近年来,随着语音数据网络业务的需求增长,在带宽要求和高价格敏感性的问题上,接入网面临前所未有的挑战;传统的基于SONET/SDH或以太网的接入方式无论成本还是可扩展性都无法与光接入技术竞争。无源光网络(PON)技术——特别是新兴的GPON技术的到来,提供了一种低成本的,灵活的,可扩展性的接入方式。GPON最高可以提供2.5Gbps的下行带宽和1.25Gbps的上行带宽,可以满足多种业务的接入需求。ITU G.984系列协议的发布标志着GPON协议体系的成熟,进入芯片设计阶段。系统数据交换结构是GPON系统设计的关键。共享缓存是一种较为成熟的通用数据包交换结构,能够提供理想的吞吐量和延时性能;对于GPON传输速率来说,共享缓存不失为一种结构简单,易于实现的数据交换结构。本文主要研究共享缓存交换结构在GPON系统中的应用,并设计了一种基于数据包描述符的缓存管理方式。这种方式采用“零拷贝”技术,避免了采用多次复杂操作来实现数据包移动的方式,充分发挥了共享缓存池存储和交换数据的功能。新兴的接入网技术一般采用层次化调度的方式来分配有限的带宽。在这种结构中,采用数据包描述符队列占用的芯片资源很少,使上千个队列的层次化调度设计成为可能。将共享缓存结构引入到GPON系统设计中,是本文的创新和先进之处。它为GPON数据交换以及层次化调度提出了一种可行的解决方案。这正是本课题的意义所在。本文前两章简单介绍了GPON的性能特性,以及GPON协议栈;第三章提出了一种GPON系统OLT和ONU端的共享缓存模块结构设计,并分析了其中各个子模块的功能特性;第四章叙述了在SystemC平台上对该模块的仿真设计,并对结果进行分析;第五章对全文进行了概括性的总结,明确了下一步有待进行的工作和未来的一些研究方向。