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10G EPON动态带宽分配算法的实现与验证

作　者: 董宝贵
导　师: 张长明
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 以太网无源光网络 动态带宽分配 光线路终端 光网络单元
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 129次
引　用: 3次
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内容摘要


2000年,IEEE成立了EFM(Ethernet in the First Mile)工作组,并于2005年10月颁布了1G EPON标准。为了进一步提高上行的传输速率、优化系统的性能,IEEE标准组织于2009年9月份正式颁布了10G EPON标准。但是无论是1G EPON还是10G EPON标准,都没有明确规定EPON的关键技术—动态带宽分配。因此动态带宽方案的研究具有重要意义。本文的工作贡献是在兼容1GEPON的基础上实现10GEPON的动态带宽分配。需实现的设计规格主要有:第一,支持固定带宽、保证带宽、BEB带宽三种业务可配;第二,支持ONU之间存在高低优先级,BEB带宽首先在高优先级的ONU之间进行分配,然后再考虑低优先级的ONU;第三,支持同一优先级的ONU之间带宽公平分配;第四,支持可配置的最小带宽为512kbps,带宽的分配精度不大于256kbps;第五,支持最多256个ONU,每个ONU支持两个队列集和8个队列;第六,支持ONU的自动上线。本文采用的技术路线是算法分析、逻辑实现和验证三步流程。完成的工作主要有:在项目初期,针对影响EPON系统性能的各个参数进行了详细的分析,并基于GPON标准G984.3协议中的带宽分配方案,针对EPON和GPON的差异点对原有的算法进行了优化改进。在固定带宽分配部分增加了对TDM业务的支持,在保证带宽部分采用令牌桶的机制允许保证带宽的累积,在BEB带宽分配部分,采用两轮分配机制提高带宽利用率,在授权下发部分,允许不同ONU之间的授权时隙交叠,且允许每周期下发的实际授权大于配置的授权总带宽。项目中期,基于前期对动态带宽分配方案的研究以及改进,采用自顶向下的设计方法规划出DBA的整体逻辑框图,将整个DBA模块划分为四个一级模块:CPU接口模块、上报值收集模块、DBA计算模块和授权下发模块;并最终完成各个一级模块的逻辑设计实现。项目后期,为了验证DBA逻辑设计的正确性,分别进行了DBA测试点的提取、测试用例的规划并基于VMM架构搭建DBA IT验证环境,最后通过运行测试用例保证了逻辑设计的正确性。本文最终实现了中国电信10GEPON设备的所有技术指标,其中支持1K个LLID,带宽的配置粒度和带宽的分配精度均为128kbps。本文算法的改进点都是围绕着提高带宽利用率为目的,而未从数据时延以及丢包率方面深入考虑,由于网络数据业务的高突发性,ONU侧采用什么样的调度机制以及流量预测算法将具有重要的研究价值。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章 引言  12-15
  1.1 项目背景及研究意义  12-13
  1.2 国内外发展现状  13-14
  1.3 本文的主要工作  14-15
第二章 EPON DBA 模块关键技术  15-26
  2.1 10GEPON 拓扑结构与数据传输  15-18
    2.1.1 EPON 拓扑结构  15-16
    2.1.2 EPON 数据传输  16-18
  2.2 DBA 关键技术分析  18-26
    2.2.1 静态带宽分配  18-19
    2.2.2 动态带宽分配  19-21
    2.2.3 系统的同步  21-22
    2.2.4 测距和时延补偿  22-23
    2.2.5 自动发现过程  23-26
第三章 DBA 算法设计  26-37
  3.1 本文DBA 算法要求  26
  3.2 本文DBA 性能指标分析  26-33
    3.2.1 带宽利用率分析  26-31
    3.2.2 包延时分析  31-32
    3.2.3 分组丢包率分析  32
    3.2.4 平均队列长度分析  32-33
  3.3 本文带宽分配方案  33-37
第四章 DBA 逻辑设计与实现  37-54
  4.1 DBA 总体设计  37-38
  4.2 DBA 设计需求规格  38
  4.3 DBA 逻辑设计  38-50
    4.3.1 DBA 总体设计框图  38-39
    4.3.2 CPU 接口模块逻辑设计  39-42
    4.3.3 上报收集模块逻辑设计  42-43
    4.3.4 带宽下发模块逻辑设计  43-46
    4.3.5 带宽计算模块  46-50
  4.4 DBA 模块仿真结果  50-54
第五章 DBA 逻辑的验证  54-81
  5.1 验证方法学  54-56
    5.1.1 SV 验证方法学  54-55
    5.1.2 VMM 验证架构  55-56
  5.2 DBA 验证需求分析  56-60
  5.3 DBA 验证策略  60-74
    5.3.1 验证思想  60-61
    5.3.2 验证工具  61-63
    5.3.3 验证架构  63-65
    5.3.4 验证流程  65-66
    5.3.5 验证环境设计  66-74
  5.4 DBA 验证结果  74-77
  5.5 仿真问题分析  77-79
  5.6 结论  79-81
第六章 总结与展望  81-83
  6.1 总结  81-82
  6.2 展望  82-83
致谢  83-84
参考文献  84-87
攻读硕士学位期间的研究成果  87-88

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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