GPON高速差分接口的硬件设计

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1、1引言本章简要概述了论文所做工作的相关研究背景和选题目的，介绍了PON技术的发展历程和几种主流的PON技术，以及GPON在国内外的研究现状，最后阐述了本篇论文的主要工作及结构安排。1．1研究背景和选题目的随着信息技术的高速发展，互联网和计算机技术的普及，以ADSL为主的宽带接入方式，已经很难满足用户对长距离、高带宽及高可靠性等方面的需求，传统的接入方式已经不能解决接入的“瓶颈"问题。同时，铜缆网络较高的故障率和维护运行成本都使得“光进铜退"势在必行，为了减少铜缆网络的故障率和维护运行费用、支持开发多媒体和宽带新业务、改进用户

2、接入性能，各国电信运营商和研究机构把目光投向了FTTx，计划利用光纤这一迄今为止最好的传输媒质，为“最后一公里"瓶颈的解决提供了一个完善的解决方案【l】。光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式【21，具有通信带宽大、速率高、稳定性好、抗电磁干扰、安全性强等一系列优点，在骨干网的通信中，以上优点已得到充分验证。随着国家宽带战略的提出，“宽带中国"和“三网融合”的进一步发展，光通信网络不仅成为实现信息高速公路的重要方式，更是新一代移动通信、下一代互联网、三网融合、物联网等信息产业的重要支撑【3】。同时随着运营商和

3、生产厂家的共同推动，以GPON(吉比特无源光网络)技术为代表的FTT肼TTB／FTTC(光纤到户／N楼／N路边)应用已从试验阶段进入到商用阶段，在未来几年内，GPON技术将为电信运营商提供更强有力的技术支撑。GPON高速差分接口是GPON的重要组成部分，完成了OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的数据交互，实现了串并／并串转换、光电／电光转换等功能。目前，很多著名芯片厂商如Altera、Xilinx等正在将GPON高速差分接口技术集成到芯片中，而且GPON的核心——芯片技术，主要被国外的厂商和研究单位掌握。所以为推

4、动国内GPON产业更好发展，本文的研究具有一定的实际应用价值。1．2无源光网络(PON)1．2．1PON技术的发展PON全称为PassiveOpticalNetwork，中文为无源光网络，是一种无源的光接入网络，一般采用单纤双向的传输方式。如下图1．1所示，它主要由局端设备光线路终端OLT、用户终端设备光网络单元ONU、无源分光器POS三部分组成。一般其下行方向上采用TDM(时分复用)的方式广播信号，上行方向上采用TDMA(时分多址)的方式完成接入，可以组成星型、树型、总线型等网络拓扑结构。下行图1-1PON结构图Figur

5、e1-1PONstructurediagram1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念，主要是为了满足用户对网络灵活性的要求。一方面由于它提供的带宽可以满足现在和未来各种宽带业务的需要，因此在解决宽带接入问题上被普遍看好；另一方面，无论在设备成本还是运维管理开销方面，其费用也相对较低。所以PON技术成为光接入网技术中的研究热点，发展十分迅速【4】。FSAN(FullServiceAccessNetwork)于1995年提出APON的概念，采用ATM作为传输协议，后来APON得到加强，2001年底FSAN把APO

6、N改名为BPON，即“宽带PON"。2000年11月IEEE成立了802．3EFM(EthemetintheFirstMile)工作组，通过将Ethernet技术与PON技术结合起来，提出了EPON的概念。2001年FSAN开始了对吉比特速率的PON网络系统进行研究，至今已经通过了ITU．TG．984．1～G．984．7系列标准，GPON具有极高的比特速率，能以原有格式高效地传送多种数据业务，早在2003年底就已经有完整的GPON样品出现在市场上。1．2．2主流PON技术◇删◇◇蔫PON按信号分配方式可分为PSPON(功率分

7、割型PON)和WDMPON(波分复用型PON)。其中APON、BPON、EPON和GPON均属于PSPON，PSPON一般采用星型拓扑网络，上／下行传输采用TDMA／TDM的方式共享信道带宽，分路器通过功率分配将OLT发出的信号分配到各个ONU上。WDMPON则是将WDM技术运用在PON中，如图1．2所示。下行图1-2WDMPON结构图Figure1-2WDMPONstructurediagramWDMPON的下行方向上，光分路器通过识别OLT发出的各种波长，将信号分配到各路ONU，上行方向上采用波长作为用户端ONU标识，利

8、用波分复用技术实现接入，能够提供较高的工作带宽，特别是在硎应用中，可实现真正意义上的对称宽带接At51。但目前WDMPON的器件成本过高，产业链不成熟，多数研究仍处于理论研究阶段。而目前PSPON已较为成熟，特别是EPON和GPON，在北美、日本已经有大规模的部署，但PSPON仍存在一些问