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吉比特无源光网络用户终端的研究与设计

作　者: 刘磊
导　师: 彭宏
学　校: 浙江工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: GPON ONU 高速串行收发器 GTC 无源光网络
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 49次
引　用: 1次
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内容摘要


接入网是用户进入城域网和骨干网的桥梁,是信息传送通道的“最后一公里”。近年来,随着新业务需求的迅速出现,接入网技术开始受到广泛的关注。在有线接入技术领域,GPON无源光网络采用通用成帧协议对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射,具有高带宽、高速、高效传输、接入灵活等众多特点,已被大多数运营商视为实现接入网业务的宽带化、综合化改造的理想技术。本文首先介绍了无源光网络技术及其发展趋势,分析了GPON相对于其它无源光网络技术的优势,指出了GPON技术的发展前景。接下来对GPON系统的构成与协议模型作了分析,讨论了GTC层的关键技术。论文主要针对GPON用户终端进行设计。在对用户终端模型分析的基础上,采用分层设计的思想,提出了以FPGA为GTC层处理核心,以嵌入式微处理器作为管理层核心的ONU硬件解决方案。通过对市场现有产品分析,选用合适的光电转换模块、以太网芯片以及FPGA和ARM的外围接口电路。通过研究芯片资料结合设计方案,在CadenceOrCAD环境下对各功能模块进行原理图设计,最后完成整体方案的电路设计。GTC层为GPON系统的核心层,基于通用成帧协议的TC层可封装多种业务,论文研究了TC层协议和TC层帧结构,针对成帧子层提出了模块化设计方案。在QuartusII环境下,以ArriaGXEP1AGX60DF780C6为目标器件,通过硬件描述语言VerilogHDL语言,完成了成帧子层的FPGA实现和整体仿真。文章的最后,对本文的工作进行了总结。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-14
第1章 绪论  14-20
  1.1 接入网及无源光网络  14-15
  1.2 PON标准系列与发展趋势  15-16
    1.2.1 标准系列  15
    1.2.2 发展趋势  15-16
  1.3 GPON的技术优势  16-18
  1.4 GPON国内外发展形势  18-19
  1.5 论文的工作和结构安排  19-20
第2章 GPON系统分析  20-24
  2.1 GPON系统的构成  20-21
  2.2 GPON标准与协议模型  21-22
    2.2.1 GPON标准体系  21
    2.2.2 GPON协议模型  21-22
  2.3 GPON关键技术  22-23
    2.3.1 PMD层光接口  22-23
    2.3.2 GTC成帧子层  23
    2.3.3 GEM帧封装  23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 GPON用户终端系统设计  24-54
  3.1 整体设计方案  24-27
    3.1.1 ONU典型功能模型  24
    3.1.2 GPON ONU设计方案  24-27
  3.2 物理媒介层设计  27-33
    3.2.1 光模块电路  28-29
    3.2.2 SERDES转换模块  29-33
  3.3 传输汇聚层设计  33-42
    3.3.1 Arria GX FPGA芯片  34-36
    3.3.2 FPGA芯片配置  36-39
    3.3.3 FPGA片外存储器  39-40
    3.3.4 FPGA电压分配网络  40-41
    3.3.5 FPGA时钟设计  41-42
  3.4 OMCI管理平面设计  42-51
    3.4.1 LPC3250嵌入式微处理器  43
    3.4.2 微处理器存储器设计  43-46
    3.4.3 串行接口设计  46-47
    3.4.4 网络接口设计  47-48
    3.4.5 JTAG测试电路  48-49
    3.4.6 复位电路  49
    3.4.7 微处理器时钟与电源设计  49-51
  3.5 业务接口设计  51-53
  3.6 本章小结  53-54
第4章 GPON ONU成帧子层设计  54-65
  4.1 GPON GTC层协议分层  54-55
  4.2 GTC帧结构  55-58
    4.2.1下行帧结构  55-56
    4.2.2上行帧结构  56-57
    4.2.3 GEM帧结构  57-58
  4.3 GTC层成帧子层FPGA设计  58-61
    4.3.1 成帧子层上行帧FPGA设计  58-59
    4.3.2 成帧子层下行帧FPGA设计  59-61
  4.4 GTC层成帧子层仿真  61-63
  4.5 本章小结  63-65
第5章 全文总结  65
参考文献  65-67
附录l：FPGA配置电路图  67-69
附录2：FPGA电源分配网络电路图  69-72
附录3：FPGA 10MHZ时钟处理电路  72-73
附录4：以太网接口LAN9115电路图  73-75
致谢  75-76
攻读学位期间参加的科研项目和成果  76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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