實(shí)現(xiàn)方法。

近年來(lái)，以太網(wǎng)承載的信息量成倍增長(zhǎng)，對(duì)傳輸帶寬的需求更加迫切。早期通信運(yùn)營(yíng)商對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行了很大的投入，大量采用了 SDH 和 PDH 等通信設(shè)備，這些設(shè)備提供了豐富的 E1 線路資源，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，很多沒(méi)有提供以太網(wǎng)線路接口。如果能利用這些現(xiàn)有電信 E1 通信資源來(lái)有效地傳輸以太網(wǎng)業(yè)務(wù)， 就能節(jié)約通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本，加快網(wǎng)絡(luò)組建進(jìn)度，增加用戶覆蓋范圍。 采用的技術(shù)有 Ethernet over SDH 和 Ethernet over PDH，直接將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)映射進(jìn) SDH 或 PDH 設(shè)備內(nèi)的虛容器中，特點(diǎn)是傳輸開(kāi)銷少、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但設(shè)備復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本較高，難以普及，不便用于廣大普通用戶的接入。還有一種簡(jiǎn)單的解決方案是以太網(wǎng)網(wǎng)橋，優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低廉，利用一路 E1 電路提供以太網(wǎng)接入，但是隨著寬帶業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，需要傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大， 傳統(tǒng)的單路 E1 以太網(wǎng)網(wǎng)橋很難滿足廣大用戶的需求。 這里提出了一種以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分段傳輸技術(shù)來(lái)解決這種問(wèn)題 [2] 。

技術(shù)原理以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分段傳輸技術(shù)系統(tǒng)主要由以太網(wǎng)物理層、E1 線路接口單元以及FPGA三部分實(shí)現(xiàn)。 以太網(wǎng)物理層采用的是 100M/10M 自適應(yīng)物理層芯片，主要功能是把以太網(wǎng)物理層信號(hào)轉(zhuǎn)換為 MAC 層的MII 信號(hào)送給 FPGA， 并把 FPGA 產(chǎn)生的以太網(wǎng)MAC信號(hào)轉(zhuǎn)換為物理層信號(hào)發(fā)送出去。E1 線路接口分為接收端和發(fā)送端， 接收端的主要功能是從 E1 線路中恢復(fù)時(shí)鐘，進(jìn)行時(shí)鐘抖動(dòng)衰減處理，提取數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 HDB3 解碼;發(fā)送端的主要功能是對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行 HDB3 編碼，脈沖成型以及線路驅(qū)動(dòng)。 FPGA 承擔(dān)了技術(shù)最主要的處理和轉(zhuǎn)換功能，分成 2 個(gè)模塊，第一個(gè)模塊是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分段模塊，第二個(gè)模塊是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包恢復(fù)模塊。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分段模塊的主要功能是把以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分成數(shù)據(jù)包段落，并為每個(gè)數(shù)據(jù)包段落添加段落開(kāi)銷， 組成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包段落 (Ethernet Package Paragraph，EPP)然后進(jìn)行 HDLC 封裝，通過(guò) E1 線路接口發(fā)送出去。模塊在 FPGA 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，分為 4 個(gè)部分，分別是數(shù)據(jù)包接收存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)包分段及開(kāi)銷插入單元、E1 線路接口檢測(cè)單元、HDLC 封裝單元。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包恢復(fù)模塊的功能是從 E1 數(shù)據(jù)流中將 HDLC 封裝的 EPP 提取出來(lái)，然后根據(jù) EPP 中的段落開(kāi)銷將 EPP 恢復(fù)成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，通過(guò)以太網(wǎng)物理層發(fā)送出去。 模塊在 FPGA 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，分為 4 部分，即HDLC 檢測(cè)單元、EPP 調(diào)度單元、數(shù)據(jù)包恢復(fù)單元和數(shù)據(jù)包排隊(duì)發(fā)送單元。