[發明專利]一種基于FPGA設計的GPON硬件系統

有效

• 申請號: 201310517669.3
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103561361A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 宋飛;姚琳元;高陽陽;朱世佳;陳穎;李雪靖;張宏科
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明屬于互聯網通信技術領域，具體涉及一種光纖接入技術的硬件平臺搭建，尤其涉及一種吉比特無源光網絡（Gigabit-Capable?Passive?Optical?Network，GPON）中的光線路終端（Optical?Line?Terminal，OLT）和光網絡節點（Optical?Network?Unit，ONU）基于FPGA（Field－Programmable?Gate?Array）的硬件平臺搭建。

背景技術

隨著互聯網的高速發展，互聯網業務不斷增加，用戶對互聯網的帶寬需求也越來越大。目前全球范圍內的骨干核心網已經基本實現了光纖化，相對于核心網，接入網由于成本、介質等因素成為了當前網絡發展過程中的瓶頸。

目前接入網主要為寬帶接入，傳統的接入方式主要為數字用戶線路（X-Digital?Subscriber?Line，xDSL）和混合光纖同軸網（Hybrid?Fiber—Coaxial，HFC）。由于目前接入網對帶寬的要求急速增長，使用傳統的方式已經不容易解決，所以各運營商將目光投入到了光纖接入網（Optical?Access?Network，OAN）。同傳統接入方式相比，光接入能夠提供更大的帶寬，是目前認為能解決“最后一公里”問題的主要辦法。

光接入系統根據系統的硬件配置主要包括有源光網絡（Active?Optical?Network，AON）和無源光網絡（Passive?Optical?Network，PON）兩種接入方式。PON系統由于具有較低的接入成本，成為眾多用戶的首選接入方式，也成為了解決光纖入戶（Fiber?To?The?Home，FTTH）的主要解決方法。

PON技術標準可以分為以下三種：APON（Asynchronous?Transfer?Mode-PON，ATM-PON）、EPON（Ethernet-PON）和GPON。APON技術由于帶寬不足、技術復雜、成本高、承載IP業務效率低下等原因，未能在市場上取得應用；EPON技術使用以太網取代了ATM，EPON可以使用以太網協議支持現有的所有IP網絡，因此EPON技術也是PON技術中的發展熱點，但是EPON技術對傳統業務（如話音、T1等）的支持存在著可靠性低、服務質量（Quality?of?Service，QoS）不足等問題，將其用來解決FTTH還是不夠完美；同APON技術和EPON技術相比較，GPON技術不僅能夠提供足夠大的帶寬，還可以同時傳送傳統業務和IP業務，提供較好的QoS保障?？梢哉fGPON技術的出現，為FTTH提供了較為完美的解決方案。

GPON系統主要分為三個部分：OLT、ONU和ODN（Optical?Distribution?Node，光分路節點）。OLT作為GPON系統的核心部分，除了負責提供接入網和核心網之間的接口以外還具有帶寬分配、控制各ONU、實時監控、運行維護等功能。ONU為接入網提供用戶側的接口，提供語音、數據等業務流與ODN的接入，受OLT的集中控制。

目前，OLT的實現方案主要是一些廠商生產的專用于GPON-OLT的專用芯片。如PMC-SIERRA公司生產的PAS5211芯片。PAS5211是一款基于IUT-T?G.984（International?Telecommunication?Union-Telecommunication）標準的芯片，最多可支持128個ONU和512個Alloc-ID（Allocation?IDentifier），擁有128位的AES（Advanced?Encryption?Standard）加密機制，有4個2.5Gb/s的全雙工通信接口，1個多樣化接口可工作在上行1.244Gb/s下行2.488Gb/s可支持多個運行商，支持IEEE?802.1?ad（Institute?of?Electrical?and?Electronics?Engineers）、IEEE?802.1?d、IEEE?802.1?q、IEEE?802.1?p協議，同時可支持IPv4-IGMP（Internet?Protocol?version?4-Internet?Group?Management?Protocol）和IPv6?MLD（Internet?Protocol?version6-Multicast?Listener?Discover），能夠完美地支持目前用戶端對接入網的各種需求。