以太无源光网络中光网络单元注册的FPGA实现

殷爱菡，刘方仁

（华东交通大学信息工程学院，江西南昌 330013）

以太无源光网络EPON（ethernet passive optical network，EPON）是光接入网的重要解决方案之一[1]，为了实现EPON系统良好的可扩展性和方便的操作维护管理，在系统开通运行后，新连接的或者掉电的光网络单元ONU（optical network unit，ONU）需要能够自动加入到系统中，而不影响其它正常工作的ONU。以往关于ONU注册的研究，大部分集中在对ONU注册算法的研究，如对ONU注册窗口大小和周期的选择[2]，以及对ONU注册流程及其安全性研究[3]，很少涉及到ONU注册的硬件实现。本文提出了一种基于FPGA的ONU注册方案，且采用自顶向下的设计方法，通过硬件描述语言Verilog HDL编程实现，该方案具有占用硬件资源少、结构简单、可靠性高和可移植性等优点。

1 ONU注册的过程及原理

ONU的注册是指新连接的或断线的ONU接入网络，能够被光线路终端OLT（optical line terminal，OLT）自动识别，这一过程由OLT来驱动。注册过程中需要的控制帧有：传送注册授权和带宽授权的GATE帧，传送注册请求的REGISTER_REQ帧，传送注册信息的REGISTER帧，传送注册确认信息的REGISTER_ACK帧。具体的注册过程及原理如下.

1）OLT周期性的向系统各个ONU广播发送注册授权GATE帧，让新接入的或者断线的ONU有机会被OLT识别。OLT发送注册授权GATE帧后，启动发现窗口定时器，若定时器超时未收到ONU的应答，则关闭发现窗口，等待下一周期的到来[4]。

2）已注册的ONU忽略注册授权GATE帧，而未注册的ONU接收到注册授权GATE帧后，首先根据时间标签调整本地时钟，然后在授权的时隙内利用REGISTER_REQ帧发送注册请求信息。若ONU在发送注册请求后的指定时间内未收到OLT发来的REGISTER帧，则认为发生了注册冲突。……