基于OpenFlow協(xié)議的PON系統(tǒng)在NetFPGA10G上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著我國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，新寬帶業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)。以太無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Passive Optical Network, EPON)作為解決帶寬接入問題的最佳方案之一，受到了學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。近年來，核心網(wǎng)的發(fā)展非常迅速，但接入網(wǎng)的發(fā)展卻相對(duì)滯后，由此可見傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架已經(jīng)不能滿足人們的日常需求。
　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software defined networks,SDN)是為了支持網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究而提出的新型網(wǎng)絡(luò)

2、模型，其控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的架構(gòu)具有極強(qiáng)的靈活性。OpenFlow作為SDN的具體應(yīng)用協(xié)議，使用范圍最廣泛。本文在此基礎(chǔ)上提出了一種基于OpenFlow協(xié)議的新型PON系統(tǒng)模型。NetFPGA是由斯坦福大學(xué)研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)具有低成本、開源性、可重用等優(yōu)點(diǎn)。本文通過深入研究SDN-PON的工作原理及NetFPGA10G平臺(tái)的開發(fā)流程，提出了一種基于NetFPGA10G平臺(tái)的SDN-PON系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本文的主要研究?jī)?nèi)容有：

3、　　(1)對(duì)本文的研究背景與研究意義進(jìn)行了分析，并深入調(diào)研了 EPON系統(tǒng)、NetFPGA10G平臺(tái)及SDN的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。介紹了EPON系統(tǒng)及OpenFlow協(xié)議，創(chuàng)新性地提出了基于OpenFlow協(xié)議的EPON系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的架構(gòu)，通過開放的流表實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集中式控制，省去了EPON中GATE幀和REPORT幀，簡(jiǎn)化了ONU與OLT的通信過程，具有極強(qiáng)的靈活性。
　　(2)在深入分析NetFPGA10G平

4、臺(tái)開發(fā)流程及其參考工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合SDN-PON系統(tǒng)的工作原理，對(duì)光線路終端(Optical Line Terminal, OLT)和光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit, ONU)的具體功能進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)。該方案選用與其工作原理相近的OpenFlow Switch作為參考工程，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，降低了開發(fā)所需的工作量；采用三段式狀態(tài)機(jī)，減少了信號(hào)之間的相互干擾；采用后端存儲(chǔ)機(jī)制，便于對(duì)上行傳輸時(shí)隙進(jìn)行控制。此外，本

5、文針對(duì) OpenFlow控制器及其開發(fā)方法進(jìn)行了深入研究，并通過對(duì)POX進(jìn)行功能擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)了帶寬分配功能。
　　(3)采用Verilog HDL及Python語言進(jìn)行編程，結(jié)合Xilinx公司的ISE仿真工具將設(shè)計(jì)的核心模塊嵌入到參考工程的數(shù)據(jù)通路中，實(shí)現(xiàn)了SDN-PON系統(tǒng)的上下行傳輸及數(shù)據(jù)交換功能，并通過仿真對(duì)所設(shè)計(jì)的OLT與 ONU進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，結(jié)合無源光分路器及商用集線器搭建了新型SDN-PON系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的性能進(jìn)行