40gb%2fs甚短距离光传输技术

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1、摘要随着人们对信道带宽需求的爆炸式增长，高速光网络得到了越来越广泛的应用。除了传统的长距离光纤骨干网应用，还存在着在较短距离内传输大容量数据的传输需求，例如电信局内的核心路由器、ATM设备、光交叉连接设备(OXC)、密集波分复用(DWDM)设备甚至芯片到芯片之间，数据传输速率都达到了10Gb／s甚至40Gb／s。因此，甚短距离(VSR，VeryShortReach)光传输已成为通信领域内的一大热门技术，有着广阔的市场前景。光网络互连论坛(OIF，OpticalIntemetworkingForum)制定的针对40Gb／s甚短距

2、离光传输的VSR5标准中，收发机系统由转换集成电路、并行光发射和光接收模块以及互连光纤组成，其中的转换集成电路用于SFI．5与VSR5接口之间的转换。本文研究了基于12路并行技术方案的VSR5实验系统，重点研究了转换集成电路的设计和实现。通过采用两片AlteraFPGA，本文设计实现了包括去斜移、帧同步、通道映射等在内所有转换电路的功能。为了满足系统的40Gb／s的数据率，本文对转换集成电路各功能模块均进行了精心设计，包括合理配置FPGA内嵌吉比特收发器，设计发送端去斜移电路使用滑动窗口生成器和通道复用的窗口比较器，设计接收端

3、去斜移电路使用分级判决结构，设计帧对齐电路采用二分查找法，设计通道映射模块应用读写时钟频率异步的双端口RAM等，不仅节省了器件资源，而且确保了系统的稳定工作和OC768帧数据的准确传输。将本文设计的转换集成电路应用到VSR5实验系统中，配合并行光发射和接收模块以及12芯扁平带状光纤进行了点到点的测试，二小时的测试结果表明误码率小于lxl0。12。该转换集成电路可应用于实际设备间的高速光背板连接，为今后设计完全自主知识产权的40Gb／s甚短距离并行光传输系统奠定了基础。关键词：40Gb／s甚短距离并行光传输；VSR5；SFI．5

4、；FPGA；转换集成电路；去斜移；帧同步；通道映射AbstractAstheexplosiveincreaseofthedemandofbandwidth，high-speedopticaltransmissionsystemisusedmoreandmorewidely．Besidestraditionallong—distancebonenetworks，therearealsotransmissiondemandsforhugeamountofdatainashortdistance．Forexample，therate

5、ofdatatransmittedhasalreadyreached10Gb／s，even40Gb／s，betweencorerouters，ATMdevices，OXCdevices，DWDMdevicesintelecommunicationoffice，evenfromchiptochip．Asaresult，theVSR(VeryShortReach)opticaltransmissionhasalreadybecomeahottechnologyincommunicationfield，andhaswidemarke

6、tforeground．A40Gb／sveryshortreachtransmissionsystemiscomposedofaconvertercircuit，aparallelopticaltransmitter,aparallelopticalreceiverandconnectionfibersinVSR5agreementmadeoutbyOpticalIntemetworkingForum，inwhichtheconvertercircuitisusedforconversionbetweenSFI一5andVSR

7、5interfaces．ThispaperdoessomeresearchonVSR5implementarysystem，focusingonthedesignofconvertercircuit．BytwoFPGAchipsofAlteracompany,thisdesignrealizesallconversionfunctions，includingde-skew,framesynchronizationandchannelmapping．Inordertosatisfythedemandofthe40Gb／sdata

8、transmissionrate，thepaperdesignsallfunctionalmodulesintheconvertercircuitaboratively,includingconfigingtheGXBembeddedintheFPGAproperly,app