3.2 Mạng truy cập thế hệ mới
3.2.3.1 Quá trình khám phá trong EPON tiêu chuẩn IEEE 802.3ah
Một ONU khi muốn đăng ký để tham gia vào trong mạng EPON phải trải qua một quá trình khám phá giữa ONU và OLT. Quá trình khám phá trong EPON 1G diễn ra theo theo điều khoản 64 tiêu chuẩn IEEE 802.3-2008.
3
1 1 2
1 3 1
2
3
1 1 2
1 3 1
2
ONU 1
OLT
User 1
ONU2
ONU 3
User 2
User 3
1 1
2
3
Tải FCS
Mào đầu
Khung 802.3
Quá trình khám phá đợc dùng với 2 mục đích: Phát hiện các ONU mới kết nối, đăng ký chúng trong mạng và cấp phát quyền truy cập tài nguyên dùng chung, cho phép OLT xác định giá trị RTT của ONU mới.
Bên cạnh đó, địa chỉ MAC của các ONU đang đăng ký nhận đợc từ các bản tin REGISTER_REQ và tham số nhận thực liên kết logic riêng LLID (- individual logical link identifier) sẽ đợc gán đến các ONU, theo đó cung cấp cơ sở thông tin quản lý-MIB (management information base) dựa trên sự ánh xạ giữa địa chỉ MAC và tham số LLID, theo yêu cầu để hệ thống EPON vận hành hoàn hảo. Toàn bộ quá
trình khám phá đợc định hớng bởi agent diễn ra giữa OLT và các ONU.
Quá trình khám phá cần 4 bản tin MPCPDU: GATE, REGISTER_REQ, REGISTER, và REGISTER_ACK, trải qua 4 bớc cơ bản, đợc mô tả trong hình 3 ..4
Cửa sổ khám phá
MPCPDU GATE
MPCPDU register MPCPDU register_req
MPCPDU GATE
MPCPDU register_ACK
MPCPDU GATE
MPCPDU REPORT+dữ liệu Thêi
gian OLT ONU
0 5, RTT TrÔ ngẫu nhiên
Kênh quảng bá
Kênh unicast MAC
Kênh unicast LLID Bắt đầu khe thêi gian
Bắt đầu khe thêi gian
Bắt tay xử lý khám pháBắt tay truyền dẫn tiêu chuẩn
• Bớc 1: Thiết lập quá trình khám phá tại OLT
Agent khám phá OLT thiết lập quá trình khám phá bằng cách cấp phát một cửa sổ khám phá theo chiều nghịch cho ONU. Trong suốt khoảng thời gian cửa sổ này, không một ONU đã đăng ký trớc đó đợc phép truyền dữ liệu, dữ liệu theo chiều thuận vẫn đợc truyền bình thờng. Kích thớc và thời điểm khởi tạo cửa sổ
đợc xác định bởi DBA và các agent khám phá. Agent DBA có trách nhiệm xác nhận rằng không có tham số LLID tích cực nào đợc phân một cửa sổ truyền dẫn
đúng trong suốt giai đoạn cửa sổ khám phá, trong khi nhiệm vụ duy trì công tác phân lịch vẫn đợc giao cho agent khám phá.
OLT gửi bản tin khám phá GATE đến các ONU, chứa một khe thời gian đợc cấp phát, và thời gian khởi tạo khe liên quan đến đồng hồ chủ OLT. Trớc khi truyền đi, bản tin khám phá GATE đợc gắn một nhãn thời gian chứa đồng hồ MPCP OLT, cho phÐp ®o RTT.
• Bớc 2: Thiết lập quá trình khám tại các ONU
Chỉ các ONU cha đợc đăng ký mới đáp lại bản tin GATE. Ngoài ra, để việc đo RTT đợc thực hiện thành công, mỗi ONU sẽ đồng bộ với đồng hồ MPCP OLT bằng nhãn thời gian chứa trong bản tin GATE. Theo cách này, tất cả các ONU sẽ đợc đồng bộ với cùng một đồng hồ chủ OLT.
Khi đồng hồ MPCP ONU đi tới một giá trị thông báo trớc đợc xem nh là thời điểm khởi tạo khe thời gian khám phá, thì ONU thiết lập một cơ chế xác định trễ ngẫu nhiên-RDM (random delay mechanism), theo đó một giá trị trễ đợc tính ngay sau thời điểm khởi tạo khe thời gian khám phá. Thông số này làm chậm việc truyền bản tin REGISTER_REQ trên kênh LLID quảng bá. Nhờ việc nhận bản tin REGISTER_REQ, agent khám phá OLT biết đợc địa chỉ MAC của ONU, nhãn thời gian nằm trong khung điều khiển cho phép tính RTT của ONU đang tham gia
®¨ng ký.
• Bớc - 3 Phân tích bản tin REGISTER_REQ ở OLT
Sau khi nhận thành công bản tin REGISTER_REQ, agent khám phá OLT yêu cầu phát bản tin REGISTER đến ONU theo địa chỉ MAC biết đợc khi nhận bản tin
LLID cấp phát mới giành cho một thực thể trong mạng. Các giá trị LLID có tính chất nhận dạng duy nhất, tuân theo các điều luật ghi trong điều khoản 65, IEEE 802.3 -2008.
Sau bản tin REGISTER, là bản tin GATE, đợc phát trên kênh unicast, bằng cách dùng giá trị LLID đợc cấp phát. Bản tin này chứa ít nhất một khe thời gian cho kênh chiều nghịch dành cho bản tin REGISTER_ACK phát bởi ONU, bản tin REGISTER_ACK thông báo cho OLT biết LLID hoàn toàn đợc đăng ký tại phía ONU.
• Bớc 4: Hoàn tất quá trình khám phá
Ngay khi nhận chuỗi bản tin REGISTER và GATE, ONU đang đăng ký sẽ gửi bản tin REGISTER_ACK vào trong kênh chiều nghịch để xác nhận đã nhận thành công bản tin REGISTER, ràng buộc xong giá trị LLID đợc cấp phát.
3.2.3.2 §a truy cËp
Một cách có thể phân biệt các kênh truyền là dùng kỹ thuật ghép phân chia bớc sóng-WDM (wavelength division multiplexing), theo đó, mỗi ONU vận hành ở một bớc sóng khác nhau. Trong khi giải pháp mạng là đơn giản, thì nó vẫn vấp phải rào cản chi phí. Giải pháp WDM đòi hỏi hoặc một đầu thu tín hiệu có thể điều chỉnh theo bớc sóng hoặc một chuỗi các đầu thu quang đơn lẻ ở phía OLT để nhận
đa kênh. Một vấn đề thậm chí xảy ra trầm trọng hơn đối với nhà khai thác mạng là vấn đề kiểm soát ONU theo bớc sóng. Thay vì dùng chỉ một loại ONU, thì phải cần rất nhiều loại ONU dựa trên bớc sóng laser của chúng. Cũng còn một vấn đề nữa là, với một khách hàng thiếu am hiểu thì rất khó khi thay thế một ONU. Việc dùng ONU có thể điều chỉnh theo bớc sóng thì lại quá đắt ở trình độ công nghệ hiện tại.
Vì những lý do này mà PON WDM không phải là một giải pháp đáng quan tâm trong lúc này.
Truy cập dựa trên sự cạnh tranh (một cái gì đó tơng tự CSMA/CD) khó có thể thức hiện bởi vì ONU không thể phát hiện sự xung đột tại OLT (do đặc tính chọn hớng của spitter). Một OLT có thể phát hiện sự xung đột và thông báo cho các ONU bằng cách gửi một tín hiệu tắc nghẽn, tuy nhiên, trễ truyền dẫn trong PON sẽ
lớn với khoảng cách vợt quá 20 km, giảm đáng kể hiệu suất của phơng án này.
Phơng án truy cập dựa trên sự cạnh tranh cũng còn có hạn chế đó là việc cung cấp một dịch vụ không tất định; tức là, việc sử dụng kênh truyền và node throughput có thể đợc mô tả chỉ ở những mức độ trung bình mang tính thống kê. Trên một qui mô
nhỏ cũng không đảm bảo cho một node có thể truy cập dịch vụ. Đó không phải là khó khăn đối với mạng thơng mại dựa trên CSMA/CD, nơi có các đờng liên kết ngắn, đặc thù vợt quá khả năng thiết lập, lu lợng chủ yếu là dữ liệu. Mạng truy cập dành cho khách hàng, tuy nhiên, cùng với dữ liệu, phải hỗ trợ cả dịch vụ thoại và truyền hình, theo đó phải đa ra sự cam kết về mặt thời gian phân phối ứng với những loại lu lợng này. Chia sẻ theo thời gian là một phơng pháp chia sẻ kênh quang có lợi hơn trong một mạng truy cập vì nó cho phép chỉ với duy nhất một bớc sóng chiều nghịch (tức là 1319 nm) và một đầu thu phát đơn ở OLT. Hình 3.5 mô
phỏng luồng dữ liệu chiều nghịch trong EPON đợc chia sẻ về mặt thời gian.
Hình 3.5 Lu lợng chiều nghịch trong EPON
Tất cả các ONU đợc đồng bộ theo một đồng hồ chuẩn, và mỗi ONU đợc cấp phát một khe thời gian. Mỗi khe thời gian có khả năng mang một vài khung dữ
liệu. Mỗi ONU có một bộ đệm để nhận khung dữ liệu từ một khách hàng cho đến khi khe thời gian dành cho nó đi đến. Khi khe thời gian đi đến, ONU sẽ đẩy toàn bộ khung đã lu theo tốc độ của kênh truyền chiều nghịch (tốc độ Ethernet tiêu chuẩn).
OLT
ONU 1 User 1
ONU2
ONU 3
User 2
User 3 2
Tải FCS
Mào đầu
Khung 802.3
1 1
1 1
33 3
3 3 3
2 3 3 3 Khe thêi gian
2 1 1
thời gian có thể theo lợc đồ cấp phát tĩnh (truy cập ghép phân chia thời gian cố
định, TDMA) hoặc cấp phát động dựa trên kích thớc hàng đợi tức thời trong mỗi ONU (lợc đồ ghép thống kê). Có thể có nhiều lợc đồ cấp phát khác, bao gồm lợc
đồ cấp phát hoạt động dựa theo mức u tiên và QoS của lu lợng, thỏa hiệp mức dịch vụ (SLA). Có một thách thức xảy ra đối với lợc đồ cấp phát động là OLT không hề biết có bao nhiêu khung dữ liệu đang nằm đệm trong mỗi ONU. Tình trạng thay đổi đột biến của lu lợng dữ liệu đến ONU khiến cho việc dự đoán chính xác khó có thể thực hiện hoàn hảo. OLT chỉ có thể cấp phát khe thời gian chính xác nếu nó biết đợc trạng thái thực sự của ONU. Một giải pháp có thể là dùng lợc đồ bầu cử dựa trên các bản tin “REQUEST” và “GRANT”. Bản tin “REQUEST” gửi từ ONU thông báo những thay đổi trong bộ đệm của nó. OLT xử lý tất cả các yêu cầu và cấp phát các cửa sổ (khe thời gian) khác nhau đến các ONU. Thông tin cấp phát này nằm trong bản tin “GRANT”.