文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
光突发交换核心节点控制卡软件设计
姓名:田巍
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:陈建平
20070101
光突发交换网络核心节点控制卡软件设计

摘要
光突发交换(OBS)作为一种能承载 IP over DWDM 业务,并且综合了光线路交换
和光分组交换优点、现阶段可实现的新型快速光交换方式,具有较大的发展潜力,
并已成为了研究热点之一。核心节点作为 OBS 网络重要组成部分,是决定 OBS 网
络性能的关键之一。
本文对 OBS 网络核心节点控制卡的设计与实现进行了较深入的研究。论文首先
介绍了 OBS 的技术背景、基本原理和网络结构;随后,给出了核心节点的总体结构,
该结构包括网络管理模块、核心控制卡、光交换矩阵三个部分,论文分别介绍了这
三部分的功能和实现方法,并且设计了网络管理模块和核心控制卡之间的通信接口
和相应的通信协议。随后,重点介绍了核心控制卡的设计与实现。我们采用 SOPC
设计方法,在 FPGA 中定制 Nios II 处理器系统作为核心控制卡的硬件平台。软件采
用 uC/OS II 和 LwIP 网络协议栈开发环境,根据 JIT 信令协议和核心节点功能要求,
将软件分为五个模块,对每个模块进行了具体实现。还构建了 OBS 网络测试系统,
对所设计的核心节点控制卡进行了测试,并分析了不同系统节拍下核心节点处理速
度的变化,及系统中各个模块的所耗时间和占用时间比例,为系统的优化设计提供
了依据。测试结果表明:该方案能完成 OBS 核心节点功能,而且能有效提高 OBS
核心节点处理速度,最优 BHP 处理时间达到。
最后,针对测试结果,我们对核心节点控制卡结构进行了优化设计,提出一种
共享调度器的核心节点控制卡结构,并且给出了该结构在不同网络协议下的工作机
制。该结构可以有效解决调度器速度瓶颈问题,并能提高处理速度和吞吐量。

关键词: 光突发交换,核心节点控制卡,NiosII 处理器,JIT 信令,共享
调度器
THE SOFTWARE DESIGN FOR WORK CORE
NODE CONTROL CARD

ABSTRACT
As a new fast optical switching technology which can realize IP over DWDM and
combines advantages of OCS and OPS, OBS has been the hot research topic and has a
bright future. Kernel node is an important part of work and decides the
performance of work. In this paper we present a new solution for OBS core node
control cards based on FPGA. First of all, this paper gives a description about the
background of optical switching technology, the theory of OBS and the structure of OBS
network. Secondly, this paper gives out the structure of OBS kernel node, which includes
three parts: network management module, kernel control card and optical switching
fabric. For each part, this paper also points out the function and the realization method.
The designs of interface and protocol are given for munication work
management module and kernel node control card.
This paper emphasizes on the design of kernel node control card. A NiosII processor
system in FPGA built by SOPC technology is used for t