可定制的光突发交换实验平台的设计与实现

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光突发交换(OBS)作为一种新型的快速光交换方式,其带宽粒度介于光线路交换(OCS)和光分组交换(OPS)之间,结合了两者的优点,是一种实现IP over DWDM的有效方案。其中,OBS实验平台的研究是决定OBS走向实用的关键之一。本文着眼于可定制化的OBS实验平台的设计与实现。在目前国内外的研究中, OBS实验平台的核心节点和边缘节点都倾向使用灵活,低成本的FPGA(现场可编程门阵列)来实现。本文针对OBS核心节点处理速度,以及边缘节点突发收发的需求,提出并实现了基于FPGA的可定制化的OBS实验平台设计方案,为OBS系统的实现提供了新的思路。论文首先介绍了OBS的产生背景与基本原理,并分析了国内外研究现状及相关实验系统的实现。随后,分别对OBS核心节点和边缘节点的设计需求进行分析,并设计了可定制的OBS实验平台的总体结构,包括FPGA系统板,以及基于其IO扩展的多网卡接口板。该结构具有灵活快速、低成本等优点,满足了核心节点与边缘节点的设计需求。接下来,为可定制的OBS实验平台设计并实现了基于FPGA的片上系统,并扩展出3块网卡接口。该片上系统包括了NiosII片上处理器及其SOPC系统,并集成了自行设计的网卡模块。其中网卡模块由可定制化的物理层模块与MAC层模块组成。最后,分四个层次对可定制的OBS实验平台的可行性和有效性进行测试和验证:实现并测试了基于硬件底层的MAC驱动,验证了物理层;基于μC/OSII操作系统平台与LwIP协议栈,测试验证了3网卡的实验平台;基于软件OBS核心控制程序验证了实验平台的有效性;通过在OBS核心节点硬件化与边缘节点突发收发的应用,进一步验证了可定制的OBS实验平台的实用性。
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