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基于FPGA的EPON ONU硬件设计与实现

2020-12-14阅读(326)

基于FPGA的EPON ONU硬件设计与实现

论文摘要

随着通信产业的发展,电信网、广播电视网和计算机通信网开始相互渗透、相互兼容,“三网融合”已经成为网络发展的必然趋势。三网融合对带宽和业务综合能力有较高的要求,以太无源光网络（EPON）是能够满足其要求的重要接入网技术手段。目前关于EPON设备的研发仍然是热点。ONU做为EPON系统的用户端接入设备,为企事业单位用户和住宅小区提供业务接口,并对相应用户的不同业务进行复用和分解。在上行方向,将各种用户终端的不同业务信号汇集到同一传输媒体；在下行方向,将不同的业务分解送到相应的业务终端。本课题以Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA为平台,使用ISE和EDK开发工具,完成ONU SOPC系统的硬件部分设计。按照IEEE802.3ah标准实现ONU的上下行数据通路、多点MAC控制协议和以太网交换功能。本文首先介绍了EPON的原理,包括系统的组成、上下行传输数据的原理及EPON的MPCP协议。然后提出了ONU硬件系统的整体设计方案,并对SOPC系统各部分进行了介绍。其中重点介绍了ONU的MAC控制部分和交换模块的设计与实现,并对各子模块进行了仿真验证。本设计将ONU的媒质相关子层之上的各层和以太网交换功能都集中在FPGA内实现,简化了PCB板设计,降低了成本。另外,实现了PCS的附加FEC功能,对FEC编解码的流程进行了改进。与IEEE802.3ah中规定的流程相比,改进后的流程节省了资源,提高了效率。最后,用XILINX公司的XC5VLX50T芯片实现了本课题的SOPC系统,并应用ModelSim6.5对系统进行了仿真。从仿真结果看,该设计可以实现ONU的功能。综合后,资源利用及速率情况均能满足要求。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 EPON简介
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 国外研究现状
  • 1.2.2 国内研究状况
  • 1.3 本文的主要研究工作及论文结构
  • 第二章 EPON的原理
  • 2.1 系统概述
  • 2.2 EPON传输原理
  • 2.2.1 下行传输
  • 2.2.2 上行传输
  • 2.3 EPON多点控制协议
  • 2.3.1 多点控制协议原理
  • 2.3.2 自动发现流程
  • 2.3.3 报告流程
  • 2.3.4 授权流程
  • 2.3.5 MPCP控制帧的介绍
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 ONU系统的设计
  • 3.1 ONU体系结构
  • 3.1.1 PHY层
  • 3.1.2 RS子层
  • 3.1.3 数据链路层
  • 3.2 ONU系统设计
  • 3.3 ONU SOPC系统设计
  • 3.3.1 MicroBlaze处理器
  • 3.3.2 多端口内存控制器（MPMC）
  • 3.3.3 Rocket I/O GTP
  • 3.4 ONU MAC控制模块的设计
  • 3.5 交换模块的设计
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 ONU MAC控制模块的实现
  • 4.1 PCS接收/发送模块的实现
  • 4.1.1 有序集合介绍
  • 4.1.2 RS编解码的实现介绍
  • 4.1.3 PCS发送模块的实现
  • 4.1.4 PCS接收模块的实现
  • 4.2 LLID添加/过滤模块的实现
  • 4.2.1 循环冗余校验介绍
  • 4.2.2 LLID添加模块的实现
  • 4.2.3 LLID过滤模块的实现
  • 4.3 解密模块的实现
  • 4.3.1 搅动帧的定义
  • 4.3.2 密钥的产生与更新
  • 4.3.3 搅动与解搅动过程
  • 4.3.4 解密模块的实现
  • 4.4 MPCP模块的实现
  • 4.4.1 MPCP分类模块的实现
  • 4.4.2 授权处理模块的实现
  • 4.4.3 注册处理模块的实现
  • 4.4.4 REPORT处理模块的实现
  • 4.4.5 MPCP复用模块的实现
  • 4.5 ONU MAC控制模块其他子模块的实现
  • 4.5.1 OAM帧缓存模块的实现
  • 4.5.2 下行分类/上行复用模块的实现
  • 4.5.3 上/下行队列调度模块的实现
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 交换模块的实现
  • 5.1 MAC的实现
  • 5.2 以太网端口数据存储模块的实现
  • 5.3 查表模块的实现
  • 5.3.1 地址解析请求队列模块的实现
  • 5.3.2 Hash值计算模块的实现
  • 5.3.3 地址解析模块的实现
  • 5.4 转发控制模块的实现
  • 5.5 交换模块仿真结果
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 SOPC系统的搭建与仿真验证
  • 6.1 硬件平台的创建
  • 6.1.1 EDK系统的搭建
  • 6.1.2 系统综合结果分析
  • 6.2 系统数据传输的仿真
  • 6.2.1 ONU注册过程仿真
  • 6.2.2 下行数据的仿真
  • 6.2.3 上行数据的仿真
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间取得的成果
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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    • [12].EPON安全问题探悉[J]. 计算机应用研究 2009(02)
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    • [14].中国电力科学研究院召开以太无源光网络系统入网检测阶段总结会[J]. 电力系统通信 2012(08)
    • [15].EPON动态带宽分配算法及仿真[J]. 电讯技术 2009(10)
    • [16].基于EPON+EOC技术的三网融合[J]. 电信快报 2014(06)
    • [17].以太无源光网络中光网络单元注册的FPGA实现[J]. 华东交通大学学报 2011(02)
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    • [19].EPON故障管理系统的设计与实现[J]. 光通信技术 2009(10)
    • [20].浅谈EPON网络建设方案[J]. 铁道通信信号 2008(12)
    • [21].优化的EPON前摄Polling机制[J]. 北京邮电大学学报 2008(05)
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