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以太网无源光网络体系结构研究及硬件系统实现

胡保民  
【摘要】: 随着互联网业务的不断发展和广泛普及,接入网对带宽的要求也越来越高。目前无源光网络(PON,Passive Optical Network)是部署最多的光接入网。本文工作是国家863计划项目“基于千兆以太网的宽带无源光网络系统”的重要内容,针对以太网无源光网络的体系结构和以及物理层(PHY,Physical Layer)和媒体接入控制层(MAC,Media Access Control)的关键技术进行了深入的分析研究和技术创新,并详细阐述了系统的总体设计和硬件实现。所取得的主要研究成果如下: (1)研究了四种广义EPON网络体系结构,包括千兆以太网无源光网络(GEPON,Giagabit EPON)、基于波分多址(WDMA)的以太网无源光网络(WEPON,EPON Based on WDMA)、万兆以太网无源光网络(10G EPON)和基于WDMA的万兆以太网无源光网络(10G WEPON),其中提出了独创的WEPON架构。比较了四种EPON的性能和应用方向。 (2)研究了GEPON的物理层和MAC层协议。在物理层,提出了一种干线冗余保护技术,解决了树型结构下干线单点故障造成所有用户断线的问题。在MAC层,阐述了多点MAC控制协议。 (3)详细阐述了GEPON系统的总体设计和硬件实现,给出了系统总体结构和功能划分,定义和描述了系统内外部的接口,对局端机的模块结构板卡等组成单元进行了设计,对用户端设备的功能模块进行了设计,对PON的无源分支设备做了设计。最后给出了该GEPON系统的测试结果。 (4)详细给出了WEPON的物理层和MAC层的协议实现。在物理层提出了低成本的实现技术:窄带光滤波器,低成本密集波分复用(DWDM)激光器和上行波长复用/解复用技术。在MAC层针对上下行带宽对称/不对称及光网络单元(ONU)为站点/网桥等情形给出了WEPON的点对点仿真(P2PE,Point-to-Point Emulation)实现和虚拟局域网(VLAN,Virtual Local Access Network)设置的兼容性处理方法。 (5)详细阐述了WEPON系统的总体设计和硬件实现,给出了系统总体结构和功能划分,定义和描述了系统内外部的接口,对局端机的模块结构板卡等组成单元进行了设计,对用户端设备的功能模块进行了设计,对PON的无源分支设备做了设计。最后给出该WEPON系统的测试结果。 (6)研究了10G EPON和10G WEPON,给出了10G EPON的协议模型和最有可能的实现方法。特别针对10G下行,1G上行的WEPON给出了其完整的二层协议模型并论述了其实现机理,提出了一种多波长MAC控制(MWMC)机制。


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