引言

目前，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下采集與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)種類(lèi)越來(lái)越多，傳輸所需容量也越來(lái)越大，要求數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有高速率的同時(shí)也要保持高可靠性。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)通常采用串行通信總線接口、控制器局域網(wǎng)總線接口通信等[1]，但這些傳統(tǒng)通信方式傳輸速率低、傳輸距離短、可靠性差。以太網(wǎng)作為當(dāng)前局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)廣泛采用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)靈活多變且兼容性好[2]，千兆以太網(wǎng)技術(shù)傳輸速率理論上可達(dá)1 000 Mb/s，符合系統(tǒng)所需高速率、高可靠性的要求[3]。

千兆以太網(wǎng)作為當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一，其數(shù)據(jù)傳輸速度雖已大幅提升，但仍需不斷優(yōu)化。國(guó)外對(duì)千兆以太網(wǎng)傳輸技術(shù)進(jìn)行研究的團(tuán)隊(duì)有高通、博通、英特爾等公司，且仍在開(kāi)發(fā)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如美國(guó)NETGEAR公司的Orbi RBK76X AX5400三頻路由器上具有7個(gè)千兆網(wǎng)口，支持直連路由器；美國(guó)Lucent公司的Cajun P550R路由交換機(jī)使用千兆以太網(wǎng)，作為校園網(wǎng)主干設(shè)備提供高速的數(shù)據(jù)交換能力。國(guó)內(nèi)也有高校及公司進(jìn)行相關(guān)研究，如江蘇自動(dòng)化研究所基于FPGA設(shè)計(jì)了艦用指控系統(tǒng)多通道、實(shí)時(shí)的千兆以太網(wǎng)高速傳輸系統(tǒng)。與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比較，千兆以太網(wǎng)不僅大幅度提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩箓鬏斁嚯x更遠(yuǎn)，傳輸方式簡(jiǎn)單且應(yīng)用范圍廣泛[4]。而且，千兆以太網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于局域網(wǎng)，它也可以用于板對(duì)板的應(yīng)用[5]。但是由于成本高、技術(shù)不夠成熟，國(guó)內(nèi)工業(yè)上數(shù)據(jù)傳輸大多情況下仍是使用百兆以太網(wǎng)，因此，千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)仍需深入研究。

傳統(tǒng)的UDP協(xié)議可靠性差，因?yàn)槠渲胁⒉话瑪?shù)據(jù)重傳機(jī)制，因此系統(tǒng)加入高速重傳機(jī)制來(lái)提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)為進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、提高系統(tǒng)傳輸速度，采用了改進(jìn)的DDPG算法進(jìn)行擁塞控制。

本文依據(jù)FPGA這一高性能硬件平臺(tái)，通過(guò)千兆以太網(wǎng)完成通信，采用UDP協(xié)議及改進(jìn)的DDPG算法，深度融合FPGA的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的高速、高可靠性傳輸，傳輸成本低、價(jià)值高。

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作者信息：

閆丹婷，焦新泉

（中北大學(xué) 儀器與電子學(xué)院 儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051）