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本文首先概述了宽带接入网的现状和发展趋势，介绍了PON的发展史并比较了目前三种主流PON技术，指出GPON的技术优势和发展前景。其次研究了ITU-T G．984规范的GPON光接入系统，分析了GPON系统的网络结构和协议分层结构，在此基础上探讨了GPON系统各层功能、工作原理和关键技术。本文重点部分是ONU系统的硬件设计与实现。通过对ONU分层结构和各层功能分析，提出了基于FPGA+MPU架构的ONU系统的硬件设计方案，将ONU系统分为物理媒介层、GTC层、用户接口和管理控制平面四个部分。通过市场调研，选取最合适的器件，然后从核心芯片的工作原理和外围设备入手介绍了各个子模块的功能与电路实现，分析了系统中高速差分接口互连的设计原理，并采用0rCAD、Allegro电路设计工具完成ONU系统原理图和PCB设计。最后，本文结合自己设计实现ONU系统的实践经验，总结了几点关于PCB设计中的注意事项，并采用Cadence软件中的信号完整性仿真设计工具SpecctraQuest对系统中的关键信号进行仿真，分析了0NU系统的调试过程。
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