低成本无线—光纤接入节点的硬件设计

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无线光纤宽带接入网络(WOBAN)提供了一种高速、低成本的面向电信网“最后一公里”的解决方案。WOBAN接入技术结合了无源光网络技术(PON)和无线网状网技术(WMN),拥有高速大容量、接入方式灵活多样、组网成本低等优势。本文选择用于WOBAN的低成本接入节点作为研究对象,完成了一系列的硬件设计与实现工作。同时,还对WOBAN中的路由技术进行了较深入的研究。本文的主要研究工作总结如下:1)设计了一种基于Busaker-Gowen的融合性路由算法(BGR)。 BGR引入了时延感知的概念,将最小费用最大流问题转化为最大化吞吐量最小化平均时延问题。基于Matlab的仿真结果显示:与常见的多径最小跳数算法(MMHR)相比,BGR能够以较小的时延代价换取较大的网络吞吐量性能的提升。2)提出了低成本无线-光纤接入节点硬件设计方案。该方案分为光接入部分、以太网接入部分和WiFi接入部分。其中,光接入部分采用光收发器OPEP-33-A4Q1R实现光电转换,上下行数据流经SERDES芯片SY87725L串并转换后交由FPGA芯片EP2C20处理;以太网接入部分采用以太网控制芯片DM9000aep和RJ45接口提供4路100M以太网接入,以太网数据也在EP2C20中处理;无线接入部分采用UN5700WiFi模块,无线数据在ARM处理器S3C2440中封装,并通过S3C2440与EP2C20的互连实现有线接入与无线接入部分的数据交换。在设计中充分考虑成本因素,选用工艺成熟的芯片,全板采用SMT表贴工艺,以降低节点的成本及功耗。3)实现了低成本无线-光纤接入节点硬件,并完成相关部分的驱动程序设计。其中,印制电路板的制作工艺为:4层板,FR-4基材,内基铜厚度35um,外基铜厚度18um,板件尺寸327.2x111.2x1.6(长x宽x高,单位:mm),沉金工艺表面处理。驱动编写部分基于QuartusⅡ开发工具,软件语言是Verilog-HDL,完成了光接入部分的FPGA数据接口、DM9000aep的FPGA驱动等关键模块的软件实现,以及无线模块的Linux驱动移植,最后对整板做了功能调试,为后续研究提供了完整可靠的软硬件平台。
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