以太网无源光网络光线路终端的设计与实现

论文摘要

随着通信技术的迅速发展,用户对带宽的需求越来越高。以成熟的以太网技术为基础的以太无源光网络(Ethernet Passive OpticalNetwork,EPON)采用点到多点结构、无源光纤传输,能够在以太网之上提供多种业务。它综合了无源光网络技术和以太网技术的优点,具有成本低、兼容性好、技术成熟、便于维护、承载业务灵活等特点,成为下一代宽带接入网的最佳候选之一。本文从用户角度出发,围绕实现EPON系统最优性能与最佳操作的目标,主要对EPON系统中的局端设备光线路终端(Optical LineTerminal,OLT)进行了深入的研究和设计,包括OLT的整体架构、主要业务模型、设备管理系统等,并针对上行带宽的分配算法做出研究与改进。本文主要研究工作如下:首先,从EPON系统的体系结构入手,对EPON系统的工作原理及其技术特点进行了分析,确定了OLT的功能需求和总体设计方案。其次,根据中国电信EPON设备技术要求,提出了一组OLT的设备架构与业务模型的设计方案,并给出了主要模块的实现方法。OLT设备的主要模块包括电源模块、管理模块和交换模块等,业务模型主要包括高速上网业务和组播业务。接着,通过对各种网络管理协议、软件架构模式和开发工具的比较和选择,确定并实现了一套采用B/S结构和MVC设计模式的OLT设备专用网元管理系统(Element Management System,EMS)。该系统由Flash、PHP和Java共同组合开发,包括配置、性能、故障、安全等功能模块。客户在客户机平台上可通过浏览器方便地访问各网元,整套系统各部分相对独立,可移植性强。最后,针对EPON系统在工业网络通信中的具体应用场景,对现有的动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation,DBA)算法进行了分析和改进,以保证监控和报警等特殊业务的实时送达,消除间插轮询的带宽浪费,并对改进的算法在OPNET平台上进行了仿真实验。仿真结果表明,该算法的带宽利用率高,业务时延抖动低,并且在低负载时无轻载惩罚现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 接入网概述
• 1.2.2 无源光网络技术
• 1.2.3 以太网无源光网络
• 1.2.4 10G以太网无源光网络
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 章节安排
• 第2章 EPON系统结构分析
• 2.1 引言
• 2.2 EPON应用结构
• 2.3 EPON体系结构
• 2.3.1 EPON结构模型
• 2.3.2 EPON OLT功能需求
• 2.3.3 EPON ODN功能需求
• 2.3.4 EPON ONU功能需求
• 2.4 EPON层次结构
• 2.5 EPON OLT总体设计方案
• 2.6 本章小结
• 第3章 OLT设备业务模型设计
• 3.1 引言
• 3.2 设备架构设计
• 3.2.1 整体结构
• 3.2.2 功能模块架构
• 3.2.3 设备实现
• 3.3 业务模型设计
• 3.3.1 高速上网业务
• 3.3.2 组播业务
• 3.4 本章小结
• 第4章 OLT配置管理系统实现
• 4.1 引言
• 4.2 方案选择
• 4.2.1 网络管理协议的选择
• 4.2.2 软件架构模式的选择
• 4.2.3 系统开发工具的选择
• 4.3 总体设计
• 4.3.1 设计的整体目标
• 4.3.2 系统结构模型
• 4.3.3 客户端主视图
• 4.3.4 功能结构模块
• 4.3.5 软件总体结构
• 4.4 数据库设计与实现
• 4.4.1 数据模型分析
• 4.4.2 数据表设计方案
• 4.4.3 私有MIB说明
• 4.4.4 数据表设计
• 4.5 界面设计与实现
• 4.5.1 系统主界面
• 4.5.2 拓扑图区功能说明
• 4.5.3 其它区域功能说明
• 4.6 模块设计与实现
• 4.6.1 故障管理模块
• 4.6.2 性能管理模块
• 4.6.3 后台通信模块
• 4.6.4 系统各模块接口
• 4.7 本章小结
• 第5章 OLT带宽分配算法改进
• 5.1 引言
• 5.2 EPON上行工作原理
• 5.3 现有DBA算法研究
• 5.3.1 IPACT算法
• 5.3.2 CPFCT算法
• 5.3.3 其它DBA算法
• 5.4 DBA算法改进
• 5.4.1 算法研究改进
• 5.4.2 仿真结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢