6 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON
6.2.5 Các chức năng của các phân lớp trong hệ thống GTC
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 ATM client.
2) Giao diện GEM
Bộ thích ứng hội tụ truyền dẫn GEM có thể được cấu hình để tương thích các khung vào nhiều loại giao diện truyền khung khác nhau.
Các bộ thích ứng còn nhận dạng các kênh OMCI theo tên kênh ảo/tên đường ảo (VPI/VCI) đối với ATM và theo Port-ID đối với GEM. Bộ thích ứng OMCI có thể trao đổi dữ liệu kênh OMCI cho các bộ thích ứng ATM TC và GEM TC. Bộ thích ứng OMCI nhận dữ liệu từ các bộ thích ứng TC này và truyền nó tới thực thể OMCI và chuyển dữ liệu từ thực thể OMCI tới các bộ thích ứng TC này.
Trang 34/56
6.2.6 Dòng lưu lượng và chất lượng dịch vụ QoS
Mục này đưa ra mối quan hệ giũa lớp GTC và lưu lượng người dùng, và các đặc điểm về chất lượng dịch vụ QoS do GTC quản lý trong mạng PON.
6.2.6.1 Mối liên hệ giữa GTC và quản lý dữ liệu người dùng
1. Dịch vụ ATM
Hệ thống GTC thực hiện quản lý lưu lượng đối với các T-CONT và mỗi T-CONT được nhận dạng bởi 1 Alloc-ID. Một T-CONT có thể bao gồm 1 hoặc nhiều đường ảo và mỗi đường ảo VP có thể bao gồm một hoặc nhiều kênh ảo VC. OLT giám sát lưu lượng trên mỗi T_CONT và thực hiện điều chỉnh việc cấp phát băng tần sao cho tài nguyên mạng PON được phân bố hợp lý. Hệ thống GTC không theo dõi và duy trì các mối liên hệ QoS giữa các VP và VC mà các ATM client tại mỗi đầu cuối của mạng PON sẽ thực hiện chức năng này.
2. Dịch vụ GEM
Hệ thống GTC thực hiện quản lý lưu lượng đối với các T-CONT và mỗi T-CONT được nhận dạng bởi 1 Alloc-ID. Một T-CONT có thể bao gồm 1 hoặc nhiều GEM Port-ID. OLT giám sát lưu lượng trên mỗi T_CONT và thực hiện điều chỉnh việc cấp phát băng tần sao cho tài nguyên mạng PON được phân bố hợp lý. Hệ thống GTC không theo dõi và duy trì các mối liên hệ QoS giữa các Port-ID mà các GEM client tại mỗi đầu cuối của mạng PON sẽ thực hiện chức năng này.
6.2.6.2 Khái niệm cấp phát tài nguyên
Tài nguyên có thể được cấp phát cho các liên kết logic theo phương thức tĩnh hoặc động. Trong trường hợp cấp phát tài nguyên động, OLT sẽ khảo sát tình trạng tắc nghẽn bằng cách kiểm tra các báo cáo cấp phát tài nguyên động (DBA) từ ONU và/hoặc từ chính luồng lưu lượng tới. Do đó OLT có thể cấp phát đầy đủ tài nguyên cho các ONU. Các chức năng chính của bộ cấp phát tài nguyên động DBA trong GPON được cho trong bảng 6.
G-PON DBA
Đơn vị điều khiển T-CONT
Nhận dạng T-CONT Alloc-ID
Đơn vị báo cáo - Tế bào ATM đối với phần ATM
- Các khung có độ dài cố định (mặc định là 48 bytes) đối với phần GEM
Cơ chế báo cáo Trường OAM (báo cáo băng tần động
đường lên DBRu) trong chế độ 0 và báo cáo trạng thái loại T-CONT là phương thức mặc định.
Báo cáo DBRu trong chế độ 1 và 2 và báo cáo DBA cua ONU là phương thức tùy chọn.
Trang 35/56
Lưu ý:
chế độ 0: gửi 2 byte DBRu chế độ 1: gửi 3 byte DBRu chế độ 2: gửi 5 byte DBRu
Chi tiết về các chế độ được tham chiếu đến tài liệu ITU-T G.984.3 mục 8.4.2
Bảng 6 Các chức năng chính của G-PON DBA
Trong trường hợp cấp phát băng tần tĩnh, OLT sẽ cấp phát băng tần theo băng tần cung cấp, chi tiết phương thức này tham chiếu đến tài liệu ITU-T G.983.1
6.2.6.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS
Chức năng cấp phát tài nguyên động DBA cung cấp nhiều loại QoS khác nhau. Lớp hội tụ GPON đưa ra 5 loại T-CONT với các đặc tính tương tự như T-CONT trong tiêu chuẩn ITU-T G.983.4 như sau:
T-CONT loại 1: có băng tần cố định, băng tần được dành riêng và được cấp phát theo chu kỳ với tốc độ cố định và trễ truyền dẫn được điều khiển. Các tham số mô tả về lưu lượng cho T-CONT loại 1 là băng tần cố định: đặt trước. T-CONT loại 1 có thể đáp ứng với mọi loại QoS. Các OLT không hỗ trợ DBA có thể sử dụng T-CONT loại 1 để đảm bảo QoS. Các OLT có hỗ trợ DBA sử dụng T-CONT loại 1 này để hỗ trợ lưu lượng thời gian thực. Các OLT hỗ trợ DBA luôn cung cấp băng tần cố định cho các kết nối trên T-CONT loại 1 mà không cần kiểm tra có thông tin cần truyền hay không.
T-CONT loại 2: có băng tần cung cấp được đảm bảo. Băng tần được đảm bảo nghĩa là băng tần trung bình được cấp phát cố định trong các khoảng thời gian xác định. Băng tần này khác với băng tần cố định trong T-CONT loại 1 được điều khiển cho một dải độ trễ nhỏ. T-CONT loại 1 đảm bảo độ trễ truyền và sự thay đổi trễ và tốc độ truyền còn T-CONT loại 2 chỉ đảm bảo tốc độ truyền. Chỉ các OLT hỗ trợ DBA mới hỗ trợ T-CONT loại 2. Các tham số mô tả về lưu lượng cho T-CONT loại 2 là: băng tần đảm bảo: đặt trước. Ứng dụng cho T-CONT loại 2: có thể hỗ trợ tất cả các mức QoS trừ mức 1 (dịch vụ phi thời gian thực).
T-CONT loại 3: có băng tần đảm bảo và băng tần không đảm bảo. T-CONT loại 3 sẽ được cấp phát băng tần tương đương với băng tần đã được đảm bảo chỉ khi nó có các gói tin cần truyền ở tốc độ tương đương hoặc lớn hơn băng tần đã được đảm bảo. Băng tần không đảm bảo sẽ được cấp phát T-CONT loại 3 với băng tần đảm bảo đang yêu cầu thêm băng tần tương ứng với băng tần được đảm bảo của các T-CONT riêng lẻ trong mạng PON, chẳng hạn theo phương thức vòng tròn Round Robin. Tổng băng tần đảm bảo và băng tần không đảm bảo cấp phát cho T-CONT loại 3 không vượt quá băng tần tối đa (giá trị đã đặt trước). Thông số mô tả lưu lượng cho T- CONT loại 3 là: băng tần đảm bảo: đặt trước, băng tần không đảm bảo: cấp phát động, băng tần tối đa: đặt trước. Ứng dụng cho T-CONT loại 3: có thể hỗ trợ tất cả các mức QoS trừ mức 1 (dịch vụ phi thời gian thực).
Trang 36/56
T-CONT loại 4: có nỗ lực cho băng tần tốt nhất (best-effort) nhưng băng tần không được đảm bảo cung cấp. T-CONT loại 4 chỉ sử dụng băng tần không được cấp phát cố định, băng tần đảm bảo hay băng tần không đảm bảo cho các loại T-CONT khác trong mạng PON. Băng tần best-effort được cấp phát đều nhau cho các T-CONT loại 4, ví dụ theo phương thức vòng tròn Round robin, cho tới khi cấp phát đến băng tần tối đa. Thông số mô tả lưu lượng cho T-CONT loại 4 là: Băng tần best-effort: cấp phát động, băng tần tối đa: đặt trước.
T-CONT loại 5: có thể đáp ứng tất cả các loại QoS được đề cập trong mạng PON. T- CONT loại 4 còn có thể được biến đổi thành các loại T-CONT khác. Thông số mô tả về lưu lượng cho T-CONT loại 5 là: băng tần cố định: đặt trước, băng tần đảm bảo: đặt trước, băng tần không đảm bảo: cấp phát động, băng tần nỗ lực tốt nhất: cấp phát động, băng tần tối đa: đặt trước. T-CONT loại 5 có thể hỗ trợ mọi ứng dụng thời gian thực hay ứng dụng đảm bảo tài nguyên. Cơ chế truyền các gói tin trong T-CONT và các chính sách cung cấp để đảm bảo QoS ở lớp ATM phụ thuộc vào việc triển khai thiết bị ONU/ONT.
Trong trường hợp truyền dẫn là ATM việc cấp phát tài nguyên được thực hiện sử dụng VCC hoặc VPC. VCC và VPC được định dạng bởi các thông số mô tả lưu lượng và được truyền trong các T-CONT tùy theo yêu cầu QoS. Cơ chế ánh xạ giữa độ đảm bảo QoS và loại T-CONT do nhà điều hành quản lý.
Trong trường hợp truyền dẫn là GEM thì các tế bào ATM được thay thế bằng các khối tin có chiều dài cố định. Các kết nối GEM được xác định bằng cổng có thể được định dạng lưu lượng bởi các thông số mô tả lưu lượng và có thể được truyền trong một loại T-CONT.
6.2.7Cấp phát băng tần động DBA
Trong cơ chế cấp phát băng tần động, khi các gói tin GEM có độ dài thay đổi thì sẽ được chuẩn hóa thành các khối có độ dài cố định.
This clause describes DBA specifications for G-PON. G-PON DBA for ATM is the same as ITU-T Rec. G.983.4 except for management issues, such as negotiation procedure. G-PON DBA for GEM also adopts the same architecture as ITU-T Rec. G.983.4 as the default method. In short, even when variable length packets are supported in GEM, these packets are normalized by the fixed length data block in DBA operations. In short, the number of blocks is mapped into the number of cells in ITU-T Rec. G.983.4.
6.2.7.1 Yêu cầu cấp phát băng tần động
Các chức năng DBA được thực hiện đối với mọi loại T-CONT. Các chức năng này được phân loại thành các phần sau:
Phát hiện trạng thái tắc nghẽn do OLT và/hoặc ONU thực hiện
Báo cáo trạng thái tắc nghẽn tới OLT
Trang 37/56
OLT thực hiện cấp quyền theo băng tần đã được cập nhật và theo loại T- CONT
Quản lý đối với hoạt động DBA
DBA cung cấp các tính năng bảo đảm QoS dưới dạng các loại T-CONT như đã nêu ở phần trên.
6.2.7.2 Các loại T-CONT và tham số hoạt động
Trong GPON DBA có 5 loại T-CONT như đã nêu chi tiết ở trên. Mỗi loại T-CONT được mô tả bằng các tham số hoạt động riêng. Tuy nhiên đơn vị của tham số hoạt động được chỉ ra như sau:
Đối với ATM: số lượng tế bào.
Đối với GEM: số lượng khối có chiều dài cố định.
Đối với GEM, khối có chiều dài cố định do OMCI thỏa thuận có chiều dài mặc định là 48 byte.
6.2.7.3 Hoạt động DBA
Hoạt động DBA bao gồm 2 chế độ: DBA báo cáo trạng thái (SR-DBA) và DBA không báo cáo trạng thái (NSR-DBA) trong mỗi T-CONT. Chức năng báo cáo DBA là tuỳ chọn đối với ONU. Các OLT bắt buộc phải hỗ trợ cả chế độ báo cáo và không báo cáo, do vậy tất cả các ONU được cung cấp các mức độ đối với chức năng DBA. Các chế độ này được thể hiện bằng tình huống dịch vụ và khả năng của ONU được cho trong bảng sau đây.
SR ONU NSR ONU
DBA OLT SR-DBA hoặc/và NSR-DBA NSR-DBA
Bảng 7 Tổng kết các chế độ hoạt động DBA
Hoạt động của mỗi chế độ được tổng kết như sau:
1) SR-DBA
Để báo cáo trạng thái tắc nghẽn của T-CONT, khi một T-CONT gửi dữ liệu ở đường lên từ ONU tới OLT, số lượng tế bào hay khối tin trong bộ đệm T-CONT được thiết lập trong trường DBA của báo cáo băng tần đường lên DBRu. Nếu OLT không muốn cho phép truyền dữ liệu cho T-CONT, OLT có thể cấp thời gian cho riêng báo cáo DBRu đó. Tuy nhiên, có thể có trường hợp OLT nhận được báo cáo nhưng không áp dụng báo cáo đó đối với việc cập nhật băng tần. Mặt khác, nếu một T-CONT không thể báo cáo số tế bào hay gói tin được lưu trữ trong bộ đệm, nó sẽ gửi tới OLT một mã số không có giá trị trong trường DBA. Hình 10 tổng kết các hoạt động DBA. Trong chế độ này, việc truyền trường tin DBA trong DBRu là bắt buộc nếu OLT yêu cầu vì nếu thiếu trường DBA, khuôn dạng của dữ liệu đường lên không được nhận ra.
2) NSR-DBA
Trang 38/56
lượng đến. Trong chế độ này, trường DBA trong DBRu không được gửi đi do OLT sẽ không yêu cầu. Trong tình huống ngoại lệ khi OLT yêu cầu DBRu thì ONU phải gửi bản tin này mặc dù nội dung thông tin sẽ bị OLT bỏ qua.
Hình 11 Tổng kết hoạt động SR-DBA
6.2.7.4 Khía cạnh quản lý
Để hoạt động cơ chế DBA có một số thông số cần được cung cấp và thỏa thuận bởi các chức năng quản lý. OLT và ONU sử dụng các chức năng quản lý để thỏa thuận về chế độ hoạt động DBA, và đáp lại thích hợp với các yêu cầu của hai bên. Tất cả các thông số DBA sẽ được cung cấp và thỏa thuận bởi giao diện điều khiển quản lý ONU của GPON (GPON OMCI).
6.2.8 Cấu trúc khung GTC
Hình 12 chỉ ra cấu trúc khung hội tụ truyền dẫn lớp GTC cho đường lên và đường xuống.
Trang 39/56
Khung đường xuống bao gồm khối điều khiển vật lý đường xuống (PCBd), phần ATM (ATM partition) và phần GEM (GEM partition). Khung đường lên bao gồm nhiều các cụm truyền dẫn. Mỗi cụm đường lên sẽ bao gồm tối thiểu là tiêu đề lớp vật lý PLOu, ngoài tải tin cụm đường lên còn có thể bao gồm phần Oam lớp vật lý PLOAMu, chuỗi mức công suất đường lên PLSu và phần báo cáo băng tần động đường lên. Khung đường xuống cung cấp tham chiếu thời gian chung cho toàn mạng PON và cung cấp báo hiệu điều khiển chung cho đường lên.
Khái niệm điều khiển truy nhập phương tiện được minh họa trong Hình 13 Khái niệm điều khiển truy nhập phương tiện hội tụ truyền dẫn lớp GTC. Việc sắp xếp các trường trong hình được đơn giản hóa cho việc minh họa.
Hình 13 Khái niệm điều khiển truy nhập phương tiện hội tụ truyền dẫn lớp GTC
OLT gửi con trỏ (pointer) trong khối điều khiển vật lý đường xuống PCBd để chỉ ra thời điểm mà mỗi ONU có thể bắt đầu và kết thúc việc truyền dữ liệu đường lên. Bằng cách này, tại mỗi thời điểm chỉ có một ONU duy nhất có thể truy nhập phương tiện và không có va chạm trong quá trình hoạt động bình thường. Các con trỏ được cho dưới dạng đơn vị là byte, cho phép OLT điều khiển phương tiện theo các mức băng tần cố định 64 kbit/s. Tuy nhiên, một số OLT có thể lựa chọn để thiết lập các con trỏ và kích thước khe thời gian theo mức lớn nhất và điều khiển băng tần tốt hơn