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本文首先概述了寬帶接入網的現狀和發展趨勢，介紹了PON的發展史并比較了目前三種主流PON技術，指出GPON的技術優勢和發展前景。其次研究了ITU-T G．984規范的GPON光接入系統，分析了GPON系統的網絡結構和協議分層結構，在此基礎上探討了GPON系統各層功能、工作原理和關鍵技術。本文重點部分是ONU系統的硬件設計與實現。通過對ONU分層結構和各層功能分析，提出了基于FPGA+MPU架構的ONU系統的硬件設計方案，將ONU系統分為物理媒介層、GTC層、用戶接口和管理控制平面四個部分。通過市場調研，選取最合適的器件，然后從核心芯片的工作原理和外圍設備入手介紹了各個子模塊的功能與電路實現，分析了系統中高速差分接口互連的設計原理，并采用0rCAD、Allegro電路設計工具完成ONU系統原理圖和PCB設計。最后，本文結合自己設計實現ONU系統的實踐經驗，總結了幾點關于PCB設計中的注意事項，并采用Cadence軟件中的信號完整性仿真設計工具SpecctraQuest對系統中的關鍵信號進行仿真，分析了0NU系統的調試過程。
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