2.3 Đóng khung lớp hội tụ truyền dẫn
2.3.3 Kỹ thuật đóng gói tin XG-PON (XGEM)
Trong hệ thống XG-PON, các SDU bao gồm các khung dữ liệu người dùng và các khung quản lý PON mức cao (OMCI) được truyền trong phần tải tin XGTC của các khung XGTC đường xuống và các XGTC bursts đường lên sử dụng phương thức đóng gói XG-PON hay cịn gọi là XGEM. XGEM hỗ trợ phân mảnh, đóng gói, phân định SDU và có thể sử dụng đồng thời ở cả đường lên và đường xuống.
2.3.3.1 Định khung XGEM
a) Cấu trúc khung XGTC
Hình 2.14 cấu trúc tải tin XGTC payload
Phần tải tin XGTC được mang trong các khung XGTC đường xuống và các XGTC bursts đường lên. Kích thước của tải tin XGTC trong khung XGTC đường xuống bằng kích thước khung XGTC (được cố định và bằng 135432 byte) nhỏ hơn kích thước của tiêu đề khung XGTC đã cho. Kích thước của mỗi phần tải tin XGTC trong một cụm đường lên nhất định bằng kích thước của phân bổ tương ứng trừ đi chi phí phân bổ. Tải tin XGTC chứa một hoặc nhiều khung XGEM. Cấu trúc của một tải tin XGTC được thể hiện như trong hình 2.14.
Kích thước của tải tin XGTC trong khung XGTC đường xuống bằng kích thước khung XGTC trừ kích thước của tiêu đề khung XGTC đã cho. Kích thước của mỗi phần tải tin XGTC trong một cụm ngược dòng nhất định bằng kích thước của phân bổ tương ứng trừ đi chi phí phân bổ. Tải tin XGTC chứa một hoặc nhiều khung XGEM và mỗi khung XGEM kích thước tối thiểu 16 bytes bao gồm hai phần là tiêu đề Header và tải tin Payload.
b) Tiêu đề khung XGEM
Hình 2.15 mơ tả cấu trúc của một khung XGEM và thể hiện chi tiết các trường trong tiêu để khung XGEM. Tiêu đề khung XGEM có kích thước là 8 bytes và gồm một số trường như: PLI, Key Index, XGEM port-ID, Options, LF, HEC.
Trong đó:
- Trường PLI (Payload length indication): kích thước 14 bits mang thơng tin về chiều dài tính theo byte của SDU chứa bên trong phần tải tin XGEM. - Trường Key Index: kích thước 2 bits xác định khóa mã hóa sử dụng mã hóa
tải tin XGEM, cùng với giá trị trường XGEM Port-ID, trường Key Index chỉ ra kiểu khóa mã hóa là khóa unicast hay broadcast. Các giá trị có thể có của trường Key Index là:
• 00: Payload khơng được mã hóa.
• 01: Payload được mã hóa với khóa Unicast. • 10: Payload được mã hóa với khóa Broadcast. • 11: Được sử dụng trong tương lai.
Nếu Key Index chứa một giá trị dành riêng hoặc một khóa khơng hợp lệ thì tải tin của khung XGEM sẽ bị loại bỏ.
- Trường XGEM port-ID: kích thước 16 bits xác định XGEM Port của khung. - Trường Options: kích thước 18 bits, hiện tại vẫn chưa được sử dụng. Trường
này sẽ được gán giá trị 0x00000 bởi bộ phát và bị bỏ qua tại bộ thu.
- Trường LF (Last fragment): Kích thước 1 bit. Xác định phân đoạn cuối cùng. Nếu SDU bị phân mảnh và phân đoạn được đóng gói vào trong khung XGEM là phân đoạn cuối cùng của SDU được phân mảnh hoặc một SDU hồn chỉnh được đóng gói vào trong 1 khung XGEM thì trường LF được đặt bit 1, nếu khơng thì sẽ được đặt là 0.
- Trường HEC (Hybird error correction): Kích thước 13 bits. Trường sửa lỗi và phát hiện lỗi cho tiêu đề XGEM, là sự kết hợp của mã BCH hoạt động trên 63 bits ban đầu của tiêu đề và một bit chẵn lẻ.
c) Tải tin XGEM (XGEM Payload)
Hình 2.16 Định dạng tải tin XGEM.
Hình 2.16 đã thể hiện cấu trúc của khung XGEM và cấu trúc tải tin XGEM. Tải tải XGEM là có độ dài thay đổi dựa theo trường PLI của tiêu đề XGEM. Đối với khung XGEM non-idle, độ dài P của trọng tải XGEM, tính bằng byte, có liên quan đến giá trị L, được truyền trong trường PLI dưới dạng:
𝑃 = { 4 ∗ ⌈𝐿 4⌉ 𝑛ế𝑢 𝐿 ≥ 8 8 𝑛ế𝑢 0 < 𝐿 < 8 0 𝑛ế𝑢 𝐿 = 0
Tải tin XGEM có thể bao gồm từ 1 đến 7 bytes đệm ở những vị trí quan trọng. Bộ phát sẽ điền các bytes đệm với giá trị 0x55. Các bytes đệm này sẽ bị loại bỏ ở phía nhận khung XGEM.
Ngồi ra cịn có các khung Idle XGEM (khung trống). Bất cứ khi nào phía phát khơng có SDU hay phân đoạn SDU để gửi hoặc kích thước của SDU hay phân đoạn SDU vượt q kích thước phần tải tin XGTC và khơng thể thực hiện phân mảnh, máy phát sẽ tạo ra các khung Idle XGEM để lấp đầy không gian phần tải tin XGTC.
Khung Idle XGEM là bất kỳ khung XGEM nào có giá trị của cổng XGEM port- ID bằng 0xFFFF.
Trường PLI của khung idle XGEM mang kích thước thực tế của tải tin khung và bằng bội số bất kỳ của 4, có giá trị từ 0 cho đến tối đa kích thước SDU được hỗ trợ tối đa.
Nội dung tải tin XGEM của một khung Idle XGEM được thiết lập bởi bộ phát. Các khung Idle XGEM được truyền khơng mà mã hóa với trường Key-Index =00, cho biết
khơng có mã hóa và trường LF = 1. Phía nhận sẽ bỏ qua các trường Key-Index và LF của tiêu đề và tải tin của khung XGEM có trường XGEM port-ID là 0xFFFF.
Ngồi ra, nếu khơng gian khả dụng ở cuối phần tải tin XGTC nhỏ hơn kích thước tiêu đề XGEM (tức là bằng 4 byte), bộ phát sẽ tạo một khung short idle XGEM kích thước 4 byte với giá trị hồn tồn bằng 0.
2.3.3.2 Phân định khung XGEM.
Quá trình phân định trong XG-PON dựa trên tiêu đề XGEM ở đầu mỗi phần tải tin XGTC đường lên và đường xuống. Do đó, bộ thu biết vị trí của tiêu đề XGEM đầu tiên, có thể sử dụng trường PLI để xác định kích thước của tải tin XGEM và tìm vị trí của tiêu đề XGEM tiếp theo, q trình lặp lại cho tất cả các khung XGEM tiếp theo. Phía bên nhận sẽ kiểm tra xem khung XGEM đã được phân định chính xác hay chưa bằng cách thực hiện xác minh HEC trên tiêu đề của khung XGEM phía. Nếu xác minh HEC của tiêu đề XGEM khơng đúng, phía nhận sẽ loại bỏ khung hiện tại cùng với phần còn lại của tải tin XGTC.
2.3.3.3 Phân đoạn SDU (SDU fragmentation)
Phân đoạn SDU là q trình một SDU có thể được phân chia thành hai hoặc nhiều phân đoạn và mỗi SDU fragment được truyền trong một khung XGEM riêng biệt.
Theo đường xuống, nếu kích thước XGTC payload khả dụng trong khung XGTC hiện tại tối thiểu 16 byte và độ dài của SDU khả dụng để truyền gồm cả tiêu đề XGEM 8 byte vượt quá kích thước tải tin khả dụng đó, thì SDU phải được phân vùng trong hai đoạn, đoạn SDU đầu tiên hoàn toàn chiếm tải tin khả dụng của khung XGTC hiện tại, trong khi đó đoạn SDU thứ hai được truyền trong tải tin XGTC của khung XGTC tiếp theo.
Nếu kích thước của phân đoạn SDU thứ hai nhỏ hơn 8 byte, thì nó phải được đệm thành 8 byte để đáp ứng yêu cầu kích thước khung XGEM tối thiểu 16 byte. Phân đoạn SDU được thể hiện trong hình 2.17.
Hình 2.17 Phân đoạn SDU
Ở đường lên, nếu trọng tải XGTC khả dụng trong phân bổ hiện tại là ít nhất 16 byte và độ dài của phân đoạn SDU hoặc SDU được lập lịch để truyền, bao gồm tiêu đề XGEM 8 byte, vượt q trọng tải khả dụng đó, thì SDU phải được phân chia thành hai phân đoạn, để phân đoạn SDU đầu tiên hoàn toàn chiếm giữ tải tin XGTC khả dụng trong phân bổ hiện tại, trong khi phần còn lại của SDU được truyền trong tải tin XGTC của phân bổ đường lên tiếp theo được liên kết với cùng một Alloc-ID, là chủ đề đến cùng các quy tắc phân mảnh.
Một số quy định áp dụng cho cả đường lên và đường xuống:
- Nếu do kết quả của phân mảnh, đoạn SDU thứ hai nhỏ hơn 8 byte, nó phải được đệm vào tối thiểu 8 byte để đáp ứng kích thước khung XGEM tối thiểu là 16 byte.
- Nếu độ dài của đoạn SDU hoặc SDU có sẵn để truyền, bao gồm tiêu đề XGEM 8 byte, bằng hoặc nhỏ hơn không gian tải tin XGTC khả dụng, thì việc phân mảnh thêm bị cấm: tồn bộ đoạn SDU hoặc SDU có sẵn sẽ được truyền trong tải tin XGTC hiện tại.
- Nếu kích thước của trọng tải XGTC khả dụng nhỏ hơn 16 byte, thì nó phải được lấp đầy bằng một khung XGEM không hoạt động.