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本文研究了光网络单元(ONU)MAC控制芯片的FPGA设计，并在此基础上设计开发了ONU硬件系统。首先简要介绍了EPON的特点及工作原理，以及国内外EPONMAC控制芯片和系统的研究进展。然后给出了我们的ONU端MAC控制芯片总体设计方案。重点研究了ONU端MAC控制芯片设计的五项关键技术。一、设计了高效的下行分类、上行复用模块，保证了ONU芯片对EPON中MPCP帧、OAM帧和数据帧的有效识别和正确处理。二、创新性地将ONU端的MPCP功能用FPGA来实现，从而大大提高了ONUMAC控制芯片对MPCP帧的处理效率，保证了EPON中注册、带宽分配等核心功能的高效执行。三、设计了SDRAM控制器和系统接口模块，利用该设计能够很好的将ONU上行数据以帧为单位写入SDRAM中缓存，或从SDRAM中读出。四、针对ONU下行方向“千兆进，百兆出”的特点，提出了下行流量控制的FPGA解决方案，避免了下行数据的丢失。五、提出利用IGMPSnooping协议在EPON中实现二层组播的FPGA解决方案，从而保证EPON对IPTV等宽带多媒体业务的支持。