随着社会的进步和技术的飞速发展,通信网络的宽带化成为必然,目前主干网已实现或基本实现了线路光纤化、交换宽带化,接入网是网络宽带化的“瓶颈”。新型HFC网络具有接入带宽大、性价比高、改造方便等优点,它比较适合我国国情,很可能在国内普及。集中器是新型HFC网络的关键设备,它的引入有效解决了目前HFC网络存在的一些问题,也减轻了头端设备的管理负担,为在HFC网络中实现全业务运营提供了设备支持。由于集中器采用的协议与DOCSIS有本质上的差别,所使用的软件需要重新开发,论文作者主要负责对集中器所采用的协议栈进行研究,并进行传输汇聚子层和MAC层的软件设计。论文开始部分在分析了新型HFC网络接入方案的基础上,介绍了集中器的功能结构、软硬件体系和协议结构。其中重点研究了集中器所采用的新协议,形成新的传输机制:在协议中引入了上下行传输汇聚子层,承载数据和视频的传输,增强了传输的可靠性;并参照DOCSIS协议对MAC协议进行修改简化,依据网络的特点定义了新的MAC帧格式,并重新确定了新的MAC管理消息。这种新的传输机制大量减少了网络开销,提高了网络传输效率,而且降低了协议的复杂性,使设备成本大幅度下降。论文在分析了新协议的传输汇聚子层定义及集中器头端系统的混合传输机制的基础上,对集中器传输汇聚子层的实现进行了软件设计。在此层的设计中,提出了数据分流算法和MAC帧恢复算法。前者完成了数据和视频的接收过程,后者完成了MAC帧的恢复,提供了传输汇聚子层与MAC层的交互。然后论文对集中器MAC子层协议及软件进行了研究设计。在此层的设计中,对集中器的MAC层软件进行了总体设计及功能模块的划分,并具体设计了下行数据处理模块和管理消息模块的软件。论文还在试验平台下测试了软件功能,试验证明了新协议下的传输机制的可行性。最后,根据新型HFC宽带接入网解决方案的需要,要求集中器的交换模块具有虚网和组播等管理功能,论文对交换模块的虚网和组播软件进行了设计,并且在实际的网络环境中对这部分的软件进行了功能测试。