以太网无源光网络（EPON）设备的硬件设计及调试

摘要

随着互联网业务的快速发展，对网络带宽提出了越来越高的要求。由于骨干网已有足够的能力支持宽带业务，接入网带宽成为整个传输网络的瓶颈。以以太网(Ethemet)为基础的以太网无源光网络(EPON)是未来实现宽带、多业务综合接入的重要技术手段，它采用点到多点结构、无源光网络传输，在以太网之上提供多种业务。它综合了PON技术和以太网技术二者的优点，以其高带宽、低成本、易使用、易升级的优良特性成为光接入网的最佳选择。随着EPON国际标准——IEEE802．3ah的正式发布，EPON的产业联盟已经吸引了众多厂商的积极参与。目前北美和日本光纤到户(FTTH)的建设已经规模展开，而国内FTTH的实验也开始在一些地方实施。目前已有一些厂商开始提供EPON的硬件解决方案以及相应的网管系统，但到现在为止大部分还处于商业测试阶段。 本文的工作主要集中在EPON设备的硬件设计及调试工作。EPON硬件系统主要由两个通道构成：数据通道和管理通道。首先，根据所要实现的功能，设计EPON硬件系统的总体方案，确立核心芯片的选型。在数据接入功能上，选择Passave EPON芯片组作为局端设备(OLT)和用户端设备(ONU)的MAC芯片；在网络管理功能上，选择PowerPC405EP作为主处理器的核心芯片。其次，完成OLT设备的原理图和PCB的设计，实现上行方向到骨干网的千兆以太网接口、下行方向到ONU光口的通信；完成ONU设备的原理图和PCB设计，实现上行方向的光口、下行方向到用户侧的10/100/1000M以太网接口之间的通信；并对其相关外围接口做了相应处理。在OLT及ONU设备的调试上，主要完成对其自带PASSJTAG包的调试以及EEPROM启动参数配置的选择，从而实现EPON系统MAC芯片的系统功能初始化、启动配置及工作模式的选择。该芯片组接口灵活，完全符合802.3ah标准，使得开发出的系统能很好的解决目前接入网的需求。 用于网络设备管理、启动配置及调试的接口也是EPON设备必不可少的。为了使网管系统能够高效、稳定的运行，我们采用嵌入式Linux系统来完成各种网络监测参数的记录、读取、存储以及协议间的转换。以PowerPC405EP为核心芯片的硬件设备作为嵌入式系统的硬件平台(称为HOST CPU)，使网管人员可实时、远程监测网络状态，对网络故障、意外事件进行及时处理，保证良好的QoS。HOSTCPU与OLT的MAC芯片的通信接口我们选择本地总线(Local Bus)方式。同时为了便于升级和维护，对EPON设备的相关可扩展接口作了相应处理。嵌入式硬件设备HOST CPU的调试工作相对复杂。除完成Local Bus及其相关控制信号线的调试外，还要完成作为CPU外围扩展设备的OLT MAC芯片的驱动程序调试。采用软硬件相结合的调试方式，建立HOST CPU对OLT MAC芯片的高速、频繁的访问机制，实现了实时管理、监测网络设备运行的目的。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2基于EPON的FTTH解决方案

1.3 EPON的定义、现状及发展趋势

1.3.1 EPON的定义

1.3.2 EPON的现状及发展趋势

1.4课题来源、主要研究方向及章节安排

1.4.1课题来源及研究方向

1.4.2本文的主要内容及章节安排

第二章EPON硬件系统的总体设计及功能概述

2.1 EPON系统的总体结构

2.1.1 EPON系统的结构和工作原理

2.1.2 EPON的特点及优势

2.2 EPON硬件系统总体方案

2.2.1数据通道核心芯片结构及功能介绍

2.2.2管理通道CPU芯片结构及功能介绍[21]

2.3小结

第三章EPON网络管理设备的设计及调试

3.1 HOST CPU的硬件设计[21]

3.1.1 HOST CPU Local Bus总线设计

3.1.2 HOST CPU以太网口的设计

3.2 HOST CPU的软件设计[21]

3.2.1嵌入式系统的移植

3.2.2 Local Bus驱动程序的设计

3.3 HOST CPU的调试

3.4 小结

第四章用户端设备ONU的设计及调试

4.1用户端设备ONU的硬件设计

4.2用户端设备ONU的调试过程

4.2.1 PASSJTAG软件包的调试

4.2.2 EEPROM参数配置过程

4.3小结

第五章EPON系统OLT设备的硬件设计及相关调试

5.1局端设备OLT的硬件设计

5.2局端设备OLT的调试过程

5.3小结

第六章结束语

6.1电磁兼容设计

6.2系统性能分析及相关改进

致谢

参考文献

附录一HOST CPU电路原理图

附录二ONU设备的电路原理图

攻读硕士学位期间的研究成果

个人简历