千兆车载实时光纤网络中心节点的设计与实现-论文.pdf

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1、2014．06兵工自动化33(6)OrdnanceIndustryAutomation·53·doi：10．7690／bgzdh．2014．06．014千兆车载实时光纤网络中心节点的设计与实现孙偬晟(上海电控研究所光纤通信研究室，上海200092)摘要：针对目前工业现场和车载信息交换的特点，为了解决车内通信带宽和响应实时性的问题，设计实现千兆光纤网络的中心节点装置。采用FPGA设计中心节点的MAC层逻辑，实现基于无源光网络(Ethernet—basedpassiveopticalnetwork，EPON)的千兆光纤交换协议层，采用GM

2、II媒介无关接口链接节点的千兆物理层电路，千兆物理层芯片采用成熟的高速通信千兆位SERDES器件，并通过交换协议确保交换实时性达到微秒级试验测试结果表明：该装置具有带宽大、交换实时性高、抗电磁干扰能力强和成本低等特点，有很好的实用价值。关键词：无源光网络；千兆以太网；车载环境中图分类号：TJ810．2文献标志码：ADesignandImplementationofGigabitVehicleReal。TimeOptica1NetworkCentralNodeSunSisheng(FiberCommunicationResearchOf

3、fice，ShanghaiElectricControlResearchInstitute，Shanghai200092，China)Abstract：Accordingtoindustryandvehicleinformationcommunicationsfeatures，thispaperdesignandrealizeGigabitopticaInetworkcentralnodetosolveproblemofvehiclecommunicationbandwidthandreal—timeresponse．UseMACla

4、yerlogicofFPGAdesigncentralnode，realizeGigabitvehicleexchangeprotocollayerofEthernet-basedpassiveopticalnetwork(EPON)，useGMIIinterfacetoconnecttheGigabitphysicallayercircuit．TheGigabitphysicallayercoreuseshighspeedcommunicationGigabitSERDES．Thenuseexchangeprotocoltoensu

5、rethemicrosecondreal-timeexchange．Thetestdatashowsthattheequipmentispracticalwithfeaturesofwidebandwidth，highreal-timeexchangerate，highanti—electromagneticdisturbanceabilityandlowcost．Keywords：EPON；GigabitEthernet；vehicleenvironment0引言设备之间的互连需求也越来越复杂，因此对信息交换和数据带宽都提出了新的要

6、求。笔者结合PON技术过去的数年中，光纤网络快速发展，无源光网和千兆以太网的特点，以车载领域和工业现场为应络(passiveopticalnetwork，PON)、密集波分复用用背景，设计实现了千兆光纤网络的中心节点装置。(densewavelengthdivisionmultiplexing，DWDM)、光放大、波长分插复用和高速交换等先进技术获得了1网络结构成功应用。其中，PON已经逐渐主导了整个接入网在网络中，中心节点是网络的主节点，负责网的发展。络控制、管理和资源分配以及上行数据的转发。中光纤接入网中的主要技术就是EPON技术

7、，该心节点通过光分路器和光纤连接各个接入节点构成技术突出接入带宽、支持融合语音、视频和数据业千兆光纤网络，是整个网络中的核心部件。如图1。务、传输距离达到20km。为达到性能和成本间的至平衡，PON采用了点对多点、端到端之间没有有源器件的光网络，在整个传输中PON内部使用的部件是无源的光部件，包括光纤和光分路器J。在传统接入网络的协议层，主流技术有以太网图1网络结构示意图和ATM。以太网具有更小的帧开销，达到7．42％，2EPON网络协议设计并易于升级和管理维护，已经远远超越了ATM，成为世界范围内最广泛应用的接入技术。目前车载信中心

8、节点分为协议层和物理层，其中协议层负息网络已成为下一个通信业界发展的热点，车内安责管理千兆光纤网络，协调各接入节点的实时媒质全、娱乐、诊断和辅助电子设备的数量在不断增加，接入机制，并转发接入节点发送的上行数据，实现收稿日