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光传输网络（OTN）交换设备中16x2.5G板卡的研究与实施

作　者: 唐小丁
导　师: 蒋凤仙；马杰伟
学　校: 复旦大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 光传输网络(OTN) 光数据单元(ODU) 光传输单元(OTU) 城域网
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着宽带接入等数据业务的不断增加,以多业务传输平台(MSTP)建立起的同步数据体系(SDH)骨干传输网络已逐渐无法简单满足新兴用户的需求。基于国际电联(ITU)G.709体系的光传输网络设备的出现使得运营商无需重新建立专有数据网络,只要利用原有网络中的冗余带宽,就可以为用户提供既能承载传统时分业务,又能高效地实现新兴宽带数据的接入。这种做法能够节省开支,减少网络的重复投资,进一步提高现有网络的利用率。本文第二章介绍了光传输网络的基本原理,简述了光传输网络的特点和关键技术。第三章介绍了本人参与开发的光传输网络交换设备各块板卡的功能；系统架构；背板总线互联和功耗分布等。第四章着重介绍由我设计和制作的16端口2.5Gbps光传输单元(16×OTU1)板卡,包括光数据传输通道的设计和控制平台的设计。其中光数据传输通道将输入的光信号经由光传输单元转变成电数据信号,然后由该板卡对电数据信号进行处理,包括成帧、电复用/解复用、映射/去映射、切片/重装和开销提取/插入。控制平台是围绕着基于32位PowerPC架构的CPU展开的,其功能是对控制和开销的处理,包括全局的中断、报警处理、复位、时钟控制、开销的处理和传输和光信号检测。最后对该板卡的各项功能和性能进行了测试,其中光数据通道的性能检测包括回波损耗、接收机灵敏度、抖动、传输延时,并给出了测试结果和实测波形图；电数据通道的性能测试包括时钟信号的测试和2.5G高速信号的测试,并给出了测试结果和实测眼图。测试结果表明,满足G.709体系的光网络传输设备的要求,已进入商用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
第一章绪论  6-10
  1.1 研究背景  6-7
  1.2 光传送网络发展  7-8
  1.3 研究现状  8
  1.4 主要工作  8-10
第二章光传送网技术  10-21
  2.1 光传输网络的产生背景和演进  10-11
  2.2 光传输网络标准架构  11
  2.3 光传输网络的主要特点  11-13
  2.4 光传输网络的交换  13-14
  2.5 光传输网络网络层次结构  14-15
  2.6 光传输网络帧结构  15-21
    2.6.1 光传输单元帧结构  16-17
    2.6.2 光数据单元帧结构  17
    2.6.3 光净荷单元帧结构  17
    2.6.4 光传输网络帧开销  17-18
    2.6.5 OTSn,OMSn和OCh的开销  18-19
    2.6.6 数字封装技术  19-21
第三章光传输网络交换系统  21-33
  3.1 设备介绍  21-26
    3.1.1 设备功能  22-23
    3.1.2 系统板卡总述  23-26
  3.2 交换架构  26-27
  3.3 系统控制平台  27-28
  3.4 系统时钟架构  28-29
  3.5 系统设备功耗  29-30
  3.6 跨距设计  30-31
  3.7 组网应用  31-33
第四章 16×2.5G板卡的设计与实现  33-48
  4.1 板卡功能简介  33-34
  4.2 再成帧  34-36
  4.3 复用/解复用FPGA  36-37
  4.4 交换接口模块  37-38
  4.5 板卡控制平台  38-47
    4.5.1 CPU选择的思考  39-40
    4.5.2 CPU子卡设计及制作  40-43
    4.5.3 Glue FPGA  43-45
    4.5.4 OH1 FPGA  45-47
  4.6 板卡电源功耗  47-48
第五章 16×2.5G板卡的性能测试  48-63
  5.1 16×2.5G板卡的功能验证  48-51
    5.1.1 电源测试  48
    5.1.2 控制电路功能测试  48-49
    5.1.3 背板控制线路测试  49
    5.1.4 时钟质量测试  49-51
  5.2 性能测试  51-63
    5.2.1 光模块输出的2.5G电信号波形测试  51-55
    5.2.2 光模块输出的2.5G电信号的眼图  55-56
    5.2.3 回波损耗  56-57
    5.2.4 输入抖动容限  57-59
    5.2.5 接收机灵敏度  59-61
    5.2.6 误码率/丢包率  61-63
第六章总结与展望  63-64
参考文献  64-65
致谢  65-66

光传输网络（OTN）交换设备中16x2.5G板卡的研究与实施

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