Để một ONU cú thể vận hành trong mạng PON nú phải đƣợc ranging (xỏc định cự ly giữa ONU là OLT). Cự ly ranging tối đa của mạng PON hiện quy định là 20km. Khoảng cỏch từ OLT tới ONU là khỏc nhau với mỗi ONU và do đú trễ khứ hồi RTD (Round Trip Delay) từ mỗi ONU tới OLT là khỏc nhau. Trừ phi trễ khứ hồi RTD đƣợc xỏc định chớnh xỏc thỡ định thời truyền dẫn sẽ khụng thể thực hiện.Vỡ vậy nếu cú một ONU mới kết nối với Mạng thỡ trƣớc hết cần do RTD. Bằng lệnh của hệ thống vận hành, OLT tự động tạo ra cửa sổ ranging phự hợp để đo trễ và xỏc định ONU để truyền tớn hiệu cho phộp đo trễ. Chiều dài của cửa sổ ranging đƣợc thiết lập tựy theo khoảng cỏch giữa OLT và ONU.
Cú hai cỏch xỏc định ONU cho quỏ trỡnh ranging. Một phƣơng phỏp xỏc định duy nhất ONU đó đăng ký và phƣơng phỏp khỏc xỏc định tất cả cỏc ONU chƣa đăng ký. Trong phƣơng phỏp thứ nhất, một ONU với số ID riờng đƣợc xỏc định trong hệ thống vận hành. Trong phƣơng phỏp thứ hai OLT khụng biết số ID riờng của mỗi ONU, khi đú sẽ cú vài ONU cú thể truyền tớn hiệu cho quỏ trỡnh đo trễ diễn ra liờn tục. Một biện phỏp giảm xung đột trong quỏ trỡnh ranging là truyền tớn hiệu cho quỏ trỡnh đo trễ với một khoảng thời gian chờ ngẫu nhiờn, gần giống nhƣ phƣơng phỏp đƣợc sử dụng trong Ethernet (CSMA/CD). Thậm chớ nếu cú xảy ra xung đột ngay bƣớc đầu thỡ vẫn cú thể tiến hành do trễ bằng cỏch lặp lại quỏ trỡnh truyền dẫn hai hay ba lần.
Vỡ dữ liệu thuờ bao khụng đƣợc truyền trƣớc khi quỏ trỡnh ranging kết thỳc nờn sẽ khụng làm tăng trễ truyền dẫn dữ liệu. Ngoài ra thời gian chờ ngẫu nhiờn đƣợc sử dụng để chống xung đột khụng đƣợc bao gồm trong phộp đo trễ khứ hồi RTD.
Thủ tục ranging của GPON đƣợc chia thành 2 pha. Ở pha thứ nhất đăng ký sụ sờri cho ONU chƣa đăng ký và cấp phỏt ONU-ID cho ONU đó thực hiện. Sụ sờri là ID xỏc định ONU và phải là duy nhất, đụng thời ONU-ID đƣợc sử dụng để điều khiển, theo dừi và kiểm tra ONU.
Hỡnh 1.27: GPON Ranging pha 1 Cỏc bƣớc trong pha thứ nhất:
1. OLT xỏc định tất cả cỏc ONU hiện đang hoạt động để cho dừng quỏ trỡnh truyền dẫn (cỏc ONU ngừng truyền dẫn - (1)ONU halt)
2. OLT xỏc định ONU khụng cú ONU-ID để yờu cầu truyền số sờri (bản tin yờu cầu sụ sờri - (2) serial_number request)
3. Sau khi nhận dƣợc yờu cầu truyền sụ sờri, ONU khụng cú ONU-ID sẽ truyền số sờri (quỏ trỡnh truyền sụ sờri - (3) SN transmission) sau khi chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiờn (tối đa 50ms).
4. OLT chỉ định một ONU-ID tới ONU chƣa đăng ký mà OLT đó nhận đƣợc số sờri (bản tin chỉ định ONU-ID - (4) assign ONU-ID). Trong pha tiếp theo RTD đƣợc đo cho mỗi ONU đó đăng ký mới. Thờm vào đú pha này cũng đƣợc ỏp dụng cho cỏc ONU bị mất tớn hiệu trong quỏ trỡnh thụng tin.
Hỡnh 1.28: GPON Ranging pha 2 Cỏc bƣớc trong pha thứ hai bao gồm:
5. OLT xỏc định tất cả cỏc ONU đang thụng tin để cho dừng quỏ trỡnh truyền dẫn luồng lờn (cỏc ONU ngừng truyền dẫn - (5) ONU halt).
6. Sử dụng cỏc số sờri, OLT xỏc định một ONU nhất định và chỉ ONU đú đƣợc truyền tớn hiệu cho quỏ trỡnh đo trễ (bản tin yờu cầu ranging - (6) ranging request)
7. ONU cú số sờri trựng với số sờri OLT đó xỏc định sẽ truyền tớn hiệu cho quỏ trỡnh đo trễ (quỏ trỡnh truyền ranging - (7) ranging transmission), bao gồm cả ONU-ID đó chỉ định trong pha 1.
8. OLT do RTD phụ thuộc vào thời gian mà tớn hiệu sử dụng cho phộp đo trễ đƣợc thu. Hơn nữa, sau khi xỏc nhận sự kết hợp giữa số sờri và ONU-ID là đỳng, OLT thụng bỏo trễ cõn bằng (Equalization Delay = Teqd - RTD) tới ONU (bản tin thời gian ranging - (8) Ranging_time message). Trong đú Tepd là hằng số và giỏ trị RTD lớn nhất đƣợc xỏc định trong Mạng PON. Vớ dụ với khoảng cỏch tối đa 20km thỡ Teqd = 200ms.
9. ONU lƣu giỏ trị trễ cõn bằng và tạo trễ định thời cho chuỗi dữ liệu truyền dẫn luồng lờn với giỏ trị này.
Phương thức cấp phỏt băng thụng:
Tại hƣớng lờn băng thụng đƣợc sử dụng bởi cỏc ONU khụng chỉ phụ thuộc vào bối cảnh lƣu lƣợng tại cỏc ONU cú liờn quan mà đồng thời liờn quan đến lƣu lƣợng tại
cỏc ONU khỏc trong mạng. Vỡ sử dụng mụi trƣờng chia sẻ băng thụng nờn lƣu lƣợng truyền bởi mỗi ONU cú khả năng bị xung đột và quỏ trỡnh truyền lại làm giảm hiệu suất. Do đú hƣớng lờn GPON sử dụng phƣơng thức cấp phỏt băng thụng động DBA (Dynamic Bandwidth Assignment). Cỏc khung truyền dẫn hƣớng lờn đƣợc chia thành 5 loại I → V-TCONT (Transmission Container) sử dụng để quản lý việc cấp phỏt băng thụng hƣớng lờn. Dịch vụ loại I -TCONT trờn cơ sở đƣợc cấp phỏt băng thụng cố định hay là dịch vụ yờu cầu băng thụng cố định, khụng đƣợc phục vụ bởi DBA. Loại II - TCONT cho dịch vụ cú tốc độ bit thay đổi vài yờu cầu về trễ và jitter nhƣ truyền hỡnh và VoIP. Loại III - TCONT cho cỏc dịch vụ đƣợc đảm bảo về trễ. Loại IV - TCONT cho lƣu lƣợng best-effort. Loại V - TCONT là kết hợp của hai hay nhiều loại x-TCONT ở trờn. Bỏo cỏo mẫu lƣu lƣợng gửi tới OLT bởi mỗi ONU bao gồm mẫu của mỗi loại TCONT và chờ sự cấp phỏt từ phớa OLT. OLT sẽ dựa vào loại TCONT để ra quyết dịnh cấp phỏt băng thụng hƣớng lờn cho ONU.
Hỡnh 1.29: Bỏo cỏo và phõn bổ băng thụng trong GPON. Thủ tục cấp phỏt núi chung gồm cỏc bƣớc sau:
1. ONU lƣu dữ liệu thuờ bao cho lƣu lƣợng hƣớng lờn vào bộ đệm.
2. Khụi dữ liệu chứa trong bộ đệm đƣợc bỏo tới OLT nhƣ một yờu cầu tại một thời điểm quy định bởi OLT.
3. OLT xỏc định thời gian bắt đầu truyền dẫn và khoảng thời gian truyền cho phộp (1/4 cửa sổ truyền dẫn) tới ONU nhƣ một sự cấp phộp.
Hỡnh 1.30: Thủ tục cấp phỏt băng thụng trong GPON