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IEEE 802.3ah協(xié)議中定義了多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）,MPCP（Multi-Point Control Protocol，多點(diǎn)控制協(xié)議）是EPON MAC控制子層的協(xié)議。MPCP定義了OLT和ONU之間的控制機(jī)制，來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的有效發(fā)送和接收。通過MPCP協(xié)議操作，完成ONU 的自動發(fā)現(xiàn)和注冊、ONU的動態(tài)測距以及ONU的帶寬分配。

控制幀格式 MPCP在原有Ethernet控制幀的基礎(chǔ)上又定義了 5種控制幀和2個(gè)相應(yīng)的工作模式：在 初始化工作模式下，通過REGISTER, REGISTER_REGQUEST和REGISTER_ACK三種控 制幀，發(fā)現(xiàn)新加入的ONU,對其進(jìn)行注冊分配地址，并實(shí)現(xiàn)同步和測距等功能；在正常工作 模式下，可以通過GATE和REPORT兩個(gè)以太控制幀來進(jìn)行帶寬的分配，ONU向OLT發(fā)送 REPORT幀報(bào)告隊(duì)列情況，請求分配帶寬，OLT以GATE幀應(yīng)答授權(quán)帶寬。這5種MPCP消 息采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀格式，長度為最小以太網(wǎng)幀的長度(64字節(jié))，MPCP控制幀格式如 圖2-14所示。

圖2-14 MPCP控制幀格式

與普通以太網(wǎng)幀不同的是，MPCP控制幀的類型字段為88-08,操作碼字段用于區(qū)分不同 的MPCP消息，各種消息的操作碼如表2-2所示。這5種MPCP消息在EPON中分別被賦予 了不同的用途，其中GATE和REPORT用于帶寬分配機(jī)制和測距，GATE、 REGISTER_REQUEST, REGISTER 和 REGISTER_ACK 用于自動發(fā)現(xiàn)和注冊過程。

表2-2 MPCP消息操作碼表

操作碼 MPCP消息

00-02 GATE

00-03 REPORT

00-04 REGISTER_REQUEST

00-05 REGISTER

00-06 REGISTER_ACK

自動發(fā)現(xiàn)和注冊過程 自動發(fā)現(xiàn)和注冊是保證OLT和ONU之間能夠正常通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。EPON上行釆 用TDMA技術(shù)，OLT根據(jù)系統(tǒng)中在線的ONU的狀態(tài)，通過動態(tài)帶寬分配方法分配上行時(shí)隙， 斷電的ONU將被去除從而不參與帶寬分配。因此，對于重新加電和新添加的ONU,系統(tǒng)必 須具有自動發(fā)現(xiàn)的功能，即OLT必須能夠定期或不定期地檢査網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，以便確定是否有新 加入的ONU需要激活并分配帶寬。
自動發(fā)現(xiàn)和注冊過程主要完成的功能包括：系統(tǒng)復(fù)位或上電后，發(fā)現(xiàn)各個(gè)ONU以及正 常工作過程中發(fā)現(xiàn)需要加入的ONU；完成新加入的ONU的LLID的分配工作；粗測ONU 的往返時(shí)延(RTT, Round Trip Time)值；協(xié)商ONU的相關(guān)參數(shù)。自動發(fā)現(xiàn)和注冊過程如下圖所示。

(1) 初始化時(shí)，OLT向所有ONU發(fā)送一條DISCOVERY GATE消息，消息的內(nèi)容包括 用于發(fā)現(xiàn)的授權(quán)(其長度和開始時(shí)間)和物理層的一些參數(shù)等；
(2) 各ONUffi過競爭，在窗口內(nèi)發(fā)送REGISTER_REQ,其中包括了 ONU的往返時(shí)間
(RTT)和物理層的一些參數(shù)；
(3) OLT接收到REGISTER_REQ后，經(jīng)過驗(yàn)證，給ONU發(fā)REGISTER消息，該消息 的內(nèi)容包括分配給這個(gè)ONU的ID值、OLT所支持的ONU能力、對ONU能力及物理層參 數(shù)的回應(yīng)等；
(4) ONU 收到 REGISTER 后等待 OLT 的 GATE；
(5) OLT發(fā)出REGISTER后進(jìn)入非注冊時(shí)間，開始發(fā)GATE授權(quán)消息給各個(gè)ONU,允 許它們發(fā)送數(shù)據(jù)；
(6) ONU收到GATE后，經(jīng)過驗(yàn)證，給OLT發(fā)REGISTER_ACK,消息的內(nèi)容包括被 ONU所支持和確認(rèn)的OLT能力、對被分配的ID和被設(shè)置的物理層參數(shù)的回應(yīng)等。這樣，就 在OLT和ONU之間建立了一條信道，也就完成了發(fā)現(xiàn)過程。 數(shù)據(jù)傳輸過程 一個(gè)輪詢周期可由一個(gè)注冊時(shí)間段和一個(gè)傳輸時(shí)間段組成，也可以是幾個(gè)傳輸時(shí)間段跟 在一個(gè)注冊時(shí)間段后，這根據(jù)ONU注冊情況決定。一個(gè)OLT與多個(gè)ONU組成了 EPON接 入網(wǎng)系統(tǒng)，為簡要介紹原理而又不失一般性，這里我們假定一個(gè)OLT與3個(gè)ONU組成了 EPON 系統(tǒng)。

注冊完后，進(jìn)入正常工作的傳輸期,OLT可以通過注冊好的通道發(fā)送GATE,并接收ONU 的REPORT消息，以此來控制數(shù)據(jù)幀的發(fā)送。MPCP從MAC控制高層傳輸GATE信息給一 個(gè)特定ONU, GATE包含ONU的“開始傳輸時(shí)間”和“傳輸長度”。并且，在傳輸一個(gè)信息 給MAC層時(shí)，OLT和每個(gè)ONU上的MPCP會給信息加上本地時(shí)間的時(shí)戳。一個(gè)ONU在接 收到一個(gè)匹配自身MAC地址的GATE信息后，本地寄存器截取并保存“開始傳輸時(shí)間”和 “傳輸長度"，同時(shí)，該ONU也會根據(jù)接收到的控制信息中的時(shí)戳信息更新它本地的時(shí)間， 

這樣也就避免了任何潛在時(shí)鐘漂移并保證與OLT的同步。當(dāng)傳輸?shù)?ldquo;開始定時(shí)器”溢出時(shí)， ONU就開始啟動它的自由沖突傳輸。這個(gè)傳輸包含多個(gè)以太幀，以太幀數(shù)量是由分配的傳輸 窗口尺寸和ONU處吞吐包的數(shù)量決定的。需要注意的是，傳輸不允許有包的碎片，即如果 一幀不能夠在分配到的時(shí)隙內(nèi)發(fā)完，那么它會被延遲到下個(gè)夠?qū)挼臅r(shí)隙中發(fā)送。
REPORT信息是ONU在指配傳輸窗口和數(shù)據(jù)幀一起傳送的。一個(gè)REPORT信息可以在 一個(gè)時(shí)隙的開始傳輸，也可以在其末尾傳輸，這取決于ONU的帶寬請求方案，它包括了期 望的下一時(shí)隙尺寸。OLT在接收一個(gè)REPORT信息后，把該信息傳輸給DBA模塊，DBA負(fù) 責(zé)帶寬分配決定并重算RTT。由此OLT可以完成多點(diǎn)接入網(wǎng)中帶寬管理分配、測距、安全和 參數(shù)協(xié)商等交互任務(wù)。