基于OpenFlow協(xié)議的PON系統(tǒng)在NetFPGA10G上的設計與實現(xiàn).pdf

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

2、模型，其控制與轉發(fā)分離的架構具有極強的靈活性。OpenFlow作為SDN的具體應用協(xié)議，使用范圍最廣泛。本文在此基礎上提出了一種基于OpenFlow協(xié)議的新型PON系統(tǒng)模型。NetFPGA是由斯坦福大學研發(fā)的網(wǎng)絡測試平臺，該平臺具有低成本、開源性、可重用等優(yōu)點。本文通過深入研究SDN-PON的工作原理及NetFPGA10G平臺的開發(fā)流程，提出了一種基于NetFPGA10G平臺的SDN-PON系統(tǒng)的設計方案。本文的主要研究內(nèi)容有：

3、　　(1)對本文的研究背景與研究意義進行了分析，并深入調(diào)研了 EPON系統(tǒng)、NetFPGA10G平臺及SDN的國內(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)采用控制與轉發(fā)分離的架構，通過開放的流表實現(xiàn)對網(wǎng)絡節(jié)點的集中式控制，省去了EPON中GATE幀和REPORT幀，簡化了ONU與OLT的通信過程，具有極強的靈活性。
　　(2)在深入分析NetFPGA10G平

4、臺開發(fā)流程及其參考工程的基礎上，結合SDN-PON系統(tǒng)的工作原理，對光線路終端(Optical Line Terminal, OLT)和光網(wǎng)絡單元(Optical Network Unit, ONU)的具體功能進行了相關設計。該方案選用與其工作原理相近的OpenFlow Switch作為參考工程，采用模塊化設計思想，降低了開發(fā)所需的工作量；采用三段式狀態(tài)機，減少了信號之間的相互干擾；采用后端存儲機制，便于對上行傳輸時隙進行控制。此外，本

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