本文主要研究基于802.3av协议的10G EPON系统ONU交换模块的原理及设计实现。首先从理论上对10G EPON技术进行了介绍和分析,为ONU MAC交换模块的设计实现提供了理论基础;然后简要阐述了ONU MAC的功能划分及数据处理流程;最后重点介绍了ONU MAC交换模块的子模块划分及各个功能子模块的设计实现及功能仿真。设计过程采用自顶向下的方式,首先介绍了整个ONU交换模块的功能结构,紧接着依据下行数据处理和上行数据处理两个基本功能对ONU交换模块做进一步的细分,随后分别详细阐述各子模块的功能划分及设计原理,最后搭建测试平台对逻辑设计进行功能仿真来检查设计结果。本设计由下行接收缓存,下行发送控制,上行接收缓存,上行接收控制,本地优先级映射,队列管理,报告7个模块组成。下行接收缓存模块实现对从MAC发往用户侧的数据帧的缓存功能;下行发送控制模块实现对发往用户侧的数据帧的转发控制及格式变换功能;上行接收缓存模块实现从对应用户侧端口接收数据帧并变换帧格式的功能;上行接收控制模块实现对用户侧发送来的数据帧进行合法性检查,过滤及添加帧信息头等功能;本地优先级映射模块实现数据帧的本地优先级映射功能;队列管理模块实现对上行接收数据帧的入队管理及队列调度功能;报告模块实现1G速率队列报告和10G速率队列报告维护功能。采用硬件描述语言Verilog HDL对设计进行逻辑描述,并使用ModelSim SE 6.5a对逻辑设计进行仿真,对设计的各个功能进行功能验证。