基于GPON系统的ONU及GTC层接口的设计

论文摘要

随着光通信技术的迅猛发展,国内运营商的的骨干网早已实现了光纤化、数字化、宽带化,然而有“最后一公里”之称的接入网却因为种种情况发展迟缓,成为了制约终端用户享受高速互联网的一道屏障,因此,传统的电缆为主的接入网终将被光纤所取代,那标志着中国的宽带将跨入一个新的时代。无源光网络(PON)在光纤接入方式中以相对成本低,能平滑升级等特点,被业界认为是光接入网中具有良好应用前景的技术,而作为PON家族中最优秀一员的吉比特无源光网络(GPON)以其高效率、高速率,电信级的业务管理和网络运行维护的能力,可提供具有QoS保证的多业务承载,成为了当今通信技术的研究热点之一。GPON可提供1.244和2.488Gbit/s的下行速率与所有标准的上行速率,并且具有高效率传输的特点。GPON特有的GEM帧封装技术可将任何业务进行封装,并进行透明的传输。然而,我国目前对GPON技术的研究尚在起步阶段,其相关技术也不成熟,如作为GPON系统中的重要组成设备的光网络单元(ONU)等,因此关于这止匕GPON技术的研究仍具有必要性与迫切性。本文首先分析了几种PON技术的特点,经过对比,总结出GPON的技术优势。接下来阐述并分析GPON的原理、结构及其协议标准。然后研究了GPON的终端设备ONU,具体阐述了ONU的各功能模块,并据此提出了ONU的分层设计思想,最后提出了ONU整体设计方案,以及对主要器件的选型。接下来研究了ONU端GTC层外围接口,重点是对用户网络控制接口与SDRAM接口控制器的设计,并进行了仿真,验证了设计的正确。最后对本文的工作和得到的结论进行总结,同时,明确了未来需要改进和展开的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出及其研究意义
• 1.2 三种PON技术
• 1.2.1 APON技术
• 1.2.2 EPON技术
• 1.2.3 GPON技术
• 1.2.4 三种PON技术比较
• 1.3 本文的主要内容和结构
• 第2章 GPON技术
• 2.1 GPON体系结构
• 2.1.1 系统组成
• 2.1.2 协议参考模型
• 2.1.3 业务类型
• 2.1.4 技术要求
• 2.2 GTC层
• 2.2.1 GTC层协议栈
• 2.2.2 C/M平面协议栈
• 2.2.3 D平面协议栈
• 2.2.4 GTC实现的功能
• 2.3 工作原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 GPON系统中的ONU设计方案
• 3.1 ONU概述
• 3.1.1 ONU的功能模块
• 3.1.2 ONU端的业务接口
• 3.2 GPON中的ONU整体设计思路
• 3.3 GPON中ONU的设计方案
• 3.3.1 PMD模块
• 3.3.2 GTC模块
• 3.3.3 管理控制模块
• 3.4 本章小结
• 第4章 ONU中GTC层接口的设计
• 4.1 基于Verilog HDL的FPGA设计方法
• 4.1.1 FPGA技术概述
• 4.1.2 在QuartusⅡ上用Verilog HDL开发FPGA的流程
• 4.2 GTC层接口
• 4.2.1 物理接口
• 4.2.2 UNI用户网络接口
• 4.2.3 管理控制模块接口
• 4.2.4 SDRAM接口
• 4.3 用户网络接口控制器的设计
• 4.3.1 DM9000A概述
• 4.3.2 GEM帧概述
• 4.3.3 具体设计方案
• 4.4 SDRAM控制器的设计
• 4.4.1 SDRAM概述
• 4.4.2 控制器的具体设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢