基于VideoPON的光纤以太网交换机的设计

摘要

随着社会、经济、科技的不断发展，人们对社会安全性要求越来越高。为了构建社会主义和谐社会，公安部门提出了“平安社会”建设，视频监控系统开始应用于安全防范。近年来，数字视频监控系统开始取代模拟视频监控系统，并且开始偏向于多信号传输和监控，而不仅仅局限于视频监控。而以太网数据传输业务则是多业务传输监控中需求最多的业务。因此，带有以太网数据传输功能的视频监控平台越来越受到市场的欢迎。
　　 目前，国内的数字视频监控平台多采用点对点传输方式，利用此视频监控平台承载以太网等其他业务具有浪费光纤资源、组网方式单一等缺点。国外市场多采用WDM和DWDM技术传输视频等多业务信号，虽节省光纤资源，但成本较高，不符合国内市场需求。而利用PON技术搭载视频及以太网数据则弥补了上述缺点。针对数字视频监控系统发展特点，武汉微创光电股份有限公司首先设计了利用PON技术传输视频信号的VideoPON视频监控平台。
　　 根据市场需求，本课题在VideoPON视频监控平台基础上完成了以太网交换机的设计。它以VideoPON视频监控平台为载体，以光纤为传输媒介，实现1路OLT和8路ONU共9端口以太网数据交换，满足了在视频监控系统中用户对以太网业务的迫切需求。相对于传统数字视频监控平台中以太网业务处理，它结合了VideoPON视频监控平台的诸多优点，具有传输距离长、节省光纤资源、组网方式多样化等优点。本课题根据以太网交换机拓扑结构图，提出了以太网交换机性能指标要求，选择了RTL8316B作为以太网交换芯片，利用PADS2007软件完成了整个系统的硬件设计，讨论分析了在光通信网络中的加扰技术，利用VHDL语言完成了整个系统的软件设计。
　　 通过对整个系统的测试分析，表明本课题研究实现的以太网交换机可以实现以太网数据传输，完成OLT端和各个ONU端以太网数据交换，具有很高的可靠性和实用性，完全满足了用户对视频监控系统中以太网数据传输业务的需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题来源与论文研究内容

第2章 以太网交换机整体设计

2.1以太网交换机性能指标要求

2.2 VideoPON系统构成及关键技术实现

2.2.1 VideoPON系统组成

2.2.2 PON

2.2.3 VideoPON系统关键技术实现

2.3 VideoPON系统中以太网交换机总体设计方案

2.4本章小结

第3章 以太网交换机硬件设计

3.1 ONU端硬件电路设计

3.1.1 ONU端电源部分电路设计方案

3.1.2 ONU端以太网接口部分电路设计方案

3.1.3 ONU端信号处理部分电路设计方案

3.1.4 ONU端光路部分电路设计方案

3.2 OLT端硬件电路设计

3.2.1 OLT端电源部分电路设计方案

3.2.2 OLT端以太网接口部分电路设计方案

3.2.3 OLT端以太网交换部分电路设计方案

3.2.4 OLT端信号处理部分电路设计方案

3.2.5 OLT端光路部分电路设计方案

3.3系统PCB电路设计

3.4本章小结

第4章 以太网交换机程序设计

4.1 ONU端以太网相关程序设计

4.1.1 ONU端时钟处理模块程序设计

4.1.2 ONU端以太网SMII格式数据处理模块程序设计

4.1.3 ONU端MIIM以太网功能配置模块程序设计

4.1.4 ONU端复接程序设计

4.1.5 ONU端扰码程序设计

4.2 OLT端以太网相关程序设计

4.2.1 OLT端时钟处理模块程序设计

4.2.2 OLT端对ONU以太网数据恢复处理模块程序设计

4.2.3 OLT端本地以太网数据处理模块程序设计

4.2.4 OLT端以太网交换芯片配置模块程序设计

4.3本章小结

第5章系统调试与测试结果

5.1系统调试

5.1.1系统硬件调试

5.1.2系统软件调试

5.2测试结果与分析

5.3本章小结

第6章总结与展望

6.1课题工作总结

6.2课题工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文