基于EPON的宽带接入网的QoS体系结构与实现机制研究

论文摘要

与传统的“尽力而为”服务相比,新涌现的IP应用(多媒体应用、组播应用等)的流量特点正在发生巨大的变化,它们不仅要求巨大的带宽,而且需要严格的端到端延迟保证。因此,仅仅依靠增加网络资源并不能完全满足这些新应用的服务质量要求,还需要新的服务方式,互联网结构本身也需要跟着改变,引入能够支持QoS的一些机制。作为端到端QoS实现的一种重要组成部分,本文重点研究了宽带接入网的QoS体系结构及其实现机制。考虑到以太无源光网络(Ethernet PON)融合以太网技术的简单性、光纤传输的高带宽性以及点到多点的PON传送方式,已经成为下一代宽带接入网的发展方向,本文的研究都是基于EPON这一系统传输平台展开的。全文的主要内容由四部分组成,具体如下:第一部分介绍了IP QoS的两种服务模型以及相应的实现机制,针对IntServ服务适合网络规模小、服务质量要求高的边缘网络的特点,提出了在EPON中采用IntServ模型实现端到端QoS的构想,并设计出面向IntServ的包含管理平面、控制平面和传输平面的EPON QoS整体架构。然后围绕该架构中三个核心模块(资源预留、分组调度和带宽分配)的功能实现铺开全文内容。首先是EPON上资源预留的实现。虽然EPON的协议IEEE 802.3ah是在IEEE 802.3的基础上发展起来的,但点对多点的主从结构融入了不同于以太网的新特点,为此,本文根据EPON结构的特殊性,对以太网上资源预留的许可控制协议(SBM协议)进行了改进,提出了在EPON上支持SBM的资源预留方案(SOEP方案),其中包括了诸如管理网段的界定、DSBM设备的选择、逐跳路径的建立等问题的解决方案。同时,将面向单个会话的RSVP状态刷新转变为面向LLID的组刷新,并引入确认和重传机制进一步减小消息丢失率。仿真实验不仅证实了SOEP方案的可行性,而且表明了组刷新方式在信令开销和消息丢失率方面的优异性能。第二部分是面向IntServ EPON的分组调度算法的研究。首先介绍了LR服务器理论和RP服务器理论,总结出分组调度算法与端到端延时大小的关系。然后指出在融合实时和非实时业务的IntServ网络中,无论采用何种分组调度算法(帧

论文目录

• 摘 要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 宽带接入网技术的发展
• 1.3 链路层的QoS 技术
• 1.4 本文的主要内容及研究成果
• 第二章 EPON QoS 体系架构的研究与资源预留的实现
• 2.1 互联网的QoS 服务模型与实现机制
• 2.2 端到端QoS 体系结构
• 2.3 EPON 的QoS 体系结构
• 2.4 小结
• 第三章 面向 IntServ 的区分优先级的分组调度算法
• 3.1 分组调度算法概述
• 3.2 LR 服务器与RP 服务器
• 3.3 典型的分组调度算法
• 3.4 区分优先级的分组调度架构（ISS）
• 3.5 小结
• 第四章 动态带宽分配算法的研究
• 4.1 MPCP 协议
• 4.2 动态带宽分配
• 4.3 支持QoS 的动态带宽分配
• 4.4 新算法的提出
• 4.5 小结
• 第五章 综合业务光纤到户接入系统的设计与实现
• 5.1 FTTH 的发展历程与最新进展
• 5.2 EPON 核心MAC 控制器芯片的设计
• 5.3 综合业务光纤到户EPON 接入平台的系统设计
• 5.4 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读博士学位期间论文发表情况
• 作者攻读博士学位期间参与的项目
• 博硕士学位论文同意发表声明