針對GPON突發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態性質，BMR必須滿足一組特定的要求。理想的BMR應有非常快的鎖定時間，支持高速串行數據速率，同時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，過去FPGA提供靈活性和很高的集成度，但這些FPGA的SERDES不能滿足GPON所要求的鎖定時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。

　　這個方法所關注的是性能和功耗。FPGA對PON終端提供了另外一種方法，這種FPGA是LatticeSC系列。這些器件通過合并每個I/O內的特殊邏輯來應對BMR的挑戰，可動態地適應不同的線而無需使用FPGA邏輯。

　　如圖2所示，嵌入在每個I/O中的是輸入延時塊（INDEL）和自適應輸入邏輯（AIL），動態地補償時序相位變化，使每個引腳的速度達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。

　　如何進行AIL相位修正

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

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

　　AIL窗用來從延時鏈獲取采樣數據。這個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行研究算法的信息。在最大的窗，采樣寄存器的每個邊有4個邊沿檢測寄存器。圖4展示了AIL窗的寄存器分布和窗的大小。