IEEE 802.3av 10Gbits EPON 中文翻译（二）

        今天终于翻译完了！

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        3.2.3 上行带宽授权的GATE报文

        OLT对ONU的带宽请求允许是通过下行的GATE MPCPDU实现的。门（gating）的功能是控制ONU的上行数据。门（gating）功能的实现是通过ONU里的定时器，该定时器与OLT里的定时器同步（关于定时器的具体描述见3.5）。GATE(门)报文决定了ONU上行的开始时间和传输长度。来自OLT的带宽允许报文包含至少1024个时间段，从而使得ONU有时间处理GATE报文，从而能够准备传输（上行数据）。当ONU的本地时间与GATE里的时间一致时，ONU打开激光。(GATE内的)长度域决定了ONU允许发送分帧的时间长度。时间窗口是由ONU本地时钟的周期数目决定的。开始时间是32位的数字（与本地计时器计数值的一致），长度则是16位的数字。OLT发送的报文包括ONU激光的开启和关闭时间，以及ONU在带宽允许时间内发送上行同步模式报文的时间。

        OLT周期性的向ONU发送GATE报文，这样就能知道每个ONU的上行带宽需求。GATEMPCPDU如图5所示。ONU每收到一个GATE就会将内部的看门狗定时器复位。注意GATE报文里有一个flag，能够使ONU回复REPORT MPCPDU具体如下。

        GATE里的上行带宽允许信号的值的范围为0-4。正如4.3中所讨论的，ONU在其发现阶段广播其能接收的允许信号的值。一个没有允许值的GATE被用于ONU计时器的超时计时器的保活，以及交流时间戳报文。在一个GATE上搭载多个允许报文，被用于ONU的第一次有效负载传输，具体见图6。比如，不同的允许报文应该与ONU上不同的优先级队列相对应。然而在实际中，这对OLT的带宽分配增加了相当大的复杂度。在GATE上搭载单个允许报文对上行带宽来说能获得更好的解决方案和更快的响应速度，对下行带宽开销影响也不大。更好的解决方案是，对于ONU的带宽请求，OLT在每个流的DBA上，在每个GATE上搭载允许报文，从而让ONU决定在上行允许报文中发送哪些数据。

        “同步时间”域在GATE MPCPDU中，是由OLT发送的报告，用于交流上行传输分帧开始时所需的时间，从而使得接收器与新的分帧同步。如图4所示，每个分帧以同步模式开始，后紧跟着分帧分隔模式和2块无意义字符。ONU不断发送66位的同步模式，然后发送分帧分隔模式，这样整个序列的持续时间就与OLT提供的同步时间一致。

        3.2.4 上行带宽请求REPORT

        ONU通过发送REPORTMPCPDU传输上行带宽请求。OLT通过GATE允许这些请求。REPORT除了包括时间戳，还包括带宽请求de 摘要报文和其所需的特定的带宽。如同EPON一样，10G EPON也支持8个优先级队列，具体见IEEE802.1Q。REPORT报文的摘要域可知有哪些队列以及多少队列需要被发送。摘要由二进制数字来显示每个队列需要传输的特定位。位计数器是一个16位的数字，包括IPG(Inter-PacketGap)字符。与EPON不同的是，10G EPON的带宽值不包括分帧开销和FEC开销。

        每个ONU都周期性的发送REPORT，及时没有数据传输，这是为了重置OLT看门狗定时器。如果看门狗定时器超时，OLT将把ONU从网络上注销掉。

        3.3 FEC(Forward Error Correction,前向错误纠正)

        FEC允许连接有稍大一些的误码率。结果导致FEC会明显增加光链路的开销，当然这也会使得传输距离更远和更高的分光比。当比特率增加时FEC显得尤为重要。因此，在10G EPON中FEC是必须的。此外，10G EPON的FEC和EPON的FEC有两样不同。第一，10G EPON为错误纠正提供了更强大的16标志位的RS(255,233)码，而EPON使用的是8标志位的RS(255,239)码。第二，10G EPON的FEC用于固定序列长度的数据流，而不是如图7所示的以太网帧。图7显示了下行传输的方向，该方向为连续的FEC码，该FEC码包括以太网帧和诸如IPG和有序集合的数据（Ordered Set data）等组间报文。上行传输基本一致，除了如图4所示，上行分帧的第一个FEC码与分帧的开始部分一致，从而使得OLT的FEC解码器的码字与每个分帧同步。

        将FEC加入10G EPON流的一个挑战是扩展64B/66B块的码格式，这样10G的接收器就能够接收和同步包含FEC奇偶校验数据的流。所用方法见图8。每个FEC码字包含一组27个64B/66B的块。FEC编码的第一步就是移除64B/66B块的第一个flag位。由此产生的27x65=1755位的块与首部的29位的0构成总共1784位（223byte）。RS(255,223)编码产生32字节的校验。最后，为0的叠加位被删除，27个的64B/66B初始块被保存，校验字节被转换成64B/66B的序列块用于传输。特别的，32字节的奇偶校验码被分成4组64位。这64位的奇偶校验组被加上了一对头部从而得到64B/66B的块。为了得到可识别的头部模式，头部的奇偶校验块分别为00,11,11和00。31个64B/66B的字符的字符串从而可以传输。

        接收器从而能同步64B/66B的字符流，用反向过程抽取出原数据，解码FEC块完成错误纠正。

        3.4 ONU发现和激活

        握手报文见图9。OLT周期性的打开一个发现窗口，ONU从而能够报告它们自己。该周期被单独执行。OLT通过传输发现GATE报文打开发现窗口，该发现报文包括窗口的长度和开始时间。发现GATE MPCPDU包括发现报文域，从而可以告知ONU,该OLT是否能够接收1G上行信号，是否能够接收10G上行信号，该发现窗口能否为1G或10G上行信号打开。

        未注册的ONU通过发送REGISTER_REQ回复发现GATE报文。REGISTER_REQ包括ONU的MAC地址以及可以接收授权的数目（见3.2.2多授权的情况）。REGISTER_REQ被扩展包括开启激光和关闭激光的域，从而能够得到ONU激光开启和关闭的时间。当多个ONU尝试在相同的发现时间窗口注册时，用竞争算法来最小化碰撞的可能性。竞争算法是通过ONU从发现窗口开始时间的一个随机时间延时实现的。注意关闭时间的上限要求要足够短，从而ONU能够在发现窗口结束前发送整个REGISTER_REQ。

        当OLT接收到REGISTER_REQ，则分配给ONU一个LLID，并将LLID与ONU的MAC地址绑定。随后OLT给ONU发送REGISTER报文，与ONU的LLID通信，使ONU获得OLT的同步时间，返回ONU能接收的最大未授权的数目，返回开启激光和关闭激光的时间域。同步时间是OLT需要可靠同步ONU上行传输分帧的时间。同步时间在ONU发送分帧的开始部分的多个66位数据模式中。

        当ONU处理完注册报文，它发送一个Register_ACK报文给OLT，以回复其发送的标准GATE报文。注意,由于ONU在接收到REGISTER前没有LLID，因此发现GATE报文、REGISTER_REQ和REGISTER都是通过广播的形式发送出去的。在ONU接收到LLID后，GATE报文和REGISTER_ACK报文都是以单播的形式发送出去的。

ONU的注册和解注册机制在此协议中。

        3.5 测距机制 //终于要翻译完了，啊啊啊啊啊！

         测距机制使用的是OLT和每个ONU内的本地时钟。计时器有32位，每隔16ns增加一次。

        OLT的计数器在PON系统中有重要作用。当OLT发送MPCPDU报文时，将当期计数器的值装入32bit的时间戳域。当ONU发送MPCPDU给OLT时，ONU将更新后的计数器值装入时间戳域。OLT根据当前计数器的值和MPCPDU中时间戳的值两者的偏移量，从而可以计算出往返时间（RTT）。RTT可用来测出ONU(与OLT)的距离值，该值将在OLT决定发送上行带宽授权报文时做参数考虑。

        RTT随时间也许会出现偏移。当偏移超过一定的阈值时，可认定为时间戳偏移错误。当偏移量介于MPCPDU中的期待值和实际值时，无论是ONU还是OLT都无法检测出这种情况。

        3.6 EPON OAM

        (10GEPON的)以太网连接的OAM报文作为EPON的IEEE802.3ah的一部分。一些以太网帧被用于发送OAM报文。

        3.7 动态带宽分配（DBA）

        通过DBA，OLT给ONU分配带宽不是每个都给固定值，而是根据ONU发送的数据决定的。如前所述，ONU通过REPORT报文通知OLT其所需要的带宽。带宽请求是在上行传输优先级队列的字符数目得到的。OLT也能考虑到与ONU相关的服务流的SLAs(ServiceLevel Aggreements)。比如，ONU需要使用VoIP业务，则需要规律的固定带宽。此时，ONU不需要浪费上行带宽发送带宽请求为此业务。另一个例子是，如果OLT接收到多个ONU的带宽请求，可以提供相比于ONU最近几次请求更大的带宽。在这种情况下，需要DBA算法保证当ONU带宽请求被服务时，有极少带宽请求的节点不会饥饿，也不会遭遇长期潜伏。

        EPON DBA有很好的灵活性能够根据EPON网络的行为满足传输需求。在EPON（1G和10G）标准中定义了其灵活性，能够对可能的传输困难进行快速适应变化、使得EPON设备与发张变化的运输要求相兼容。DBA可以管理特定的能映射用户和服务流的容器，为用户和业务提供其所需要的QoS。两个直接与EPONDBA适应性相关的参数是潜伏（latency）和总系统表现（上行带宽的使用）。与此相关的一个例子是在PMC EPON OLT设备上使用的服务DBA算法。

        10G EPON系统的一个好处是能够通过调整EPONDBA算法克服系统瓶颈。DBA的循环长度和每个ONU的带宽分配都是可以调整的，这样整个OLT的上行传输通过交换机时将会更加平稳，原则上更少的突发事件，是设备能克服网络拓扑结构中的阻塞元素（比如，相比于交换机与OLT的上联端口，分配给OLT端口更大的带宽，以节省CAPEX）。

        4．EPON和10G EPON总结

        表1总结了EPON和10G EPON的关键特点。

        5. 总结

        由于光纤的高带宽容量，使得它是宽带服务到家的最灵活媒介。经过多年被认为是最有希望的下一代技术，FTTH终于成为提供住户三重服务的、经济的、可选的技术。阻碍FTTH大规模发展的操作和技术难题都被解决了。

        PON是提供FTTH最经济有效的方法。通过为不同的服务提供高灵活的平台和消除可接入对象的活跃电子，PON相比于使用铜的方式（如，DSL和使用调制解调器的铜线）为设备提供了大量的OAM节省。10G EPON的标准相比于EPON的标准，为每个用户提供了更高的带宽，在相同的PON下服务了更多的用户。10G EPON的一大特点是能与EPON共存。共存的方式使得能在现有的PON网络下以经济有效的方式升级带宽。这也使得在相同的PON网络下，使用10G EPON的ONU满足高带宽需求的用户和EPON的ONU满足低带宽需求的用户。