GB∕ T 40646-2021 基于公用电信网的宽带客户网络联网技术要求 可见光成像通信

(ITU-TG.9992,Indooropticalcameracommunicationtransceivers—国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 I 4缩略语 2 35.1系统架构和拓扑 3 4 76.1概述 76.2低复杂度配置文件 7 8 87.1SISO传输 8 7.4控制信号 8数据链路层规范 478.1功能模型和帧格式 8.2寻址策略 附录A(规范性附录)比特排序约定 附录B(资料性附录)应用协议汇聚子层 B.1概述 55 I——基于公用电信网的宽带客户网络联网技术要求可见光成像通信(GB/T40646—2021);——基于公用电信网的宽带客户网络联网技术要求通照一体化高速可见光通信(GB/T38832———基于公用电信网的宽带客户网络联网技术要求电力线联网(GB/T33854—2017);——基于公用电信网的宽带客户网络联网技术要求通用介质的有线联网；——基于公用电信网的宽带客户网络联网技术要求基于同轴电缆的联网。本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准使用重新起草法参考ITU-TG.9992《室内光学摄像头通信收发器系统架构、物理层和数请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这12AAT:地址关联表(AddressAssociationTable)ADP:应用数据原语(ApplicationDataPrimitive)AE:应用实体(ApplicationEntity)DC:占空比(DutyCycle)EDR:结束定界符域(ApplicationFCS:帧检测序列(FrameCheckSequence)FPS:帧每秒(FramePerSecond)GM:全局管理节点(GlobalMaster)IDB:域间桥(Inter-domainBridges)LCDU:链路控制数据单元(LinkCoLNIR:LED号指示符域(LEDNumberIndicatingRegiMDI:媒体相关接口(Medium-DependentInterface)MIMO:多输入/多输出(MultipleInput/MultipleOutput)MSB:最高有效位(MostSignificantBit)3OCC:可见光成像通信(OpticalCameraCommunication)PCS:物理编码子层(PhysicalCodPMD:物理媒体相关子层(PhysicalMediumDependent)PMI:物理媒体无关接口(PhysicalMedium-independentInterface)PON:无源光网络(PassiveOpticalNetwork)PSD:功率谱密度(PowerSpectralDensity)PWM:脉冲宽度调制(PulseWidthModulation)RAAT:远程地址关联表(RemoteAddressAssociationTable)RS:滚动快门(RollingShutter)SDR:开始定界符域(StartDelimiterRegion)SISO:单输入/单输出(SingleInput/SingleOutput)SS:空间流(SpatialStreams)UB:单向广播节点(UnidirectionalBroadcastingNode)UBM:单向广播模式(UnidirectionalBroadcastMode)UPPM:欠采样脉冲位置调制(UndersampledPulsePositionModulation)UPWM:欠采样脉宽调制(UndersampledPulseWidthModulation)多个域，域间桥以及到诸如无线局域网或以太网家庭网络或DSL或PON接入网的外部系统发起的相关功能(例如TR-069中规定的)以支持宽带接入。全局管理节点的详细规范和用法有待4以同时在两个通道中的任意一个或两个通道上运行。操作通道的选择由设备商自行决定或由用户5应用实体应用实体x1参考点x2参考点OSI参考模型8-参考点APCPCS在MAC和PHY之间提供数据速率适配(数据流控制),并将媒体访问控制协议数据单元5.2.2.2A接口6原语类型方向原语方向PMD功能取决于收发机工作的通道。它可以配置为单通道或双通道工作。PCS7低速通道低速通道数据原语AAPCPMI--MDI-----------DLL管理PHY管理媒体第7章详细描述了PHY层的功能模型。DLL在第8章中规范。配置文件用于规范具有不同复杂度和功能层级的节点。高复杂度配置文件是低复杂度配置文件(RCP)的集合，并应能兼容低复杂度配置文件。节点应根据复杂度和功能分类到相应的配置文件。为注1:配置文件的分类仅适用于发送方向。OCC节点能够从支持这些配置文件的节点接收信息。注2:对任一配置文件，如果有多个发送端口，节点仅实现MIMO,如果有多个发送端口，节点仅实现SISO。表4描述了低复杂度配置文件的特性和参数有效值。8调制发送端口最大数目基于UPWM的MIMO表5描述了标准配置文件的特性和参数有效值。调制发送端口最大数目4基于UPPM的MIMO7.1SISO传输SISO传输的PHY的功能模型如图4所示。PMI和MDI分别是PHY和MAC之间以及PHY和传输媒体之间的两个分界参考点。内部参考点δ和α分别表示PMD和PMA之间以及PCS和PMAPMA控制数据物理媒体附加子层(PMA)媒体PMIMPDU1输入MPDU1输出物理编码子层(PCS)(生成PHYPCS控制数据8参考点TX1符号帧RX1符号帧a参考点8参考点9在接收方向上，经由MDI进入媒体的帧被相应解调和解码。恢复的MMPDUMPDU输入MP_PMIMPDU映射器MPDU反映射器头部处理RXPHY帧TXPHY帧头部生成PHY管理图6PHY帧格式√无√√数据和管理帧，包括ID信息√√数据和管理帧，不包括ID信息保留—保留比特0帧类型帧类型指定域的第一部分帧类型指定域的第二部分头校验序列帧类型保留HCS字段用于PHY帧验证。HCS是一个8比特的循环冗余校验(CRC),应按照传输顺序在比特ID长度0目的ID域当前标识源节点ID,该字段仅当ID比特长度816比特的ID保留保留表11列出了特定于MSG-D帧类型的PHY帧头部字段。对于MSG-D帧类型，FTSF_F字段由比特ID长度0目的ID字段当前指示该PHY帧净荷的长度比特保留0保留1该PHY帧净荷的长度PMA的功能模型见图7,是图4中PMA功能模分段生成UPWM/去除填充PHY控制数据PHY管理LSB,字节0填充N-1Nb比特头部如果调制阶数是2的整数次幂，每个符号帧调制产生一个UPWM符号。输入的TXPHY帧顺序如果调制阶数不是2的整数次幂，每个符号帧调制产生两个UPWM符号帧。输入的TXPHY帧floor(log₂m²)。生成Na个符号，N-1符号帧包括b比特，然而生成的最后一个符号帧可能少于bb)UPPM波形段的有效数据区域TXPHY帧分段示意图见图9。LSBLSB,字节0头部净荷填充符号帧2LSBLSB,字节0头部净荷填充符合帧符号帧2符号帧No.2n+1和符号帧No.2n+2都应用0进行填充。如果只有符号帧No.2n+2包括少于NpmTXTX1符号帧TX2符号帧RX1符号帧RX2符号帧PHY管理8参考点媒体检测&PI提取提取UPPM定界符/选择图10PMD功能模型表13m和b的关系mB对给定的‘b’,相关的占空比数目211332421652831724192517.1.4.2.1.2当m是2的整数次幂时，m-DC映射如果调制阶数m是2的整数次幂，则b个比特{d_1,db2,……,do}的每个输入组应当与占空比的一个具体值相关联，其中b=log₂m。表14中给出m=2的DC映射。表15中给出m=4的DC映射。表16中给出m=8的DC映射。表17中给出m=16的DC映射。表18中给出m=32的DC映射。表14m=2映射比特d。占空比01表15m=4映射占空比00011011表16m=8映射比特d比特d。占空比000001010011100101110111表17m=16映射比特d。占空比00000001001000110100表17(续)比特d占空比0101011001110001001101010111100110111101111表18m=32映射占空比000000000100010000110010000101001100011101000010001010010101100011010111001111100001000110010表18(续)比特d比特d。占空比1001110100010110110101111100011001110101101111100111011110111117.1.4.2.1.3当m是2的非整数幂时的m-DC映射m=3时的DC映射应在表19中给出。m=6时的DC映射应在表20中给出。m=12时的DC映表19m=3映射比特d。占空比(I)占空比(Ⅱ)000001010011100101110111表20m=6映射比特d。占空比(I)占空比(Ⅱ)000000000100010000110010000101001100011101000010010101001011010001101011100111110000100011001010011101001010110110101111100011001110101101111100111011111011111表21m=12映射比特占空比(I)占空比(Ⅱ)比特占空比(I)占空比(Ⅱ)表21(续)比特占空比(I)占空比(Ⅱ)比特占空比(I)占空比(Ⅱ)对于m=23,每个进入的b=9位由从0到511的值(Value_Bits)表示。占空比I和占空比Ⅱ应按表22和表23中的计算。表22m=23映射(占空比I)占空比(I)0123456789表23m=23映射(占空比Ⅱ)占空比(Ⅱ)0123456表23(续)占空比(Ⅱ)7897.1.4.2.2UPWM调制器WM符号Si。占空比(Di)2kPWM段形成持续时间为T。的UPWM符号。然后生成的UPWM符号通过发射机的LED表24前导码结构7.7%,15.4%,23.1%,30.8%,38.5.9%,11.8%,17.6%,23.5%,29.447.1%,52.9%,58.8%,64.7%,70.6%,76.4.2%,8.3%,12.5%,16.7%,20.8%,25.33.3%,37.5%,41.7%,45.8%,50.062.5%,66.7%,70.8%,75.0%,79.2%,83.0%,6.1%,9.1%,12.1%,15.24.2%,27.3%,30.3%,33.3%,36.4%,45.5%,48.5%,51.5%,54.5%,57.6%,60.66.7%,69.7%,72.7%,75.8%,78.8%,87.1.4.3UPPM调制TX发送符号帧UPPMTX发送符号帧UPPM定界符/占空比(Di)7.1.4.3.3.3UPPM波形分区UPPM波形段两个分区(Wi1,Wi2)产生有5个输入：占空比Di,互补占空比1-Di,选定VMPPM开始定界符(DC=D%)有效数据(DC=D%)结束定界符(DC=D%)分段(T,)图14UPPM波形分区图14中UPPM波形段(Wi1、Wi2)的有效数据区域应由输入TX符号帧生成。如果TX符号帧是UPPM波形(Wil、Wi2)的两个段的持续时间为T,=T./(2k),平均占空比分别为Di和1-Di,应按比为Di的UPPM波形的k段和具有平均占空比为1-Di的UPPM波形的k段组成。每个平均占空比为Di的UPPM波形段后面应跟随一个平均占空比为1-Di的UPPM波2kUPPM波形段形成持续时间为T。的UPPM符号。生成的UPPM符通过发射器的LED进行Wi1,Wi2的每个起始定界符应由两部分组成，如图15所示：第一起始位置，第二部分用于指示调制输入符号帧的调制方案并生成有效的数据比应等于D%,其与整个UPPM波形段(Di或1-Di)的平均占空比相同。起始定界符的第一部分应是3,其中T。是接收UPPM符号的曝光时间，以确保接收器在每个曝光周期T。内可接收至少3个第二部分应由两个V2PPM符号组成，每个符号具有相同的平均占空比D%和相同的Tpm持续起始定界符起始定界符(DC=D%)第1部分第2部分Tm表25调制阶数前导码被添加到每个PHY帧(见7.1.2.1)。它帮助接收器检测PHY帧的开始。前导码应是基于UPWM的MIMO收发机的PHY层的功能模型如a参考点在接收方向上，通过MDI从媒体进入的帧被解调和解编码。恢复的MPDUs通过PMI送入MPDU映射器MPDU反映射器头部处理7.2.2.3MPDU映射PMA的功能模型见图18,是图16中PMA功能模块的详细描述。PHYPHY管理PHY控制数据发送符号帧图19基于UPWM的MIMO传输的PHY帧格式表26。表26MIMO头部格式域比特0PortID_ExtandPB_Ext域1如果Ext_Ind设置为1,PortID_Ext和PB_Ext域应存在。如果Ext_Ind设置为0,PortID_Ext和如果LastPortInd设置为1,PortID域的十进制值应是TX端口数。如果LastPortInd设置为0,如果Ext_Ind设置为0,PortID域应设置为MIMOPHY帧发送的TX端口的ID。应是5比特的如果Ext_Ind设置为1,PortID域应设置为MIMOPHY帧发送的TX端口的ID最低有效5PortID_Ext域应设置为MIMOPHY帧发送的TX端口ID的最高有效7比特。结合PortID域，TX端口ID应是12比特的无符号证书。7.2.3.4MIMO净荷数目。如果TXPHY帧的比特数目kpHy不是N₁的整数倍，应在TXPHY帧的尾部填充kpd个0,(kpHy+ka)/N₁是一个整数。输入的TXPHY帧应按序分段，第一个分段应包括第一个(kpay+如果调制阶数不是2的整数次幂，每个符号帧调制产生两个UPWM符号帧。MIMO头部和LSB,字节0填充符合帧NMIMO头部b比特N-1符号帧1b比特确认解调补偿处理前导码检测&PI提取数字LED驱动相机媒体图21PMD子层的功能模型MMI符号用于指示MIMO模式，包括复用模式和多样性模式。MMI符号包括一个UPWM符表27MIMO头部格式占空比的值复用多样PHYPHY管理PCS控制数据物理编码子层(PCS)(生媒体MPDU1输入MPDU1输出MPDU2输物理媒体附加子层(PMA)(分段、填充)PMA控制数据RX1符号帧8参考点8参考点图22基于UPPM的MIMO收发机的PH在接收方向上，通过MDI从媒体(多RX端口实现接收)进入的帧被解调和解编码。恢复的PCS的功能模型见图23,以便更详细的描述图22中的PCS功能MPDUMPDU输出_PMI头部生成头部处理PHY管理输入α参考点处的PHY帧包括头部和有效净荷(见7.1.2.1)。PHY帧应用于生成MIMO净荷PHYPHY管理输入PHY帧分段生成去除填充8参考点发送符号帧接收符号帧基于UPPM的MIMO传输的PHY帧格式见图25和图26。α参考点的PHY帧包括一个用于基于UPPM基于UPPM的MIMO净荷#1TX端口#NUPWM前导码基于UPPM的MIMO净荷#NTX端口#2TX端口#1TX端口#2图26不带UPWMSISO传输的基于UPPM的MIMO传输的PHY帧格式每个帧中MIMO净荷的长度可以是不一样的。7.3.3.3基于UPPM的MIMO净荷通过α参考点的TXPHY帧应分段生成N₂个段，N₂对应TX端口数目。如果TXPHY帧的比特数目kpHy不是N₂的整数倍，应在TXPHY帧的尾部填充kp个0,(kpHy+kpad)/N₂是一个整数。个(kpHy+kpa)/N₂比特，直至最后一个分段。每个分段应按序映射到相应的TX端口，包括MIMO7.3.3.4分段生成基于UPPM的MIMO符号对每一个TX端口，输入的每条空间流的基于UPPMMIMOPHY帧应根据下面的参数，顺序分a)占空比Di,由m-DC映对每一个TX端口，TXPHY帧分段示意图见图27。LSBLSB,字节0填充符合帧符号帧2LSB,字节0MIMO净荷填充符号帧2图27每个基于UPPMMIMO传输端口的两种TXPHY帧分段符号帧应包括Nppm×log₂M比特。符号帧No.2n+1和符号帧No.2n+2(n≥1)特。如果符号帧No.1包括少于(Npm-2)×log₂M比特，符号帧No.1和符号帧No.2应用0进行填1)包括少于Npm×log₂M比特，符号帧No.2TXTX1符号帧TX2符号帧RX1符号帧RX2符号帧PHY管理调制器UPPM定界符/前导码生成生成媒体UPWM前导提取UPPM解调器选择TT导频NUPPM符号#MT。t图29基于UPPM的MIMO流应是互补的，占空比可以是m-DC映射器生成的或者是预置的占空比(例如，m-DC映射器生成的DC是D%,奇数位分段的平均DC应是D%,偶数位分段的平均DC应是1-D%)。表28中给出了不同端口数目情况下的建议导频符号结构。当N₂=2,每个分段包括三个部分：开PWM有相同的DC,等于相应分段的平均DC。当N₂=3和N₂=4,每个分段包括五个部分：SDR,第些PWM,这些PWM有相同的DC,等于相应分段的平均DC。表28基于UPPM的MIMO传输的导频符号的波形结构表端口数目导频符号结构TX端口#1TT导频1TX端口#2ToTX端口#17导频1f/TX端口#2TX端口#3TT表28(续)端口数目导频符号结构TX端口#1导频1T导频3SPRR#1IDRLNB42D8SDRf表29中给出了表28中不同情况下的每个分段的相关属性和参数值。表29中的所有频率值应遵TX端口#1PWM频率域时间长度TTX端口#1域时间长度TX端口#2域时间长度TX端口#2域时间长度TX端口#1域时间长度TX端口#1PWM频率域时间长度TX端口#2域时间长度TX端口#2域时间长度TX端口#3PWM频率域时间长度TX端口#3PWM频率域时间长度表29(续)TX端口并1域时间长度TX端口#1域时间长度TX端口#2域时间长度TX端口#2PWM频率域时间长度TX端口#3域时间长度TX端口#3PWM频率域时间长度TX端口#4域时间长度TX端口#4域时间长度表30PCS、PMA和PMD的参数值mb一个UPWM符号帧中的比特数目N号帧一个TXPHY帧分段后应包括2N,n+2个N≥0,整数一个有效数据区域内的PPM符号数目照相机的帧速率UPWM曝光时间UPWM和UPPM的曝光时间一个PWM波形段的时长一个UPWM符号的一个基本PWM的时长k整数，确保T,小于5ms,T,=T./(2k)一个UPWM符号的时长，一个UPPM前导的开始定界符第一个区域中的一个UPPM前导的开始定界符第二个区域中的基本PPM时长或者一个UPPM波形分段WilW导频符号的分段数目(基于UPPM的MIMO流)如果N₂=2,2×Tppm+Tni=T,=T./(2k),如果N₂=3或N₂=4,3×Tppm+TImn+Tinin2如果N₂=2,2×Tpm+TInir=T,=T./(2k),如果N₂=3或N₂=4,3×Tppm+TInir+TInir2如果N₂=2,2×Tppm+TInir=T,=T./(2k),如果N₂=3或N₂=4,3×Tppm+TInir+TIni2DLL的功能模型如图30所示。A接口是应用实体(AE)和DLL的分界点；物理媒体无关接口输入A接口输入A接口x1参考点APDUAPDU逻辑链路控制子层(LLC):媒体访问控制子层(MAC):MPDUs封装LCDU流。LLC将收到的APDU和LCDU转化为LLC帧。每个LLC帧生成LLC协议数据单元(LPDU),LPDU通过x2参考点传递给MAC。MAC负责将LPDU适配到MAC协议数据单元(MPDU),并将MPDU通过PMI传递给PHY。DUs,通过x2参考点传递给LLC。LLC再从LPDUs恢复出APDUs和LCDUs,之后再分别传递给ADPADP输出转换队列映射X1参考点转换地和远程)图31APC功能模型VICE_ID)将APDU映射成流。每个APDU流再通过x1参考点送给LLC。如图31底部所示)。DLL管理实体将远程AE生成的带内管理消息先转换成APDU,再通过x1图31上部所示)。APDU输出LCDU的生成输入在接收方向，传入的MPDU在MAC被解封装出LLPDU恢复出LLC帧，恢复出来的LLC帧若作为APDU,通过x1参考点传给APC,若恢复出的图33LLC帧格式LLC帧头(LFH)由表31描述的域组成。LFH长度可变。应从第0个字节开始发送表31LFH域格式域比特0和1LLC帧类型生成节点2目的节点3指示LLC帧目的节点的目的标识符数。表32列出了有效的LLC帧类型。表32LLC帧类型域值0管理帧(LCDU)1数据帧(APDU)2保留LCDU帧格式如表33描述。表33LCDU格式内容6字节目的(MAC地址)6字节源(MAC地址)2字节以太网类型(22E316)填充(PAD)4字节帧检测序列(FCS)目的节点通过源和目的MAC地址对LCDU进行识别。以太网类型域用来识别管理消息。以太PAD域用于保证LCDU64字节的发送最小长度。PAD域如果存在，用0填充。FCS的计算应覆盖整个LCDU域，使用标准的32比特FCS算法(见IEEE802.3-2008中3.2.9)对从目的MAC地址的第一个比特(LSB)到PAD的PAD中的最后一个比特(MSB)进行计算。当LLC帧使用MIC封装LCDU的时候，则不应包含FCS域。LCDU比特应从目的MAC地址的第一个字节开始传输。LCDU到LLC帧的封装见图34描述。LCDU净荷的格式待研究。帧头目的(MAC地址)源(MAC地址)以太类型(0x22E3)LCDU净荷(管理消息)参数表(MMPL)图34LCDU到LLC帧的封装8.1.3.2.4APDU帧格式APDU帧格式参见附录B。MAC的功能模型如图35所示。MAC功能块的详细描述见图30。LPDU输入LPDU输出X2参考点MPDU去生成器图35MAC功能模型PHY。MPDU对应的LPDU#1的LPH的0字节(见图35)应被首先发送给PHY。从一个或多个LPDU组成MPDU的过程如图36所示。MAC按照从x2参考点收到LPDU的顺APDUAPDU或LCDU图36由LPDUs组成MPDU设备ID由8比特的无符号整数来表示(有效取值范围为0～250,如表34所示)。当一个节点作为01远端地址关联表(RAAT)存储了同一网络域上其他节点AE的MAC地址以及与这些节点的——组1=八位字节0,域A,域B,域C,域D;——组2=八位字节1和字节2,域E,域F;——组3=八位字节3,域G;——组4=八位字节4～字节7,域H。域比特A0B0C0D0E1FG3H传输方向传输方向图A.1说明了基于表A.1给出的例子将这些域映射到相应的八位字节组中。b0DCBA1FE2F34H5H6H7H应用协议汇聚子层(APC)将应用实体(AE)使用的应用协议原语映射为数据链路层协议的原语。APC负责将AE使用的特定应用协议数据单元转化为APDU,将APDU映射到相应的队列中。本附录中，APC分成一个数据层和一个管理层。数据层部分示意图见图30和图31。数据层部分规范了AE数据单元到APDU的转换和APDU到AE数据单元的转换。管理层部分规范了APC端到端管理关联的APC原语和协议。EAPC用来与以太网类型的AE共同使用，以太网类型AE应支持IEEE桥接和交换协议。AE实现的域间桥接和外部域桥接不在本标准的讨论范围之内。APC将A接口处的标准原语集(见IEEE802.3中的MACSAP和IEEE802.1中的内部子层业务)转化为APDU,这些APDU将会通过域被发送到对端APC。APC应能够通过替换默认值来适应不同版本的IEEE802.3和IEEE802.1中原语集EAPC的A接口处的接收原语集(AIF_DATA.REQ)和发送原语集(AIF_DATA.IND)代表一个以太网帧序列，这两个原语集分别根据IEEE802.1原语集M_UNITDATA.request和M_()()表B.1中所有的单位信号原语应按照IEEE802.1D:2004中6.4来解释。需要注意AE可能不能提供frame_type,user_priority,access_priority和frame_check_sequence原语，可能不能请求frame_ IEEE802.1D-2004中6.5.1建议对于802.3MAC帧，忽略access_priority原语且将frame_type原语设置为user_data_type。——在IEEE