2.5Gbps上路源的研制

论文摘要

现代通信网中数据业务已经超过了话音业务成为通信业务的主要组成部分,而分组交换正成为网络的主要交换方式。数据通信中吞吐量、链路利用率、包延迟、延迟抖动与丢包率等QoS（服务质量）问题得到人们广泛关注,为了对网络分组交换的性能进行测试、维护与管理,需要一个能够模拟用户并对这些指标进行测定与评估的数据分组源（简称上路源）。这种数据分组源不仅要产生符合网络协议的数据格式,并且数据帧的长度、发送时间也要尽可能地模拟实际网络中的用户。传统的做法是采用商用网络数据分析仪（PPT）充当信号源,这种信号源不仅价格昂贵、体积大,而且不能随机地产生变长度的数据分组,更难以实现多个节点,多种信源,多种业务的同时产生。本文研究开发一种基于FPGA的可编程数据分组光信号源,该上路源包括数据发生单元和电光转换单元两部分。完成了硬件平台的研制和软件编程,实现了速率为2.5Gbps、数据分组长度满足泊松分布的光串行数据分组的发生,信号质量良好、输出稳定。通过与接收单元联调,实现了数据信号的正确接收、帧同步字的搜索、系统帧同步的建立,以及目的地址的提取,验证了该上路源是一种切实可用的随机分组数据源。在解决高速光源的驱动问题方面,提出了一种电感耦合的新型驱动电路,它兼有过去的直接耦合与电容耦合驱动电路的优势,并同时具有元件少、受开关电路的直流基座影响小、不会出现饱和等优点。此高速光上路源结构简单,成本低廉,操作方便,应用灵活,不仅能够满足实验室O-RPR试验网中OPS节点的要求,并可广泛地应用于其他的多种网络,对网络参数的测定、性能的评估具有重要意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 分组交换网性能的测量
• 1.1.2 城域网面临的挑战和O-RPR的提出
• 1.1.3 O-RPR试验网
• 1.2 本课题研究意义及目的
• 1.3 本人的主要工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 可编程逻辑器件
• 2.1 EDA技术
• 2.2 FPGA/CPLD概述
• 2.2.1 FPGA／CPLD的优越性
• 2.2.2 CPLD的器件结构
• 2.2.3 FPGA的器件结构
• 2.3 硬件描述语言
• 2.4 FPGA开发环境
• 2.5 FPGA的开发流程
• 2.6 FPGA设计的指导原则
• 2.7 本章小结
• 第三章 2.5Gbps光上路源硬件平台的研制
• 3.1 光上路源的整体方案设计
• 3.2 可变包长电信号源的研制
• 3.2.1 FPGA的选择
• 3.2.2 电平变换芯片的选择
• 3.2.3 并串变换芯片的选择
• 3.3 激光器驱动电路的研制
• 3.3.1 激光器驱动电路原理及分类
• 3.3.2 电感耦合驱动电路
• 3.4 激光器的选择
• 3.5 高速电路板设计中的注意问题及处理方法
• 3.6 本章小结
• 第四章 2.5Gbps泊松分布数据流在FPGA中的产生
• 4.1 数据流模型的建立
• 4.1.1 泊松流建立的基础
• 4.1.2 伪随机序列
• 4.2 上路源数据帧发生在FPGA中的具体实现
• 4.2.1 数据帧产生程序的结构设计
• 4.2.2 程序设计中的关键问题
• 4.2.3 仿真结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 上路源调试及与光接收单元的联调
• 5.1 上路源部分调试
• 5.1.1 电信号调试
• 5.1.2 光信号调试
• 5.2 上路源与接收单元联调
• 5.2.1 联调系统结构
• 5.2.2 数据帧接收的实现
• 5.2.3 与接收单元联调结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 工作展望
• 参考文献
• 作者简历