GPON协议分析仪中协议解析的研究与实现

摘要

随着互联网技术以及移动互联网广泛应用，网络电视、网络视频等高带宽业务正呈现爆炸性增长。现有带宽已无法满足当前用户需求，光纤相比铜线具有高带宽等优势。在“宽带中国”及“三网融合”推进的大背景下，无疑为宽带光纤接入技术的发展与推广带来了新的机遇。PON技术因其具有设备简单、易于实现、及承载业务丰富等优点，备受国际研究者的青睐。PON技术主要使用的是 EPON与GPON，因GPON相对于EPON具有传输速率高、带宽利用率高等优点，因此， GPON已成为解决带宽接入优选方案之一。其中GPON协议分析仪是其研究及应用开发关键设备，但目前从事PON协议分析开发机构国际上仅有三家。而国内还未涉足，因此，PON协议分析仪开发及应用研究对PON技术发展与应用至关重要。
　　本论文工作主要集中在GPON帧数据进行分析，其样机研发及测试。涉及内容包括支持GPON帧数据分析、硬件器件模块配置、相应的软件及界面的设计与开发。GPON帧数据解析包括上行数据帧分析、下行数据帧分析。下行数据帧分析包括GPON GTC帧头分析、GEM净荷分析、RSM封装。其具体工作内容如下：
　　1）单板软件配置，实现单板上的CPU控制系统工作状态。单板芯片配置包括：时钟控制，采样时钟设置，FPGA工作状态等控制。外部通信包括：GUI通信， telnet，TCP Socket，shell窗口，TFTP方式。
　　2）GUI界面控制、显示功能设计以及文件加载。控制功能包括单板工作状态、GUI与底层单板通信、系统复位、过滤条件、捕获方式等。显示功能包括数据解析、DBA柱状图、软件与逻辑基本信息显示。文件加载在现有的方法基础上提出一种全新的文件加载方法，包括FPGA逻辑文件动态加载与APP文件动态加载，该方法具有灵活性高、传输速率快以及传输可靠的优点。
　　3）GPON帧上行数据处理，对接数据定界，数据重排序，解扰，数据监控，报异常状态，数据包重组，重组数据信息写入队列，并且分普通数据队列和OMCI专用队列；下行处理包括BIP效验，根据BWmap对每个TCONT数据分发处理， GEM头HEC校验，获得帧头PLI、PTI和Port-ID，根据PLI截取正确GEM帧净荷，HEC校验出错且无法纠正时，GEM帧净荷直接丢掉，进行LCDGi告警，以ONU_ID为单位统计HEC校验出错的次数。提出一种全新GEM净荷提取方法，该方法符合实际工程需求，克服理论实现不足，提高了系统可靠性与稳定性。

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缩略字表

第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 GPON技术优势

1.3 国内外发展现状

1.4 本论文主要研究工作及章节安排

第二章 GPON系统与关键技术分析

2.1 GPON系统分层模型

2.2 GPON数据流帧结构

2.3 GTC关键技术

2.4 业务流与QoS

2.5 本章小结

第三章 协议分析仪软件配置与研究

3.1 本章主要内容与创新点

3.2 总体框架

3.3 单板软件配置

3.4 GUI界面设计与实现

3.5 GUI与单板通信

3.6 逻辑文件的动态加载

3.7 本章小结

第四章 GPON协议分析仪关键模块设计与实现

4.1 本章主要内容与创新点

4.2 FPGA设计框架

4.3 下行帧解析与GTC模块设计

4.4 GEM净荷提取模块设计

4.5 上行帧解析模块设计

4.6 数据输出读写使能FPGA设计

4.7 本章总结

第五章 GPON协议分析仪实验结果与分析

5.1 本章主要内容

5.2 实验平台搭建

5.3 下行帧解析实验

5.4 GEM净荷提取实验

5.5 上行帧解析

5.6 上下行数据输出实验

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 未来相关研究工作展望

致谢

参考文献

读硕期间取得的研究成果