時(shí)間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(0)
在2005年，F(xiàn)SAN(全業(yè)務(wù)接入網(wǎng))組商定了千兆位無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)規(guī)范(見圖1)。此規(guī)范建立了語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻具有成本效益的遞交過程，這包括遞交到終端用戶的服務(wù)質(zhì)量?！甪irst mile’接入技術(shù)采用光纖連接(光纖到用戶系統(tǒng)連接)可增加寬帶內(nèi)容選擇。GPON很可能超過以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)成為未來光網(wǎng)絡(luò)的選擇。
GPON是一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù)從光線路終端(OLT)經(jīng)光纖送到光分路器，分路器重復(fù)分路業(yè)務(wù)到專門的相同數(shù)據(jù)流數(shù)。這些數(shù)據(jù)流的每一個(gè)直接到遠(yuǎn)程光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，ONU提取指定所需的數(shù)據(jù)。在上游其過程與上述相反。
GPON在下游方向所提供的帶寬是上游方向的兩倍(64分路對(duì)32分路)。帶寬效率得到很大改善，因?yàn)槎ㄎ坏奈惠^少，而更多位用于用戶。效率的改善是GPON技術(shù)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)，這也為它正在成為數(shù)據(jù)遞交選擇技術(shù)的原因。
鎖定時(shí)間
GPON業(yè)務(wù)是異步的，下游規(guī)定為2.488Gbyte/s，上游定義為1.244Gbyte/s。在上游業(yè)務(wù)中，給每個(gè)用戶一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)隙。從ONU到OLT的業(yè)務(wù)不是連續(xù)的，由數(shù)據(jù)突發(fā)組成。在上游方向的接收端，為了獲得高速數(shù)據(jù)需要系統(tǒng)同步和時(shí)鐘鎖定。
處理這些高速數(shù)據(jù)突發(fā)所需的鎖定時(shí)間，對(duì)于GPON是50位時(shí)間，而傳統(tǒng)系統(tǒng)允許相當(dāng)長(zhǎng)的鎖定時(shí)間(通常幾千位時(shí)間)。傳統(tǒng)技術(shù)(如時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路)不能用在這些情況下，所以，專門分立突發(fā)模式接收機(jī)用來滿足上游數(shù)據(jù)中固有的非常短鎖定時(shí)間的要求。然而，這類接收機(jī)消耗大量功率，導(dǎo)致占位面積不是最佳，使整個(gè)系統(tǒng)成本增加。
延遲和自適應(yīng)
FPGA器件可解決此問題。輸入緩沖器包含適合不同線路條件的專門邏輯。每個(gè)可編程I/O單元包含4個(gè)可編程I/O(見圖2)。這些I/O的每個(gè)I/O都包含專門的邏輯，允許器件補(bǔ)償由每個(gè)引腳高達(dá)2Gbyte/s性能引起的定時(shí)變化。其關(guān)鍵是輸入延遲邏輯和自適應(yīng)輸入邏輯(AIL)。
輸入延遲邏輯功能提供高達(dá)128個(gè)延遲單元，使輸入數(shù)據(jù)在0.45ps額定延遲。與輸入延遲邏輯相連的所有功能為監(jiān)控和保持輸入時(shí)鐘/數(shù)據(jù)相位關(guān)系提供I/O邏輯性能，以保證單個(gè)I/O的建立和保持時(shí)間。檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)和延遲數(shù)據(jù)(為了使采樣時(shí)鐘沿不在轉(zhuǎn)變點(diǎn)處)，從而正確地鎖定數(shù)據(jù)。此模式是一個(gè)自控制閉環(huán)系統(tǒng)，可由FPGA控制。它可跟蹤和補(bǔ)償由壓力、電壓和溫度引起的延遲變化，而這些變化可能導(dǎo)致參量超過整個(gè)系統(tǒng)控制范圍。
為了集中在無(wú)噪聲環(huán)境下，所有工作都是基于"伸縮窗：(‘sliding window’)原理。此窗取輸入數(shù)據(jù)的多個(gè)連續(xù)周期的抽點(diǎn)。為了在任何給定時(shí)間采樣，所有數(shù)據(jù)周期都呈現(xiàn)在延遲鏈上。例如，數(shù)據(jù)率為1.25Gbyte/s，則全部7個(gè)數(shù)據(jù)周期呈現(xiàn)在延遲鏈中。AIL寄存沿延遲線給定點(diǎn)(取決于窗位置)的9個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)位。一個(gè)中心分接頭寄存器(見圖3)做為數(shù)據(jù)有效窗的參考點(diǎn)，而周圍的寄存器確定窗寬度。根據(jù)來自延遲分接頭寄存器的反饋，定時(shí)通過延遲單元數(shù)(128)的數(shù)據(jù)輸入，選擇數(shù)據(jù)眼最好是無(wú)噪聲環(huán)境。
鎖定功能
數(shù)據(jù)有效窗大小做為最壞情況有效周期的函數(shù)是用戶可選擇的。窗大小應(yīng)盡可能的大，而且最大總是小于最壞情況下有效數(shù)據(jù)周期。數(shù)據(jù)采集最壞情況起始位置是在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變周期內(nèi)對(duì)準(zhǔn)AIL時(shí)。在窗內(nèi)采樣到中心分接頭寄存器的左右寄存器的數(shù)據(jù)位，基于這些采樣，AIL開始以90ps步長(zhǎng)進(jìn)行搜索(圖4)。
所示的3個(gè)寄存器是：中心分接頭寄存器，取樣L寄存器和取樣R寄存器。在開始狀態(tài)取樣R寄存器是0、中心分接頭寄存器可以是1或0，取樣L寄存器是1。隨著AIL進(jìn)行3步，當(dāng)所有寄存器都示為1時(shí)，實(shí)現(xiàn)鎖定。這是在無(wú)噪聲環(huán)境和數(shù)據(jù)可靠情況下。
一旦搜索開始，AIL繼續(xù)單方向進(jìn)行，因?yàn)檫@可防止噪聲環(huán)境下造成鎖定。當(dāng)檢測(cè)到穩(wěn)定數(shù)據(jù)，AIL繼續(xù)跟蹤由低速抖動(dòng)/漂移、壓力、電壓和溫度變化引起的偏差，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)恢復(fù)問題。
高性能器件
有些器件不僅僅包含工作在2Gbyte/s的高速并行I/O，而且也兼有FPGA結(jié)構(gòu)和32個(gè)通道(工作在3.8Gbyte/s)。這與先進(jìn)的嵌入式物理編碼子層相接合，為高速通信協(xié)議提供一個(gè)靈活的平臺(tái)方案。一些器件提供多結(jié)構(gòu)ADIC單元，每個(gè)單元包含低功率高性能所需的50K ASIC型的門。
這些前置工作ASIC單元，使性能最大化地快速上市。它們包含GbE和10G Ethernet用的IP、SP14.2接口和存儲(chǔ)器控制器等。這些特性使這些器件的SC/M家庭適合集成GPON方案(如實(shí)發(fā)模式接收機(jī)功能)，用一個(gè)FPGA做為復(fù)雜問題的單片系統(tǒng)方案。這比其他分立方案節(jié)省板面積50%~80%，節(jié)省功率4~8倍。
GPON參考設(shè)計(jì)可免費(fèi)從Internet下載，參考設(shè)計(jì)為上游GPON業(yè)務(wù)終端展示可用的方案。此設(shè)計(jì)產(chǎn)生具有44位報(bào)頭和一個(gè)信頭(包含可編程定界符和長(zhǎng)度半幀)的GPON幀。它可以仿真多ONU和在1幀內(nèi)產(chǎn)生多分組突發(fā)。(彭京湘)
圖1 GPON功能框圖
圖2 FPGA輸入邏輯
圖3 伸縮數(shù)據(jù)有效窗
圖4 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖定
關(guān)鍵詞標(biāo)簽：千兆位無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)
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