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1、华中科技大学 硕士学位论文 EPON局端机的软件设计系统与实现 姓名：黄麟 申请学位级别：硕士 专业：物理电子学 指导教师：胡必春 20061114 I 摘 要 光接入网在带宽需求的推动下迅速发展，以太无源光网络（EPON）在以太网技术 基础上实现了高宽带和多业务接入，由于其经济高效的结构和技术特点，使得 EPON 逐渐成为连接接入网用户的一种最有效的通信方法。 本论文的背景课题是国家 863 课题“ 基于千兆以太网的无源光网络” 及其后续的产 业化项目，该项目的目标是实现可实用化的 EPON 系统，先后实现了基于 WDM（波 分服用）的和基于 TDM（时分复用）方案的 GEPON 两套系统。
2、系统采用“ 局端机用 户端机” 两级结构，中间由无源光分支设备完成下行光功率分配和上行光耦合。系统局 端机位于系统的中心交换局侧，是整个系统的管理控制中心与交换引擎，对上要完成 连接骨干城域网以及加载语音、数据、视频等各种业务，对下要实现多点控制协议， 完成 EPON 系统的配置、控制与管理以及数据交换功能。 本文重点围绕基于 TDM方案的 GEPON 系统来展开讨论，并且详细的介绍了系统 局端机的整个软件架构，包括需求的由来，特点的分析及其最后的实现方法。论文具 有突破意义并且创新的价值的地方也正在与此：本系统软件架构采取的方法是通过移 植 Quagga- 0.99.1 路由包。通过把这样一
3、个可以在互联网上免费下载的并且源代码开放 的代码包，根据 EPON 系统的功能需要，进行裁减、修改并最终移植到基于 TDM 方 案的 GEPON 系统的局端机上。突破性的实现了在短时间内搭建起一个健壮性，移植 性，可扩展性都很优秀的软件系统。也正是因为这部分的工作使得 863 的科研成果迅 速有效的转化为生产力（可实用产品）成为可能。该软件系统完整的实现了从底层驱 动到上层网管的所有软件功能，并且通过了信息产业部相关部门要求的第三方测试。 另外本文也结合本人在朗讯科技- 贝尔实验室中国研究院实习时的一些工作和思 考，创新性的提出了把目前光网络的比较前沿的研究方向和新技术运用于 EPON 的一
4、些想法。例如目前光网络中的主流发展方向是最终实现自动交换光网络（ASON），及 其控制平面当中的核心协议镞- GMPLS（通用多协议标签交换）。本文通过把 GMPLS PON 和现有的无源宽带光接入网技术做对比，描述了 GMPLS PON 的基本特征，对其 中关键技术做了简单的介绍和开拓性的探讨。由于 GMPLS PON 是一种全新的无源宽 II 带光接入网入网实现模型，很多关键技术问题都在初步研究和探讨中。随着研究的深 入，定将不断的探索和修正。 关键词：EPON OLT Quagga 虚拟字符模块 GMPLS III Abstract Driven by the increasing de
5、mand for bandwidth, optical access network experiences rapid growth. EPON (Ethernet Passive Optical Network) can provide multi- services accessing based on Ethernet. And also it offers high bandwidth and broad services with Ethernet technology and is being considered as a promising solution to the l
6、ast- mile problem. The research in this dissert was supported by the National Hi- tech project “ Giga Bits Ethernet Based on Passive Optical Network” and subsequent industrialization which aimed at bringing out practical EPON systems. Two different EPON systems were realized, one was WEPON based on
7、WDM scheme and the other one was GEPON based on TDM scheme. An EPON network includes an optical line terminal (OLT) and an optical network unit (ONU). Onuses share the Optical Distribution Network (ODN) trunk fiber back to the Central Office. The OLT resides in the CO (POP or local exchange). The OL
8、T system would typically be an Ethernet switch and Media Converter platform. And also perform PON system configuration、control and network management. The paper introduces the EPON architecture and its relevant techniques, and analyzes the function structure and essential requirement of EPON system
9、control software. How to design and implement the control software system in EPON system are detailedly described. That is the greatest point that this paper want to emphasize. Thanks to the architecture of Quagga- 0.99.1 routing code, EPON software architecture was finished in such limited time by
10、porting Quagga to EPON system. The total software system achieved all the functions from device drive to network management, and was tested by the third part according to requirement. According to the working experiences and thinking in Lucent Technology, Bell- Labs Research China, the paper also ma
11、ke an overview to Generalized Multi- Protocol Label Switching (GMPLS). And then present a new PON mode, GMPLS based Passive Optical Network (GMPLS PON). Since the current PON technologies has some defects and the direction of future all- optical auto switching network is promisingly studied, the pap
12、er present an introduction of concept of GMPLS PON and its key technologies. Keywords：EPON OLT Quagga Virtual Char Module GMPLS 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
13、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“” ） 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 在过去几年里,由于信息技术的发展和广泛应用，宽带的接入技术也随之不断的发 展。从铜线介质的 DSL到光纤载体的 A
14、PON（ATM Passive Optical Networks） ，接入业 务质量产生了本质上的飞跃。但上述两种技术都存在着其固有的瓶颈和弊端，我们称 之为“ 最后一公里” 1（the Last Mile）问题。以太网无源光网络（EPON）技术正是为了 打破这一瓶颈而应运而生的宽带接入解决方案。它采用在无源光网络（Passive Optical Network）上传输基于 IP 的以太网帧2的方法，很好的解决了上述的终端用户需求，并 可实现与现有采用以太网技术的广域网和局域网无缝链接。 随着各种业务的迅猛发展，当今普遍使用的 XDSL3、CABLE4等接入方式已经不 能满足一些特殊服务的带宽
15、需求，如各种大流量媒体业务、视频会议、高清晰数字电 视业务等。以及多业务综合接入而且综合考虑成本以及服务质量，EPON 接入的优势 已无可否认。无论是以后的多业务综合接入需求还是光纤到户的势在必行，都会给 EPON 提供蓬勃发展的无尽动力5。 2004年6月， EFMA （the Ethernet in the first mile alliance） 历时3年时间制订的IEEE 802.3ah标准正式被 IEEE标准协会批准，从而宣告这个 IEEE 802 标准历史上规模最为 庞大的项目之一正式完成。 随着标准制订工作的完成， 使用 EPON 技术实现的 FTTB/C 和 FTTH 应运而生
16、。 1.1.1 接入网技术介绍 接入网概念的首次提出是在 1975 年。当年英国电讯（BT：British Telecom）在苏 格兰举行的一次研讨会上首次提出了接入网的概念；第二年，在曼彻斯特进行了组网 可行性试验；1977 年在苏格兰和伦敦地区进行了大规模的推广应用；1978 年 BT 在格 拉斯哥国际电话与电报顾问委员会（CCITT：International Telephone and Telegraph Consultative Committee，现改组为 ITU- T，即国际电信联盟标准化组织）会议上正式提 出这种组网方式并命名为“ 接入网组网” 技术，得到了国际电信技术界的认同，随后由 2 Willesm 等人共同编辑了此次会议的文献集 “ 电信网技术” ；1979 年 CCITT 用远端 用户集线器命
