3.6. Khung truyền dẫn GTC
3.6.1. Khung đường xuống
3.6.1.1. Truyền dẫn đường xuống
Hình 3-15: Truyền dẫn đường xuống
Khi có những gói tin cần được truyền từ phía mạng dịch vụ đến mạng người dùng thơng qua phần mạng GPON thì sự truyền dẫn đường xuống xảy ra như trong hình 3- 15.
Truyền dẫn đường xuống lưu lượng Ethernet gồm các bước sau:
OLT nhận lưu luợng Ethernet từ mạng dịch vụ và kiểm tra địa chỉ đích đến.
OLT kiểm tra trong bảng tra cứu để nhận Port-ID liên quan đến địa chỉ đó.
OLT thực hiện đóng khung lưu lượng đó thành khung GEM bằng cách thêm tiêu đề GEM có chứa Port-ID, bản tin OMCI và các trường cần thiết khác.
Đồ án tốt nghiệp 39 Sinh viên: Bùi Thị Phong
OLT tập hợp các khung GEM lại với nhau.
OLT gắn những khung GEM này với trường PCBd, trường này có liên quan đến bản tin mặt phẳng điều khiển (C/M Plane), bộ nhớ cấp phát băng thông luồng lên, và các trường điều khiển khung khác. Tất cả những thông tin này tạo thành khung GTC.
OLT quảng bá khung GTC này đến các ONU, và ONU nhận khung từ OLT.
ONU phân tích trường PCBd để kiểm tra tính ngun vẹn dữ liệu, đọc thơng tin PLOAM và bộ nhớ cấp phát băng thông động luồng lên. Những việc quản lý hệ thống sẽ được thực hiện ở phía ONU theo thơng tin PLOAM.
ONU nhận khung GEM bằng cách vứt đi trường PCBd. Nó tìm thấy các khung thuộc về nó bằng cách kiểm tra trường Port-ID trong tiêu đề GEM. Cùng lúc đó, bản tin OMCI được đóng gói trong tiêu đề khung GEM có thể được đọc bởi ONU.
Cuối cùng ONU nhận tải GEM là lưu lượng Ethernet. Nó sẽ gửi lưu lượng Ethernet đến mạng người dùng mong đợi.
3.6.1.2. Cấu trúc khung đường xuống
Hình 3-16: Cấu trúc khung đường xuống
Mỗi khung đường xuống GTC chứa khối điều khiển vật lí (PCBd- downstream Physical Control Block) và phần tải (ATM partition và GEM partition) được mơ tả ở hình 3-16.
Mỗi khung đường xuống GTC dài 125 μs cho cả tốc độ dữ liệu 1.24416 Gbit/s và 2.48832 Gbit/s, do đó khung có chiều dài 19440 byte trong hệ thống tốc độ 1.24416 Gbit/s và 38880 byte trong hệ thống tốc độ 2.48832 Gbit/s.
Đồ án tốt nghiệp 40 Sinh viên: Bùi Thị Phong
OLT phát quảng bá khung đường xuống đến ONU, sau khi nhận khung, ONU sẽ mở khối PCBd để nhận các thông tin liên quan, như thông tin PLOAMd hay thông tin cấp phát băng thơng luồng lên. Cịn đối với phần tải tin, ONU mở phần tải tin thuộc về nó dựa trên Port-ID hay VPI/VCI.
Chi tiết các trường được mơ tả ở hình 3-17.
Hình 3-17: Mơ tả chi tiết cấu trúc khung đường xuống
3.6.1.2.1. Trường Psync
Đồ án tốt nghiệp 41 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Trường đồng bộ vật lí Psync (Physical Synchrnous) được cố định là 4 byte và nó bắt đầu ở mỗi khối PCBd. ONU sử dụng phần này để tìm vị trí bắt đầu của khung truyền xuống. Mã của trường Psync 0xB6AB31E0. ONU thực hiện cơ chế đồng bộ như hình 3-18.
ONU bắt đầu trạng thái tìm kiếm. ONU tìm ra Psync trong hàng đợi. Mỗi lần nó tìm ra Psync thì nó sẽ chuyển thành pre-sync và thiết lập bộ đếm cài giá trị là 1. Sau đó ONU sẽ tìm Psync khác sau chu kì 125 μs. Cứ mỗi Psync đúng, bộ đếm sẽ tăng thêm 1. Nếu Psync không đúng, ONU sẽ truyền ngược lại trạng thái tìm kiếm. Trong trạng thái pre-sync, nếu bộ đếm truyền đúng tới M1 thì ONU sẽ truyền đến trạng thái đồng bộ sync. Mỗi lần ONU đến trạng thái sync, ONU biểu thị nó đã tìm ra cấu trúc khung down và bắt đầu xử lí thơng tin PCBd. Nếu ONU phát hiện trường Psync M2 kế tiếp khơng đúng, nó sẽ biểu thị là mất khung và trở về trạng thái tìm kiếm.
3.6.1.2.2. Trường ID (Ident)
Trường ID có 4 byte trong đó 1 bit dùng để thông báo cho ONU nếu dữ liệu được mật mã FEC (Forward Error Corection) ở hướng đường xuống, 1 bit để dự trữ và 30 bit còn lại để đếm số khung (Superframe Counter). 30 bit của trường ID dùng để đếm khung và mỗi ID của khung sẽ lớn hơn khung trước đó. Bất cứ khi nào bộ đếm tăng tới giá trị tối đa (230 khung) thì nó sẽ quay về 0 cho khung tiếp theo.
3.6.1.2.3. Trường PLOAMd (Physical Layer Operation Aministrative Managemant) Managemant)
Trường PLOAM có 13 byte trong PCBd, nó được dùng để gửi bản tin OAM lớp vật lí (PLOAM message) đến các ONU, PLOAM có nhiệm vụ điều khiển, quản lý, định cỡ (ranging), cảnh báo tranh chấp, kích hoạt ONU.
Việc ranging được dùng để các ONU truyền khung ở thời gian chính xác, tính toán trễ truyền giữa ONU và OLT, để tránh xung đột dữ liệu.
Khi có một ONU mới được chỉ thị trong hệ thống GPON, sự kích hoạt ONU là cần thiết. Những thông tin liên quan được truyền đi bao gồm ONU-ID, serial-number, Port-ID, thông tin lời mở đầu và trường ranh giới.
Đồ án tốt nghiệp 42 Sinh viên: Bùi Thị Phong
1 byte ONU-ID, đánh địa chỉ cho mỗi ONU riêng. Trong lúc sắp xếp, ONU sẽ được gán một số gọi là ONU-ID. Số này có giá trị từ 0 đến 253??. Lúc chưa được sắp xếp trường này có giá trị là 0xFF để quảng bá cho tất cả ONU.
1 byte Message ID chỉ thị loại bản tin sẽ được đóng gói trong phần tải tin.
10 byte Data được dùng cho phần bản tin thực sự của bản tin PLOAM.
1 byte CRC dùng để bảo vệ bản tin PLOAM từ lỗi truyền dẫn.
3.6.1.2.4. Trường BIP (Bit Interleaved Parity)
Trường BIP có 8 bit chứa số bit chẵn lẻ được chèn vào của tất cả byte truyền đi, đầu thu cũng tính số bit được chèn vào là chẵn hay lẻ sau đó so sánh với kết quả của BIP được truyền để đo số lỗi trên đường link.
3.6.1.2.5. Trường chiều dài tải ở hướng xuống Plend (Payload Length downstream) downstream)
Trường chiều dài tải ở hướng xuống có 4 byte chỉ định chiều dài bộ nhớ băng thông US BW và chiều dài phần dành riêng cho ATM trong container truyền dẫn (T- CONT). Trường này được gửi 2 lần:
12 bit đầu biểu diễn chiều dài bộ nhớ băng thông. Điều này giới hạn số ID cấp phát (Alloc-ID) có thể được gán giới hạn đến 4095 (212-1).
Chiều dài phần dành riêng cho ATM được biểu diễn ở 12 bit tiếp theo. Điều này cho phép up lên 4095 cell ATM trong một khung và tốc độ lên tới 10 Gbps. Vì vậy, chiều dài phần tải ATM trong khung là bội số của 53.
8 bit cuối kiểm tra CRC, có nhiệm vụ phát hiện lỗi truyền dẫn. Nó được tính tốn bởi đa thức g(x)=x8+x2+x+1.
3.6.1.2.6. Trường bộ nhớ băng thông đường lên US BW (Upstream BW Map)
Trường BW Map chứa những trường mô tả những khe truy cập cho ONU. Mỗi trường truy cập như vậy gồm 8 byte, được gọi là T-CONT, biểu thị sự cấp phát băng thông ở luồng đường lên. Mỗi khối chứa Alloc-ID của một T-CONT và một trường cờ 12 bit. Toàn bộ số trường trong bộ nhớ được biểu diễn ở chiều dài tải Plend. Khuôn dạng mỗi trường được mơ tả ở hình 3-17.
Trường Alloc-ID chứa 12 bit chỉ thị T-CONT và ONU riêng mà nó được gán thời gian bắt đầu và kết thúc trong hướng up lên của mạng PON.
Đồ án tốt nghiệp 43 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Trường cờ chứa 12 bit chỉ thị sự cấp phát đã dùng (Hình 3-17 biểu diễn các chức năng của 12 bit cờ).
Bit 11 gửi PLSu (Power Levelling Sequence Upstream): nếu bit này được cài đặt (1), ONU sẽ gửi thông tin PLSu trong lúc cấp phát. Nếu không được cài đặt (0) thì ONU sẽ khơng gửi thơng tin PLSu trong lúc cấp phát.
Bit 10 gửi PLOAMu: nếu bit này được cài đặt (1), ONU sẽ gửi thông tin PLOAMu trong lúc cấp phát. Nếu không được cài đặt (0) thì ONU sẽ khơng gửi thơng tin PLOAMu trong lúc cấp phát.
Bit 9 sử dụng sửa lỗi FEC (Forward Error Correction): nếu bit này được cài đặt (1) ONU sẽ tính tốn và chèn FEC trong lúc cấp phát.
Bit 7 và 8 gửi DBRu (Dynamic Bandwidth Report upstream): phụ thuộc vào nội dung 2 bit ONU sẽ gửi DBRu phù hợp với vị trí ID hay khơng.
00: không gửi DBRu
01: gửi DBRu mode 0 (2 byte) 10: gửi DBRu mode 1 (3 byte) 11: gửi DBRu mode 2 (5 byte).
Bit 0-6: dự trữ.
Trường StartTime chứa 16 bit chỉ thị thời gian bắt đầu cấp phát. Thời gian này tính bằng byte, bắt đầu khung là zero. Trường này 16 bit nên giới hạn kích thước của khung up lên là 65,536 byte (216) đánh địa chỉ cho tốc độ up lên tới 2.488 Gbps.
Trường StopTime chứa 16 bit chỉ thị thời gian kết thúc cấp phát. Thời gian này được tính bằng byte, bắt đầu khung là zero. Thời gian kết trúc trỏ đến byte dữ liệu cuối cùng được kết hợp với việc cấp phát này.
Trường CRC: kiểm tra và sửa lỗi, bảo đảm tính tồn vẹn dữ liệu trong truyền dẫn.
3.6.1.2.7. Trường tải (Payload)
Trường tải 2 phần: phần dành riêng cho ATM và phần dành riêng cho GEM.
Phần dành riêng cho ATM: chứa 53 cell ATM. Kích thước phần này được đưa vào trường Plend dành cho ATM. Do đó trường này cũng có kích thước là bội số 53 byte. Các cell truyền xuống thì được lọc ở ONU dựa vào VPI chứa ở mỗi cell.
Đồ án tốt nghiệp 44 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Phần dành riêng cho GEM: chứa một số khung GEM phác họa thành đa khung. Kích thước của phần dành riêng GEM thì bằng toàn bộ chiều dài khung trừ đi khối điều khiển PCBd và phần ATM. Khung down được lọc ở ONU dựa vào12- bit Port-ID chứa trong mỗi phân đoạn khung.