吉比特无源光网络（GPON）终端物理层和TC层的设计与实现

论文摘要

随着用户对高质量语音、高带宽、IPTV和数据需求的不断增加,光传输在接入网中的作用越来越重要。当前,理想的接入网方案是无源光网络(PON)技术,而吉比特无源光网络(GPON)是PON技术中比较有表性的。本文是对该系统中的多媒体用户终端——光网络终端(ONT)研制工作的部分设计。首先,介绍了GPON系统的结构,分析了GPON系统与高速以太网无源光网络(EPON)的结构,以及GPON的关键技术,并对目前GPON的发展状况进行了总结。其次,介绍了GPON系统的物理层结构,设计了高速传输的光模块器件。并且分析了所选器件的仿真结果。然后,详细分析了ONT传输汇聚层的GEM(吉比特封装模式)封装技术,研究了上行帧的算法以及其可行性。并且分析了GPON TC层中4类业务的动态分配技术及其算法实现。最后,分析了GPON核心芯片SOC(片上系统)的设计要求,介绍了符合设计要求的主流芯片。研究了高速传输中的通信模块,以及高速所带来的串扰问题。总结了GPON物理层和TC层的整体设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 GPON发展情况
• 1.3 高速 EPON与 GPON对比
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 GPON标准的分析与研究
• 2.1 GPON系统构成
• 2.1.1 网络结构
• 2.1.2 功能模块
• 2.2 GPON的关键技术
• 2.2.1 协议栈
• 2.2.2 物理媒介（PMD）层
• 2.2.3 传输汇聚（TC）层
• 2.2.4 ONT管理和控制
• 2.3 发展现状及分析
• 2.4 小结
• 3 GPON物理层的研究分析
• 3.1 物理层设计
• 3.1.1 光/电、电/光转换模块
• 3.1.2 时钟恢复模块
• 3.1.3 波分复用
• 3.2 物理层发展分析
• 3.3 XFP光模块设计
• 3.3.1 系统概述
• 3.3.2 光模块电路板设计
• 3.3.3 仿真分析
• 3.4 小结
• 4 GPON TC层设计的研究分析
• 4.1 GTC的主要功能
• 4.2 GEM封装的研究
• 4.2.1 GEM链路效率分析
• 4.2.2 传统上行成帧方式
• 4.2.3 改进的上行成帧调度算法
• 4.2.4 可行性分析
• 4.3 动态分配算法的研究
• 4.3.1 算法研究背景
• 4.3.2 动态分配算法设计
• 4.3.3 可行性分析
• 4.4 小结
• 5 GPON芯片选择与问题分析
• 5.1 SOC芯片选择
• 5.1.1 MIPS处理器简介
• 5.1.2 BL3458分析
• 5.1.3 MSP7160分析
• 5.2 高速串行通信模块
• 5.2.1 突发式激光驱动器
• 5.2.2 可编程串并转换器
• 5.3 高速串扰分析
• 5.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献