精品文檔-下載后可編輯基于EPON系統(tǒng)ONU端RS層的設計方案-技術方案摘要：提出了EPON調(diào)和子層（RS）在光網(wǎng)絡單元端的設計思想。首先介紹了調(diào)和子層要實現(xiàn)的功能，然后對設計方案進行了系統(tǒng)的描述，對各個模塊進行了介紹，給出了工作流程。

0引言

近年來，隨著高清電視、互動多媒體、手機電視和視頻點播新業(yè)務的不斷涌現(xiàn)，用戶對帶寬的需求不斷增大。EPON因其傳輸距離遠、傳輸容量大的優(yōu)勢得到了廣大運營商的青睞。同時，國家三網(wǎng)融合的政策也對EPON技術的應用提供了強大的助力。EPON系統(tǒng)是一個非對稱系統(tǒng)，在OLT端可以有多達32個數(shù)據(jù)鏈路層，1個調(diào)和子層（reconciliationsublayer，簡稱RS）；在ONU端只有1個數(shù)據(jù)鏈路層，1個RS層。RS層處在物理層能和MAC層之間，在下行方向上對從OLT端發(fā)送來的數(shù)據(jù)起著選擇作用，對屬于該ONU的數(shù)據(jù)向下行方向傳遞，對不屬于該ONU的數(shù)據(jù)要把它丟棄，對數(shù)據(jù)起著過濾作用。在上行方向上，主要是對發(fā)送到對端的幀加入前導碼，以便于對端的定位。在ONU端根據(jù)RS層功能，將其分為接收和發(fā)送兩部分，我們就這兩部分功能提出了相應的方案設計。

1RS層接收部分方案的設計

1.1RS層接收模塊主要功能

①對EPON的幀頭（即前導碼）進行檢測；②定位SLD域；③使用SLD域的位置來定位CRC域和檢驗接收到的數(shù)值與使用接收數(shù)據(jù)計算出來的CRC是否相匹配；④使用SLD域的位置來定位LLID域和解析它來測定目的地MAC；⑤假如由于不正確的CRC或者未知的LLID不丟棄報文，那么使用正常的前導碼來取代SLD和LLID，用SFD來取代CRC域，傳送這個報文給相應的MAC；否則則丟棄整個報文，用正常的幀間隔來取代它（在這里我們選擇將報文丟棄）。

1.2RS層接收模塊設計功能介紹

其方案如圖1所示。

圖1RS層接收模塊設計方案

①幀頭檢測及SLD定位。在EPON系統(tǒng)中，EPON幀的前導碼的前5個字節(jié)是固定的，所以可以利用前5個字節(jié)來對幀頭進行判斷，如果接收數(shù)據(jù)的前5個字節(jié)與EPON幀的前5個字節(jié)完全一致，那么就認為幀頭是正確的。那樣，我們就可以斷定SLD字節(jié)所在的位置了。如果幀頭正確，輸出信號Detect_dv就會為1，否則Detect_dv的輸出就會是0。幀頭檢測及SLD定位模塊的輸出信號就是進入該模塊的Rxd[7：0]信號。

②計數(shù)器。計數(shù)器模塊的作用主要是為1進2出模塊提供一個選擇信號輸出的端口以及為FiFo管理1模塊提供寫使能信號。它受信號RX_dv的控制，當Rx_dv為0時，計數(shù)器清零；當Rx_dv為1時，計數(shù)器就會正常地計數(shù)，但是，在計數(shù)到8之前，其輸出信號為0，當計數(shù)到8時，其輸出信號才為1。

③1：2選擇。這是一個信號選擇輸出的模塊，它受計數(shù)器輸出信號的控制，當輸出信號為0時，進入1：2模塊的信號，從端口1輸出，進入RAM1中；當計數(shù)器的輸出信號為1時，進入1：2模塊的信號，從端口2輸出，進入RAM2中。也就是說，當EPON幀經(jīng)過幀頭檢測及SLD定位以后，前導碼進入RAM1中，其他字節(jié)進入RAM2中。

④RAM1與FiFo管理1。當計數(shù)器的輸出信號為0時，經(jīng)過非門以后為1，給FiFo管理1發(fā)送了寫使能信號，F(xiàn)iFo管理1模塊提供寫地址，使從1：2模塊端口1中輸出來的信號按照FiFo管理1模塊提供的地址寫入RAM1中；由于前導碼共8個字節(jié)，所以FiFo管理1模塊僅給提供8個地址；同時它還受Detect_dv作為讀使能信號的控制，當幀頭檢測正確時，Detect_dv為1，就會觸發(fā)FiFo管理1給RAM1提供讀地址，它所提供的地址就是需要CRC-8檢驗的字節(jié)，所以其讀地址就是從SLD域到LLID的地址，這樣要檢驗的字節(jié)就會進入CRC-8模塊進行循環(huán)冗余校驗。

⑤RAM2與FiFo管理2。當計數(shù)器的輸出為1時，F(xiàn)iFo管理2為進入RAM2的數(shù)據(jù)提供了地址，從幀頭檢測及SLD定位模塊來的數(shù)據(jù)經(jīng)1：2選擇模塊根據(jù)FiFo管理2模塊提供的地址進入了RAM2。然后根據(jù)從LLID匹配模塊得來的控制信號對進入RAM2的信號進行相應的處理，當所接收到數(shù)據(jù)所帶的LLID與OLT給本地ONU分配的LLID不匹配時，F(xiàn)iFo管理2模塊就會根據(jù)接收到的是否清除信號，撤銷給要進入RAM2數(shù)據(jù)的地址，那樣，數(shù)據(jù)就會無法進入RAM2，也就是丟棄了與LLID不相匹配的數(shù)據(jù)。當數(shù)所接收到的數(shù)據(jù)LLID與所分配的LLID相符時，LLID匹配模塊就會給FiFo管理2模塊一個寫使能信號，F(xiàn)iFo管理2模塊就會提供所要讀取信號的地址。此模塊與RAM1與FiFo管理1不同的是，RAM2在讀取數(shù)據(jù)的同時也在寫入數(shù)據(jù)。

⑥CRC-8校驗。此模塊主要提供的是對前導碼第3至第7個字節(jié)的循環(huán)冗余校驗，主要目的是提高傳輸系統(tǒng)的通信性能。IEEE802.3ah給出了CRC8校驗的串行算法實現(xiàn)，如圖2所示。

圖2CRC8校驗原理

從圖中看出，串行檢驗算法若要用邏輯語言實現(xiàn)，則需要一個高速的移位寄存器實現(xiàn)GMII總線中的8B數(shù)據(jù)流檢驗。因此串行校驗算法浪費的資源較大。

為了能夠更好地實現(xiàn)CRC-8檢驗，我們可以用并行的CRC-8檢驗，該算法的Verilog實現(xiàn)如下面的程序。d為GMII總線過來的8b碼，next_cec為根據(jù)前一個8b碼計算出來的校驗碼。crc_reg為中間計算結果，初始時crc_reg等于0。

Assignnext_crc[2]=d[5]^d[6]^d[7]^crc_reg[6]^d[1]^crc_reg[0]^crc_reg[1]^crc_reg[2]；

Assignnext_crc[3]=d[4]^crc_reg[3]^d[5]^d[6]^crc_reg[7]^d[0]^crc_reg[1]^crc_reg[2]；

Assignnext_crc[4]=d[4]^crc_reg[3]^d[5]^crc_reg[4]^crc_reg[2]^crc_reg[3]；

Assignnext_crc[5]=d[4]^crc_reg[3]^crc_reg[4]^crc_reg[5]^d[2]^d[3]；

Assignnext_crc[6]=crc_reg[4]^crc_reg[5]^crc_reg[6]^d[1]^d[2]^d[3]；

Assignnext_crc[7]=crc_reg[5]^crc_reg[6]^crc_reg[7]^d[0]^d[1]^d[2]；

⑦CRC8比較。當對前導碼的第3、4、5、6、7字節(jié)進行CRC-8檢驗之后，得到校驗碼，用接收數(shù)據(jù)的校驗碼與所經(jīng)過crc-8模塊得到的校驗碼進行比較，如果兩者相同，表明在數(shù)據(jù)的傳輸過程中沒有出現(xiàn)錯誤，證明接收的碼組是正確的。這時，其輸出信號crc-8_dv通告所得結果，使LLID匹配校驗模塊對接收數(shù)據(jù)的LLID進行校驗。

⑧LLID匹配校驗。對接收到的數(shù)據(jù)LLID與OLT分配給ONU的LLID進行比較，如果兩者一致，表明接收到的數(shù)據(jù)就是屬于該ONU的數(shù)據(jù)，則啟動RAM2的讀使能信號，使信號向MAC層發(fā)送；如果兩者不一致，則把所得到的接收信號丟棄，在這里我們啟動清除信號，停止給進入RAM2的數(shù)據(jù)分配地址，數(shù)據(jù)就會被丟棄。

1.3工作流程

數(shù)據(jù)進入幀頭檢測及SLD定位模塊以后，該模塊對進入的數(shù)據(jù)進行檢測，如果接收到的EPON幀不滿足EPON的幀格式要求，則接收到的數(shù)據(jù)無效，并且Detect_dv會給CRC-8模塊一個信號，通知對方數(shù)據(jù)為無效信號不用對其進行循環(huán)冗余校驗；在數(shù)據(jù)進入幀頭檢測及SLD定位模塊的同時，RX_dv作為計數(shù)器模塊的控制信號控制計數(shù)器，1進2出模塊輸出的端口由計數(shù)器的輸出來控制，前8個字節(jié)也就是前導碼進入圖中上半部分的RAM1，以后的字節(jié)進入RAM2模塊，在FiFo管理1模塊的控制之下，RAM1模塊將第3到7個字節(jié)送到CRC-8模塊，對其進行循環(huán)冗余校驗，并將數(shù)據(jù)輸出到CRC-8比較模塊與從RAM經(jīng)延時模塊的RAM中的第8個字節(jié)進行比較，檢測接收數(shù)據(jù)計算出來的數(shù)據(jù)是否與所帶的CRC域的數(shù)據(jù)是否相匹配，如果匹配crc-8_dv將向LLID匹配校驗模塊發(fā)送使能信號，讓前導碼中的LLID字節(jié)與OLT分配的字節(jié)相比較，如果匹配則向控制圖中下方RAM2的FiFo管理模塊發(fā)送LLID有效的信號，使RAM2開始讀數(shù)據(jù)；如果不匹配，則向FiFo管理2模塊發(fā)送清除信號，使RAM2的寫數(shù)據(jù)無法得到地址，使數(shù)據(jù)自動清除。

2RS層發(fā)送部分方案的設計

RS層發(fā)送部分的主要功能主要是給從MAC層來的數(shù)據(jù)幀和控制幀添加EPON幀的前導碼。由圖2可知，前導碼由8個字節(jié)組成，第3個字節(jié)是定界字符，第6、7個字節(jié)是OLT分配給ONU的邏輯鏈路標志，一個字節(jié)是第3字節(jié)到第7字節(jié)之間字節(jié)的CRC-8校驗碼。所以，在RS層的發(fā)送部分中要對第3到第7字節(jié)做CRC-8校驗。其設計方案如圖3所示。

圖3RS層發(fā)送模塊的設計方案

在這個RAM中，我們設計其為8×8的容量，共有8個地址，每個地址8bit。在LLID寫使能信號的指示下，LLID被寫入被RAM管理模塊分配的相應的地址中。同時，RAM中還存在著前導碼中除LLID域和CRC域的其他字節(jié)，在LLID被寫入RAM后，管理模塊把要檢驗的字節(jié)讀入到CRC-8模塊中進行CRC-8校驗，得到校驗碼。在CRC-8校驗結束之后，會給管理模塊一個指示信號，使其把經(jīng)CRC-8校驗后的校驗碼讀入RAM中，等到幀數(shù)據(jù)到來后，RAM的讀寫功能同時開始進行，把EPON幀傳遞到物理層。

3結束語

EPON是解決寬帶接入的有效方