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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于OPNET的以太网无源电网络系统仿真研究 姓名：杨勇 申请学位级别：硕士 专业：光电信息工程 指导教师：刘海荣 20090517 I 摘 要 近年来，电信骨干网发展比较迅速，而接入网的进展却不是很理想。随着互联网 的发展，用户对网络流量的需求量的迅猛发展更加恶化了接入网容量的滞后发展，“最 后一公里”成为接入网发展的瓶颈。人们迫切需要一种经济、易升级、简单、能够综合 传输数字、视频和语音业务的新的接入网技术。为满足人们对各种业务的融合接入需 求，接入新方式与新技术的研究具有十分重要的意义。 本论文正是本着这样的一个目标研究并提出的以太网无源电网络的新概念，利用
2、无源光网络带宽高，传输距离长的特点完成接入网的前端传输，然后再利用以太无源 电网络成本低，接入点多、扩展灵活的优点完成接入网的末端传输，整合这两种技术 将实现一个完整的高性价比电信级接入网解决方案。 以太网无源电网络系统在结构上 和以太网无源光网络有很大的相似性，头端设备通过无源电分支器与多个终端设备连 接，上行和下行线路速率达到100Mb/s。 本论文主要研究工作如下： (1) 对以太网无源电网络进行了系统构架设计，并对以太网无源电网络的特性进行 了分析。 (2) 研究多点控制协议在以太网无源电网络上的移植与优化，同时改进了上行带宽 分配算法，并对以太网无源电网络进行了带宽分配设计和分析；
3、(3) 研究并成功地在OPNET Modeler仿真平台下构建了以太网无源电网络系统，并 对系统进行了模拟仿真和分析。 关键词：关键词：以太网无源电网络 以太网无源光网络 网络仿真工具 多点控制协议 模块 II Abstract Recently Telecom backbone network has experienced substantial growth, however a little has changed in the access network. The rapid growth of internet traffic has deteriorated the lag o
4、f access network capacity. “Last mile“ still remains the bottleneck between a high capacity LAN and the backbone. A new access network technology is needed urgently. The requirement for the new technology is economical, easy to upgrade, simple, and can be integrated to transmit digital, video and vo
5、ice. In order to meet these needs for the integrated access of various business, the research of new access technologies, new access ways are of great significance. For this object, the Ethernet Passive Electronic Network (EPEN) system, has been proposed and studyed in this thesis. To use of the pas
6、sive optical networks characteristics, high-bandwidth and long transmission distance, the front-end transmission of access network still use EPON system. Ethernet Passive Electronic Networks has been used at the end fransmission to use the advantages, low cost, multi-access point, flexible expansion
7、,to complete the end transmission. Integrate the two technologies will achieve a complete cost-effective carrier-grade access network solutions. The Ethernet Passive Electronic Networks has a lot of similarities to the Ethernet Passive Optical Network in the structure, and its upstream and downstrea
8、m speeds can achieve at 100Mbps. The main research work of this thesis is as follows: (1) The framework of Ethernet Passive Electronic Network system has been designed and then its properties has been analyzed. (2) We have studied the transplantation and optimization of multi-point control protocol
9、in Ethernet Passive Electronic Network system.The upstream bandwidth allocation algorithm has been improved,and the bandwidth allocation used in the system has been calculated and analyzed. (3) We have designed Ethernet Passive electric network system in OPNET Modeler simulation platform. The simula
10、tion and analysis results about system has been presented at last. Key words: Ethernet Passive Electronic Network (EPEN) Ethernet Passive Optical Network(EPON) Optimized Network Engineering Tools(OPNET) Multi-Point Control Protocol(MPCP) Module 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经
11、标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”）
12、 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1 1 绪论 1.1 引言 接入网是用户网进入骨干网的桥梁。目前，随着互联网的发展，接入网已经成为 制约网络向宽带化发展的瓶颈。接入网市场需求量很大，为了满足用户对带宽的需求， 新的接入网技术不断涌现。接入网技术已经成为电信部门，各大电信公司和运营部门 关注的焦点和投资的热点1。 目前FTTH/FTTB2已经大面积普及和推广，随着EPON（Ethernet Passive Optical Networks）、GPON（Passive Optical Network-Gigabit）等光接入技术的不断成熟，
13、接 入网中最后一公里的难题将不再存在，但目前电器与电子设备网络化的发展趋势已逐 渐明显，随着IPv63标准与技术的不断成熟，以及智能网络家电的出现，在今后FTTH 网络末端，将有各种家庭电子设备将需要宽带接入，而不仅仅只是计算机，由此可见， 最后100米乃至最后10米的宽带接入难题将会越来越急迫摆在我们面前。 为满足各种业务的融合接入需求的不断增长，解决接入带宽瓶颈，接入新方式与 新技术的研究具有十分重要的意义4。 本课题利用无源光网络带宽高， 传输距离长的特 点完成接入网的前端传输，然后再利用以太无源电网络成本低，接入点多、扩展灵活 的优点完成接入网的末端传输，整合这两种技术将实现一个完整的
14、高性价比电信级接 入网解决方案。 1.2 接入网简介 1.2.1 接入网概述 我国制定的“接入网工程设计规范”行业标准中根据ITU-T建议将用户接入网5定 义为“由业务节点接口（SNI，Service Node Interfacae）和与其关联的每一个用户网络 接口（UNI，User Network Interface）之间一系列的传送实体所组成的为传送电信业务 提供所需传送承载能力的实施系统，可经由网络管理接口进行配置和管理”。SNI（业 务节点接口）是提供用户接入到SN的接口。UNI （用户网络接口）指的是终端设备与 应用接入协议的网络终端之间的接口。总体而言接入网的功能是负责将电信业务透
15、明 传送到用户，使用户能够获得语音、租用线业务、有线电视等综合业务。 2 接入网可以分成三部分，即核心网（CN）、接入网（AN）和用户驻地网（CPN）， 如图1-1所示，接入网是为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由 管理接口（Q3）配置和管理。接入网的接入方式包括铜线（普通电话线）接入、光纤 同轴电缆（有线电视电缆）混合接入、光纤接入、无线接入等几种方式。 图1-1 接入网的组成示意图 1.2.2 主流的宽带接入技术 (1) 数字用户线（xDSL）技术58 xDSL是Digital Subscriber Line（DSL）的缩写，中文意思是数字用户线路，是一种 以铜电话线为传
16、输介质的点对点传输技术。xDSL中，“x”代表着不同种类的数字用 户线路技术，包括ADSL、HDSL、VDSL等。DSL技术在传统的电话网络（POTS）的 用户环路上支持对称和非对称传输模式，解决了时常发生在网络服务提供商和用户终 端间的“最后一公里9”的传输瓶颈问题。由于电话用户环路已经被大量铺设，如何充 分利用现有的已经铺设的电话铜缆资源，通过铜质双绞线实现高速接入成了业界研究 的重点，由此xDSL技术得到业界重视，发展迅速。 xDSL技术是利用在电话系统中没有被利用的高频信道传输数据，因此必须使用更 加先进的调制技术。xDSL采用的调制/解调技术有2B1Q（2 Binary 1 Quarterary）、CAP （Carrierless Amplitude/Phase modulation）和DMT10（Discrete Multi-Tone）。 各种数字用户线路技术的不同之处，主要表现在信号的传输速率和距离。 1) 非对称数字用户线（ADSL）技术 ADSL（Asymme
