CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG E-PON VÀ WDM-PON
2.1 Giới thiệu chung về EPON
2.1.3 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP (Mutil Poit Control Protocol)
20
tần khác nhau trong PON. Giao thức này dựa vào hai bản tin Ethernet: Gate và Report. Bản tin Gate được gửi từ OLT đến ONU để ấn định một khoảng thời gian truyền. Bản tin Report được ONU sử dụng để truyền đạt các thông tin về trạng thái hiện tại của nó (như mức chiếm dữ của bộ đệm) đến OLT, giúp OLT có thể phân bổ khoảng thời gian một cách hợp lý. Cả hai bản tin Gate và Report đều là các khung điều khiển MAC (loại 88-08) và được xử lý bởi lớp con điều khiển MAC.
Có hai mô hình hoạt động của MPCP: tự khởi tạo và hoạt động bình thường.
Mô hình tự khởi tạo được dùng để dò các kết nối ONU mới, nhận biết trễ Round- trip và địa chỉ MAC của ONU đó. Trong khi đó, mô hình bình thường được dùng để phân bổ cơ hội truyền tải dữ liệu cho tất cả các ONU được khởi tạo.
Nhiều ONU có thể yêu cầu khởi tạo cùng một lúc, mô hình khởi tạo tự động làm việc như sau:
OLT chỉ định một khoảng thời gian khởi tạo - một khoảng thời gian mà không có ONU khởi tạo trước nào được phép truyền. Chiều dài của khoảng khởi tạo này phải tối thiểu là: <transmission size> + <maximum round-trip time> -
<minimum round-trip time>; với <transmission size> là chiều dài của cửa sổ truyền mà một ONU không khởi tạo có thể dùng.
OLT gửi một bản tin khởi tạo Gate báo hiệu thời gian bắt đầu của khoảng khởi tạo và chiều dài của nó. Trong khi chuyển tiếp bản tin này từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gán nhãn thời gian được lấy theo đồng hồ của nó.
Chỉ các ONU chưa khởi tạo mới đáp ứng bản tin khởi tạo Gate. Khi nhận bản tin khởi tạo Gate, một ONU sẽ thiết lập thời gian đồng hồ của nó theo nhãn thời gian đến trong bản tin khởi tạo Gate.
Khi đồng hồ trong ONU bằng thời gian bắt đầu của khoảng thời gian khởi tạo (cũng được phân phối trong bản tin Gate), ONU sẽ truyền bản tin của chính nó (khởi tạo Report). Bản tin Report sẽ chứa địa chỉ nguồn của ONU và nhãn thời gian tượng trưng cho thời gian bên trong của ONU khi bản tin Report được gửi.
Khi OLT nhận bản tin Report từ một ONU chưa khởi tạo, nó nhận biết địa chỉ MAC của ONU và thời gian Round-trip. Thời gian Round-trip của một
21
ONU là thời gian sai lệch giữa thời gian bản tin Report được nhận ở OLT và nhãn thời gian chứa trong bản tin Report.
Nhiều ONU chưa khởi tạo có thể nhận cùng bản tin khởi tạo Gate nên bản tin Report có thể xung đột. Trong trường hợp đó, bản tin Report của ONU bị xung đột sẽ không thiết lập bất kỳ khoảng thời gian truyền dữ liệu nào. Nếu như ONU không nhận được yêu cầu truyền trong khoảng thời gian nào đó, nó sẽ kết luận rằng sự xung đột đã xảy ra và nó sẽ thử khởi tạo lại sau khi bỏ qua một số bản tin khởi tạo Gate ngẫu nhiên. Số bản tin bỏ được chọn ngẫu nhiên từ một khoảng thời gian tăng gấp đôi sau mỗi lần xung đột.
Hình 11 – Thời gian Round-trip
Dưới đây chúng ta mô tả hoạt động bình thường của MPCP:
Từ lớp cao hơn (MAC control client), MPCP tại OLT đưa ra yêu cầu để truyền bản tin Gate đến một ONU cụ thể với các thông tin như sau:
thời điểm ONU bắt đầu truyền dẫn và thời gian của quá trình truyền dẫn (Hình 12).
22
Hình 12 – Giao thức MPCP và hoạt động của bản tin GATE
Trong lớp MPCP (của cả OLT và ONU) duy trì một đồng hồ. Trong khi truyền bản tin Gate từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gán vào bản tin này nhãn thời gian được lấy theo đồng hồ của nó.
Trong khi tiếp nhận bản tin Gate có địa chỉ MAC phù hợp (địa chỉ của các bản tin Gate đều là duy nhất), ONU sẽ ghi lên các thanh ghi trong nó thời gian bắt đầu truyền và khoảng thời gian truyền. ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo thời gian lưu trên nhãn của bản tin Gate nhận được. Nếu sự sai khác vượt quá ngưỡng đã được định trước thì ONU sẽ cho rằng, nó đã mất sự đồng bộ và sẽ tự chuyển vào mode chưa khởi tạo. Ở mode này, ONU không được phép truyền. Nó sẽ chờ đến bản tin Gate khởi tạo tiếp theo để khởi tạo lại.
Nếu thời gian của bản tin Gate được nhận gần giống với thời gian được lưu trên nhãn của bản tin Gate, ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo nhãn thời gian. Khi đồng hồ trong ONU chỉ đến thời điểm bắt đầu của khoảng thời gian truyền dữ liệu, ONU sẽ bắt đầu phiên truyền dẫn. Quá trình truyền dẫn này có thể chứa nhiều khung Ethernet.
23
ONU sẽ đảm bảo rằng không có khung nào bị truyền gián đoạn. Nếu phần còn lại của khoảng thời gian truyền dữ liệu không đủ cho khung tiếp theo thì khung này sẽ được để lại cho khoảng thời gian truyền dẫn tiếp theo và để trống một phần không sử dụng trong khoảng thời gian hiện tại.
Bản tin Report sẽ được ONU gửi đi trong cửa sổ truyền dẫn gán cho nó cùng với các khung dữ liệu. Các bản tin Report có thể được gửi một cách tự động hay theo yêu cầu của OLT. Các bản tin Report được tạo ra ở lớp trên lớp điều khiển MAC (MAC Control Client) và được gán nhãn thời gian tại lớp điều khiển MAC (Hình 13). Thông thường Report sẽ chứa độ dài yêu cầu cho khe thời gian tiếp theo dựa trên độ dài hàng đợi của ONU. Khi yêu cầu một khe thời gian, ONU cũng có tính đến cả các phần mào đầu bản tin, đó là các khung mào đầu 64 bit và khung mào đầu IFG 96 bit được ghép vào trong khung dữ liệu.
Hình 13 – Giao thức MPCP và hoạt động của bản tin REPORT
Khi bản tin Report đã được gán nhãn thời gian đến OLT, nó sẽ đi qua lớp MAC (lớp chịu trách nhiệm phân bổ băng tần). Ngoài ra, OLT cũng sẽ tính lại chu trình đi và về với mỗi nguồn ONU. Sẽ có một số chênh lệch nhỏ của RTT mới và RTT
24
được tính từ trước bắt nguồn từ sự thay đổi trong chiết suất của sợi quang do nhiệt độ thay đổi. Nếu sự chênh lệch này là lớn thì OLT sẽ được cảnh báo ONU đã mất đồng bộ và OLT sẽ không cấp phiên truyền dẫn cho ONU cho đến khi nó được khởi tạo lại.
Hiện nay giao thức MPCP vẫn đang tiếp tục được xây dựng và phát triển bởi nhóm 802.3ah của IEEE. Đây là nhóm có nhiệm vụ phát triển và đưa ra các giải pháp Ethernet cho các thuê bao của mạng truy nhập.