2.9. Протокол A-PON MAC

Взаимодействие абонентского узла (ОСБ) с центральным (ОЛО) начинается с установления соединения, после чего происходит передача данных. Все это выполняется в соответствии с протоколом A-PON MAC. В процессе установления соединения запускается процедура ранжирования, которая включает в себя:

Центральный узел обеспечивает слаженную работу всех абонентских узлов.

1) Ранжирование по расстоянию

Ранжирование по расстоянию - определение временной задержки, связанной с удалением ОСБ от ОЛО - выполняется на этапе регистрации абонентских узлов и требуется для того, чтобы обеспечить транспорт с отсутствием коллизий и создать единую синхронизацию и восходящем потоке. Сначала администратор сети заносит в реестр ОЛО данные о новом ОСБ, его серийный номер, параметры предоставляемых абоненту услуг. Затем после физического подключения к сети PON этого абонентского узла и включении питания на нем центральный узел начинает процесс ранжирования. Ранжирование с ОСБ, который прописан в реестре ОЛО, происходит каждый раз при включении ОСБ. При выключении и включении питания на ОЛО ранжирование происходит со всеми внесенными в реестр ОСБ. ОЛО, посылая сигнал ранжируемому ОСБ, слушает отклик от него и на основании этого вычисляет временную задержку на двойном пробеге (RTT), затем в нисходящем потоке передает ОСБ вычисленное значение. Абонентский узел ОСБ вносит соответствующую задержку, которая предшествует началу отправки кадра в восходящем потоке, компенсируя задержку при распространении оптического сигнала по волокну от ОСБ к ОЛО. С учетом того, что расстояния ОЛО-ОСБ могут изменяться в больших пределах (стандарт G.983.I определяет диапазон 0-20 км), оценим возможные вариации задержки. Если учесть, что скорость света в волокне составляет 2-10"1 км/с, то приросту расстояния ОЛО-ОСБ на 1 км будет соответствовать увеличение времени задержки на двойном пробеге на 10 мкс. А для расстояния 20 км RTT составит 0,2 мс. Фактически это минимальное теоретическое время, которое требуется ОЛО, чтобы выполнить ранжирование с одним ОСБ. Ранжирование по расстоянию большего числа абонентских узлов происходит последовательно и требует пропорционального увеличения суммарного времени ранжирования. В течение этого времени передача данных в восходящем потоке не идет.

После того как ранжирование по расстоянию выполнено, ОЛО на основании прописанных услуг для каждого ОСБ и с использованием протокола MAC принимает решение, какому абонентскому узлу' передавать в каждом конкретном временном пакете. Заметим, что общая задержка при отправлении кадра в восходящий поток вносится не только конечным временем распространения сигнала по волокну, по и элементами электроники ОЛО, ОСБ. Задержка со стороны последних может испытывать небольшой дрейф, например вследствие колебаний температуры оборудования. Поэтому на этапе передачи данных ОЛО сообщает ОСБ о небольших подстройках задержки, вносимой в восходящий поток, -микроранжирование. В результате точность, с которой стабилизируются отправляемые кадры от разных ОСБ, составляет 2-3 бита. В основе инициализации сети PON лежат три процедуры:

2)  Ранжирование по мощности

Ранжирование по мощности - изменение порога дискриминации фотоприемника с целью повышения чувствительности фотоприемника или во избежание его нежелательного насыщения. Поскольку ОСБ удалены на разные расстояния от ОЛО, то и вносимые потери в оптические сигналы при распространении по дереву PON будут разными. Это может привести к нарушению работы фотоприемников из-за перегрузки или слабого сигнала.

Возможны два варианта выхода из сложившейся ситуации - либо подстраивать мощность передатчиков ОСБ, либо подстраивать порог срабатывания на фотоприемнике ОЛО. Был выбран второй вариант как более надежный и простой в управлении. Подстройка порога срабатывания фотоприемника ОЛО происходит каждый раз при получении нового пакета ATM из восходящего потока по преамбуле на основе измерения интегральной мощности в преамбуле пакета (определение преамбулы дано ниже). Подстройка по мощности также необходима на всех ОСБ. Она выполняется аналогичным образом, но только один раз, прежде чем синхронизировать приемник для работы с синхронным потоком от ОЛО. Затем непрерывно подечнтывается интегральная мощность на ОСБ, и делается плавная подстройка порога дискриминации фотоприемника.

3)  Синхронизация

Синхронизация, или ранжирование по фазе, необходимо как для нисходящего, так и для восходящего потока. Абонентские узлы ОСБ синхронизируются в начале своей инициализации и затем все время поддерживают синхронизацию, подстраиваясь под непрерывный TDM трафик от ОЛО и осуществляя, как принято называть, синхронный прием данных. Напротив, центральный узел ОЛО синхронизируется каждый раз по преамбуле вновь приходящего пакета ATM. Знания вычисленной на этапе ранжирования по расстоянию временной задержки со стороны ОСБ, отправившего этот пакет, здесь не достаточно - требуется большая точность. Метод приема данных с синхронизацией по преамбуле принято называть асинхронным. Синхронизация по преамбуле аналогична решению в технологии 10 Мбит/с Ethernet с размером преамбулы 64 бита (8 байтов). Однако сохранение преамбулы такого же размера для относительно небольшого пакета ATM (в восходящем потоке) означало бы крайне неэффективное использование полосы. Для технологии A-PON была разработана новая методика синхронизации, основанная на методе СРА (clock phase alignment), позволяющая установить необходимую синхронизацию по получению трех  битов.   Больший  размер  преамбулы   пакета  ATM   в восходящем потоке был выбран постольку, поскольку преамбула также используется в процедуре ранжирования по мощности.