宽带接入技术作业

1、宽带接入技术作业宽带接入-GPOh技术1 、PON的产生背景及概念光纤接入解决了带宽的局限性问题。光接入网应用而生。只要在接入网中全部或部分使用光纤的，均属光接入网，根据光线距用户的远近，光接入网的构建可以分为FTTC、FTTB FTTH等多利，方式，统称为 FTTxoFTTx 可以有多种技术，其中最被看好、用的最多的是 PON(passiveoptioal network 一无源光网络)技术。PON网络山于其简洁、廉价、可靠的网络拓扑结构被普遍认为是宽带 接入网的最终解决方案，支持光纤到户FTTH与核心网不同的是，FTTH对成本更加敏感。成本的突破很大程度上意味着条件的成熟。剖析FTTH成木

2、因素，主要有两个方向，一是设备采购成木，二是运营成木。根据NTT公布的数据，FTT H的这两项成本已经与高速ADSL基本接近。值得一提的是，目前 ADSL设备的价格下降潜力已经不大，但是FTT H的成本随着规模增长有望继续下降。从整体上看，在接入网领域光通信酝酿着新一轮的发展。 所以FTTH技术目前己被证实不仅技术上是成热的，而且经济上是可行的。继1998年ITU一 T通过了基于ATM的G983系列建议，2001年开始，两大通信标准化组织 IEEE和ITU 一 T开始研究制订新代 PON技术标准，以满足米来宽带接入网的要求。PON乍为FTTx的最佳的实现方式，它的三个同胞兄弟APON EPOt

3、和!GPON似乎从一开始就注定了一要在竞争中不断完善和发展。2 、PON的发展历程目前PON网络上采用何种传输协议一直在争议中。ITU 一 T在1996年制定了APON(BPON)准，它采用 ATM作为传输协议，支持下行 622M/155M上行155M的传输速率, 能提供以太网接入、视频发送、高速租用线路等业务，由FSAN(FullServiceAccesSNetworks 全业务接入网论坛)委员会确定，被用于 ATM第二层 信号传输协议的最初的 PON规范。BPOt技术提出至今并未在商业上获得成功，主要原因是 ATM技术承载IP业务效率低，同时，业务的发展并未形成对光接入网的强劲需求。200

4、0 年底，一些设备制造商成立了第一英里以太网联盟(EFMA)，提出基于以太网的PoN概念一 EPON并促成IEEE在2001年成立第一英里以太网(EFM)小组，开始正式研究 包括1.25Gbit/s 的EPON在内的EFM相关标准。EPOb标准正EE802.3ah已于2019年6正 式颁布。我国在“十五”“ 863”划中也设立了吉比特EPON勺相应课题。FSAN 在 2001 年 l 月差不多 EFMA(EthernetintheFirstMileAlliance一以太网接入研究联盟)提出EPON概念的同时，也开始进行 1Gb/s以上的PON标准的研究。除了需要支持 更高的比特速率外，FSAN

5、提出”对全部协议开放地进行完全彻底地重新考虑”的决定，努 力寻求一种最佳的、支持全业务的、高效率的解决方案。ITU 一 T根据FSAN组织关于G比特业务需求(GSR)的研究报告，重新制定了PON网络所要达到的关键指标，同时借鉴APON技术的研究成果，开始进行新一代PON技术标准的研究工作，于 2019年讨论通过了GPON(Gigabit PON)，它通过为用户提供千兆比特的带宽，高效的 IP、TDM承载模式，试 图成为FTTx领域中史为完善的解决方案。3 、GPON系统概述3.1 、GPO系统概述3.1.1 、GPON勺系统构成GPON由光线路终端 OLT光网络单元/光网络终端(ONU/ONT

6、及光纤分配网ODN组成。 OLT位于中心机房，向上提供广域网接口，包括GE ATM DS 3等；ONJ/ONT放在用户侧，为用户提供10/1OOBaseT、TI/EI、DS一 3等应用接口，适配功能 AF在具体实现中可 能集成于ONU/ONT中；ODN由分支器/祸合器等无源器件构成；其系统网络结构如图1所示。图1: GPON勺系统网络结构3.1.2 、GPON系统的基本性能参数1) .GPON 提供以卜儿干中异步传输速率 :0.15552GbIt/5tIP， 1.24416GbIt/5down0.62208Gbit/5uP，1.24416Gbit/5down1.24416Gbit/suP，1.

7、24416Gbit/sdown0.15552Gbit/suP，2.48832Gbit/5down0.62208Gbit/suP，2.48832Gbit/sdown2.24416obit/sup，2.4s832obit/sdown( 目前的主流支持速率 )2.48832Gbit/5up，2.48832Gbit/sdown2) . 支持的距离支持最大逻辑距离为 :60km支持最大物理距离为 :20kin支持最大距离差为 :20km3) . 分光比分光比为 1:64( 标准光下 ) ，可升级为 1:128( 最大逻辑分光比 )3.2 、GPO协议GPON 技术是基于 ITU 一 TG984.x 系列

8、标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，它 主要包括以下 4 个部分，各自规定了其相应的标准。1) .G984.I:该标准主要规范了吉比特无源光网络(GPON系统的总体特性，具体包括光接入网(OAN)的体系结构、业务类型、SNI和UNI、物理速率、逻辑传输距离以及系统的性能目标 ;2) .G984.2:该标准2019年定稿，一社要规范了 GPO系统的物理媒质相关 PMD层要求3) .G984.3:该规范2019年完成，规定了 GPON勺传输汀聚TC(TransmissionConvergenee) 子层、项格式、测距、安全、动态带宽分配 DBA(Dynamic Band AIIoeation)

9、、操作维护管理功能能等。 G.984.3 通过引入一种新的传输汇聚子层， 实现了承载Gpor封装模式GEM(GpON Encapsulation Method)业务流和 ATM业务流的承载。 GEM!种新的封 装结构，主要用于封装那些长度可变的数据信号和TDM业务；4) .G984.4:2019年6月正式完成的 G984.4规范提出了对 ONT管理控制接口OMCI(ONTManagementandControllnterfaee)的要求。GpoN协议栈在 ITU 一 TG.983.1 建议 中，无源光网络具网络结构分层结构，GPO沿用了这种分层结构，将网络划分为通道曾和传输媒质层。其中传输媒质

10、层划分为GPoN传输汇聚子层(GTC)和物理媒质子层(PMD),GPON勺技术特征主要体现在传输汇聚子层GPON系统的协议栈，主要由物理媒质相关(PMD)层和GPOt传输汇聚(GTC)层组成。GTC层包括两个子层:GTC成IJk子层和TC适配子层。GTC层可分为两种封装模式:ATM模 式和GEM模式，目前GPON设备基本都采用GEM模式。GEM模式的G丁 C层可为其客户层提 供3种类型的接口 ：ATM客户接口、GEM客广，接口和 ONT管理和控制接口(OMCI)。 P MD层GPON的PMD1对应于OLT和ONU之间的光传输接日(也称为PON接 口)，其具体参数 值决定了 GPON系统的最大传

11、输距离和最大分路比。 OLT和ONU勺发送光功率、接收机灵敏 度等关键参数主要根据系统支持的 ODN类型 .TC层TC 层(也称为GTC层)是GPON勺核心层，主要完成上行业务流的媒质接入控制和ONU注册这两个关键功能。TC层协议栈见下图。GTC层包括两个子层：a).GTC 成帧子层GTC 成帧子层包括 3 个功能 :复用和解复用。PLOAM口 GEM部分根据帧头指示的边界信息复用到卜行TC帧中，并可以根据帧头指示从上行 TC帧中提取出PLOAM和GEM部分。帧头生成和解码。下行帧的 TC帧头按照格式要求生成，上行帧的帧头会被解码。此 外还要完成嵌入式 OAM。基于 Alloc 一 ID 的内

12、部路由功能。基于 Alloc 一 lD 的内部标识为来自 / 送往 GEMTC 适配器的数据进行路由。b）.GTC 适配子层适配子层提供了 3个TC适配器，即ATMTC适配器、GEMTC适配器和OMC适配器。 户JM/GEMTC适配器生成来自 GTC成帧子层各ATM/GEM夬的PDU并将这些PDU映射到相 应的块。 .OMCIONT的管理和控制接口（OMCI）。首先规定了与协议无关的管理信息库（MIB）被管实体，定义了 ONT之间的信息交互模型。然后描述了ONTI理和控制信道、协议及详细的消息定义。OMC类似于SNMP是终端管理的协议。是 OLT和ONT之间运行的协议。 OMC保证了 在不同厂

13、家的OLT和ONT之间的互操作性。OMC信息可封装在ATM信元或GEM帧中进行传 输，取决于ONL提供的接口类型。 .PLOAM用于物理层的OAM G984.3定义了 19种下行PLOAM言息，9种上行PLOAMI息。可实 现ONU勺注册及ID分配、测距、PortID 分配、VPI/VCI分配、数据加密、状态检测、误 码率监视等功能。3.3 、GPON勺工作原理一数据复用及帧的传输GPON系统采用 WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。为了分离同一根光纤上多个用户 的来去方向的信号，采用以卜两种复用技术 :下行数据流采用广播技术 ;GPON的下行帧长为固定的！25us，下行为广播方式，所有的

14、ONU都能收到相同的数据， 但是通过GEMPORTI来区分不同的业务的数据，ONUS过过滤来接收属于自己的数据。上行数据流采用TDMA技术。CPON的上行是通过TDMA又时分复用）的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙， 根据下行帧的upstreambandwidthmap字段来给每个ONL分配上行时隙，这样所有的 ONU9120就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。每帧共有 个时隙。3.3.1 、GPOt帧传输情况GPON的物理层是定长的 TDM帧125US，不论是卜行帧还是下行帧；GPON帧由帧头 (PCBD)和净荷(Payload)组成。GTC帧承载着GPo

15、N的信息，由数据信息及控制信息组成， 数据信息都在净荷部分，而控制信息有的在净荷中，有的在帧头中。3.3.2 、GTC TC 帧下行帧由下行物理控制块 PCBd ATM快和GEM块组成的净荷区组成。上行帧由各ONU复用起来的突发传输时隙组成，每个上行帧突发时隙包括最小的物理层开销PLOu净荷域、上行物理层OAMPLOAMuuo二行功率电平序列 PLSUhcDBRU部分。下行帧提供 PON的公共 事件参考和上行流的公共控制信号。GPoN的帧长是125那，与SDH的帧长一致，而一与APONW 152那不同。125那的帧长的安排更便于承载以8kHz为抽样频率特征的 TDM型业务。图2: GTC TC

16、帧结构3.3.3 、下行帧结构GPON 的下行是同步的，每隔 125那为一个下行帧。下行帧的长度为固定 125那， 38880字节。每个下行帧并不是只发往一个ONT的，而是可以发往多个 ONT图3: GTCT行帧结构3.4、GPO封装方法一 GEM3.4.1 、GPOF复用方式GPON有三种复用方式，Al , M信元复用、GEM复用、混合复用，户月，M复用及GEM复用如图 4 所示。ATM 复用与GEM复用的区别从图中可以看出，他们只是T-CONT的识别方式不同，ATM用 PVC GEMB PortID , PortID 方式更加活，使其更加易于与其他业务进行封装。图4: GPONT用方式3.

17、4.2 、GEM既述为克服ATM承载IP业务开销大的缺点，GPO采用新的传输协议 GEM(GPoNEneaps一 ationMethod) ，该协议能完成对高层多样性业务的适配，包括 ATM圣I卜务、TDM圣I巨务及IP/Ethernet , f眨务，对多样性、I 眨务的适配是高效透明的，同时该协议支持多路复用，动态带宽分配等OAM机制。GEM的提出源于GFP(G704l)通用成帧的思想，采用全新的传输汇聚层一协议“通用成 帧协议” GFp(GenerieFramingprotoeoI) ，实现多种业务码流的通用成帧规程封装， GFP 采用通用成帧规程为高层用户信号业务流和传输网络提供一种通用的适配机制; 另一方面又保持了 G983, 与PON协议没有直接关系的许多功能特性，如OAM管理、DBA等。同时考虑到PON网络多ONU多端口复用的情况，弓I入了 PortID。在ONU勺一个业务端口看 米，它存在着与OLT的一个点到点的连接，由 PortID标识。依据GFP的思想，弓