Процедура измерения дальности

2.8.1. Обычная процедура

Прежде чем инициировать процесс измерения дальности, OLT посылает сообщение "Upstream_overhead", чтобы указать новым ONU на то, какую служебную нагрузку они могут задействовать. Затем OLT инициирует процесс измерения дальности. Права доступа данных в

Восходящем направлении организованы в очередь.

OLT создает следующую последовательность:

– неназначенные права доступа для открывания окна;

– право доступа измерения дальности (или право доступа PLOAM);

– дополнительные права доступа измерения дальности или права доступа PLOAM, если они необходимы.

Они отображаются в ячейки PLOAM в нисходящем направлении. Это гарантирует, что после того, как право доступа измерения дальности покидает OLT, открывается окно в восходящем направлении для приема ячейки PLOAM измерения дальности. Дополнительные права доступа измерения дальности или права доступа PLOAM позволяют установить оптическую мощность ONU и/или регулировать пороговые значения OLT, или получение данных об амплитуде и т.д. Количество дополнительных прав доступа для установки оптической мощности ONU должно равняться 1, а их количество для приемника OLT должно, по необходимости, определяться OLT.

Если для завершения установки оптической мощности ONU необходимо большее количество прав доступа, то установка оптической мощности может быть завершена, допуская несколько отказов во время измерения дальности и повторного измерения дальности. В случае, если применяется поиск порядковых номеров, то ONU может использовать права доступа для установки оптической мощности ONU. Также, если ONU периодически инициирует процесс измерения дальности для проверки недавно подключенных ONU, то это является приемлемым для данной цели.

Некоторые из неназначенных прав доступа для окна могут быть заменены правами доступа данных и/или правами доступа PLOAM, с тем чтобы минимизировать размер окна. Схема открывания окна измерения дальности в случае, когда право доступа измерения дальности размещено в поле первого права доступа первой ячейки PLOAM нисходящего кадра, показана на рисунке 2.9.

Рис. 2.9 Окно измерения дальности и фазовое соотношение.

Каждый ONU, которому разрешено посылать ячейку(и), должен послать ячейку(и) PLOAM измерения дальности немедленно по получении права доступа измерения дальности. В этом контексте слово "немедленно" означает, что каждый ONU посылает ячейку PLOAM в назначенное время, соответствующее расположению права доступа измерения дальности в нисходящей ячейке PLOAM.

Equalization_delay (Td) может быть измерена, как в примере на рисунке 2.9.

Td = Teqd – (T2 – T1)

T1 = Время передачи нисходящей ячейки PLOAM, содержащей право доступа измерения дальности в точке определения фазы OLT.

T2 = Время прибытия восходящей ячейки измерения дальности в точку определения фазы OLT.

Teqd = 79 ячеек (к примеру).

Используя сведения о расстоянии между ONU и OLT, размер окна измерения дальности программируется посредством назначения соответствующих неназначенных прав доступа, как показано на рисунке 2.10.

Рис. 2.10. Программируемое окно измерения дальности (пример).

Если запрашивается открывание окна измерения дальности сокращенной длины в фиксированном местоположении в восходящем кадре, то можно использовать предопределенную equalization_delay. В процессе измерения дальности, при необходимости, могут быть открыты дополнительные окна в восходящем направлении. Пример этого показан на рисунке 2.11.

Рис. 2.11. Повторное открывание окна измерения дальности.

Значение "М" на этом Рисунке указывает на интервал между открывающимися окнами. Это значение "М" должно быть определено с тем, чтобы избежать ухудшения качества обслуживания. Значение "L" указывает время, требуемое для завершения процедуры измерения дальности. [2]

2.8.2. Окно фиксированного местоположения при некоторых данных о местонахождении ONU.

Когда известны некоторые данные о месте ONU, то OLT может передавать предопределенную equalization_delay (Те) к ONU, при этом Те эквивалентна приблизительной equalization_delay (Td). Предопределенная equalization_delay (Те) может быть передана в сообщении Upstream_overhead от OLT к каждому ONU. Значение Те по умолчанию равно 0. OLT будет передавать неназначенные права доступа для открывания окна измерения дальности, размер которого сокращен по сравнению с максимумом в зависимости от полноты данных о расстоянии OLT-ONU. Затем оно должно послать право доступа измерения дальности к ONU.

Когда ONU получает право доступа измерения дальности, оно ответит ячейкой измерения дальности после предопределенной equalization_delay (Те) плюс Tresponse (ONU). Это будет гарантировать, что ячейка измерения дальности прибудет в пределах открытого окна, которое находится в фиксированной позиции в восходящем кадре.

Пример показан на рисунке 2.12. В этом случае equalization_delay (Td) может быть измерена следующим образом:

Td = Teqd - (T2 - T1) + Te.

Рис. 2.12. Окно фиксированного местоположения при некоторых данных о местонахождении ONU.

Временные соотношения между нисходящими сообщениями и правами доступа в процессе измерения дальности должны быть интерпретированы следующим образом:

– Если нисходящая ячейка PLOAM содержит и права доступа, и сообщение, то правильная интерпретация определяется посредством обработки сначала прав доступа, а затем – этого сообщения. Обработка сообщений, принятых в ONU и касающихся процесса измерения дальности, должна быть завершена в течение шести кадровых периодов (6*Tframe).

– По приеме сообщения Ranging_time, Td должна быть обновлена в течение 6*Tframe. Это означает, что OLT должно посылать право доступа PLOAM или право доступа данных к назначенному ONU не позднее, чем через 6*Tframe секунд после отправки к этому ONU первых трех сообщений Ranging_time в процессе измерения дальности. Ввиду того, что необходимо избегать коллизий восходящих ячеек во время обработки сообщений в ONU.

Временных соотношений между нисходящими ячейками PLOAM и восходящими слотами вышеизложенное определение не касается.[2]

2.8.3. Общая процедура измерения дальности

Измерение дальности выполняется под управлением OLT. ONU реагирует на сообщения, которые инициируются в OLT.

Схема процедуры измерения дальности:

– OLT измеряет фазу прибытия восходящей ячейки от ONU;

– OLT уведомляет ONU о equalization_delay;

– ONU согласовывает фазу передачи с объявленным значением.

Эта процедура выполняется посредством внутриполосного обмена данными, переносимыми нисходящими и восходящими ячейками. Процедура измерения дальности выполняется с использованием некоторых видов прав доступа и сообщений. В обычном рабочем состоянии все ячейки могут использоваться для контроля фазы поступающей ячейки. Основываясь на данных контроля фазы ячейки, можно обновлять equalization_delay.

Проблема с измерением дальности может возникнуть при использовании метода установки В, если OLT предпринимает попытку измерить дальность ONU и одновременно появляются несколько включенных ONU. Порядковые номера ONU неизвестны, так что право доступа измерения дальности выдавалось направленно во все ONU в состоянии ожидания. Это может вызвать срабатывание нескольких ONU, сигналы которых могут перекрываться в OLT, вызывая таким образом коллизию в OLT. Механизм двоичного дерева используется для решения этой проблемы.

После того, как коллизия ячеек измерения дальности была обнаружена в OLT, OLT посылает сообщение Serial_number_mask, за которым следует право доступа измерения дальности, с тем чтобы позволить любому ONU, порядковый номер которого соответствует маске, передавать ячейку измерения дальности. Размер Serial_number_mask увеличивается на один бит за один раз до тех пор, пока только один ONU будет передавать ячейку измерения дальности. Это позволяет производить индивидуальное измерение дальности ONU. Затем повторно может быть послано общее право доступа измерения дальности, позволяющее все же производить измерение дальности других ONU для передачи ячеек измерения дальности. Если коллизия все же происходит, то этот механизм повторяется. Этот механизм двоичного дерева может быть также полезен для того, чтобы избежать перегрузки оптического ввода приемника OLT во время установки мощности ONU.

2.8.4. Процедура измерения дальности в ONU

Процедура измерения дальности обусловлена функциональным поведением в виртуально определенных состояниях и переходом состояний, как показано ниже.

Десять состояний ONU используются для описания режима измерения дальности.

а) Исходное состояние (О1) - Состояние, при котором после первого включения ONU все еще обнаруживаются LOS, LCD,OAML или FRML.

b) Состояние ожидания измерения дальности 1 (О2) - Состояние подготовки к измерению дальности, но сообщения в нисходящем направлении поддаются обнаружению. Выполняется прием сообщения Upstream_overhead. Передаваемая в этом сообщении Upstream_overhead предопределенная equalization_delay также обнаруживается в этом состоянии.

c) Состояние ожидания измерения дальности 2 (О3) - Если необходимо, то выполняется процедура установки оптической мощности ONU.

Механизм двоичного дерева может быть применен для установки оптической мощности ONU. Никакая ячейка PLOAM не может быть передана в ответ на право доступа измерения дальности.

d) Состояние ожидания измерения дальности 3 (О4) - Если необходимо, то выполняется процедура установки оптической мощности ONU. Механизм двоичного дерева может быть применен для установки оптической мощности ONU. Ячейка PLOAM может быть передана в ответ на право доступа измерения дальности.

e) Состояние ожидания работы 1 (О5) - Состояние выявления PON_ID. Механизм двоичного дерева применим для выявления порядковых номеров. Никакая ячейка PLOAM не может быть передана в ответ на право доступа измерения дальности.

f) Состояние ожидания работы 2 (О6) - Состояние накопления PONJTO. Механизм двоичного дерева применим для накопления порядковых номеров. Ячейка PLOAM сообщением Serial_number_ONU должна быть передана в ответ на право доступа измерения дальности.

g) Состояние ожидания работы 3 (О7) – Состояние выполненного измерения задержки. Ячейка PLOAM с сообщением Serial_number_ONU должна быть передана в ответ на право доступа PLOAM.

h) Состояние работы (О8) - Equalization_delay обновляется по получении сообщения Ranging_time.

i) Состояние экстренной остановки (О9) - Состояние экстренной остановки после получения сообщения Disable_serial_number с согласованным Serial_number и полем разрешения FFh. Никакая ячейка PLOAM не может быть передана в ответ на право доступа измерения дальности. Если ONU входит в это состояние, то этот ONU не должен выводиться из этого состояния любым из других событий, таких как сообщение Deactivate_PON_ID или LOS ит. д. и/или отключение питания ONU. Только если сообщение Desable_serial_number получено с согласованным Serial_number и с полем разблокирования 00h или полем разблокирования 0Fh, независимо от Serial_number, то тогда происходит переход состояния в О1.

j) Состояние POPUP (O10) - ONU входит в это состояние после обнаружения LOS, LCD, OAML или FRML в состоянии работы (08). Если получено сообщение POPUP, ONU восстанавливает установки лазера, Upstream_overhead, поля LCF и RXCF, предопределенную задержку выравнивания Те, PON_ID и Grant_allocations. Переход в О7 происходит после установки таймера ТО1 на запуск.[2]

Диаграмма состояний в таблице 2.5 используется для описания функционального поведения в ONU. В первом столбце таблицы 2.5 указаны генерированные события, включая прием сообщений, а в первой строке указаны состояния в ONU.

Таб. 2.5. Диаграмма состояний ONU

Сообщения, передаваемые в ячейках PLOAM от OLT, должны быть защищены с помощью CRC, а событие приема сообщения должно создаваться, если проверка CRC является правильной. В случаях а), с), d) и e), ниже, эти сообщения посылаются трижды с тем, чтобы гарантировать правильный прием в ONU. В этих случаях событие приема сообщения создается после правильного, хотя бы однократного, приема сообщения.

а) Событие приема сообщения Upstream_overhead

Это событие возникает только в состоянии ожидания Измерения дальности 1. После успешного приема сообщения Upstream_overhead происходит переход состояния ONU в состояние ожидания измерения дальности 2.

b) Событие приема сообщения Serial_number_mask

Это событие обрабатывается в состоянии ожидания измерения дальности 2, состоянии ожидания измерения дальности 3, состоянии ожидания работы 1и состоянии ожидания работы 2.

В состоянии ожидания измерения дальности 2 и состоянии ожидания измерения дальности 3: Когда достоверный порядковый номер согласуется с собственным порядковым номером, то состояние ONU подвергается переходу в состояние ожидания измерения дальности 3. Если достоверный порядковый номер не соответствует собственному порядковому номеру, то происходит переход в состояние ожидания измерения дальности 2.

В состоянии ожидания работы 1 и состоянии ожидания работы 2: Когда достоверный порядковый номер согласуется с собственным порядковым номером, то состояние ONU подвергается переходу в состояние ожидания работы 2. Если достоверный порядковый номер не согласуется с собственным порядковым номером, то происходит переход в состояние ожидания работы 1.

c) Событие приема сообщения Assign_PON_ID

Это событие обрабатывается только в состоянии ожидания работы 1 и в состоянии ожидания работы 2. Если порядковый номер в сообщении Assign_PON_ID согласуется с его собственным порядковым номером, то он воспринимается.

d) Событие приема сообщения Grant_allocation

Если PON_ID в сообщении Grant_allocation согласуется с его собственным PON_ID, то назначается право доступа данных и право доступа PLOAM для ONU, и затем состояние ONU устанавливается в состояние ожидания работы 3.

e) Событие приема сообщения Ranging_time

Это событие обрабатывается только в состоянии ожидания работы 3 и в состоянии работы, если PON_ID согласуется с собственным PON_ID. Equalization_delay принимается в сообщении Ranging_time и используется equalization_delay Td. (В состоянии ожидания работы 3).

Equalization_delay установлена, а состояние ONU установлено в состояние работы. (В состоянии работы).

Equalization_delay обновлена.

f) Событие приема сообщения Deactivate_РON_ID

Если PON_ID согласуется с собственным PON_ID, то состояние ONU подвергается переходу в состояние ожидания измерения дальности 1. Применяется также циркулярное сообщение Deactivate PON_ID.

g) Событие приема сообщения Disable_serial_number

Если порядковый номер (64 бита) согласуется с собственным порядковым номером, а 37-й октет Enable в этом сообщении равен FFh, то состояние ONU подвергается переходу в состояние экстренной остановки. Если порядковый номер (64 бита) согласуется с собственным порядковым номером, а 37-йоктет Enable в этом сообщении равен 00h, или же если поле Enable равно 0Fh независимо от порядкового номера, то состояние ONU подвергается переходу из состояния экстренной остановки в исходное состояние (О1).

h) Событие приема сообщения POPUP

Это событие происходит только в состоянии POPUP (010). При получении сообщения POPUP, ONU восстанавливает установки лазера, Upstream_overhead, поля LCF и RXCF, обусловленную задержку выравнивания Те, PON_ID и Grant_allocations. Запускается таймерТО1, затем происходит переход в состояние О7.

Право доступа данных обрабатывается только в состоянии работы, затем ячейка ATM передается к OLT. Ячейка PLOAM передается к OLT в ответ на право доступа PLОAM в состоянии ожидания работы 3 и в состоянии работы. Ячейка PLOAM, передаваемая в состоянии ожидания работы 3, должна включать сообщение Serial_number_ONU для подтверждения ячейки измерения дальности в ответ на право доступа PLOAM.

Право доступа измерения дальности действительно только в состоянии ожидания Измерения дальности 3 и состоянии ожидания работы 2. В состоянии ожидания измерения дальности 3, ONU посылает ячейку PLOAM в соответствии с приемом права доступа измерения дальности. Эта ячейка PLOAM может быть передана ONU неправильно во время установки лазера. В состоянии ожидания работы 2 ONU посылает ячейку PLOAM в назначенное время в соответствии с правами доступа измерения дальности. Эта ячейка PLOAM должна быть передана с сообщением Serial_number_ONU для восприятия OLT порядковых номеров.

Кроме приема сообщений в ONU могут происходить и другие события:

а) Завершение установки оптической мощности

Это событие генерируется в состоянии ожидания измерения дальности 2 и состоянии ожидания Измерения дальности 3 только при завершении установки оптической мощности ONU. Это событие вызывает переход в состояние ожидания работы 1 после установки запуска таймераТО1. Передаваемые в состоянии ожидания измерения дальности 3 ячейки PLOAM используются только для установки оптической мощности ONU в соответствии с приемом права доступа измерения дальности, если это необходимо. Если не требуется установка оптической мощности, то ONU в состоянии ожидания измерения дальности 1 (О2) выделит значение служебной нагрузки и значение предопределенной задержки из сообщения Upstream_overhead, перейдет в состояние ожидания измерения дальности 2 (О3), а затем немедленно создаст событие завершения установки оптической мощности и перейдет в состояние ожидания работы 1 (О5).

b) Истечение времени таймера ТО1

Это событие генерируется, когда процедура измерения дальности не завершена в течение определенного периода времени. Это событие создает переход состояния в состояние ожидания измерения дальности 2. Значение Т01 составляет 10 секунд.

c) Обнаружение LOS, LCD, OAML или FRML

Это событие вызывает переход состояния ОNU в исходное состояние (О1), за исключением тех случаев, когда ONU находится в состоянии работы (О8). В состоянии работы (О8) это событие вызывает переход состояния ONU в состояние POPUP (О10) после установки запуска таймера ТО2.

d) Отмена LOS, LCD, OAML и FRML

Это событие вызывает переход состояния ONU из исходного состояния в состояние ожидания измерения дальности 1.

e) Истечение таймера ТО2

Это событие генерируется, если сообщение POPUP не получено в состоянии POPUP в течение определенного периода времени. Это событие вырабатывает переход состояния в исходное состояние (О1). ЗначениеТО2 составляет 100 мс.[2]

2.8.5. Процедура измерения дальности в OLT

Процедура измерения дальности обусловлена функциональным поведением в виртуально определенных состояниях и переходом состояний, как показано ниже.

Функции OLT для процедуры измерения дальности могут быть разделены на Common-part (общую часть) и Individual-ONU-dealing-part(n) (часть, относящуюся к отдельным ONU(n)), где n соответствует каждому ONU. Common-part обрабатывает общую функцию в одном линейном интерфейсе, а Individual-ONU-dealing-part(n) обрабатывает каждый ONU, обеспечиваемый в одном линейном интерфейсе. Каждое состояние обеих частей соответственно описано далее, соответственно, включая поведение каждого. Диаграмма состояний, используемая для описания функционального поведения в Common-part, представлена в таблице 2.6. Первый столбец в таблице 2.6 указывает создаваемые события, а первая строка указывает состояния в Common-part.

Таб. 2.6. Диаграмма состояний Common-part в OLT

Состояния определены как:

– состояние ожидания измерения задержки/состояние выполнения (OLT-COM1);

– состояние восприятия последовательных номеров (SN) (OLT-COM2).

События определяются следующим образом:

а) Получена достоверная PLOAM в окне.

b) Конец поиска двоичного дерева.

c) Условия измерения задержки выполнены (n).

Это событие создается, если n-ная Individual-ONU-dealing-part(n) готова к измерению задержки.

d) Для n условия измерения задержки не выполнены. Нотификация конца измерения задержки (n).

Это событие генерируется для удобства, если n-ная Individual-ONU-dealing-part(n) завершила, успешно или безуспешно, измерение задержки. Описываемое событие приемлемо для последовательного измерения дальности в качестве запускающего обновления количества "n" ONU, подвергшихся измерению дальности, но не может использоваться в качестве запускающего обновление для параллельного измерения дальности. Соответственно, это событие не определено явно в диаграмме состояний.

e) Запрос восприятия SN.

Диаграмма состояний, используемая для описания функционального поведения в Individual-ONU-dealing-part(n), представлена в таблице 2.7. Первый столбец в таблице 2.7 указывает генерируемые события, а первая строка указывает состояния в Individual-ONU-dealing-part(n).

Таб. 2.6. Диаграмма состояний для Individual-ONU-dealing-part(n) в OLT

Состояния определяются как:

– исходное состояние (OLT-IDV1);

– состояние ожидания команды запуска измерения задержки;

– состояние измерения задержки (OLT-IDV2);

– состояние работы (OLT-IDV3).

События определяются следующим образом:

а) Команда запуска (n) измерения задержки

Это событие генерируется, если принята команда из Common-part.

b) Завершение измерения задержки (n)

Это событие генерируется, если было успешно выполнено измерение задержки. После того, как сообщение Ranging_time, содержащее equalization_delay, было трижды послано к назначенному ONU, для удобства выдается нотификация конца измерения задержки (n) к Common_part OLT, затем происходит переход состояния в состояние работы (OLT-IDV3).

c) Аварийная остановка измерения задержки (n)

Это событие генерируется при отказе измерения задержки. После того, как сообщение Deactivate_PON_ID было трижды послано к назначенному ONU, для удобства выдается нотификация конца измерения задержки (n) к Common-part OLT, затем происходит переход состояния в исходное состояние (OLT-IDV1).

d) Обнаружение LOSi(n), CPEi(n), LCDi(n), OAMLi(n) или R-INHi(n)

Это событие вызывает переход состояния в исходное состояние (OLT-IDV1).

2.8.6. Процедура для equalization_delay

Определенные биты в поле сообщения Ranging_time в нисходящей ячейке PLOAM устанавливаются в значение этой equalization_delay и это передается к ONU.

Успешное измерение equalization_delay указывается, если соблюдены все следующие условия:

1) достоверная ячейка PLOAM обнаружена в окне измерения дальности;

2) сообщение Serial_number_ONU в ячейке PLOAM согласуется с порядковым номером адресуемого ONU;

3) измеряемая Td меньше или равна определенной величине (например, 79 ячеек);

4) фаза накопления ONU отличается менее чем на ± 2 бита или равно ± 2 бита, по сравнению с фазой эталонной ячейки.

Эталонная ячейка определяется следующим образом:

– Первая фаза накопления не имеет эталонной ячейки, следовательно, измерение equalization_delay считается изначально успешным, если первая принятая ячейка PLOAM удовлетворяет всем вышеуказанным условиям (1–3). Первая фаза захвата считается эталонной фазой для следующей принятой ячейки PLOAM. Эталонная ячейка обновляется каждый раз, когда OLT принимает новую достоверную ячейку PLOAM, которая удовлетворяет вышеуказанным условиям (1–3), не зависимо от соблюдения условия 4).

Процедура измерения задержки включает ряд измерений и считается завершенной по выполнении двух успешных (S) или двух неудачных (F) измерений. Выполнение ее S (=2) раз указывает на успешное измерение equalization_delay, и это генерирует событие завершения измерения задержки. Напротив, F(=2) указывает на отказ при измерении equalization_delay, это означает, что не были соблюдены условия для успешного измерения equalization_delay, что генерирует событие аварийной остановки измерения задержки. При необходимости, время отказов может не включать время установки пороговых значений в приемнике OLT. Метод расчета и передачи equalization_delay описан ниже.

Когда происходит событие завершения измерения задержки, то самое последнее успешное значение equalization_delay и значение equalization_delay его эталонной ячейки усредняются, а дробные части бита не учитываются. Это усредненное значение передается к ONU как equalization_delay.

Во время активности ONU, фаза принятой в OLT ячейки непрерывно проверяется с тем, чтобы предупредить коллизии с соседними ячейками. Джиттер, создаваемый задающим генератором OLT, компенсируется с помощью метода выравнивания фазы синхронизации. Блуждание (wander), вызываемое изменением температуры, заставляет восходящую ячейку ONU смещаться по направлению к предыдущей или последующей ячейке. Фазы ячеек, поступающих в OLT, через определенный временной период, усредняются с соответствующей выборкой ячеек для каждого ONU, а обновленная equalization_delay посылается через сообщение Ranging_time к тому ONU, который будет регулировать equalization_delay. Это сообщение Ranging_time должно быть передано, по крайней мере, один раз в течение определенного максимального периода времени.

Если OLT обнаруживает, что ONU не отрегулировал свою equalization_delay после определенной выдержки времени, или же, если OLT обнаруживает погрешность по фазе ячейки в определенный промежуток времени, то OLT несколько раз посылает обновленную equalization_delay. В случае неудачи (CPEi) OLT трижды посылает сообщение Deactivate_PON_ID. Если ONU не реагирует на это сообщение, то оператор информируется об этой аномалии. Если ONU блокирован, то прием права доступа для этого ONU приостанавливается. Оператор информируется об этом действии. Оператор может решить вывести этот ONU из эксплуатации или же повторить полную процедуру измерения дальности.[2]

2.8.7. Диаграмма обмена сообщениями ONU-OLT

Диаграмма, приведенная на рисунке 2.13, иллюстрирует обычный обмен сообщениями между OLT и ONU в процессе измерения дальности.

Рис.2.13. Последовательность сообщений измерения дальности.