2.2.1.1. Cấu trỳc khung GFP
Cấu trỳc khung GFP được biểu diễn như hỡnh 2.12, gồm những thành phần cơ bản:
Mào đầu lừi
Phần tải tin
Trường kiểm tra khung (FCS)
Định dạng mào đầu lừi của GFP như minh hoạ trong hỡnh 2.13. Bốn octet của Mào đầu lừi GFP bao gồm một trường Chỉ thị Độ dài Tải tin 16-bit và một trường kiểm tra lỗi mào đầu lừi (cHEC) 16-bit. Mào đầu này cho phộp mụ tả khung GFP độc lập về nội dung cho cỏc PDU lớp cao hơn.
• Trường chỉ thị độ dài tải tin (PLI)
Hai octet của trường PLI bao gồm một số nhị phõn biểu thị số lượng octet trong Phần tải tin GFP. Giỏ trị nhỏ nhất tuyệt đối của trường PLI trong một khung khỏch hàng GFP là 4 octet. Cỏc giỏ trị PLI từ 0-3 dành riờng cho khung điều khiển GFP.
• Trường Kiểm tra lỗi mào đầu lừi (cHEC)
Hai octet trong trường Kiểm tra lỗi mào đầu lừi là một mó sửa lỗi CRC-16 để bảo đảm tớnh toàn vẹn nội dung của Mào đầu lừi bằng cỏch thực hiện cả việc sửa lỗi đơn bit và phỏt hiện lỗi đa bit. Chuỗi cHEC được tớnh toỏn trờn cỏc octet của Mào đầu lừi.
Thực hiện kiểm tra lỗi mào đầu (HEC)
Đa thức thức sinh của HEC là G(x)= G(x)=x16 + x12 + x5 + 1, với giỏ trị ban đầu là 0, trong đú x16 tương ứng với Bit cú ý nghĩa nhất (MSB) và x0 tương ứng với Bit ớt ý nghĩa nhất (LSB).
Trường cHEC được tạo ra bởi bộ xử lý sắp xếp tại nguồn phỏt theo cỏc bước sau:
Bước 1: Hai octet đầu tiờn của khung GFP được đưa vào theo trật tự octet mạng là bit cú ý nghĩa nhất đầu tiờn, để định dạng một mẫu 16-bit biểu thị cỏc hệ số của một đa thức M(x) cú bậc 15.
Bước 2: M(x) được nhõn với x16 và chia (modun 2) cho G(x), tạo ra một phần dư R(x) cú bậc 15 hoặc thấp hơn.
Bước 3: Cỏc hệ số của R(x) được xem là chuỗi 16-bit, trong đú x15 là bit cú ý nghĩa nhất.
Bước 4: Chuỗi 16-bit này chớnh là CRC-16 trong đú bit đầu tiờn của CRC-16 được phỏt đi là hệ số của x15 và bit cuối được phỏt đi là hệ số của x0
Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu thực hiện cỏc bước từ 1-3 theo cựng cỏch thức như cựng bộ xử lý sắp xếp tại nguồn phỏt. Trong trường hợp khụng cú bit lỗi, phần dư sẽ là 0000 0000 0000 0000.
Cỏch sửa lỗi đơn này được thực hiện trờn Mào đầu lừi. Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu GFP sẽ từ chối bất kỳ khung GFP cú nhiều bit lỗi. Bộ xử lý sắp xếp tại nguồn phỏt cũng cập nhật mọi bản tin hệ thống thớch hợp cho mục đớch định dạng chớnh.
Mào đầu lừi được trộn cho cõn bằng DC bằng cỏch thực hiện OR-duy nhất (cộng modun 2) với B6AB31E0 trong hệ 16. Số này là chuỗi cú độ dài 32-bit giống như chuỗi Barker, cú sidelobe cực tiểu, trạng thỏi chuyển dịch cực đại. Sự trộn mào đầu lừi GFP nhằm mục đớch cải thiện đỏng kể phương thức mụ tả khung GFP và tạo ra một số cú đủ cỏc chuyển dịch 0-1 và 1-0 trong cỏc khoảng truyền dẫn rỗi.
b) Phần tải tin GFP
Phần tải tin GFP, bao gồm tất cả cỏc octet trong khung GFP theo sau mào đầu lừi GFP, dựng để chuyển thụng tin của giao thức đặc trưng lớp cao hơn. Vựng cú độ dài thay đổi này cú thể gồm từ 4 đến 65 535 octet. Như minh họa ở hỡnh 2.14, phần tải tin GFP bao gồm hai thành phần thụng thường: một mào đầu tải tin và một trường thụng tin tải tin. Ngoài ra cú thể thờm một trường FCS tải tin tuỳ ý (pFCS).
Cỏc kớch thước thực tế của đơn vị truyền dẫn cực đại (MTU) trong GFP cho phần tải tin GFP là tuỳ thuộc ứng dụng. Khi ứng dụng phải hỗ trợ truyền dẫn và nhận của cỏc khung GFP cho vựng tải tin GFP ớt nhất là 1600 octet. Tuy nhiờn, GFP cú thể sử dụng cỏc giỏ trị MTU khỏc nhưng theo thứ tự ưu tiờn. Cỏc thực hiện hỗ trợ Kờnh quang sắp xếp theo khung phải cung cấp Phần tải tin GFP ớt nhất 2 156 octet.
• Mào đầu tải tin
Mào đầu tải tin là một vựng cú độ dài thay đổi từ 4 đến 64 octet, mục đớch để hỗ trợ cỏc phương thức quản lý tuyến dữ liệu đặc trưng cho tớn hiệu khỏch hàng lớp cao
hơn. Cấu trỳc của Mào đầu tải tin GFP được mụ tả trong hỡnh 2.15. Vựng này gồm 2 trường bắt buộc, trường Kiểu loại (Type) và trường kiểm tra lỗi mào đầu kiểu loại (tHEC), và một số cỏc trường khỏc thờm vào mào đầu tải tin. Nhúm cỏc trường mào đầu tải tin thờm vào này gọi là Mào đầu mở rộng. Sự cú mặt của Mào đầu mở rộng, định dạng của nú, và sự cú mặt của FCS tải tin tuỳ chọn được chỉ thị trong trường Kiểu loại. Trường tHEC đảm bảo tớnh toàn vẹn của trường Kiểu loại.
Thực hiện phải hỗ trợ việc nhận một khung GFP với một Mào đầu tải tin cú độ dài bất kỳ trong khoảng từ 4 đến 64 octet.
• Trường kiểu loại GFP
Trường kiểu loại GFP là một trường hai-octet bắt buộc của Mào đầu tải tin để chỉ ra nội dung và định dạng trường Thụng tin tải tin GFP. Trường Kiểu loại phõn biệt dạng khung GFP này với dạng khung GFP khỏc và phõn biệt giữa cỏc dịch vụ khỏc nhau trong mụi trường đa dịch vụ. Như minh hoạ trờn hỡnh 2.16, trường Kiểu loại gồm một Mó xỏc định kiểu loại tải tin (PTI), một Mó chỉ thị FCS tải tin (PFI), một Mó xỏc định mào đầu mở rộng (EXI) và một Mó xỏc định tải tin đối tượng sử dụng (UPI).
• Trường xỏc định kiểu loại tải tin
Một trường con 3-bit trong trường Kiểu loại dựng để xỏc định kiểu loại của khung khỏch hàng GFP. Hiện nay cú hai loại khung khỏch hàng đó được xỏc định là: khung Dữ liệu đối tượng sử dụng (PTI = 000) và khung Quản lý khỏch hàng (PTI=100). Cỏc mó PTI được đưa ra trong bảng 2.4.
Bảng 2.4: Xỏc định kiểu loại tải tin GFP
Cỏc bit của trường Kiểu loại <15:13> Sử dụng
000 Dữ liệu khỏch hàng
100 Quản lý khỏch hàng
• Trường chỉ thị FCS tải tin (PFI)
Một trường con 1-bit trong trường Kiểu loại dựng để chỉ ra sự cú mặt (PFI=1) hoặc khụng cú (PFI=0) của trường FCS tải tin.
• Trường xỏc định mào đầu mở rộng (EXI)
Một trường con 4-bit trong trường Kiểu loại dựng để xỏc định kiểu loại mào đầu mở rộng của GFP. Ba dạng của Mào đầu mở rộng đó được xỏc định, Mào đầu mở rộng khụng, Mào đầu mở rộng tuyến tớnh và Mào đầu mở rộng vũng. Cỏc mó EXI được cho trong bảng 2.5.
Bảng 2.5: Mó xỏc định mào đầu mở rộng GFP
Cỏc bit của trường Kiểu loại <11:8> Sử dụng
0000 Mào đầu mở rộng khụng
0001 Khung tuyến tớnh
0010 Khung vũng
Khỏc Dự phũng
• Trường xỏc định tải tin đối tượng sử dụng (UPI)
Một trường 8-bit dựng để xỏc định loại tải tin chuyển đi trong trường Thụng tin tải tin GFP. Trường UPI cú quan hệ với kiểu loại khung khỏch hàng GFP như đó xỏc định bởi trường con PTI.
• Trường Kiểm tra lỗi mào đầu kiểu loại (tHEC)
Trường Điều khiển lỗi mào đầu kiểu loại 2-octet gồm một mó điều khiển lỗi CRC- 16 nhằm bảo đảm tớnh toàn vẹn nội dung cho trường Kiểu loại bằng cỏch thực hiện sửa lỗi đơn bit và phỏt hiện lỗi đa bit. Mào đầu kiểu loại gồm trường Kiểu loại và tHEC.
Nội dung của trường tHEC được tạo ra bằng cỏc bước tương tự như cHEC với thay đổi sau:
- Đối với tHEC bước 1 được thay đổi như sau: M(x) được định dạng từ tất cả cỏc octet trong trường Kiểu loại, nhưng loại trừ trường tHEC.
Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu GFP sẽ thực hiện sửa lỗi đơn bit trong trường Kiểu loại mà trường này được bảo vệ bằng trường tHEC. Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu GFP sẽ loại bỏ mọi khung GFP này khi cú phỏt hiện lỗi đa bit. Quỏ trỡnh xử lý tại điểm
đớch cũng cập nhật mọi thụng tin hệ thống liờn quan phục vụ cho mục đớch giỏm sỏt chất lượng.
• Cỏc mào đầu mở rộng của GFP
Mào đầu mở rộng tải tin là một trường mở rộng từ 0 đến 60 octet (chứa cả eHEC), mà hỗ trợ cỏc mào đầu tuyến dữ liệu đặc trưng cho cụng nghệ như là: cỏc xỏc định tuyến ảo, cỏc địa chỉ nguồn/đớch, số cổng, Lớp dịch vụ, điều khiển lỗi mào đầu mở rộng v.v… Kiểu của mào đầu mở rộng được chỉ ra bởi nội dung của cỏc bit EXI của trường Kiểu loại trong mào đầu tải tin.
Ba biến của Mào đầu mở rộng được xỏc định hiện tại để hỗ trợ cho dữ liệu đặc trưng khỏch hàng truyền qua trờn một cấu hỡnh vũng logic vũng hoặc điểm-điểm logic (tuyến tớnh).
Cỏc trường khỏc nhau trong Mào đầu mở rộng sẽ được mụ tả dưới đõy. Giỏ trị mặc định cho mọi trường khụng xỏc định là 0 trừ khi cú chỉ định khỏc.
Mào đầu mở rộng khụng
Mào đầu tải tin cho một khung với một mào đầu mở rộng khụng được minh hoạ như hỡnh 2.17. Mào đầu mở rộng này ỏp dụng cho cấu hỡnh điểm- điểm logic. Mục đớch dựng cho cỏc trường hợp ở đú luồng chuyển tải dành riờng cho một tớn hiệu khỏch hàng.
Mào đầu mở rộng cho một khung tuyến tớnh
Mào đầu tải tin cho khung tuyến tớnh (Điểm-Điểm) với một Mào đầu mở rộng được minh hoạ như hỡnh 2.18, nhằm mục đớch dựng cho cỏc trường hợp ở đú cú một vài tuyến độc lập yờu cầu tớch hợp thành một đường chuyển tải đơn.
- Trường ID kờnh (CID)
CID là một số nhị phõn 8-bit dựng để chỉ thị một trong 256 kờnh thụng tin tại điểm đầu cuối GFP.
- Trường dự phũng
Trường dự phũng 8-bit dựng cho sử dụng sau này. - Trường HEC mở rộng (eHEC)
• Trường HEC mở rộng (eHEC)
Trường Điều khiển lỗi mào đầu mở rộng 2-octet gồm một mó sửa lỗi CRC-16 nhằm bảo vệ tớnh toàn vẹn nội dung cho mào đầu mở rộng bằng cỏch thực hiện sửa lỗi đơn bit và phỏt hiện lỗi đa bit.
Nội dung của trường eHEC được tạo ra bằng cỏc bước tương tự như cHEC với thay đổi sau:
- Đối với eHEC bước 1 được thay đổi như sau: M(x) được định dạng từ tất cả cỏc octet trong trường Kiểu loại, nhưng loại trừ trường eHEC.
Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu GFP sẽ thực hiện sửa lỗi đơn bit trong trường Kiểu loại mà trường này được bảo vệ bằng trường tHEC. Sửa lỗi đơn là chức năng tuỳ chọn của Mào đầu mở rộng. Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu GFP sẽ loại bỏ mọi khung GFP này khi cú phỏt hiện lỗi đa bit hoặc ở đú cú lỗi xảy ra ở một trường mào đầu làm mất sử dụng chức năng sửa lỗi đơn. Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu cũng cập nhật mọi thụng tin hệ thống liờn quan phục vụ cho mục đớch giỏm sỏt chất lượng.
Trường thụng tin tải tin chứa PDU định dạng khung đối với GFP sắp xếp khung hoặc trong trường hợp GFP-T là một nhúm cỏc đặc tớnh tớn hiệu khỏch hàng. Trường cú độ dài thay đổi này cú thể gồm từ 0 đến 65535-X octet, trong đú X là kớch thước mào đầu tải tin. Trường này cũng gồm một trường FCS tải tin tuỳ ý. PDU/tớn hiệu khỏch hàng luụn được truyền trong trường thụng tin tải tin GFP như một luồng gúi octe-liờn kết.
• Trường Chuỗi kiểm tra khung tải tin (pFCS)
FCS tải tin GFP, như minh hoạ trong hỡnh 2.19, là một chuỗi kiểm tra khung, dài 4-octet, tuỳ chọn. Nú gồm một chuỗi CRC-32 nhằm bảo đảm tớnh toàn vẹn cho trường Thụng tin tải tin GFP. Quỏ trỡnh tạo FCS được xỏc định dưới đõy. Giỏ trị 1 của bit PFI trong trường Kiểu loại xỏc định sự cú mặt của trường FCS tải tin.
• Tạo FCS tải tin
FCS tải tin được tạo ra sử dụng đa thức sinh CRC-32, G(x)= x32+ x26+ x23+ x22+ x16+ x12+ x11+ x10+ x8+ x7+ x5+ x4+ x2+ x1+1 với x32 tương ứng với MSB và x0 tương ứng vơi LSB. Trường FCS tải tin được tạo ra sử dụng cỏc bước sau:
Bước 1: N octet từ trường Thụng tin tải tin GFP, ngoại trừ FCS được đưa vào theo thứ tự octet mạng, bit cú ý nghĩa nhất truyền đầu tiờn, sẽ định dạng một mẫu 8N- bit biểu diễn cỏc hệ số của một đa thức M’(x) cú bậc 8N-1.
Bước 2: M’(x) nhõn với x32, cộng với đa thức tất cả-một U(x)= 1 + x1+ x2+…+ x31, và chia (modun 2) cho G(x), tạo ra phần dư R(x) cú bậc thấp hơn hoặc bằng 31.
Bước 3: Cỏc hệ số của R(x) được xem là một chuỗi 32-bit, với x31 là bit cú ý nghĩa nhất.
Bộ xử lý sắp xếp tại phớa thu thực hiện từ bước 1 đến bước 3 theo cựng một cỏch thức như bộ xử lý sắp xếp tại nguồn phỏt. Trong trường hợp khụng cú lỗi, phần dư phải là 11000111_00000100_11011101_0111011, theo thứ tự từ x31 đến x0.
• Trộn vựng tải tin
Việc trộn của Vựng tải tin GFP được yờu cầu để đảm bảo sự an toàn thụng tin chống lặp lại từ trộn (hoặc nghịch đảo của nú) từ một nguồn trộn đồng bộ khung như thường dựng trong lớp SDH RS hoặc trong kờnh OTN OPUk. Hỡnh 2.20 mụ tả nguồn trộn và xử lý khụi phục. G.7041/Y.1303_F6-9 "x43+1" Scrambler "x43+1" Descrambler X(t) Y(t) Y(t) X(t) Y(t − 43) Y(t − 43) D43 D2 D1 D1 D2 D43
Hỡnh 2.20: Quỏ trỡnh trộn và giải trộn X43+1 cho GFP
Tất cả cỏc octet trong Vựng tải tin GFP được trộn sử dụng một nguồn trộn tự đồng bộ 1+ x43. Việc trộn được thực hiện theo thứ tự bit trờn mạng.
Tại đầu vào, việc trộn được thực hiện bắt đầu từ octet truyền dẫn đầu tiờn ngay sau trường cHEC và kết thỳc tại octet cuối cựng trong khung GFP. Khi nguồn trộn hoặc giải trộn khụng thực hiện, trạng thỏi của nú được nhớ lại. Vỡ vậy, trạng thỏi của nguồn trộn hay giải trộn khi bắt đầu Vựng tải tin khung GFP sẽ là 43 bit cuối của vựng tải tin của khung GFP truyền đi trong kờnh đú ngay trước khi đến khung GFP hiện tại.
Hoạt động của bộ giải trộn xử lý sắp xếp tại phớa thu cũng phụ thuộc vào trạng thỏi hiện tại của thuật toỏn kiểm tra cHEC:
a) Trong trạng thỏi HUNT và PRESYNC, bộ giải trộn khụng hoạt động.
b) Trong trạng thỏi SYNC, bộ giải trộn hoạt động chỉ đối với cỏc octet nằm giữa trường cHEC và điểm cuối của khung GFP.
Chỳ ý: Xử lý sắp xếp tại phớa thu GFP cú thể tin cậy chuyển cỏc khung GFP tới thực thể lớp cao hơn chỉ khi xử lý sắp xếp tại phớa thu đang trong trạng thỏi SYNC.
c) Cỏc khung khỏch hàng GFP
Hai dạng khung khỏch hàng GFP được xỏc định hiện nay là: Dữ liệu khỏch hàng và Quản lý khỏch hàng. Cỏc khung dữ liệu khỏch hàng GFP thường dựng để chuyển tải dữ liệu cho tớn hiệu khỏch hàng. Cỏc khung quản lý khỏch hàng GFP thường dựng để chuyển tải thụng tin kết hợp với quản lý của tớn hiệu khỏch hàng hoặc kết nối GFP.
• Cỏc khung dữ liệu khỏch hàng
Dữ liệu khỏch hàng được chuyển tải trờn GFP sử dụng cỏc khung dữ liệu khỏch hàng. Cỏc khung dữ liệu khỏch hàng là khung khỏch hàng GFP gồm cú một Mào đầu chớnh và một Vựng tải tin. Trường Kiểu loại của cỏc khung dữ liệu khỏch hàng dựng cho cỏc giỏ trị trường con Kiểu loại sau:
– PTI=000.
– PFI= đặc trưng tải tin.
– EXI= đặc trưng tải tin.
– UPI= đặc trưng tải tin.
Mó chỉ thị FCS tải tin (PFI) phải được thiết lập như yờu cầu phụ thuộc vào FCS cú hoạt động hay khụng. Mó xỏc định mào đầu mở rộng (EXI) phải được thiết lập phự hợp với cỏc yờu cầu hỡnh học và ghộp khung cho kết nối GFP. Mó xỏc định tải tin đối tượng sử dụng phải được thiết lập tuỳ theo dạng tớn hiệu khỏch hàng được chuyển tải. Cỏc giỏ trị UPI đó xỏc định đối với cỏc khung dữ liệu khỏch hàng được cho trong bảng 2.6.
Bảng 2.6: Mó xỏc định tải tin đối tượng sử dụng đối với cỏc khung khỏch hàng GFP