MPCP 多点控制协议.docx
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MPCP多点控制协议
IEEE802.3ah协议学习（3）——MPCP多点控制协议
64.3Multi-PointControlProtocol（MPCP）
AsdepictedinFigure64–3,theMulti-pointMACControlfunctionalblockcomprisesthefollowingfunctions:
a）DiscoveryProcessing.Thisblockmanagesthediscoveryprocess,throughwhichanONUisdiscoveredandregisteredwiththenetworkwhilecompensatingforRTT.
b）ReportProcessing.Thisblockmanagesthegenerationandcollectionofreportmessages,throughwhichbandwidthrequirementsaresentupstreamfromtheONUtotheOLT.
c）GateProcessing.Thisblockmanagesthegenerationandcollectionofgatemessages,throughwhichmultiplexingofmultipletransmittersisachieved.
多点MAC控制功能模块包括以下功能：
a）发现处理（DiscoveryProcessing）：
该模块管理发现流程，通过该进程发现ONU并使其注册到网络中，同时对其RTT进行补偿。
b）报告处理（ReportProcessing）：
该模块管理报告消息的产生和搜集，ONU通过该模块在上行方向向OLT发送带宽请求。
c）选通处理（GateProcessing）：
该模块管理GATE消息的产生和搜集，通过该模块实现多个发送端的复用。
AsdepictedinFigure64–3,thelayeredsystemmayinstantiatemultipleMACentities,usingasinglephysicallayer.EachinstantiatedMACcommunicateswithaninstanceoftheopcodespecificfunctionalblocksthroughtheMulti-pointMACControl.Inadditionsomeglobalvariablesaresharedacrossthemultipleinstances.CommonstatecontrolisusedtosynchronizethemultipleMACsusingMPCPprocedures.Operationofthecommonstatecontrolisgenerallyconsideredoutsidethescopeofthisdocument.
如图64-3所示，分层的系统可以实例化多个MAC实体，而只使用一个物理层。
每个实例化的MAC通过MPCP和与操作码（opcode）相关的功能模块的实例进行通信。
此外，多个实例共享一些全局变量。
通过MPCP使用公共状态控制来同步多个MAC。
有关公共状态控制的操作不在本标准规范的范围内。
64.3.1PrinciplesofMulti-PointControlProtocol
Multi-pointMACControlenablesaMACClienttoparticipateinapoint-to-multi-pointopticalnetworkbyallowingittotransmitandreceiveframesasifitwasconnectedtoadedicatedlink.Indoingso,itemploysthefollowingprinciplesandconcepts:
多点MAC控制通过控制MAC客户端的接收和发送使其工作在点对多点光网络中，而对MAC客户端来说就好象连接到一个独享的链路上。
为了达到此目的，多点MAC控制协议遵循以下原则：
a）AMACclienttransmitsandreceivesframesthroughtheMulti-pointMACControlsublayer.
b）TheMulti-pointMACControldecideswhentoallowaframetobetransmittedusingtheclientinterfaceControlMultiplexer.
c）Givenatransmissionopportunity,theMACControlmaygeneratecontrolframesthatwouldbetransmittedinadvanceoftheMACClient’sframes,utilizingtheinherentabilitytoprovidehigherprioritytransmissionofMACControlframesoverMACClientframes.
d）MultipleMACsoperateonasharedmediumbyallowingonlyasingleMACtotransmitupstreamatanygiventimeacrossthenetworkusingatime-divisionmultipleaccess（TDMA）method.
e）SuchgatingoftransmissionisorchestratedthroughtheGateProcessingfunction.
f）NewdevicesarediscoveredinthenetworkandallowedtransmissionthroughtheDiscoveryProcessingfunction.
g）FinecontrolofthenetworkbandwidthdistributioncanbeachievedusingfeedbackmechanismssupportedintheReportProcessingfunction.
h）TheoperationofP2MPnetworkisasymmetrical,withtheOLTassumingtheroleofmaster,andtheONUassumingtheroleofslave.
a）MAC客户端通过多点MAC控制子层发送和接收帧。
b）多点MAC控制决定何时允许客户端接口控制复用器发送一个帧。
c）在某些情况下，当MAC客户端发送帧时MAC控制可能产生控制帧，并利用MAC控制帧传送优先级高于MAC客户帧的特性，优先发送MAC控制帧。
d）通过使用时分复用（TDMA）的方法，在任意给定时刻仅允许一个MAC在网络中发送上行帧，使得多个MAC可以在共享介质上操作。
e）通过GATE处理功能协调此类发送的GATE。
f）通过发现处理功能在网络中发现新设备并允许其发送数据。
g）利用报告处理功能提供的反馈机制可以合理地控制网络带宽的分配。
h）P2MP网络的操作是非对称的，其中OLT为主设备，ONU为从设备。
64.3.2Compatibilityconsiderations
64.3.2.1PAUSEoperation
EventhoughMPCPiscompatiblewithflowcontrol,optionaluseofflowcontrolmaynotbeefficientinthecaseoflargepropagationdelay.Ifflowcontrolisimplemented,thenthetimingconstraintsinClause31Bsupplementtheconstraintsfoundat64.3.2.4.
虽然MPCP和流量控制兼容，但是在传输时延很大的情况下可选的流量控制使用效率不高。
NOTE—MACatanONUcanreceiveframesfromunicastchannelandsingle-copy-broadcast（SCB）channel.IftheSCBchannelisusedtobroadcastdataframestomultipleONUs,theONU’sMACmaycontinuereceivingdataframesfromSCBchannelevenaftertheONUhasissuedaPAUSErequesttoitsunicastremote-end.
注意：
ONU端的MAC可以接收来自单播信道和单拷贝广播（SCB）信道的帧。
如果SCB信道用于向多个ONU广播数据帧，那么即使ONU已向它的单播远端发出了PAUSE请求，ONU的MAC仍然可以继续从SCB信道接收数据帧。
64.3.2.2OptionalSharedLANEmulation
BycombiningP2PE,suitablefilteringrulesattheONU,andsuitablefilteringandforwardingrulesattheOLT,itispossibletoemulateanefficientsharedLAN.SupportforsharedLANemulationisoptional,andrequiresanadditionallayerabovetheMAC,whichisoutofscopeforthisdocument.Thus,sharedLANemulationisintroducedhereforinformationalpurposesonly.
通过结合P2PE，ONU端的适当过滤规则以及OLT端的适当过滤转发规则，可以仿真一个有效的共享LAN。
共享LAN仿真的支持是可选的，它需要MAC层上额外的一层，这超出了本标准规定的范围。
因此，这里的共享LAN仿真仅仅做为一般性说明。
SpecificbehaviourofthefilteringlayerattheRSisspecifiedin65.1.3.3.2.
64.3.2.3Multicastandsinglecopybroadcastsupport
Inthedownstreamdirection,thePONisabroadcastmedium.InordertomakeuseofthiscapabilityforforwardingbroadcastframesfromtheOLTtomultiplerecipientswithoutmultipleduplicationforeachONU,thesingle-copybroadcast（SCB）supportisintroduced.
在下行方向，PON是一种广播介质。
为利用PON的这一能力，使OLT向ONU发送广播帧时不对每个ONU都拷贝该帧，因此引入单拷贝广播（SCB）支持。
TheOLThasatleastoneMACassociatedwitheveryONU.InadditiononemoreMACattheOLTismarkedastheSCBMAC.TheSCBMAChandlesalldownstreambroadcasttraffic,butisneverusedintheupstreamdirectionforclienttraffic,exceptforclientregistration.Optionalhigherlayersmaybeimplementedtoperformselectivebroadcastofframes.SuchlayersmayrequireadditionalMACs（multicastMACs）tobeinstantiatedintheOLTforsomeorallONUsincreasingthetotalnumberofMACsbeyondthenumberofONUs+1.
OLT针对每个ONU至少有一个MAC与之对应。
此外，OLT还有一个标记为SCB的MAC。
SCBMAC处理所有下行广播业务，但是不能用于上行方向的业务流（客户注册除外）。
组播功能可通过可选的上层功能实现。
这些层可能需要在OLT中进行为某些或者所有的ONU实例化额外的MAC（组播MAC），从而使MAC的总数超过（ONU数+1）个。
WhenconnectingtheSCBMACtoan802.1Dbridgeportitispossiblethatloopsmaybeformedduetothebroadcastnature.ThusitisrecommendedthatthisMACnotbeconnectedtoan802.1Dbridgeport.
当把SCBMAC连接到802.1D桥接端口时，由于广播自身特点从而有可能形成回路。
因此建议不把SCBMAC连接到802.1D桥接端口。
SCBchannelconfigurationaswellasfilteringandmarkingofframesforsupportofSCBisdefinedin65.1.3.3.2.
65.1.3.3.2节定义了SCB通道配置以及用于SCB支持的帧过滤和标记。
64.3.2.4Delayrequirements
TheMPCPprotocolreliesonstricttimingbasedondistributionoftimestamps.AcompliantimplementationneedstoguaranteeaconstantdelaythroughtheMACandPHYinordertomaintainthecorrectnessofthetimestampingmechanism.Theactualdelayisimplementationdependent,however,acomplyingimplementationshallmaintainadelayvariationofnomorethan16bittimesthroughtheimplementedMACstack.
MPCP协议依赖于严格定时，这是通过分发时间戳来实现。
为了维护时间戳机制的正确性，相应的实现必须保证从MAC到PHY的时延不变。
实际的时延大小取决于实现方式。
但是，遵循规范的实现应该使所实现的MAC栈时延维持在一定范围内，而该范围变化不超过16比特时间。
TheOLTshallnotgrantlessthan1024time_quantaintothefuture,inordertoallowtheONUprocessingtimewhenitreceivesagatemessage.TheONUshallprocessallmessagesinlessthanthisperiod.TheOLTshallnotissuemorethanonemessageevery1024time_quantatoasingleONU.Theunitoftime_quantumisdefinedas16ns.
为了使得ONU在接收到GATE消息后有足够的处理时间，OLT不能发布起点时刻早于当前时刻加上1024个时间量子（time_quantum）的授权。
ONU应该用小于这个时间段的时间来处理所有的消息。
OLT不应该以大于每1024个时间量子（time_quantum）一个消息的速度向一个ONU发布消息。
时间量子（time_quantum）的单位是16ns。
64.3.3DiscoveryProcessing
Discoveryistheprocesswherebynewlyconnectedoroff-lineONUsareprovidedaccesstothePON.TheprocessisdrivenbytheOLT,whichperiodicallymakesavailableDiscoveryTimeWindowsduringwhichoff-lineONU’saregiventheopportunitytomakethemselvesknowntotheOLT.Theperiodicityofthesewindowsisunspecifiedandleftuptotheimplementer.TheOLTsignifiesthatadiscoveryperiodisoccurringbybroadcastingadiscoverygatemessage,whichincludesthestartingtimeandlengthofthediscoverywindow.Off-lineONUs,uponreceivingthismessage,waitfortheperiodtobeginandthentransmitaREGISTER_REQmessagetotheOLT.DiscoverywindowsareuniqueinthattheyaretheonlytimeswheremultipleONUscanaccessthePONsimultaneously,andtransmissionoverlapcanoccur.Inordertoreducetransmissionoverlaps,acontentionalgorithmisusedbyallONUs.MeasuresaretakentoreducetheprobabilityforoverlapsbyartificiallysimulatingarandomdistributionofdistancesfromtheOLT.EachONUshallwaitarandomamountoftimebeforetransmittingtheREGISTER_REQmessagethatisshorterthanthelengthofthediscoverytimewindow.ItshouldbenotedthatmultiplevalidREGISTER_REQmessagescanbereceivedbytheOLTduringasinglediscoverytimeperiod.IncludedintheREGISTER_REQmessageistheONU’sMACaddressandnumberofmaximumpendinggrants.UponreceiptofavalidREGISTER_REQmessage,theOLTregisterstheONU,allocatingandassigningnewportidentities（LLIDs）,andbondingcorrespondingMACstotheLLIDs.
发现是指新连接或者非在线的ONU接入PON的进程。
该进程由OLT发起，它周期性地产生合法的发现时间窗口（DiscoveryTimeWindows），使OLT有机会检测到非在线的ONU。
发现时间窗口的周期没有定义，由厂商决定。
OLT通过广播一个发现GATE消息来通知ONU发现窗口的周期。
发现GATE消息包含发现窗口的开始时间和长度，非在线ONU接收到该消息后将等待该周期的开始，然后向OLT发送REGISTER_REQ消息。
发现窗口是唯一有多个ONU同时访问PON的窗口，因此这些发送可能发生冲突。
为了减少发送冲突，所有的ONU应使用同一种竞争算法。
通过模拟ONU到OLT距离的随机分布等措施可以减少冲突发生的概率。
每个ONU在发送REGISTER_REQ消息前应等待一段随机大小的时间，该时间段小于发现时间窗口的长度。
值得注意的是在一个发现时间周期内OLT可能会接收到多个有效的REGISTER_REQ消息。
REGISTER_REQ消息中包括ONU的MAC地址以及最大等待授权（PendingGrant）的数目。
OLT接收到有效的REGISTER_REQ消息后，将注册该ONU，分配和指定新端口的标识（LLID），并将相应的MAC和LLID绑定。
ThenextstepintheprocessisfortheOLTtotransmitaRegistermessagetothenewlydiscoveredONU,whichcontainstheONU’sLLID,andtheOLT’srequiredsynchronizationtime.Also,theOLTechoesthemaximumnumberofpendinggrants.TheOLTnowhasenoughinformationtoscheduletheONUforaccesstothePONand
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