Σχεδιασμός και Υλοποίηση Πρωτοκόλλου mac για Παθητικά Οπτικά Δίκτυα gpon




старонка7/25
Дата канвертавання24.04.2016
Памер2.32 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   25

3. Υπόστρωμα μετάδοσης TC

3.1 Γενικά


Το υπόστρωμα σύγκλισης μετάδοσης TC (Transmission Convergence) του δικτύου G-PON GIANT, το οποίο στη συνέχεια θα αναφέρουμε ως GTC, ως μέρος ενός τρισδιάστατου μοντέλου διαστρωμάτωσης αποτελείται από το επίπεδο χρήστη (U-Plane) που ασχολείται με τη μεταφορά δεδομένων, τον έλεγχο ροής, τη διόρθωση λαθών και άλλες λειτουργίες χρήστη και το επίπεδο ελέγχου και διαχείρισης (C/M-Plane) που ασχολείται με τον έλεγχο της κίνησης, την ασφάλεια, τη λειτουργία, διαχείρισης και συντήρηση του δικτύου (ΟΑΜ) .

Το U-Plane πραγματοποιεί τον έλεγχο ροής χρησιμοποιώντας για την αναγνώριση της κάθε ροής ενός ONU, δηλαδή του κάθε TCONT τη μοναδική τιμή της AllocId που αποτελεί τη διεύθυνσή της στο δίκτυο. Επιπλέον η εκχώρηση εύρους ζώνης και ο έλεγχος του QoS ενός TCONT γίνεται μέσω ανάθεσης μεταβλητού αριθμού χρονικών σχισμών στο συγκεκριμένο TCONT.



  • Το C/M-Plane αποτελείται από τρία μέρη που ενσωματώνονται στο μεταφερόμενο πλαίσιο και η περιγραφή και η λειτουργία τους είναι οι εξής:Το μέρος ΟΑΜ που καθορίζει τη λειτουργία, διαχείρισης και συντήρηση του δικτύου. Οι πληροφορίες που αφορούν στις λειτουργίες αυτές μεταφέρονται σε πραγματικό χρόνο και ενσωματώνονται σε συγκεκριμένα πεδία στην επικεφαλίδα του GTC πλαισίου και αφορούν στη δέσμευση εύρους, τη γνωστοποίηση του κλειδιού και τη σηματοδοσία που σχετίζεται με τη δυναμική ανάθεση του εύρους ζώνης.

  • Το μέρος PLΟΑΜ που σχετίζεται με λειτουργίες διαχείρισης των υποστρωμάτων PMD και TC που δε συμπεριλαμβάνονται στην κατηγορία OAM. Οι πληροφορίες που αφορούν στις λειτουργίες αυτές ενσωματώνονται ως μηνύματα στο πεδίο PLΟΑΜ στην επικεφαλίδα του GTC πλαισίου.

  • Το μέρος OMCI το οποίο αναφέρεται στη διαχείριση υπηρεσιών στρωμάτων υψηλότερων από το GTC. Οι πληροφορίες αυτές μεταφέρονται μέσω ενός καναλιού GEM (G-PON Encapsulation Method) που υπάρχει για αυτό το σκοπό.



3.2 GTC πλαίσιο TC


Στην παράγραφο αυτή θα αναλύσουμε τη δομή και τη λειτουργία κάθε πεδίου του πλαισίου του ΤC τόσο όσον αφορά στην προς τα άνω όσο και στην προς τα κάτω ζεύξη.

3.2.1 Προς τα κάτω ζεύξη


Το πλαίσιο στη ζεύξη αυτή είναι σταθερού μήκους 125 us και αποτελείται από το δύο μέρη το PCBd (Physical Control Block D/S) και το GEM (G-PON Encapsulation Method) που αποτελεί τη χρήσιμη πληροφορία (payload) του πλαισίου αυτού. Το μήκος τους δεν είναι σταθερό και εξαρτάται από το είδος και τον αριθμό των πελατών που έχουν ζητήσει εξυπηρέτηση ή αλλιώς από τις δομές ανάθεσης εύρους ζώνης στους διάφορους πελάτες που μεταφέρει το συγκεκριμένο πλαίσιο. Τα μέρη αυτά τα οποία φαίνονται στο σχήμα 13 χωρίζονται με τη σειρά τους σε μία σειρά πεδίων των οποίων η περιγραφή και η λειτουργικότητα θα γίνει αμέσως παρακάτω.



σχήμα 13 – Το προς τα κάτω πλαίσιο του GPON GIANT

3.2.1.1 PCBd


Το PCBd που εκπέμπεται από το OLT προς όλα τα ONU και στη συνέχεια το κάθε ένα από αυτά αξιοποιεί τις πληροφορίες που προορίζονται για αυτό χωρίζεται σε πεδία τα οποία μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε τρεις επιμέρους κατηγορίες.

  • Πεδία με πληροφορίες που αφορούν στο ίδιο το πλαίσιο που στέλνεται(PSync,Ident,BIP)

  • Πεδία με πληροφορίες που αφορούν στο payload του πλαισίου(PLOAMd,Plend)

  • Πεδίο με πληροφορίες που αφορούν στον καθορισμό της πρόσβασης στο μέσο από τα διαφορετικά ONU (US BW Map)

Η δομή του PCBd με τα διάφορα πεδία φαίνεται στο σχήμα 14


σχήμα 14 – Δομή PCBd του προς τα κάτω πλαισίου
3.2.1.1.1 Πεδίο PSync

Το πεδίο αυτό που ονομάζεται Physical synchronization field είναι σταθερού μήκους 32-bit έχει σταθερή τιμή, τοποθετείται στην αρχή του PCBd ώστε να μπορούν τα ONU να αντιλαμβάνονται την αρχή ενός νέου πλαισίου και να συγχρονίζονται με την εκπομπή. Ο συγχρονισμός γίνεται με την υλοποίηση σε κάθε ONU μηχανής καταστάσεων που προορίζεται για τον σκοπό αυτό.
3.2.1.1.2 Πεδίο Ident

Το πεδίο αυτό είναι σταθερού μήκους 32-bit και χρησιμοποιείται ώστε να υποστηριχθούν μεγαλύτερες δομές πλαισίων (super-frames).Για να έχει τη δυνατότητα το κάθε ONU να αναγνωρίζει αν δύο πλαίσια ανήκουν στο ίδιο super-frame τα 30 λιγότερο σημαντικά bit του πεδίου αυτού υλοποιούν έναν αύξοντα μετρητή όπου για κάθε επόμενο πλαίσιο που ανήκει στο ίδιο super-frame έχει τιμή κατά ένα μεγαλύτερη. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται και πάλι μηχανή καταστάσεων στο ONU για συγχρονισμό.

Το σημαντικότερο bit του πεδίου αυτού χρησιμοποιείται για να δείξει αν χρησιμοποιείται κωδικοποίηση FEC στην προς τα κάτω ζεύξη.


3.2.1.1.3 Πεδίο ΒΙΡ

Το πεδίο αυτό έχει μήκος 8-bit και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ισοτιμίας όλων των bytes από το αμέσως προηγούμενο πεδίο ΒΙΡ μέχρι το υπό εξέταση, έτσι ώστε να μετρηθεί ο αριθμός των λαθών στη ζεύξη.
3.2.1.1.4 Πεδίο PLOAM

Το πεδίο αυτό έχει μήκος 13 bytes και μεταφέρει τα μηνύματα λειτουργίας, διαχείρισης και συντήρησης του φυσικού επιπέδου (Physical Layer OAM ή PLOAM).

Συγκεκριμένα μεταφέρουν πληροφορίες σχετικές με προειδοποιήσεις κινδύνου (alarms), προειδοποίηση για παραβίαση κατωφλιού και μηνύματα ενεργοποίησης. Η δομή ενός μηνύματος PLOAM φαίνεται στο σχήμα 15





σχήμα 15 – Δομή μηνύματος PLOAM

Τα πεδία ενός μηνύματος PLOAM είναι:



  • To πεδίο ONU ID έχει τη διεύθυνση ενός συγκεκριμένου ONU. Κατά τη διαδικασία της αποστασιομέτρησης κάθε ONU αντιστοιχίζεται σε ένα αριθμό από το μηδέν (0) έως το διακόσια πενήντα τρία (253), τον ONU ID. Για τη λειτουργία της κοινοποίησης (broadcasting) το πεδίο αυτό γίνεται ίσο με 0xFF.

  • To πεδίο Message ID δείχνει τον τύπο του μηνύματος. Το πεδίο αυτό περιέχει ένα αριθμό 8 bit που αντιστοιχεί σε ένα είδος μηνύματος. Τα μηνύματα αυτά μπορεί να είναι : μήνυμα επικεφαλίδας ρεύματος ανόδου (Upstream_Overhead ), μήνυμα μάσκας σειριακού αριθμού (Serial_Number_Mask ), μήνυμα ανάθεσης ONU ID (Assign_ONU-ID ), μήνυμα χρόνου αποστασιομέτρησης (Ranging_Time ), μήνυμα απενεργοποίησης ONU ID (Deactivate_ONU-ID ), μήνυμα απενεργοποίησης σειριακού αριθμού (Disable_serial_number ), μήνυμα απόκρυψης ID θύρας (Encrypted Port-ID ), μήνυμα αίτησης κωδικού (Request_Password ), μήνυμα ανάθεσης AllocId (Assign_AllocId ), Κανένα Μήνυμα, Μήνυμα POPUP, μήνυμα Configure-Port-ID, μήνυμα λάθους εξοπλισμού (Physical Equipment Error (PEE)), μήνυμα αλλαγής στάθμης ισχύος (Change Power Level (CPL)), μήνυμα PST, μήνυμα BER Interval, μήνυμα Key_Switching_Time

  • To πεδίο Data περιέχει την πληροφορία του μηνύματος

  • Το πεδίο CRC περιέχει τα bit του κυκλικού κώδικα πλεονασμού και χρησιμοποιείται για τον έλεγχο λαθών.



3.2.1.1.5 Πεδίο Plend

Το πεδίο αυτό που ονομάζεται Payload Length στέλνεται δύο φορές σε κάθε πλαίσιο για την αποφυγή τυχόν λαθών. Καθορίζει το μέγεθος του χάρτη εύρους ζώνης (BW Map) και ΑΤΜ μέρους (του οποίου το μέγεθος στο GPON δίκτυο που περιγράφεται στην υλοποίηση GIANT είναι μηδενικό) που στέλνεται στο πεδίο US BW Map. Συγκεκριμένα το πεδίο αυτό , όπως φαίνεται και στο σχήμα 16 , χωρίζεται στα παρακάτω υποπεδία

  • Βlen αποτελείται από τα 12 σημαντικότερα bit και δείχνει το μέγεθος του BW Map.Η ύπαρξη των 12-bit έχει ως συνέπεια να μπορούν να εξυπηρετηθούν μέχρι 4095 TCONT το καθένα από τα οποία αναγνωρίζεται από έναν αντίστοιχο αριθμό που ονομάζεται AllocId.

  • Alen αποτελείται από τα 12 επόμενα bit και δείχνει το μέγεθος του ΑΤΜ μέρους (μηδέν για το GIANT)

  • CRC αποτελείται από τα 8 τελευταία bit υλοποιούν κυκλικό κώδικα μείωσης λαθών με βάση το πολυώνυμο g(x)=x8+x2+x+1.




σχήμα 16 – Δομή πεδίου Plend
3.2.1.1.6 Πεδίο US BW Map

Το πεδίο αυτό αποτελείται από ομάδες των 8 bytes που αποτελούν τις δομές πρόσβασης (Access Structures), ο αριθμός των ομάδων αυτών είναι μεταβλητός και δίνεται στο πεδίο Plend. H κάθε δομή πρόσβασης προορίζεται για κάποιο συγκεκριμένο TCONT, που προσδιορίζεται από το AllocId του, και αναθέτει εύρος ζώνης στο δεδομένο TCONT. Η ανάθεση του εύρους ζώνης υλοποιείται με τη δυνατότητα που παρέχεται στο TCONT να καταλάβει κάποια bytes στο πλαίσιο της προς τα άνω ζεύξης. Η δομή περιλαμβάνει τα παρακάτω πεδία.

  • AllocId αποτελείται από τα 12 σημαντικότερα bit, ορίζει μία διεύθυνση και καθορίζει μονοσήμαντα ένα TCONT. Τα 12 bit συνεπάγονται ότι οι διευθύνσεις αυτές παίρνουν τιμές από 0 έως 4095.

  • Flags αποτελείται από τα επόμενα 12 bit και καθορίζει μηνύματα που θα πρέπει με εντολή του OLT να συμπεριληφθούν στο προς τα άνω πλαίσιο και έχουν να κάνουν με μετρήσεις του δικτύου (μηνύματα PLSu, PLOAMu, DBRu) ή ενέργειες στις οποίες θα πρέπει να προβεί το ONU (υπολογισμός και εισαγωγή FEC).

  • StartTime αποτελείται από τα επόμενα 16 bit και καθορίζει το byte από το οποίο θα πρέπει να αρχίσει να μεταδίδει το συγκεκριμένο TCONT.H αρίθμηση των bytes αρχίζει από το μηδέν (αρχή του προς τα άνω πλαισίου) και έχει μέγιστη τιμή 65536 (τιμή που δίνει το μέγιστο του προς τα άνω πλαισίου λαμβάνοντας υπόψη ρυθμό μετάδοσης στην προς τα άνω ζεύξη ίσο με 2.488 Gb/s)

  • StopTime αποτελείται από τα επόμενα 16 bit και καθορίζει το byte του προς τα άνω πλαισίου στο οποίο θα πρέπει να σταματήσει να μεταδίδει το συγκεκριμένο TCONT

  • CRC αποτελείται από τα τελευταία 8-bit και υλοποιεί κυκλικό κώδικα μείωσης λαθών προστατεύοντας τη κάθε δομή πρόσβασης.Χρησιμοποιείται το πολυώνυμο g(x)=x8+x2+x+1 και αν εντοπιστεί λάθος το οποίο δεν είναι δυνατό να διορθωθεί απορρίπτεται η δομή πρόσβασης.

Το πεδίο US BW Map, οι δομές πρόσβασης και τα πεδία της δομής πρόσβασης φαίνονται στα σχήματα 17 και 18.


σχήμα 17 - Δομή πεδίου US BW Map


σχήμα 18 – Δομή δομής πρόσβασης

3.2.1.2 Payload


Το πεδίο αυτό του προς τα κάτω πλαισίου ξεκινά αμέσως μετά το τέλος του PCBd και έχει μέγεθος όσα bytes έχουν απομείνει για να συμπληρωθεί το μήκος του πλαισίου. Στο GIANT το πεδίο αυτό καταλαμβάνεται μόνο από πλαίσια GEM (G-PON Encapsulation Method).

3.2.2 Προς τα άνω ζεύξη


Το πλαίσιο στη ζεύξη αυτή έχει το ίδιο μήκος με το πλαίσιο στην προς τα κάτω ζεύξη για όλους τους ρυθμούς μεταφοράς. Το πλαίσιο φαίνεται στο σχήμα 19 αποτελείται από κομμάτια που προέρχονται από διαφορετικά Τ-CONT και ο τρόπος διάταξης τους στο πλαίσιο υπαγορεύεται από το προς τα κάτω πλαίσιο με βάση όσα εξηγήσαμε στην προηγούμενη ενότητα. Επιπλέον κάθε ONU, με εντολή του OLT, μέσω των αντίστοιχων Flags στο προς τα κάτω πλαίσιο, αποστέλλει κατάλληλες επικεφαλίδες. Οι επικεφαλίδες αυτές παραθέτονται παρακάτω και η χρήση και η λειτουργικότητά τους θα αναλυθούν στη συνέχεια.

  • Επικεφαλίδα φυσικού στρώματος PLOu

  • Επικεφαλίδα φυσικού στρώματος λειτουργίας, διαχείρισης και συντήρησης του φυσικού επιπέδου PLOAMu

  • Επικεφαλίδα για μετρήσεις της ενέργειας PLSu

  • Επικεφαλίδα αναφοράς δυναμικού εύρους DBRu




σχήμα 19 – Δομή προς τα άνω πλαισίου

3.2.2.1 PLOu


Η επικεφαλίδα αυτή στέλνεται από κάθε ONU όταν αυτό αποκτά πρόσβαση στο μέσο. Ειδική μέριμνα λαμβάνεται στην περίπτωση που ένα ONU έχει περισσότερα του ενός AllocId τα οποία πρέπει να στείλουν δεδομένα στο ίδιο προς τα άνω πλαίσιο. Συγκεκριμένα στην περίπτωση αυτή στέλνεται ένα μόνο PLOu και οι εκπομπές των διαφορετικών AllocId ακολουθεί η μία την άλλη ή αλλιώς το δίκτυο συμπεριφέρεται σαν να πρόκειται για AllocId διαφορετικών ONU και στέλνει αντίστοιχο αριθμό PLOu. Το PLOu αποτελείται από τα πεδία εισαγωγής (preamble) και χαρακτήρα αρχής/τέλους (delimiter) που απευθύνονται στο φυσικό επίπεδο και χρησιμοποιούνται για το συγχρονισμό καθώς και από τρία πεδία δεδομένων που απευθύνονται στο ONU (σχήμα 20). Συγκεκριμένα τα πεδία αυτά είναι τα παρακάτω

  • Το πεδίο BIP έχει μήκος 8-bit και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ισοτιμίας όλων των bytes (εξαιρούνται τα preamble και delimiter) από το αμέσως προηγούμενο πεδίο ΒΙΡ μέχρι το υπό εξέταση έτσι ώστε να μετρηθεί ο αριθμός των λαθών στη ζεύξη.

  • Το πεδίο ONU-ID έχει μήκος 8-bit, αποτελεί τη διεύθυνση του ONU και χρησιμοποιείται για το μονοσήμαντο προσδιορισμό του.

  • Το πεδίο Ind παρέχει σε πραγματικό χρόνο πληροφορίες του ONU στο OLT.Οι πληροφορίες αυτές έχουν να κάνουν με επείγοντα μηνύματα PLOAM, το είδος του TCONT που αναμένει εξυπηρέτηση και πληροφορία σχετική με το FEC.




σχήμα 20 – Δομή επικεφαλίδας PLOu

3.2.2.2 PLOAMu


Έχει μήκος 13 bytes και μεταφέρει τα μηνύματα λειτουργίας, διαχείρισης και συντήρησης του φυσικού επιπέδου (Physical Layer OAM ή PLOAM). Η δομή του φαίνεται στο σχήμα 21.


σχήμα 21 – Δομή επικεφαλίδας PLOAMu

3.2.2.3 PLSu


Έχει μήκος 120 bytes, μεταφέρει μηνύματα σχετικά με την ενέργεια και το περιεχόμενό του καθορίζεται από το ίδιο το ONU ανάλογα με το σχεδιασμό του. Οι έλεγχοι ενέργειας είναι απαραίτητοι στη περίπτωση τόσο στην περίπτωση που ένα ONU είναι ενεργό όσο και κατά την εγκατάσταση αυτού στο δίκτυο.

3.2.2.4 DBRu


Η επικεφαλίδα αυτή σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά του TCONT που εκπέμπει και αποτελείται από δύο επιμέρους υποπεδία, όπως φαίνεται στο σχήμα 22.

  • Το πεδίο DBA παρέχει την κατάσταση της κίνησης στο συγκεκριμένο TCONT.

  • Το πεδίο CRC προστατεύει με κυκλικό κώδικα μείωσης λαθών που χρησιμοποιεί το πολυώνυμο g(x)=x8+x2+x+1 την DBRu. Αν εντοπισθεί σφάλμα το οποίο δεν είναι δυνατό να διορθωθεί απορρίπτεται η πληροφορία που περιέχεται στην επικεφαλίδα DBRu.




σχήμα 22 – Δομή επικεφαλίδας DBRu

3.2.2.5 Payload


Το μέγεθος του πεδίου αυτού είναι μεταβλητό και καθορίζεται από τα byte που απομένουν αν από τα byte που συνολικά αναθέτονται σε ένα TCONT αφαιρεθούν τα byte που αφορούν στις επικεφαλίδες. Το πεδίο payload μεταφέρει δύο ειδών πληροφορίας και μέσω αυτών χαρακτηρίζεται.

  • Payload τύπου GEM περιέχει πακέτα τύπου GEM. Τα πλαίσια που στέλνονται από τα ONU στο OLT υφίστανται κατάτμηση για να διασχίσουν το δίκτυο και στη συνέχεια το OLT ενώνει τα διάφορα τμήματα. Τα διάφορα αυτά τμήματα αποτελούν το payload των GEM πακέτων το οποίο συμπληρώνεται με την προσθήκη της επικεφαλίδας GEM όπως φαίνεται στο σχήμα 23 και αποτελείται από τα πεδία:

  • Το πεδίο Payload length indicator (PLI) μήκους 12-bit που δείχνει σε bytes το μέγεθος του τμήματος

  • Το πεδίο Port ID που καθορίζει το TCONT μήκους 12-bit από το οποίο προήλθε το τμήμα αυτό έτσι ώστε να είναι δυνατή η πολυπλεξία της κίνησης

  • Το πεδίο Payload type indicator (PTI) το είδος του μεταφερόμενου payload

  • Το πεδίο Header error control (HEC) μήκους 13-bit που διασφαλίζει την ορθότητα της επικεφαλίδας



σχήμα 23 – Δομή πεδίου Payload προς τα άνω πλαισίου

  • Payload τύπου DBA περιέχει μια ομάδα από αναφορές δυναμικής ανάθεσης εύρους ζώνης που προέρχονται από τα ONU. Οι αναφορές συντάσσονται στη σειρά. Αν το πεδίο ανάθεσης δεν έχει ακριβώς το ίδιο μήκος σε byte με το σύνολο των αναφορών τοποθετημένων η μία μετά την άλλη τότε το σύνολο αυτό συμπληρώνεται με μηδενικά ή αποκόπτεται.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   25


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка