2012移动认证家庭宽带培训14.doc

整个gpon协议实际上是包含了四个协议，是一个协议促，包括g。984。1，g。984。2，g。984。3g。984。4，984。1主要定义了gpon的整体的网络框架，一些基本的网络参数诸如最大传输距离，最大传输距离差等以及gpon的保护方式984。2主要定义了光接口的一些参数标准，比如发光功率，过载光功率，灵敏度等，主要是要求所有的gpon设备在物理层上均按照这个标准中规定的值来实现984。3是整个gpon协议中的核心内容，也是一个难点，984。3才定义了我们的整个gpon网络中传输的针结构，包括了如何成针，onu如何注册，dba如何实现等等，后续的胶片中将重点针对984。3来展开讨论而984。4主要就是定义了omci的消息结构，我们前面提协议到过，olt是通过一种标准协议来管理和维护终端ont的，这个标准协议就是984。4定义，而这个管理消息就是omci。由于这个消息的存在，我们gpon中的终端ont是不需要我们登陆ont进行配置的，所有关于ont的配置都是olt下发给ont的，而这个下发配置或者ont上报配置的内容都是通过我们这儿讲到的omci消息上报的，这个协议帮助我们真正实现了在终端上的0配置，对于后续的gpon网络的大规模应用是很有意义的。先看一下gpon的协议栈，layer1没有什么可说的，就是物理层，与eth的物理层性质一样，定义一些接口和物理特性 重点关注layer2，在二层中最下一种面是GTC帧层，这个就是我们实实在在在光纤中传输的帧，有时也叫gpon帧，在gtc帧中我们可以封装两种格式的尽核，一种是atm信元，一种是gem帧，在gem帧里面我们可以承载eth，pots或者t1 e1等多种格式的数据，atm信元中承载aal帧，事实目前我们看到的gpon系统基本都是采用了gem帧这种封装方式，所以后续我们的介绍也以gem帧的这个结构展开；那么反过来看一下这个帧结构，简单来说就是eth帧或者其他尽核封装在gem帧中，然后再打包成我们的gtc帧，按照物理层定义的接口参数转化为物理的01码传出去，在接收端，按照相反的过程进行解封装，接收到gtc帧，取出里面的gem帧，最终把尽核eth或者其他的封装内容拿出来，达到我们传输数据的目的。了解了gpon的复用结构后，我们来进入神秘的g。984。3的协议，前面的知识都是用来给这个协议来打基础，但同时学习完协议后会解答我们以前讲解中的很多疑惑，因为我们所有gpon的东西都是按照这个协议这个标准来设计实现的。先看一下gpon帧结构，很显然gpon的上下行的帧结构是完全不一样的，不想我们以前的eth帧，没有什么上下行，所有eth的帧结构都一样。我们先看一下下行的gpom帧结构：下行gpon帧中主要是两部分，pcbd物理控制头和尽核，在pcbd中有一个很重要的字段，这里面已经标注出来了，就是前面我们提到过的upstream bandwidth map翻译过来就是上行帧带宽地图，我们一般简称BWmap，BWmap的主要内容有：allocid，starttime和endtime三部分，allocid前面讲过是onuid和tcontid的一个叠加，实际中是用来标识每个tcont的，那么为什么要和onuid来个叠加呢？实际上我们知道tcontid在每个onu上是唯一的，在不同的onu之间是可以重复使用的，也就是说在一个pon口下面是可以重复的，那么仅仅只有tcontid实际上是不能找到对应的tcont的，而这个由onuid和tcontis叠加而成的alloctionid，里面包含有onuid和tcontid的内容，是完全可以找到是哪个onu的哪个tcont。再看这个图，第一个allocid1是指ont1的tcont1，他开始传输的时间是100，结束是200，也就是说在100到200这个时间段里只用来传输ont1中tcont为1的上行帧，那么接着allocid为x的就是在300到500之间传。这样大家可以看到，在下行帧中实际已经告诉下一个的上行帧在什么时间段传哪个ont的数据，而这个时间段是以tcont为最小单位来标识的。接着我们看一下这个下行帧对应的下一个上行帧的结构，当然上行帧是针对每个onu的，所以这个图中我们仔细分析可以发现实际上是有两个gtc的上行帧，一个是ont1另一个是ont2,这里以图中的ont2为例，ont2的gtc帧中，前面的plou，ploamu和plsu是整个gtc帧的帧头，在这个gtc帧中要上传两个tcont，tcontx和tconty，dbrux是tcontx的头部，dbruy是tconty的头部，两个tcont上传的具体时间前面的下行帧已经告诉他分别是300到500和501到650，这种olt通过下行帧控制上行帧的方法可以完全避免掉上行帧可能出现的冲突，达到解决上行数据帧冲突的效果。最后在gtc帧中payload里面实际上就是我们的gem帧。何国雄注：OLT通过Bwmap中的Flag域指示每个分配中是否传送PLSu，PLOAMu或DBRu信息。在设置他们传输周期时，OLT的调度器还需要考虑这些附属通道的带宽和时延要求。PLOu的状态信息是包含在分配排列中的。每次当一个ONU从另一个ONU接管PON媒介时，都必须发送一个新的PLOu数据的拷贝。当一个ONU被分配连续分配两个ID时，（一个的StopTime比另一个的StartTime少1），ONU将抑制对第二个Alloc_ID发送PLOu 数据。当OLT授权ONU多个连续的Alloc_ID时，这种抑制可多次发生。注意连续分配OLT在同一ONU的传输中留间隔。分配必须严格连续，或者分配当作来自两个不同的ONU来安排。用户净荷数据紧跟着这些开销传输，直到StopTime指针指示的位置才停止传输。GPON的下行帧由 PCBd+Payload (peiluo) 两部分构成。下行帧固定125uS.频率8000Hz. 2.488G下行时，下行帧长为38880字节.payload里面就是下行的gem帧，没有什么内容就是尽核，重点我们关注下行帧的控制信息帧头pcbd。第一个4个字节的psync同步字段，用于olt和onuq的同步接着4个字节的ident字段，这个字段里面包含了1bit的fec前项纠错功能，这个bit位至1就是启用fec功能，0就是不启用，reserve 1bit的保留字段，后面是30bit的超长帧计数器Ploamd字段共13字节，第一个字节8bit的onuid标识，这个地方就确定了一个pon口下onu的数量最多位2的8次分，256个；接着是1B的消息字段，用来定义下行消息的类型，紧接着的10B就是具体的gpon下行帧消息内容，这个具体的消息内容有很多中，具体大家可以参考984。3标准。最后1B的crc校验位。1B的bip是用来做奇偶校验的接着是4B的plend字段，plend字段分为blen和alen，alen是用于atm，这儿我们不作分析，blen即12bit的bwmap length定义了后面的bwmap字段的长度，BWmap的长度就等于=8Blen B，可以计算出来，bwmap最大的长度为2的12次分即40968个字节；这儿plend字段要连续传两次，目的是为了增强其健壮性。最后一个字段就是bwmap，长度前面的blen中已经定义了，这个地方就是用来告诉ont具体在哪个时间段来上传数据，每一个8B的access定义了一个时间消息， 其中Alloc-id前面已经多次提到，是GPON系统对每一个业务承载通道分配的TCONT标识，简单而言就是唯一的来标识tcont，用于在TDM上行通道中占用上行时隙。 而我司为简化配置，引入了公示Alloc_id=256*Tcont_id+ONU_id 接着是 12bit的Flags：用于指示下次ONU发送上行数据的行为，是否发送PLOAMu,PLSu和DBRu，是否在上行帧中启用fec功能，可见这几个字段实际上是可选项并不是不需的，在我们讲解上行帧的时候就可以看到这几个字段。最后一位 CRC：校验GPON下行帧封装用来GPON的下行帧由 PCBd+Payload 两部分构成。下行帧固定125uS.频率8000Hz. 2.488G下行时，下行帧长为38880字节.PCBd：物理控制块，完成帧同步、定位和带宽分配等功能。（长度不定，要依本次分配时隙数）Payload：和上行帧中的Gem Frame一样，承载上层PDU。Psync：物理层同步信息，用于OLT和ONU的同步 ,固定为0xB6AB31E0. Idnet：标识域 FEC：前向纠错 Reserved：保留 SFupeFrame：指示超长帧 PLOAMd：下行数据的物理层OAM消息（定义了N多种的消息，参考G.984标准）BIP：对前后两帧BIP字段之间的所有字节做奇偶校验，用于误码监测Plend：指定其后BWmap字段的长度 Blen：BWmap=8Blen Alen：用于承载ATM CELL，不考虑 CRC：校验 Plend会连续发送两次，以增加健壮性US BWmap：Access_Node_N8 bytes （N就是之前Plend计算出的长度值，即下次有分配了多少个TCONT，每一个Access就是一个TCONT） Alloc-id：GPON系统对每一个业务承载通道(Gemport)分配的TCONT标识，用于在TDM上行通道中占用上行时隙。 华为OLT设备为简化配置，引入了公示Alloc_id=256*Tcont_id+ONU_id Flags：用于指示下次ONU发送上行数据的行为(PLOAMu,PLSu,DBRu) Bit-11：PLSu是否发送；Bit-10：PLOAMu是否发送；Bit-9：是否使用FEC； Bit-8,7：是否发送DBRu；Bit-60：保留 S-start，S-stop：分配的上行时系，以字节号为单位 CRC：校验接着我们继续来学习gpon的上行帧结构首先是物理控制帧头plou，前面两个字段是同步马和定界符，bip预是用来奇偶校验，8bit的onuid同样是用来唯一标识onu，这里1B的的ind字段里面提供了ONT的实时状态，主要看是否有上行的TCONT数据要发送，用于dba上报，即告诉olt我有那种类型的tcont需要上传。在ploamu字段中，主要用来传送上行数据的维护。管理状态等消息，具体里面也是包含了onuid，消息类型和具体的消息内容，这个字段是可选的，并非每个上行帧都必须有，具体是否上报前面讲的下行帧中来定义是否传PLSu是用于ONU功率控制，调整光口光功率，和ploam一样，是可选项Dbru是用来上报 T-CONT的状态，告诉olt我有什么类型和多少tcont要上传，功能类似于plou中的ind，但是它比ind上报的tcont信息更多，ind中只能上报有无tcont传，而dbru中的dba可以上报大概有多少tcont要传，上报给olt的信息更准确。Payload尽核里面的内容就是我们具体传的gem帧，gem帧同样可以分为帧头和尽核，在帧头中，pli是用来指示紧随帧头后面的尽核长度，12bit的gemportid用来唯一标识gemport，可以看到一个pon口下面最多支持2的12次分共4096个gemport，pti是用来指示尽核的类型，看这个gem帧是否为帧尾，因为一个大的gem帧实际是要分片后一个一个传，这个字段就是标识这个gem帧到底是不是最后一个分片。HEC是一个校验字段。Gem帧的尽核就是用来承载上层的数据，上层数据作为gem帧的尽核放入。好，到此，我们gpon的上下性帧结构就基本介绍完了，相信大家对gpon的帧结构已经有了一定认识，接下来看一下具体的eth帧和tdm帧是如何封装如gem帧的。GPON上行数据帧封装PLOu：物理控制头，主要为了帧定位、同步和标明此帧是哪个ONU的数据。PLOAMu：上行数据的物理层OAM消息，主要是上报ONU的维护、管理状态等管理消息。 （不是每帧都有，是否发送，取决于前次下行帧种的FLAG指示）PLSu：功率级别序列，用于ONU调整光口光功率 （不是每帧都有，是否发送，取决于前次下行帧种的FLAG指示）DBRu：主要是上报T-CONT的状态，为了给下一次申请带宽，完成ONU的动态带宽分配。 （不是每帧都有，是否发送，取决于前次下行帧种的FLAG指示）Payload：数据静荷，可以是数据帧也可以是DBA状态报告，Payload=（DBA Report+Pad）/（Gem Header+Gem Frame)。PLOu：物理控制头，主要为了帧定位、同步和标明此帧是哪个ONU的数据。Preamble：前导字段Delimiter：帧定界符BIP：对前后两帧BIP字段之间的所有字节（不包括前导和定界）做奇偶校验，用于误码监测ONU_id：唯一标识ONUInd：指示ONU的状态，即是否有上行的TCONT数据或PLOAM要发送PLOAMu：上行数据的物理层OAM消息，主要是上报ONU的维护、管理状态等管理消息。 （不是每帧都有，是否发送，取决于前次下行帧种的FLAG指示）ONU_id：唯一标识ONUMsg_id：消息ID号Msg：消息内容，OAM的消息，在G.984中有详细的分类定义CRC：校验PLSu：功率级别序列，用于ONU调整光口光功率 （不是每帧都有，是否发送，取决于前次下行帧种的FLAG指示）DBRu：主要是上报T-CONT的状态，为了给下一次申请带宽，完成ONU的动态带宽分配。 （不是每帧都有，是否发送，取决于前次下行帧种的FLAG指示）DBA：属于嵌入式EOAM信息，目前采用Piggy-back方式也是最推荐的 CR