6 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON
6.1.8 Bộ thu tại giao diện Ord vàO lu
6.1.8.1 Độ nhạy thu nhỏ nhất
Độ nhạy thu nhỏ nhất được xác định bằng giá trị nhỏ nhất có thể chấp nhận được của công suất thu trung bình tại điểm tham chiếu R để đạt được tỉ lệ lỗi bit BER là 1010
. Độ nhạy thu cần được tính đến mất mát công suất do sử dụng máy phát trong điều kiện hoạt động tiêu chuẩn với tỉ lệ chênh lệch logic, thời gian lên và xuống của xung, suy hao phản xạ quang tại điểm tham chiếu S, suy giảm connector thu với các giá trị trong trường hợp xấu nhất. Độ nhạy thu không bao gồm mất mát công suất do tán sắc, jitter hoặc phản xạ từ đường dẫn quang, các yếu tố này được tính riêng khi cấp phát mất mát đường truyền quang lớn nhất. Các yếu tố lão hóa sẽ được tính riêng do các yếu tố này thường là vấn đề giữa nhà cung cấp mạng và nhà sản xuất thiết bị.
Trang 26/56
6.1.8.2 Mức quá tải nhỏ nhất
Mức quá tải máy thu là giá trị lớn nhất có thể chấp nhận được của công suất trung bình thu được tại điểm tham chiếu R để đạt tỉ lệ lỗi bit BER 1010. Máy thu sẽ có độ mạnh nhất định để chống lại mức công suất quang tăng khi khởi động hoặc do xung đột có thể xẩy ra khi đang đặt mức, trong các trường hợp này thì tỉ lệ lỗi bit 1010 sẽ không được đảm bảo.
6.1.8.3 Mất mát đường truyền quang lớn nhất
Bộ thu có thể chịu được mất mát đường truyền quang không vượt quá 1dB khi tính đến suy hao toàn phần do phản xạ, can nhiễu giữa các tín hiệu, tạp âm. Trong hướng lên các loại laser được chỉ ra trong các phụ lục có hệ số mất mát đường truyền quang nhỏ hơn 1 dB qua mạng ODN. Như chỉ ra trong lưu ý 4 phụ lục D và lưu ý 5 phụ lục F, việc tăng mất mát đường truyền quang tại đường lên do tán sắc tại tốc độ 622 Mbit/s (hoặc lớn hơn) có thể chấp nhận được, trong trường hợp mất mát đường truyền quang vượt quá 1 dB thì sẽ được bù bằng cách tăng công suất phát nhỏ nhất hoặc tăng độ nhậy thu nhỏ nhất.
6.1.8.4 Khoảng cách logic lớn nhất
Khoảng cách logic lớn nhất là chiều dài lớn nhất có thể đạt được trong hệ thống truyền dẫn khi không tính đến quỹ đường truyền quang. Khoảng cách logic lớn nhất được đo bằng km và không bị giới hạn bởi các thông số của lớp PMD, nhưng bị giới hạn bởi lớp hội tụ truyền dẫn.
6.1.8.5 Khoảng cách logic chênh lệch lớn nhất
Khoảng cách logic chênh lệch lớn nhất là sự chênh lệch lớn nhất về logic giữa tất cả các ONU trong cùng mạng. Khoảng cách này được đo bằng km và không bị giới hạn bởi các thông số của lớp PMD, nhưng bị giới hạn bởi lớp hội tụ truyền dẫn.
6.1.8.6 Hệ số phản xạ lớn nhất của bộ thu thiết bị đo tại bước sóng máy thu
Sự phản xạ từ thiết bị (ONU/OLT) về phía mạng cáp được thể hiện bằng hệ số phản xạ cho phép lớn nhất của thiết bị đo tại giao diện Ord và Olu.
6.1.8.7 Chênh lệch mất mát đường truyền quang
Chênh lệch mất mát đường truyền quang là sự khác nhau đường truyền quang giữa mất mát đường truyền quang thấp nhất và mất mát đường truyền quang nhỏ nhất trong một mạng ODN. Chênh lệch mất mát đường truyền quang lớn nhất thường là 15 dB.
6.1.8.8 Hiệu năng Jitter
Các yêu cầu về jitter trong mạng GPON bao gồm các thông số sau đây:
Trang 27/56
Các thông số truyền jitter chỉ được áp dụng cho ONU Hàm truyền jitter được định nghĩa như sau:
onglen tocdobitdu ongxuong tocdobitdu UI xuong duong hieu tin cua jitter UI len duong hieu tin cua jitter jitter truyen 20log10
Hàm truyền jitter của ONU được thể hiện trong phụ lục I-1, khi jitter tín hiệu sin đầu vào lên tới mức mặt nạ trong phụ lục I-2 được áp dụng với các tham số trong hình cho mỗi tốc độ bit.
6.1.8.8.2 Tạo Jitter
Các thông số tạo jitter chỉ được áp dụng cho ONU.
ONU sẽ không tạo ra jitter từ đỉnh tới đỉnh lớn hơn 0.2 Ui tại tốc độ bit 155.52 hoặc 622.08 Mbit/s và không lớn hơn 0.33 UI tại tốc độ bit 1244.16 Mbit/s, không có jitter đối với đầu vào đường xuống và với băng tần đo theo bảng trong phụ lục từ C đến E.
6.1.8.9 Khả năng chống các bit liên tiếp giống nhau (CID immunity)
OLT và ONU có khả năng chống các bit liên tiếp giống nhau như được chỉ ra trong bảng từ phụ lục A đến phụ lục H.
6.1.8.10 Khả năng chịu công suất phản xạ
Khả năng chịu công suất phản xạ là tỉ lệ cho phép của công suất trung bình đầu vào quang của giao diện Ord và Olu trên công suất trung bình quang phản xạ khi các ánh sáng phản xạ là ánh sáng nhiễu tại giao diện Ord và Olu.
Khả năng chịu công suất phản xạ được định nghĩa tại độ nhạy thu nhỏ nhất.
6.1.8.11 Chất lượng truyền dẫn và hiệu năng lỗi
Để thiết kế cấu trúc khung, phải đảm bảo tiêu đề của gói tin sao cho tỉ lệ lỗi bit truyền dẫn trong khoảng 106 để tránh lỗi hoặc down hệ thống. Các đặc tính lỗi của lớp phụ thuộc vật lý trong môi trường mạng nội hạt có thể được xem xét nên áp dụng cơ chế sữa lỗi đối với các byte của tiêu đề.
Chất lượng truyền dẫn trung bình cần có tỉ lệ lỗi bit thấp hơn 109 trong toàn mạng PON.
6.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC 6.2.1Tổng quan 6.2.1Tổng quan
Ngăn xếp giao thức cho lớp hội tụ truyền dẫn GPON (GTC) được minh họa trong Hình 7 Ngăn xếp giao thức hệ thống GTC. Lớp GTC bao gồm hai phân lớp: phân lớp đóng khung GTC (GTC framing sub-layer) và phân lớp tương tích hội tụ truyền dẫn (TC adaption sub-layer). Nhìn từ quan điểm khác thì GTC bao gồm một mặt quản lý và điều khiển C/M thực hiện quản lý dòng lưu lượng người dùng, bảo mật và các đặc tính OAM và một mặt phẳng người sử dụng (U-plane) thực hiện truyền lưu lượng người dùng.
Trang 28/56
Trong hình 7, phần ATM, GEM, OAM và PLOAM trong phân lớp đóng khung GTC được phân biệt theo vị trí trong một khung tín hiệu GTC. Chỉ có phần OAM mang thông tin vận hành, quàn lý và bảo dưỡng được kết cuối tại phân lớp đóng khung GTC để lấy các thông tin điều khiển cho phân lớp này vì thông tin trong phần OAM được gắn trực tiếp vào tiêu đề của khung GTC. Thông tin vận hành, quản lý và bảo dưỡng lớp vật lý PLOAM (Physical layer Operation Administration and Maintenance) được xử lý tại khối PLOAM trong phân lớp này. Các gói tin dịch vụ SDU (Service Data Unit) trong phần ATM và GEM được chuyển thành/từ gói tin giao thức PDU (Protocol Data Unit) của phần ATM và GEM tại mỗi phân lớp thích ứng hội tụ tương ứng. Ngoài ra các PDU còn bao gồm dữ liệu kênh OMCI, được xem xét ở phân lớp hội tụ này và được trao đổi với thực thể giao diện điều khiển và quản lý ONU (OMCI-ONU Management and Control Interface). Các thực thể OAM, PLOAM và OMCI thuộc mặt quản lý và điều khiển (C/M plane). Các SDU ngoại trừ phần OMCI và ATM, GEM thuộc mặt người sử dụng (U plane).
Lớp đóng khung GTC là trong suốt đối với tất cả mọi dữ liệu được phát và lớp đóng khung GTC trong OLT là lớp ngang cấp trực tiếp với các lớp đóng khung GTC trong ONU.
Khối điều khiển cấp phát băng tần động (DBA control) là khối chức năng chung, có trách nhiệm cấp phát băng tần động cho toàn bộ các ONU.
G-PON Physical Media Dependent (GPM) layer GTC framing sub-layer
ATM TC adapter GEM TC adapter OMCI adapter PLOAM GEM client OMCI ATM client TC adaptation sub-layer
G-PON Transmission Convergence (GTC) layer
DBA control
Hình 7 Ngăn xếp giao thức hệ thống GTC
Trong lớp hội tụ GTC, OLT và ONU không cần thiết phải có cả 2 chế độ hỗ trợ giao thức ATM hay GEM. Việc nhận dạng chế độ nào đang được yêu cầu ngay khi cài đặt hệ thống. ONU thông báo chế độ làm việc ATM hay GEM thông qua bản tin Serial_Number. Nếu OLT có thể giao tiếp với một trong số các chế độ mà ONU đưa ra thì nó sẽ tiến hành thiết lập kênh giao diện điều khiển và quản lý ONU (OMCI) và
Trang 29/56
thiết bị ONU sẽ xuất hiện trong mạng. Nếu OLT không hỗ trợ chế độ hoạt động mà ONU đưa ra thì ONU sẽ được xếp vào hàng đợi nhưng sẽ được thông báo không tương thích với hệ thống đang hoạt động.
6.2.2 Ngăn xếp giao thức trong mặt phẳng điều khiển/quản lý (C/M planes)
Mặt phẳng điều khiển và quản lý trong phân lớp GTC bao gồm 3 phần:
- OAM và PLOAM: quản lý các chức năng phụ thuộc phương tiện vật lý PMD và các lớp GTC.
- OMCI: cung cấp hệ thống quản lý đồng bộ các lớp cao hơn (lớp dịch vụ)
Kênh OAM được thực hiện bởi các thông tin trong tiêu đề của khung GTC. Kênh này có đường truyền với trễ nhỏ để truyền các thông tin điều khiển khẩn cấp vì mỗi mẩu tin đều được ánh xạ vào một trường riêng biệt trong tiêu đề của khung GTC. Các chức năng sử dụng kênh này bao gồm: chức năng cấp phát băng thông, chức năng chuyển mạch chính, chức năng báo hiệu cấp phát băng tần động. Các thông tin chi tiết về kênh này sẽ được đề cập đến trong mục về chi tiết khung GTC.
Kênh PLOAM bao gồm các thông tin được dành riêng chỗ trong khung GTC. Kênh này được dùng cho tất cả các thông tin quản lý GTC và PMD khác không được gửi qua kênh OAM.
Kênh OMCI được dùng để quản lý các lớp dịch vụ nằm trên lớp GTC. GTC cung cấp 2 lựa chọn về giao diện truyền tải cho lưu lượng quản lý này là ATM và GEM. Chức năng GTC cung cấp phương tiện để cấu hình các kênh tùy chọn này sao cho đáp ứng được khả năng của thiết bị bao gồm nhận dạng luồng giao thức truyền tải (VPI/VCI hoặc Port-ID).
Trang 30/56
– BW granting – Key switching – DBA
Multiplexing based on frame location PLOAM
partition ATM partition GEM partition
Frame header Alloc-ID filter Embedded OAM
ATM TC adapter GEM TC adapter VPI/VCI filter Port-ID filter OMCI adapter OMCI PLOAM GTC framing sub-layer TC adaptation sub-layer Alloc-ID filter
Hình 8 Các khối chức năng trong mặt điều khiển và quản lý
6.2.3Ngăn xếp giao thức trong mặt phẳng người dùng
Luồng lưu lượng trong mặt phẳng người dùng được xác định bằng loại lưu lượng (ATM hoặc GEM) và tên luồng ảo (VPI) hay nhận dạng cổng (Port-ID). Hình 8 tổng kết các nhận dạng theo lưu lượng và theo VPI/Port-ID. Loại lưu lượng được thể hiện ở phần đường xuống hoặc số nhận dạng đường lên (allocation ID hay Alloc-ID) mang dữ liệu. Port-ID gồm 12 bit được dùng để xác định luồng trong trường hợp lưu lượng là GEM. VPI được sử dụng đối với trường hợp lưu lượng là ATM.
T-CONT là khối truyền dẫn (transmission container) bao gồm nhiều luồng lưu lượng, được xác định bởi nhận dạng Alloc-ID. T-CONT có chức năng cấp phát băng tần và điều khiển QoS bằng cách cấp phát băng tần với số khe thời gian khác nhau. Lưu lượng ATM và GEM không thể có cùng nhận dạng Alloc-ID.
Trang 31/56
Hình 9 Ngăn xếp giao thức cho mặt phẳng người dùng
Tổng kết các hoạt động trong mỗi luồng lưu lượng như sau: 1) Lưu lượng ATM trong lớp GTC
Ở đường xuống, các tế bào ATM được truyền trong phần ATM (ATM partition) tới tất cả các ONU. Phân lớp đóng gói ONU thu các tế vào và bộ tương thích hội tụ truyền dẫn ATM (ATM TC adapter) lọc các tế bào dựa trên nhận dạng đường ảo VPI. Chỉ có các tế bào với VPI thích hợp mới được đưa tới chức năng ATM client.
Ở đường lên, lưu lượng ATM được truyền trong một hoặc nhiều T-CONTs. Mỗi T-CONT được liên kết với một lưu lượng ATM hoặc GEM duy nhất. OLT nhận các thông tin gắn với T-CONT có nhận dạng là Alloc-ID, và các tế bào được chuyển tiếp tới bộ thích ứng hội tụ truyền dẫn ATM (ATM TC adapter) và sau đó đến ATM client.
2) Lưu lượng GEM trong lớp GTC
Ở đường xuống, các khung GEM được truyền trong phần GEM (GEM partition) và tới tất cả các ONU. Phân lớp đóng gói ONU lọc các khung và bộ tương thích hội tụ truyền dẫn GEM (GEM TC adapter) lọc các tế bào dựa trên port-ID. Chỉ có các
Trang 32/56
khung có Port-ID thích hợp mới được cho chuyển tới chức năng GEM client.
Ở đường lên, lưu lượng GEM được truyền trên một hoặc nhiều T-CONT. Mỗi T- CONT được liên kết với một lưu lượng ATM hoặc GEM duy nhất. OLT nhận các thông tin gắn với T-CONT, và các tế bào được chuyển tiếp tới bộ thích ứng hội tụ truyền dẫn GEM (GEM TC adapter) và sau đó đến GEM client.
6.2.4Các chức năng chính hệ thống GTC
Sau đây là hai chức năng chính của lớp hội tụ truyền dẫn mạng GPON (GTC)
6.2.4.1 Điều khiển truy nhập phương tiện (Media access control flow)
Lớp GTC thực hiện điều khiển truy nhập cho lưu lượng đường lên. Về cơ bản các khung dữ liệu đường sẽ chỉ ra vị trí lưu lượng đường lên sẽ được phép truyền trong các khung đường lên đã được đồng bộ với các khung đường xuống.
Hình 10 Điều khiển phương tiện trong hệ thống GTC (one T-CONT per ONU case)
Khái niệm điều khiển truy nhập phương tiện trong hệ thống GTC được minh họa trong hình 10. OLT gắn các con trỏ (pointer) vào khối điều khiển vật lý đường xuống PCBd, con trỏ này cho biết thời gian ONU bắt đầu và kết thúc việc truyền dữ liệu. Với cách này, chỉ một ONU có thể truy nhập phương tiện tại thời điểm bất kì, và không có xung đột trong quá trình truyền. Các con trỏ trong các byte thông tin cho phép OLT điều khiển phương tiện hiệu quả tại băng tần cố định 64 kbit/s. Tuy nhiên một số OLT có thể chọn cách thiết lập các giá trị cho con trỏ tại các tốc độ lớn hơn và thực hiện điều kheienr băng tần bằng cơ chế động.
Việc điều khiển truy nhập phương tiện được thực hiện trong mọi T-CONT tuy nhiên trong hình 9 không minh họa trường hợp ONU chỉ có 1 T-CONT.
Trang 33/56
6.2.4.2 Đăng ký ONU
Việc đăng kí ONU được thực hiện trong thủ tục discovery tự động. CÓ hai phương thức đăng kí ONU. Trong phương thức A, số serial của ONU được đăng ký tại OLT qua hệ thống quản lý (NMS hoặc EMS). Trong phương thức B, số serial của ONU không được đăng kí tại OLT qua hệ thống quản lý.
6.2.5Các chức năng của các phân lớp trong hệ thống GTC 6.2.5.1 Phân lớp đóng khung GTC (GTC framing sub-layer) 6.2.5.1 Phân lớp đóng khung GTC (GTC framing sub-layer)
Phân lớp đóng khung GTC thực hiện ba chức năng sau đây:
1.Ghép kênh và phân kênh
Các thành phần PLOAM, ATM và GEM được ghép kênh vào khung TC đường xuống tùy theo thông tin về ranh giới trong tiêu đề của khung. Mỗi thành phần được trích ra từ một đường lên tùy theo chỉ thị trong tiêu đề.
2.Tạo tiêu đề và giải mã
Tiêu đề khung TC được tạo và định dạng trong khung đường xuống. Tiêu đề trong khung đường lên được giải mã.
3.Chức năng định tuyến nội bộ dựa trên Alloc-ID
Định tuyến dựa trên Alloc-ID được thực hiện đối với dữ liệu đến/từ bộ thích ứng hội tụ truyền dẫn ATM và GEM
6.2.5.2 Phân lớp thích ứng GTC và giao diện với các thực thể lớp trên
Phân lớp thích ứng bao gồm 3 bộ thích ứng phân lớp hội tụ: bộ thích ứng hội tụ truyền dẫn ATM (ATM TC adapter), bộ thích ứng hội tụ truyền dẫn GEM (GEM TC adapter) và bộ thích ứng giao diện điều khiển quản lý ONU (OMCI adapter). Các bộ thích ứng hội tụ ATM và GEM xem xét các PDU của phần ATM và GEM trong phân lớp đóng khung GTC và ánh xạ các PDU vào từng phần.
Các bộ thích ứng cung cấp giao diện sau đây cho các thực thể lớp trên: 1) Giao diện ATM
Phân lớp đóng khung GTC và bộ thích ứng hội tụ truyền dẫn ATM liên kết với nó cung cấp các giao diện TAM chuẩn theo tiêu chuẩn ITU-T Rec. I.432.1 cho các dịch vụ ATM. Các thực thể lớp ATM thường có thể được sử dụng như là các
