【摘要】：隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,用戶對網(wǎng)絡帶寬的需求也日益增長。接入網(wǎng)是連接骨干網(wǎng)絡與用戶之間的橋梁,在網(wǎng)絡發(fā)展進程中起著舉足輕重的作用。無源光網(wǎng)絡(Passive Optical Network,PON)以其成本低、維護簡單、組網(wǎng)靈活等特點成為了用戶及各大運營商最青睞的寬帶接入技術之一。隨著PON技術的不斷演進和發(fā)展,PON系統(tǒng)的帶寬容量得到了巨大提升。如何更加高效、靈活地經(jīng)營擁有巨大帶寬容量的PON網(wǎng)絡成為了運營商對未來接入網(wǎng)的又一個重要訴求。軟件定義網(wǎng)絡(Software Defined Network,SDN)作為一種全新的網(wǎng)絡架構,主張將原有網(wǎng)絡中的控制功能從基礎設施中分離出來,從而為集中化、精準化地控制網(wǎng)絡提供了可能。SDN技術在PON網(wǎng)絡中的應用備受關注,軟件定義無源光網(wǎng)絡(Software Defined Passive Optical Network,SD-PON)應時而生。然而,隨著人們對更高性能網(wǎng)絡的需求,以及在能源危機、氣候變暖等全球性問題逐漸加劇的情況下,電信行業(yè)對節(jié)能技術的研究更加關鍵,尤其是對在電信行業(yè)中占較大能源消耗比重的接入網(wǎng)中節(jié)能技術的研究。網(wǎng)絡編碼(Network Coding,NC)作為信息論中的重要突破之一,能有效降低發(fā)射機的發(fā)送能耗、減小網(wǎng)絡時延、提高網(wǎng)絡吞吐量等,因此將其加入到SD-PON中可進一步提高該網(wǎng)絡的傳輸性能,從而滿足人們對節(jié)能減排及高性能網(wǎng)絡的需求。NetFPGA系列板卡是由斯坦福大學研發(fā)的,以其低成本、高性能、模塊化、開源性等優(yōu)點而備受開發(fā)者關注。綜合NC能有效提高網(wǎng)絡性能的特點以及NetFPGA 10G開發(fā)平臺的優(yōu)越性,本文提出了一種基于NetFPGA 10G平臺的NC技術在SD-PON中的設計實現(xiàn)方案。主要研究內(nèi)容如下:(1)詳細分析了本課題的研究背景和研究意義,從而有力論證了其必要性和重要性。對與本課題相關的PON、SDN、SD-PON、NC-PON及NetFPGA的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了深入調研。(2)結合以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(Ethernet Passive Optical Network,EPON)及SDN的優(yōu)點對新型的SD-PON進行了詳細的分析,創(chuàng)新性地提出了將NC技術應用于SD-PON中,不僅簡化了傳統(tǒng)EPON中繁瑣的信息交互,也為進一步降低接入網(wǎng)的能耗,提高網(wǎng)絡傳輸性能提供了可能。(3)在Net FPGA 10G開發(fā)平臺上對本文中所提出的基于NC的SD-PON從光網(wǎng)絡單元(Optical Network Unit,ONU)、光線路終端(Optical Line Terminal,OLT)和OpenFlow控制器三方面給出了詳細的設計方案。(4)用Verilog及Python語言對本方案進行編程實現(xiàn),通過Isim仿真工具對本文中所設計的基于NC的SD-PON系統(tǒng)中的主要邏輯代碼進行仿真驗證與分析。結合NetFPGA開發(fā)平臺、無源光分路器、集線器以及光纖收發(fā)器等硬件設備搭建出具有NC功能的SD-PON系統(tǒng),對所搭建的系統(tǒng)進行了測試驗證與結果分析,并通過OPNET仿真證實了加入NC技術可有效提高SD-PON的網(wǎng)絡性能。
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.1

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