在城域网传输领域,电信运营商丰富的业务要求直接推动传统的SDH(同步数字体系)网络向MSTP(多业务传输平台)网络演变。特别是为满足城域以太网的传输应用需求,电信设备制造商在推出第一代透传非SDH业务的MSTP基础上,纷纷开发能支持更多以太网业务汇聚、拥有更好QoS(服务质量)保证的新一代MSTP设备。目前,大部分商用的MSTP设备已经具备对10Mbps、100Mbps甚至1000Mbps以太网业务的汇聚、交换及传输功能,但随着用户对高带宽以太网业务需求的日益旺盛,集成高端口密度、高业务汇聚比、支持二层交换的1000 Mbps以太网功能的MSTP产品正成为各厂家竞相开发的热点。在传统的MSTP设备中,由于器件封装技术的限制,一块接入板卡通常只提供一个或者两个千兆以太网端口,同时由于信号处理技术的限制,往往只能通过相邻级联的方式将两路千兆以太网信号透明地映射进一路标准的2.5Gb/s SDH信号。而目前的第三代MSTP设备,在信号处理层面,GFP(通用成帧规程)封装技术和虚级联技术能将多路千兆以太网信号映射进不同的2.5Gb/s SDH信号。因此,本文在传统的两端口接入板卡基础上,研究一种4端口千兆以太网业务汇聚板卡的实现。通过创新性地提出使用小体积千兆以太网收发器与高集成度物理层处理芯片的结合,在同样面积的接入板卡上支持4个千兆以太网端口,从而将板卡的业务汇聚能力提高一倍。本文重点研究了业界体积最小的千兆以太网光收发器——SFP(小封装可插拔)收发器的实现和应用。使用这种小体积收发器,能够使板卡上的器件布局变得容易、可靠;同时,通过对该收发器引脚定义以及外围电路的研究,确定了以PM8354作为物理层处理芯片。PM8354集成4个千兆以太网信号物理层的处理能力,而且数据收发引脚使用和SFP收发器数据收发引脚一样的电平设计。这样一方面它正好满足了对4路千兆信号的处理,另一方面它和SFP收发器的配合能大大简化电路的设计。本文还在研究Alcatel通用的板卡管理架构的基础上,对管理板卡上的器件以及板卡本身的软件接口进行了设计。一款FPGA(现场可编程门阵列)芯片用于管理板卡上的器件,另一款ASIC(特定用途集成电路)芯片用于管理板卡以及和上层管理软件通信。上层管理软件能够根据本文的寄存器设置和统一的总线接口对该板卡进行有效的控制和管理。