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Publicado em: 29/09/2009

Defesa de Dissertação de Mestrado em Microeletrônica de Chris Dennis Horna, dia 02/10

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE INFORMÁTICA
PROGRAMA DE POS-GRADUAÇÃO EM COMPUTAÇÃO


DEFESA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO


Aluno: Chris Dennis Tomás Horna
Orientador: Prof. Dr. Ricardo Augusto da Luz Reis
Titulo: Arquiteturas para um Dispositivo de Demarcação Ethernet.
Linha de Pesquisa: Microeletrônica
Data: 02/10/2009
Hora: 14h30

Local: Auditório Prof. José Mauro Volkmer de Castilho / Instituto de Informática / UFRGS

Banca Examinadora:
Prof. Dr. Carlos Silva Cárdenas (PUC Peru)
Prof. Dr. Juergen Rochol (UFRGS)
Profa. Dra. Fernanda Gusmão de Lima Kastensmidt (UFRGS)
Prof. Gustavo Wilke (UFRGS)

Presidente da Banca: Prof. Dr. Ricardo Augusto da Luz Reis

Resumo:

Na atualidade, as redes públicas de comunicação de dados representam uma nova oportunidade para a aplicação das tecnologias IEEE 802 (baseadas na tecnologia Ethernet). Tanto nas redes de acesso, como nas redes metropolitanas e de núcleo, existe uma crescente demanda pela instalação de equipamentos com grande número de interfaces Ethernet. Em alguns casos, opta-se por equipamentos capazes de emular os serviços das tecnologias legadas ATM/SDH sobre Ethernet e viceversa. Nesse sentido, novos protocolos e novas formas de transmissão de dados utilizando a tecnologia Ethernet estão surgindo para consolidar a convergência das redes de comutação de circuitos (infraestrutúra legada) e as redes de comutação de pacotes; com a ideia de constituir uma rede mais homogênea, flexível e de baixo custo. Um claro exemplo é a adessão dos protocolos de Operação, Administração e Manuntenção (OAM) nas redes Ethernet, os quais permitem um nível de controle semelhante ao de tecnologias como ATM e SDH. OAM possibilita a monitoração de falhas na rede, a configuração e o acompanhamento dos eventos de segurança, assim como também a contabilização de tráfego por assinante; permitindo desta forma o atendimento de diferentes SLAs (Service-Level Agreements) de clientes.

Para que isto seja uma realidade, é muito importante reforzar o controle da borda que limita a rede do cliente final da rede pública. Com esse fim, estão surgindo normas como a IEEE P802.1aj, que define um dispositivo de demarcação de rede que serve como entidade controladora de serviços entre o provedor e o cliente final; sendo sua principal característica o suporte OAM no enlace com o provedor de serviços. Este dispositivo – conhecido comercialmente como Ethernet Demarcation Device

(EDD)- é o foco do presente trabalho. Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver arquiteturas System-on-a-Programable Chip (SoPC) para um EDD de duas portas, partindo do desenvolvimento de módulos de propriedade intelectual (IP). Foram projetadas duas arquiteturas de EDD, as quais permitem o encaminhamento de pacotes entre duas portas Ethernet e incorporam um processador MicroBlaze para implementação Software do protocolo OAM, segundo a norma IEEE 802.3ah. Como resultado, foram elaborados 7 módulos IP: Módulo Fast Ethernet MAC (FEMAC), Módulo Gigabit Ethernet MAC (GEMAC), Módulo Packet FIFO, Módulo OAM Ethernet, Módulo MII Managment (MIIM), Módulo PHY Ethernet PCS/PMA 1000Base-X

(PHY1000X) e Módulo Bit-Error Rate Tester (BERT). Todos os módulos foram descritos em VHDL e logo sintetizados para um dispositivo FPGA da família Virtex-II Pro da Xilinx, quanto para standard-cells utilizando a tecnologia CMOS AMS 0.35um únicamente nos Módulos FEMAC e GEMAC. Os resultados de síntese mostram que o Módulo MIIM e o Módulo PHY1000X possuim um melhor aproveitamento de recursos de área que seus equivalentes disponíveis no OpenCores e no CoreGen da Xilinx, respeitivamente. As arquiteturas SoPC foram prototipadas sobre a placa de desenvolvimento AVNET Virtex-II Pro, a qual permite comunicação com dispositivos de rede a través de interfaces elétricas e óticas.

Finalmente, é proposta uma metodologia de validação física das arquiteturas alvo para estas atenderem o regímem de throughput máximo (1Gbit/s ou 100Mbit/s), assim como também testes de conformidade conforme o definido pela norma IEEE 802.3.

Palavras-Chave: Ethernet, Redes Metropolitanas, Módulos IP, Dispositivo de Demarcação Ethernet, Lógica Programável, Microeletrônica.