Περίληψη:
Το τηλεπικοινωνιακό πρωτόκολλο XG-PON (10Gbps Passive Optical Network) της
ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication
Standardization Sector) είναι η εξέλιξη του προηγούμενου G-PON, στο πεδίο της
ζεύξης. Ο σχετικός εξοπλισμός που βρίσκεται πιο κοντά στον χρήστη είναι η ONU
(Optical Network Unit), και ακολουθεί κοντά στο εκάστοτε τηλεπικοινωνιακό
κέντρο το OLT (Optical Line Termination). Στα πλαίσια μιας ομαδικής εργασίας
σχεδιάσαμε σε γλώσσα περιγραφής υλικού και ελέγξαμε με προγραμματισμό σε FPGA
μία ONU. Το παρόν παρουσιάζει μία υπομονάδα της ONU, το μέρος δηλαδή που αφορά
την ανερχόμενη ροή δεδομένων (upstream), καλύπτοντας τα οριζόμενα από το
πρωτόκολλο service adaptation και framing sublayers.Το πρωτόκολλο ορίζει δύο
ιεραρχικά επίπεδα δεδομένων όσον αφορά το upstream. Τα δεδομένα που ρέουν
ανοδικά από τον χρήστη προς την ONU, μέσω Ethernet, αποθηκεύονται σε μνήμες
T-Conts, και αποτελούν το χαμηλότερο επίπεδο. Σε κάθε χρονικό διάστημα που η
ONU αποστέλλει δεδομένα προς το OLT, η προέλευσή τους και η ποσότητά τους
ορίζεται από το ψηφιακό πεδίο allocation BWmap (Bandwidth map) που έχει στείλει
προηγουμένως σε downstream το OLT. Το BWmap ορίζει πόσος όγκος δεδομένων θα
εξαχθεί στο επόμενο πακέτο (upstream XGTC frame) από κάθε ουρά, και αποτελεί το
υψηλότερο ιεραρχικό επίπεδο δεδομένων.
Η σχεδιαστική επιλογή της παρούσης είναι η πρόσθεση ενός ενδιάμεσου επιπέδου
δεδομένων, όπου θα οδηγεί ακολουθίες δεδομένων προς εξαγωγή από τις μνήμες με
βάση τη διεύθυνση, το μέγεθος της ακολουθίας, ενδεχόμενη επανάληψη, και επιλογή
για scrambling. Ενώ το προηγούμενο επίπεδο ορίζει απλά έναν όγκο δεδομένων, το
ενδιάμεσο κατασκευάζει οδηγίες αφού έχει αναζητήσει και ενώσει κατάλληλα τα
ανερχόμενα δεδομένα σε μορφή XGEM frames ένα προς ένα, όπως επίσης και άλλες
απαραίτητες πληροφορίες όπως headers και κωδικοποιήσεις. Αυτή η επιλογή
επιτρέπει με ελάχιστο υλικό να αποφευχθεί η χρήση βοηθητικής μνήμης που θα
κατασκευάζει από την αρχή ολόκληρα τα δεδομένα στο χαμηλότερο επίπεδο.
Οι βασικές μονάδες της σχεδίασης είναι αυτές που μεταβαίνουν από το ένα επίπεδο
στο άλλο. Μία μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων (FSM), η scanner, διαβάζει το
BWmap και ελέγχει πότε η ποσότητα που ζητείται από αυτό καλύπτεται, όσο
συσσωρεύει XGEM frames. Έτσι, κατασκευάζει τις οδηγίες του δεύτερου επιπέδου.
Αυτό γίνεται γρήγορα γιατί τα XGEM frames κατά την είσοδό τους χαρτογραφούνται
(memory mapping). Ό, τι περισσεύει το προσθέτει στο κατάλληλο μέγεθος ως idle
XGEM frames. Μία άλλη FSM, η microsequencer, όταν έρθει η στιγμή προς έξοδο
δεδομένων, διαβάζει τις οδηγίες του δευτέρου επιπέδου και σε πραγματικό χρόνο
εξάγει τις ακολουθίες δεδομένων που αυτές περιγράφουν. Υπάρχουν και άλλες
μονάδες στη σχεδίαση. Είναι οι ίδιες οι μνήμες δεδομένων, οι μνήμες όπου οι
προηγούμενες χαρτογραφούνται, η μνήμη των οδηγιών δευτέρου επιπέδου, το Look-Up
Table (LUT) αντοστοίχισης alloc-ID σε εσωτερικό σήμα chip select, ένας
αντίστροφος μετρητής για το συγχρονισμό της εξόδου, και μονάδες κωδικοποίησης
CRC, HEC και BIP.
Λέξεις-κλειδιά:
XGPON, ONU, Γλώσσα περιγραφής υλικού, Αναδιατασσόμενη λογική, Πρωτόκολλο δικτύωσης
