Hình 3-27 : Cơ chế trạng thái mơ tả GEM
3.9.2.2. 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.
SR DBA (Status Reporting DBA):
OLT thực hiện cấp phát băng thông theo báo cáo từ phía ONU. Báo cáo này chứa dữ liệu đang đợi trong T-CONT trong khe thời gian đã được chỉ định. OLT nhận báo cáo trạng thái DBA, tính tốn lại bộ nhớ băng thông (US BW Map) thơng qua thuật tốn DBA và gửi bộ nhớ băng thông mới đến tất cả các ONU với lưu lượng đường xuống. ONU nhận bộ nhớ băng thông từ OLT và gửi dữ liệu trong khe thời gian đã được chỉ định. Khi một ONU khơng có thơng tin để gửi, trong lúc nhận được sự cấp phát từ OLT, nó sẽ gửi một cell rỗi để thông báo rằng bộ đệm của nó đang trống. Lúc đó, sự cấp phát cho T-CONT đó có thể được dùng để cấp phát cho các T- CONT khác. Nếu một ONU có một hàng đợi dài trong bộ đệm của nó thì OLT cấp phát nhiều T-CONT cho ONU đó.
Trong chế độ này, việc truyền trường tin DBA trong DBRu là bắt buộc nếu OLT yêu cầu, vì nếu thiếu trường DBA thì khng dạng dữ liệu đường lên không nhận ra.
NSR DBA (Non Status Reporting DBA):
OLT nhận dạng trạng thái tắt nghẽn của từng T-CONT bằng cách giám sát dòng lưu lượng luồng đến mà không cần báo cáo trạng thái từ ONU. Trong chế độ này, OLT cấp phát một cách cố định một số lượng băng thông đến mỗi ONU. Nếu ONU khơng có lưu lượng để gửi thì nó sẽ truyền một khung rỗi. Nếu OLT quan sát thấy một ONU không đang gửi khung rỗi thì nó sẽ tăng giá trị băng thông cấp phát
Đồ án tốt nghiệp 57 Sinh viên: Bùi Thị Phong
đến ONU đó. Khi ONU đó bắt đầu gửi khung rỗi thì OLT sẽ giảm bớt băng thơng cấp phát sao cho phù hợp.
NSR DBA có điểm tiện lợi ở chỗ, các ONU không cần biết đến DBA. Tuy nhiên, bất lợi ở chỗ, khơng có cách để OLT biết được làm thế nào để cấp phát băng thơng đến các ONU có hiệu quả nhất.
Trong chế độ này, trường DBA trong DBRu không được gửi đi do OLT khơng u cầu.
Hình 3-30: Các bước hoạt động của DBA Các bước hoạt động của DBA như hình 3-30. Các bước hoạt động của DBA như hình 3-30. Các bước hoạt động của DBA như hình 3-30.
1) ONU lưu dữ liệu cho lưu lượng hướng lên được nhận từ người dùng vào bộ đệm. 2) Khối dữ liệu chứa trong bộ đệm được báo tới OLT như một yêu cầu được quy
định bởi OLT.
3) OLT chỉ định thời gian bắt đầu truyền dẫn và khoảng thời gian truyền cho phép (cửa sổ truyền dẫn) tới ONU như một sự cấp phép.
4) ONU chờ đợi thời gian được cấp và truyền khối dữ liệu đến OLT.
3.9.3. Các loại T-CONT và tham số hoạt động
Các khung truyền dẫn T-CONT hướng lên chia thành 5 loại, sử dụng để quản lý việc cấp phát băng thơng hướng lên. Có số nhận dạng là Alloc-ID. Mỗi 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, đơn vị hoạt động là số lượng tế bào. Còn đối với GEM, đơn vị hoạt động là số lượng khối có chiều dài cố định (48 byte), được quy định bởi OMCI.
Đồ án tốt nghiệp 58 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Có băng thơng cố định và được sử dụng chính cho các dịch vụ nhạy với trễ và có độ ưu tiên cao như VOIP.
T-CONT loại 2 và T-CONT loại 3
Có băng thơng cung cấp được bảo đảm, nghĩa là băng thơng trung bình được cấp phát cố định trong những khoảng các khoảng thời gian xác định. Băng thông này khác với băng thông cố định trong T-CONT loại 1 được điều khiển cho một dải độ trễ nhỏ. T-CONT loại 1 bảo đảm độ trễ truyền và sự thay đổi trễ và tốc độ truyền còn T- CONT loại 2, 3 chỉ đảm bảo tốc độ truyền. Loại T-CONT này được sử dụng chính cho các dịch vụ video và dữ liệu có độ ưu tiên cao hơn.
T-CONT loại 4
Có nổ lực cho băng thơng tốt nhất (best effort), được sử dụng cho các dịch vụ dữ liệu như internet và những dịch vụ có độ ưu tiên thấp và khơng địi hỏi băng thông cao.
T-CONT loại 5
Các tham số mô tả cho lưu lượng T-CONT loại 5 là băng thông cố định (đặt trước), băng thông đảm bảo (đặt trước), băng thông không đảm bảo (cấp phát động), băng thông nổ lực tốt nhất best effort (cấp phát động), băng thông tối đa (đặt trước), được sử dụng cho tất cả các loại băng thông và hiệu lực với tất cả các dịch vụ.
Trong trường hợp truyền dẫn là ATM, việc cấp phát tài nguyên được thực hiện sử dụng VPI. VPI được định dạng bởi thông sô 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 gói GEM thì các kết nối GEM được xác định bằng Port-ID có thể được định dạng lưu lượng bởi các thông số mô tả lưu lượng và được truyền trong các T-CONT.
3.10. Bảo mật
Trong hệ thống PON thì ở hướng down dữ liệu được truyền broadcast đến tất cả ONU. Mỗi ONU chỉ có thể truy cập dữ liệu của mình, nhưng nếu user nào có ý định phá hoại thì có thể giả ONU của user khác để truy cập dữ liệu, hệ thống bảo mật GPON thì ngăn chặng việc nghe lén này.
Đồ án tốt nghiệp 59 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Giống như các mạng khác, GPON sử dụng thủ tục mật mã để ngăn ngừa việc nghe trộm các tín hiệu khơng mong muốn. Không giống như truy cập wireless hay modem, trong mạng PON bất kì ONU nào cũng khơng thể thấy được lưu lượng up lên của ONU khác. Điều này cho phép làm đơn giản hóa thủ tục mật mã. Đầu tiên là chỉ cần mật mã ở hướng down dữ liệu. Thứ 2 là dữ liệu up lên có thể truyền key mật mã.
GPON sử dụng chuẩn mật mã nâng cao AES (Advanced Encryption Standard). Đối với q trình mã hóa dữ liệu, key và giá trị bộ đếm được sử dụng. Key này được biết đến bởi OLT và ONU. Để cập nhật key, OLT sẽ gửi bản tin key request message bởi việc sử dụng kênh PLOAM. Để đáp lại bản tin này, ONU sẽ phát ra key mới và gửi đến OLT.
Giá trị bộ đếm được dùng cho quá trình mật mã được phát ra bởi một bộ đếm đồng bộ. Cả OLT và ONU có bộ đếm như nhau, và phải đồng bộ để dữ liệu được mã hóa ở OLT có thể được giải mã ở ONU.
Bộ đếm là một trường 46 bit, trong đó, có 16 bit LSB (Least Significant Bits) được gọi là intraframe counter. Bộ đếm này được reset ở bắt đầu khung down, với byte đầu tiên nằm trong trường PCBd. Cứ sau mỗi 4 byte thì bộ đếm tăng giá trị. 30 bit MSB (Most Signficant Bits) còn lại đại diện cho bộ đếm interframe counter. Bộ đếm này cũng giống như superframe trong trường Ident trong PCBd, giá trị bộ đếm tăng lên sau mỗi khung.
Giá trị bộ đếm 46 bit này được sử dụng như lối vào của thuật toán AES. Để phát ra key lối vào 128 bit thì 16 bit này được lặp lại 3 lần. Kết quả tạo ra một chuỗi gồm 138 bit, trong đó rút bớt 10 bit MSB, từ đó tạo ra key 128 bit cho lối vào của thuật tốn AES (Hình 3-31).
Đồ án tốt nghiệp 60 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Hình 3-31: Thuật tốn AES-CTR
Khi dữ liệu người dùng chứa các tế bào ATM thì chỉ có 48 byte payload trong cell ATM được mật mã. 48 byte (3 khối 128 bit), 3 khối này sẽ đươc XOR với 128 bit lối vào của thuật toán để tạo ra dữ liệu được mật mã ở OLT. Ở ONU dữ liệu được mật mã này thì XOR với chuỗi giả ngẫu nhiên 16 byte tương tự như ở OLT để tạo lại dữ liệu ban đầu. Với GEM chỉ có phần tải GEM được mật mã.
OLT khởi tạo việc trao đổi key bằng việc gửi bản tin đến ONU thơng qua kênh PLOAM. Sau đó ONU sẽ chịu trách nhiệm tạo ra key và phát ngược trở về OLT.
3.11. Sửa lỗi FEC (Forward Error Corection)
Sửa lỗi FEC được sử dụng bởi lớp vận tải trong hệ thống, hoạt động bằng cách chèn thêm các bit kiểm tra vào luồng dữ liệu để giúp phía thu phát hiện và sửa được nhiều lỗi. Do đó, việc sử dụng FEC này làm giảm băng thơng tải của tín hiệu nhưng làm tăng hiệu suất băng thông bằng việc giảm việc truyền lại các gói dữ liệu do lỗi truyền dẫn.
Mã FEC là mã RS (Reed Solomon) hay còn gọi là mã RS (255, 239). Đây là mã khối có 239 byte dữ liệu và 16 byte kiểm tra lỗi tạo thành khối dữ liệu có 255 byte. Mã RS (255, 239) cho phép phát hiện và sửa nhiều lỗi, kết quả là làm tăng độ lợi lên 3-4
Đồ án tốt nghiệp 61 Sinh viên: Bùi Thị Phong
dB.