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随着我国电信网络的飞速发展,新宽带业务不断涌现。以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Network,EPON)作为解决带宽接入问题的最佳方案之一,受到了学术界及产业界的广泛关注。近年来,核心网的发展非常迅速,但接入网的发展却相对滞后,由此可见传统的网络构架已经不能满足人们的日常需求。软件定义网络(software defined networks,SDN)是为了支持网络创新研究而提出的新型网络模型,其控制与转发分离的架构具有极强的灵活性。Open Flow作为SDN的具体应用协议,使用范围最广泛。本文在此基础上提出了一种基于Open Flow协议的新型PON系统模型。Net FPGA是由斯坦福大学研发的网络测试平台,该平台具有低成本、开源性、可重用等优点。本文通过深入研究SDN-PON的工作原理及Net FPGA 10G平台的开发流程,提出了一种基于Net FPGA 10G平台的SDN-PON系统的设计方案。本文的主要研究内容有:(1)对本文的研究背景与研究意义进行了分析,并深入调研了EPON系统、Net FPGA 10G平台及SDN的国内外研究现状。介绍了EPON系统及Open Flow协议,创新性地提出了基于Open Flow协议的EPON系统。该系统采用控制与转发分离的架构,通过开放的流表实现对网络节点的集中式控制,省去了EPON中GATE帧和REPORT帧,简化了ONU与OLT的通信过程,具有极强的灵活性。(2)在深入分析Net FPGA 10G平台开发流程及其参考工程的基础上,结合SDN-PON系统的工作原理,对光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)和光网络单元(Optical Network Unit,ONU)的具体功能进行了相关设计。该方案选用与其工作原理相近的Open Flow Switch作为参考工程,采用模块化设计思想,降低了开发所需的工作量;采用三段式状态机,减少了信号之间的相互干扰;采用后端存储机制,便于对上行传输时隙进行控制。此外,本文针对Open Flow控制器及其开发方法进行了深入研究,并通过对POX进行功能扩展实现了带宽分配功能。(3)采用Verilog HDL及Python语言进行编程,结合Xilinx公司的ISE仿真工具将设计的核心模块嵌入到参考工程的数据通路中,实现了SDN-PON系统的上下行传输及数据交换功能,并通过仿真对所设计的OLT与ONU进行了验证。此外,结合无源光分路器及商用集线器搭建了新型SDN-PON系统,并对该系统的性能进行了测试验证。