嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的技术中的EthernetPON系统核心系统核心MAC控制器控制器
的设计与实现的设计与实现
摘要:本文提出了一种EPON系统核心MAC控制器的设计方案,融合FPGA技术与嵌入式系统实现了EPON的点对
多点MAC接入功能.帧校验、加密、分类及仲裁等控制部分用FPGA完成,涉及复杂算法的注册与动态带宽分配利
用嵌入式Linux平台实现.对MAC控制器设计中的关键技术点进行了全面阐述,提出了一种基于滑动窗机制的动态
带宽分配方案以改善网络QoS性能.系统仿真结果表明,该设计方案可以采用低成本的FPGA来实现,为开发MAC控
制器专用芯片提供了实用参考. 关键词:以太网无源光网络;媒体接入控制;嵌入式系统;现场可编程门列阵
近年来随着传输技术和交换技术的不断进步,核心网已经基本实现了光纤化
摘要:本文提出了一种EPON系统核心MAC控制器的设计方案,融合FPGA技术与嵌入式系统实现了EPON的点对多点MAC
接入功能.帧校验、加密、分类及仲裁等控制部分用FPGA完成,涉及复杂算法的注册与动态带宽分配利用嵌入式Linux平台实现.
对MAC控制器设计中的关键技术点进行了全面阐述,提出了一种基于滑动窗机制的动态带宽分配方案以改善网络QoS性能.系统
仿真结果表明,该设计方案可以采用低成本的FPGA来实现,为开发MAC控制器专用芯片提供了实用参考.
关键词:以太网无源光网络;媒体接入控制;嵌入式系统;现场可编程门列阵
近年来随着传输技术和交换技术的不断进步,核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽度化,而传统的接入网仍然是采用
电缆传输的模拟系统,两者在技术上的巨大差距导致接入网成为全球信息高速公路的瓶颈.目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈
问题的技术手段,如双绞线上的xDSL系统、同轴电缆上的HFC系统以及五类线上的LAN,但都只能算是一些过渡性解决方案,不
能满足视频点播、家庭购物、数字高清晰度电视播放等新业务对宽带通信的需求,唯一能够从根本上彻底解决接入瓶颈的长远
技术手段就是全光接入网.基于以太网的无源光网络(EPON)就是这一背景下应运而生的光纤接入技术.EPON与传统以太网的主
要区别在于传统以太网是点到点(Peer-to-Peer,P2P)的对等网络,而EPON是点到多点(Point-to-Multipoint,P2MP)的主从网络,其
技术创新就在于点对多点MAC接入控制的设计与实现.本文提出了一种EPON系统MAC控制器的设计方案,详细阐述了采用包含
嵌入式CPU的FP2GA开发MAC控制器的设计全过程,并通过系统软、硬件仿真验证了该设计的可行性,为我国开发MAC控制器
专用芯片提供实用参考.
EPON系统结构系统结构
如图1所示,一个典型的EPON系统主要由三部分组成,即光线路终端(OLT)、无源光分路器(POS)和光网络单元(ONU).其中
OLT位于局端,一般放在中心机房(Central Office,CO),ONU位于用户端,POS连接OLT和ONU,它的功能是分发下行数据和汇聚
上行数据.从OLT到ONU的方向为下行方向,反之为上行方向.OLT上行链路与各业务节点相连,ONU下行链路则与各用户终端设
备连接.
图1 EPON系统架构
在EPON中,从OLT到多个ONU的下行数据传输过程与从多个ONU到OLT的上行数据传输过程有本质的区别,如图2所示.下
行数据采用广播方式以变长以太包的形式从OLT发给多个ONU,每个以太包带有标识目标ONU的逻辑链路标识(LLID),通过识别
LLID判断信息包是发给某个或多个ONU的.当数据流到达ONU时,ONU只提取发给它的信息包而丢弃发给其他ONU的信息包;而
上行数据则采用时分多址接入(TDMA)技术,每个ONU都分配一个传输时隙,所有时隙保持同步,彼此间留有间隙,保证不同ONU的
数据包汇聚到公共光纤时不发生相互碰撞.
图2 EPON的上、下行传输机制
OLT系统设计系统设计
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