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具有远程网管功能的智能光纤收发器的研制

作　者: 袁建飞
导　师: 曾庆军
学　校: 江苏科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 光纤收发器网络管理嵌入式系统 ARM
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着信息化建设的快速发展,作为光电介质转换的关键设备,光纤收发器越来越受到人们的重视,同时人们对光纤收发器的要求越来越高,具体表现在智能化、稳定行和网管控制等方面。智能化方面,要支持链路状态故障转移、流量控制、端口自协商等功能。稳定性方面,光纤收发器应能更好地适应实际的网络环境。网管控制方面,要求管理者能够很容易的监控本地和远端光纤收发器,能够降低网络维护的成本。本文通过对国内外光纤收发器的分析和研究,设计出一种智能光纤收发器系统。所设计的智能光纤收发器系统主要包括客户端、网络管理单元、光电转换单元和电源电路四部分。系统采用ARM7TDMI-S微控制器LPC2210为硬件核心,μCLinux操作系统为软件平台。通过对光纤收发器的功能以及工作原理研究,硬件设计了以ARM处理器(LPC2210)为核心的网络管理单元;以IP113S光电介质转换芯片为核心的光电转换单元;以及系统电源电路。整个系统是基于B/S和C/S架构设计的,B/S架构是客户端可以是任何一台连入因特网的PC机,并且不需要安装任何专用的软件就可以查看智能光纤收发器系统的监控画面。C/S架构则需要在客户端安装相关网络管理软件(SNMPc V6)以及基于MiniGUI的液晶显示。系统的进行了μCLinux操作系统的移植;内嵌Web服务器;移植CMU-SUNP(Camegie Mellon University-Simple Network Management protocol)数据包;驱动程序与应用程序的开发。本设计从硬件和软件上均遵循了低功耗的设计思想。对设计出来的整个系统进行测试,能实现对光电转换单元进行参数的自动检测、控制调节功能,整个系统运行稳定,达到了预期的目标。并开展了智能收发器系统实验研究。论文所研制的智能光纤收发器系统,在实验中取得了较好的效果,可以用于实际运行中,为下一代光纤收发器系统奠定了基础。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-15
第1章绪论  15-23
  1.1 课题背景及意义  15-18
    1.1.1 课题背景  15
    1.1.2 课题研究的意义  15-16
    1.1.3 光纤收发器分类以及应用  16-18
  1.2 国内外研究现状与发展趋势  18-21
    1.2.1 国内外研究现状  18-20
    1.2.2 光纤收发器的发展趋势  20-21
  1.3 论文的研究内容与主要工作  21-22
  1.4 本章小结  22-23
第2章光网络通信技术概况  23-28
  2.1 引言  23
  2.2 光纤的传输特性  23-25
    2.2.1 衰减特性  23-24
    2.2.2 色散特性  24-25
  2.3 光纤信道中的线路编码  25-26
  2.4 激光二极管的频率稳定性  26-27
  2.5 本章小节  27-28
第3章智能光纤收发器系统总体方案设计  28-38
  3.1 引言  28
  3.2 系统整体结构设计  28-32
    3.2.1 远程网管的设计思想与研究方向  29-30
    3.2.2 系统的功能  30-31
    3.2.3 系统的应用  31
    3.2.4 系统的应用扩展  31-32
  3.3 嵌入式系统  32-36
    3.3.1 嵌入式系统介绍  32-35
    3.3.2 嵌入式服务器  35-36
  3.4 光电介质转换芯片的选择  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章智能光纤收发器系统硬件设计  38-53
  4.1 引言  38
  4.2 网络管理单元  38-45
    4.2.1 ARM 最小系统  38-41
    4.2.2 键盘电路  41
    4.2.3 网络接口电路  41-42
    4.2.4 SD 卡存储电路  42-43
    4.2.5 LCD 显示电路  43-44
    4.2.6 温度检测电路  44-45
    4.2.7 网络管理单元的实物  45
  4.3 光电转换单元  45-50
    4.3.1 HFBR5205 的外围电路  46-47
    4.3.2 IPll3S 驱动状态指示灯 LED 的电路  47-48
    4.3.3 IP113S 外部拨码开关电路  48
    4.3.4 电口模块电路  48-49
    4.3.5 光电转换单元的实物图  49-50
  4.4 电源电路  50-51
    4.4.1 电源电路的实物图  50-51
  4.5 印刷电路板设计要点  51-52
    4.5.1 本文的布板和布线  51-52
    4.5.2 电源质量与分配  52
    4.5.3 硬件系统的调试  52
  4.6 本章小结  52-53
第5章智能光纤收发器系统的软件设计  53-73
  5.1 引言  53
  5.2 μClinux 的移植  53-56
    5.2.1 构建μClinux 开发环境  53-54
    5.2.2 引导装载程序BootLoader  54
    5.2.3 μClinux 内核的定制和编译  54-56
    5.2.4 文件系统的选择  56
  5.3 驱动程序的开发  56-57
  5.4 应用程序开发  57-72
    5.4.1 公共接口模块  58
    5.4.2 信息采集引擎和控制引擎设计  58-61
    5.4.3 OAM 帧协议  61-62
    5.4.4 内嵌Web 服务器的设计  62-66
    5.4.5 SNMP 网络管理设计  66-67
    5.4.6 基于MiniGUI 的图形界面设计  67-69
    5.4.7 TCP/IP 协议  69-72
  5.5 本章小结  72-73
第6章智能光纤收发器系统的实验研究  73-83
  6.1 引言  73
  6.2 光电转换单元的主要技术指标的检测  73-78
    6.2.1 光接口指标检测  73-75
    6.2.2 电接口指标检测  75-76
    6.2.3 性能指标检测  76-78
  6.3 系统的网络管理实验方法  78
  6.4 boa 服务器的测试  78-80
  6.5 SNMP 网络管理的测试  80-82
  6.6 本章小结  82-83
结论  83-84
参考文献  84-87
攻读硕士期间发表的论文  87
攻读硕士期间发表的专利  87
攻读硕士期间参与科研项目  87-88
致谢  88-89
大摘要  89-93

具有远程网管功能的智能光纤收发器的研制

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