EPON系统MAC协议的研究与设计

论文摘要

近年来,电信骨干网持续发展,而接入网却进展不大,“最后一公里”成为大容量局域网和骨干网的发展瓶颈。DSL和Cable Modem技术相对56Kbps的拨号线有了很大的提高,但是还不能综合支持视频点播（VoD）、交互游戏或双向的视频会议等。用户需求和网络通信的迅猛发展更加恶化了接入网容量的滞后发展。人们迫切需要一种经济、简单、易升级、能够综合传输语音、数字和视频业务的新的接入网络技术。EPON就是在这种背景下由国际标准化组织IEEE EFM（Ethernet for the FirstMile）工作组于2001年底在LAN/MAN标准委员会（LMSC）会议上提出的。它将目前最为简单和广泛应用的以太网技术与PON系统想结合,具有大带宽、高性价比、结构简单和一定服务质量保证等特点,被业界普遍看好,成为能够满足上述要求的下一代接入网的最佳候选技术。由于在上行方向上EPON是多点到点网络,来自不同ONU的上行数据流可能会发生碰撞,因此需要采用媒质接入控制（MAC）协议来避免不同ONU发送数据之间的冲突,并且该MAC协议应该具有透明性、高效性和公平性等特点。本文首先介绍了EPON系统中现有的有代表性的MAC协议（重点分析了IPACT协议）,在分析其优缺点的基础上提出一种改进的MAC协议。改进MAC协议仍采用IPACT协议中“申请-授权-发送”的轮询方式,OLT作为集中控制器,根据网络的实时负载情况动态分配带宽;协议中将控制信息嵌入上、下行数据流中,充分利用了系统带宽。不同的是,在分配带宽时改进MAC协议将用户服务水平协议（SLA）考虑到MAC协议的设计中,对于SLA要求不同的ONU分配大小不等的可用带宽。且对保证带宽的未利用部分依SLA进行重新分配。另外,考虑到部分实时业务对时延及抖动的敏感性,改进的MAC协议采用固定的轮询周期。在文章最后,对本文所设计的MAC协议的进行了仿真和性能分析,并在相同的业务接入条件下,将它与IPACT协议进行比较,证明了改进MAC协议所具有的优越性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章引言
• 第二章EPON及其相关技术理论介绍
• 第一节接入网（AN）技术
• 第二节光接入网（OAN）技术
• 第三节从APON到EPON及两者的区别
• 第三章Ethernet无源光网络
• 第一节EPON的系统结构和工作原理
• 第二节EPON的光路设计及分层结构
• 第三节EPON的技术优势
• 第四节EPON系统的关键技术
• 第五节多点控制协议（MPCP）
• 第四章EPON系统MAC协议的设计
• 第一节EPON上行接入技术分析
• 第二节MAC协议设计的原则
• 第三节现有的有代表性的MAC协议
• 第四节改进的MAC协议
• 第五章MAC协议的仿真与性能分析
• 第一节MAC协议的仿真
• 第二节MAC协议的性能分析
• 第六章结束语
• 参考文献
• 致谢