每个ALM有8个带可分块查找表(LUT)的输入、2个专用的嵌入式加法器、两个专用寄存器以及附加的逻辑增强块(见图3)。这些功能可以让ALM实现完整的六输入LUT或者选择一个七输入的LUT。它们也能用来创建较小型LUT的多种组合的两个独立输出以实现高效的逻辑封装。第三，无需额外的资源即可实现复杂的逻辑算术功能。

图3：FPGA ALM方框图。

ALM采用多轨互联架构进行布线，能够使FPGA实现高速逻辑、算术和寄存器功能。这种多轨连接方式由于连接较少，能够向周围的逻辑阵列块(LAB)提供高水平的连接性和可访问性。另外，还可以避免局部拥塞，以实现更好的逻辑封包。

实现MAC和分组处理时，需要高性能逻辑、分布良好且可以配置的存储器块，还需要高效率的布局和布线工具。

同样，前向纠错(FEC)对支持PON P2MP架构起着重要的作用。可编程逻辑是实现FEC的理想选择，原因有两个。首先，它具有固有的灵活性，容易实现代码修改和算法改进。另外，FPGA中的高性能和高密度与PON系统的需求最相配。与专门用于FEC的ASSP不同，FPGA在实现FEC的同时还可以为系统设计师提供硬件的高速度和软件的灵活性。

对设计进行分级

从整体设计角度出发，FPGA能够帮助设计师快速实现并验证OLT设备的功能。此外，基于FPGA的设计可以方便地实现可编程，这样就可以在不增加大的设计开销的前提下来修改设计和增加功能。另一个系统OEM受益处是可以实现一系列不同的OLT线路卡功能，这些线路卡可以采用相同的板级设计和组件。例如，一个高端OLT线路卡可以采用一片高性能FPGA来集成MAC和流量管理。另一方面，一个低端线路卡则可以使用具有相同外形但性能略低的FPGA来只实现MAC。因此无需设计不同的电路板和相关的元器件清单(BOMs)就能实现成本的分级。

另外，器件的灵活度和可扩展性使得设计师可以从低级的OLT设计开始，随着更多功能的需求再逐步升级。一家著名的美国运营商就是这样做的，它开创了扩展和修改需要这种可扩展性的PON的范例。该运营商通过提供射频覆盖，将IPTV作为PON的一部分加以部署。它在光纤中增加了第二个波长用于IPTV，作为对原有用于因特网接入的波长的补充。

PON网络不断变化的特性反映了对快速和高性价比升级的强烈需求。FPGA的可扩展性有助于设计师在每次增加新功能时避免对OLT线路卡进行高成本和费时的重新设计。随着PON标准的演进，设计师可以利用FPGA固有的可升级性不断增加功能。结果是，基于FPGA的设计可以为系统级OEM厂商绘制一个可持续发展的路线图，从而在具有最佳机会的市场窗口内经济地实现功能的增加。

低成本设计的可扩展性已经成为PON市场不断发展的一个主要驱动力。作为这种扩展的一部分，系统级OEM和运营商都有望利用现场配置的方式改进PON OLT线路卡，这归功于FPGA设计的可扩展性和可编程性。这样，系统OEM厂商可以减少新设计的开发费用，而运营商也能降低高运营成本(OPEX)。有些运营商目前面临的问题是，他们对网络进行着不断的升级，却没有保持相应的收入现金流。但如果借助于可配置的PON系统，运营商就能随着驻地需求的变化，通过低成本的升级来提供新业务而增加利润。

基于FPGA的设计还允许系统OEM厂商建立不同的定价/扩展PON功能的计划，以便更好地和运营商用户执行高效的商业计划。在运营商需要之前，新功能的升级和相关成本可以得到很好的权衡，从而实现可赢利的运作。

在运营商完成初始的网络试验并准备投出大量设备订单时，系统OEM厂商可以平滑且高性价比地将FPGA设计无缝地移植到一个像HardCopy II这样的功能等效的结构化ASIC上。这种设计方法可以为系统OEM厂商提供诸多好处。

采用这种方法后产品上市时间可以比标准单元技术早6到9个月。新功能、新特性乃至整个产品的开发成本只是传统开发方案的一小部分。在结构化ASIC硅片投产之前，这种方法可以为运营商用户演示全部功能特性。此外，它还可以展现多种变化，并经过定制提供特定的PON性能。最重要的是，设计可以从原型阶段快速转向低成本的生产，从而尽量减少工程成本和工作量。

采用结构化ASIC(图4)可以将最先进的FPGA的高成本降低高达90%。这种设计移植方法能够保证最坏情况下的系统时序，同时删除可编程器件和内部互联，从而有效地减小裸片尺寸和最终成本。

图4：高性价比的FPGA设计平台。

前景展望

系统OEM厂商和运营商面临的PON挑战集中在持续的成本下降方面，以便战胜DSL。在低成本接入驻地网实现之前，DSL仍将保持领先地位。与此同时，各个运营商正在部署各种不断更新的方式提供用户服务。对于系统OEM厂商而言，这意味着需要支持新一代的演进需求。

FPGA的灵活性和可扩展性为有效满足上述演进需求并降低成本铺平了道路。例如，对第一和第二代OLT线路卡的FPGA设计投资可以携带到第三代中，只需要一定的增量投资即可满足运营商的新需求。

这些特性在处理与PONS标准的演进相关的不确定性方面也起着关键作用。而这些不确定性与数据速率以及各种应用层标准有关。

还有一个不确定性是由于两个不同的PON标准机构(ITU-T和IEEE)引起的，即他们各自的PON标准将如何演进到下一代数据速率。这两个标准机构还在提出各种应用层标准。仅这一点就会滋生各式各样的不确定性。问题是哪种应用更被市场接受，可以达到多大的数量级。另外，哪家运营商想要哪种应用？优先级如何？

在可预见的未来，这些问题还将继续摇摆不定，而能够确定下来的则是市场驱动力。因此，快速地响应这些不同市场需求的重担落在了系统OEM厂商的肩上。与固定架构的解决方案相比，利用 FPGA可以最好地解决这些不确定性。