針對GPON突發(fā)模式接收器的低功耗FPGA方案

　　理想的BMR

　　如前所述，為了處理上行通路的動(dòng)態(tài)性質(zhì)，BMR必須滿(mǎn)足一組特定的要求。理想的BMR應有非?？斓逆i定時(shí)間，支持高速串行數據速率，同時(shí)又保持最小的尺寸和最小的功耗。傳統的BMR已提供了針對GPON的數據速率，但在成本、功耗和電路板的面積方面做了一些折衷。另外一方面，過(guò)去FPGA提供靈活性和很高的集成度，但這些FPGA的SERDES不能滿(mǎn)足GPON所要求的鎖定時(shí)間和數據速率的要求。理想的解決方案取決于BMR和FPGA?，F在的解決方案是目前FPGA的I/O能力。這些編程平臺的獨特功能是在每個(gè)引腳上端接上行PON通路，與傳統的BMR器件相比較，提供了節省成本和可升級的解決方案。目前使用的最普通的方法是用FPGA采樣輸入數據。

　　這個(gè)方法所關(guān)注的是性能和功耗。FPGA對PON終端提供了另外一種方法，這種FPGA是LatticeSC系列。這些器件通過(guò)合并每個(gè)I/O內的特殊邏輯來(lái)應對BMR的挑戰，可動(dòng)態(tài)地適應不同的線(xiàn)而無(wú)需使用FPGA邏輯。

　　如圖2所示，嵌入在每個(gè)I/O中的是輸入延時(shí)塊（INDEL）和自適應輸入邏輯（AIL），動(dòng)態(tài)地補償時(shí)序相位變化，使每個(gè)引腳的速度達2Gbps。終端的結果是完整的I/O系統，支持快速鎖定時(shí)間和傳統BMR的性能，但具有很高的集成度，而且是低功耗的編程平臺。

　　如何進(jìn)行AIL相位修正

　　傳統的BMR使用時(shí)鐘數據恢復（CDR）在OLT中產(chǎn)生上行采樣時(shí)鐘。如前所述，用于GPON應用的時(shí)鐘方法要求專(zhuān)用的大功率電路，以滿(mǎn)足挑戰性的速度和上行通路的鎖定時(shí)間要求。因為GPON的物理層是基于現有的TDM設備，GPON其本身的性質(zhì)是時(shí)間環(huán)，意為在OLT本地的參考時(shí)鐘可以作為參考時(shí)鐘來(lái)采樣輸入數據。AIL利用這個(gè)本地OLT時(shí)鐘源產(chǎn)生本地的625MHz時(shí)鐘。這個(gè)時(shí)鐘用來(lái)對輸入數據采樣，對連續突發(fā)模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)延時(shí)，端接多個(gè)ONU時(shí)補償上行通路的相位變化。

　　128個(gè)抽頭的延時(shí)（每個(gè)45ps）使能多個(gè)輸入數據的連續周期，在延時(shí)鏈路中任何時(shí)間都能進(jìn)行采樣。自適應輸入邏輯（AIL）監控這個(gè)輸入數據的多個(gè)采樣，動(dòng)態(tài)調整時(shí)鐘，數據相位關(guān)系，直到找到有效的采樣點(diǎn)。含有數據、轉換、抖動(dòng)和噪聲的輸入數據信號通過(guò)延時(shí)鏈路。于是AIL通過(guò)延時(shí)鏈滑動(dòng)捕獲窗，根據單獨的數據轉換尋找穩定的數據。一旦發(fā)現穩定的數據，AIL將繼續監控輸入和數據，動(dòng)態(tài)補償由于工藝、電壓和溫度而引起的低頻抖動(dòng)，漂移和變化。用延時(shí)鏈建立數據的多個(gè)復本的新方法提供了比用高速時(shí)鐘采樣數據功耗低的解決方案。圖3為對AIL方法的觀(guān)察。

　　AIL窗用來(lái)從延時(shí)鏈獲取采樣數據。這個(gè)窗含有邊沿檢測寄存器和中心抽頭采樣寄存器。中心抽頭寄存器是采樣到數據的實(shí)際寄存器，隨后再送到FPGA。邊沿檢測寄存器是窗的“眼睛和耳朵”，因為其反饋提供了進(jìn)行研究算法的信息。在最大的窗，采樣寄存器的每個(gè)邊有4個(gè)邊沿檢測寄存器。圖4展示了AIL窗的寄存器分布和窗的大小。