10G以太网光接口的以太网光接口的FPGA实现实现
该设计能够有效、正确地实现10 Gb/s的高速数据传输，并且传输数据的误码均未超过阈值，进而证明了该设计
系统的可靠性和稳定性。采用FPGA中的RocketIO接口来设计10 Gb/s速率的光纤传输，极大地增强了光纤传输
设计的灵活性，通过修改FPGA代码即可用于高速信号传输的多种情况和场合。
1 概述概述
随着人们对通信信息的充裕性、及时性和便捷性的要求越来越高，能够随时随地、方便而及时地获取所需信息，变得越来
越重要。2002年，IEEE通过了10 Gb/s速率的
2009年1月国内3G牌照正式发放，标志着我国3G时代的到来。为了适应移动通信的发展，各大运营商展开了大规模的3G
移动通信网络建设；而移动通信网络建设的核心是基站建设，其成本也是最高的。此外，基站的性能好坏也是移动通信服务质
量的决定因素。所以，运营商在不断寻求新的方式以提高通信服务质量的同时，也在努力降低通信网络建设的成本。分布式基
站具有成本低、环境适应性强、工程建设方便的优势，从而代表了下一代基站的的基本走向。
分布式基站的核心是把传统的宏基站基带处理单元BBU和射频拉远单元RRU分离，二者通过光纤连接。网络部署
时，BBU集中置放，其容量较大，实现了容量和覆盖之间的转换；RRU置于天面，其环境适应性强，并且多个RRU可以共享
BBU基带资源，节省基带投资。为了实现基站和直放站之间更有效的互通，爱立信、华为、NEC、北电网络及西门子五大集
团合力制定了CPRI接口协议。该接口的标准协议成为了一个公共的可用指标之一。
2 CPRI协议简述协议简述[2]
CPRI（Common Public Radio Interface）协议定义了两个协议层——物理层（L1）和数据链路层（L2）。CPRI接口是
位于REC(Radio Equipment Contorl,无线设备控制)和RE(Radio Equipment，无线设备)之间以及两个RE之间的内部数据化接
口；有3种不同的信息流（用户平台数据流SAPIQ、控制和管理平台数据流SAPCM和同步平台数据流SAPS）经过CPRI接口
传输。
3
3.1 基本方案基本方案
用FPGA实现CPRI协议传输具有以下2种方案。
(1) 方案一
RocketIO
该方案的优点是电路板结构紧凑，有利于PCB板布线，且具有很高的系统抗干扰能力。此外，参数设置方便，有利于系
统调试。每块Virtex5型的FPGA芯片中含有多个GTP收发器，可以通过运用4个GTP来实现10 Gb/s的高速率传输。每一个
GTP核中包含一个接收链路和一个发送链路[45]。
(2) 方案二
利用串并转换的专用芯片，如TI公司生产的TLK2501、美国国家半导体设计的串行/解串器SCAN25100[67]等。其
中，SCAN25100的功能最完善，其具备8b/10b编解码、高速串并转换、锁定检测、CPRI信号和帧丢失检测等功能。该芯片具
有高精度延时校准测量电路、时钟管理以及信号调节功能。
3.2 具体实现具体实现
SCAN25100支持的传输速率为2.4576 Gb/s、1.2288 Gb/s和0.6144 Gb/s；TLK2501支持的传输速率为1.5～2.5 Gb/s。
如果采用专用串并转换芯片，为了实现10 Gb/s的速率，必须采用4块专用芯片，从而加大了PCB板的布线难度和电路板面
积，不利于电路设计。
图1 以太网
本文采取第一种设计方案完成10 Gb/s的CPRI高速数据传输设计。如图1所示，以太网光接口包括4部分：10GE光接口、
PHY收发器、时钟模块、FPGA。其中，10GE光接口和PHY收发器是实现该10G以太网光接口的硬件设备；FPGA部分是本
文设计的核心，采用Xilinx公司的 Virtex6芯片。
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