4.8 Протокол mpcp

Для організації взаємодії центрального вузла з абонентськими вузлами розроблений протокол управління великою кількістю вузлів. Протокол базується на двох типах управляючих кадрів (повідомлень): GATE і REPORT. Повідомлення GATE надсилаються від OLT до всіх ONT. В них міститься інформація про режими віщання, ідентифікатори одержувача, часові мітки й т.ін. Від вузлів ONT надсилаються на OLT повідомлення REPORT, в яких передається інформація про стани цих ONT. Повідомленнями REPORT забезпечується правильне розподілення смуги у зворотному потоці від OLT.

Протокол MPCP має два режими роботи: режим ініціалізації і нормальний режим роботи. Відповідно й абонентські вузли перебувають у двох станах. Режим ініціалізації необхідний для того, щоб в OLT можна було виявити та зареєструвати нові вузли ONT. При цьому в ONT, що реєструється, призначається ідентифікатор LLID, обчислюється час затримки на подвійному пробігу RTT до цього ONT і визначаються інші параметри. Нормальний режим роботи слугує безпосередньо для передачі даних.

Режим ініціалізації.

1.В OLT виділяється інтервал часу–інтервал ініціалізації (за годинниками OLT початок інтервалу T1 + RTTmin) тривалістю T, протягом якого можлива реєстрація нових абонентських вузлів. В центральному вузлі OLT відслідковується, щоб в інтервалі ініціалізації не надходили повідомлення від раніше зареєстрованих ONT. Довжина інтервалу ініціалізації T повинна бути не менше ніж

Т< RTTmax – RTTmin + TREPORT, (4.1)

де RTT- час подвійного пробігу, час проходження оптичного сигналу шляхом OLT-ONT-OLT (рис.4.11), TREPORT – час передачі повідомлення REPORT.

2. Від OLT в момент часу T0 передається повідомлення GATE, яке визначає початок процесу ініціалізації. У повідомленні GATE вказується час T1 відправлення повідомлення-відповіді REPORT. Це повідомлення переміщується з більш високого рівня на рівень MAC, в OLT на основі протоколу MPCP часова мітка T0, що відповідає локальному моменту часу на OLT, поміщується усередину повідомлення в поле TS.

3. Тільки від незареєстрованих вузлів ONT можуть надходити відповіді на GATE. Коли до незареєстрованого вузла ONT надходить GATE, то за часовою міткою (поле TS, рис.4.11) у вузлі встановлюється відлік T0 для власного часу вузла.

4. Коли локальні годинники на ONT досягають часу T1, від ONT починається передача повідомлення-відповіді REPORT. Повідомлення REPORT містить MAC-адресу даного ONT і часову мітку T1.

5. У момент часу T2 до OLT надходить REPORT від незареєстрованного ONT, читається його MAC-адреса та часова мітка T1 і обчислюється час подвійного пробігу (рис. 4.11)

RTT = (T2 –T0 ) – (T1 –T0 )= T2 –T1. (4.2)

Оскільки можлива реєстрація декількох незареєстрованних ONT одночасно, від них почнуть надходити повідомлення REPORT та GATE, то може виникнути колізія. У цьому випадку ті ONT, для чиїх повідомлень REPORT сталася колізія, не будуть зареєстровані. До вузла ONT повинне надійти повідомлення про реєстрацію, і якщо після закінчення заданого тайм-ауту це повідомлення не надходить, вважається, що відбулася колізія і тоді відбувається повторна реєстрація, попередньо пропускається декілька GATE-повідомлень. Кількість повідомлень вибирається випадково із заданого інтервалу, а інтервал подвоюється після кожної нової колізії.

6. Якщо колізії не виникло, то від OLT надсилається GATE-повідомлення на MAC-адресу ONT, що реєструється із вказівкою виділеного унікального ідентифікатора LLID. Ідентифікатор LLID необхідний для того, щоб мережа EPON могла емулювати комутацію рівня 2 і організовувати віртуальні мережі.

7. Одержавши цей GATE, вузол ONT переходить у нормальний режим роботи.

Рис.4.11 Визначення часу подвійного пробігу RTT

Нормальний режим роботи. Протокол MPCP не стосується механізму розподілу смуги у зворотному потоці між різними ONT, він є підтримуючим протоколом, необхідним для доставки до вузлів ONT прийнятих на OLT рішень про розподіл смуги. Розподіл смуги безпосередньо виконується спеціальним алгоритмом DBA(Dynamic Bandwidth Allocation – виділення смуги частот під час передачі).

1. Від OLT згідно протоколу MPCP відправляється GATE-повідомлення для кожного ONT з такою інформацією: час, у який від даного вузла ONT починається передача, тривалість передачі.

2. Протоколом MPCP забезпечується єдиний час на годинниках OLT і на годинниках кожного ONT за допомогою вказівки часових міток в управляючих GATE-повідомленнях.

3.У вузлі ONT, до якого надійшло повідомлення GATE, це повідомлення ідентифікується, визначається час початку передачі та її тривалість. В OLT при обчисленні часу початку передачі для ONT враховується відомий RTT для цього вузла. На ONT щораз перевіряється правильність синхронізації з OLT, для чого часова мітка, що міститься в отриманому GATE-повідомленні звіряється зі своїм власним часом. Якщо розбіжність перевищує установлений поріг, то на ONT формується повідомлення про втрату синхронізації, і відбувається перехід з нормального режиму в режим ініціалізації.

4. Якщо різниця не перевищує встановлений поріг, то в ONT здійснюється корекція їх годинників та очікується момент початку дозволеної передачі. Виділений тайм-слот може вмістити декілька кадрів Ethernet. Передача фрагментів кадрів виключена. Якщо наступний у буфері кадр не вміщується в незайнятій частині дозволеного часового інтервалу, то кадр можливо передавати у наступний часовий інтервал, дозволений для відправлення.

Загальне середовище і з'єднання «точка-точка». Стандарт IEEE 802.3 визначає дві основні конфігурації мереж Ethernet. В одній конфігурації це мережа передачі даних з випадковим методом доступу до загального середовища й дозволом колізій CSMA/CD. В іншій конфігурації станції можуть взаємодіяти між собою через комутатор, використовуючи повнодуплексні з'єднання «точка-точка» між робочою станцією та портом комутатора. Тут колізії в явному виді не відбуваються, в комутаторі емулюється загальна шина, і кадри, що надійшли на один порт, відразу широковіщально перенаправляються в кілька вихідних портів. В комутаторі ніколи не дублюється кадр назад по вхідному порту - робочі станції в сегменті мережі, який підключений до одного порту комутатора, між собою взаємодіють без мосту.

Архітектура EPON повинна бути прозорою в рамках двох представлених конфігурацій у тому розумінні, що вона з боку зовнішніх мереж Ethernet подібна комутатору рівня 2 і існує можливість емуляції як з'єднання «точка-точка» P2PЕ так і загального середовища SME (shared-medium emulation). Для реалізації цього завдання в EPON на центральному та абонентському вузлах додається ще один підрівень, який зветься підрівнем емуляції з'єднання «точка-точка» і загального середовища. Цей підрівень розташовується нижче рівня MAC і забезпечує роботу останнього відповідно до стандарту 802.3. Робота підрівня емуляції заснована на тег, що вставляються в преамбулу кадрів Ethernet, з унікальними ідентифікаторами LLID абонентських вузлів (рис.4.10б ).