智慧城域网技术与实战 5.1.4 GPON原理

GPON原理主讲老师：掌握GPON的工作原理掌握GPON的关键技术3GPON技术概述0102GPON工作原理03GPON关键技术01GPON技术概述GPON技术概述-GPON标准协议ITU-TG.984.3（2004,2009）GPONTC层规格要求GTC复用结构及协议栈介绍GTC帧结构介绍ONU注册激活流程DBA规格要求加密和FEC告警和性能ITU-TG-984.1/2/3/4产品开发简单产品兼容性强ITU-TG.984.1（2003/03）GPON网络参数说明保护倒换组网要求建议的接口类型和业务类型ITU-TG.984.4（2004,2009）OMCI消息结构介绍OMCI设备管理框架OMCI业务模型及相关实体说明OMCI实现原理ITU-TG.984.2(2003/03,2008/03)PMD层规格要求ODN参数规格要求2.488Gbps下行光接口参数规格要求1.244Gbps上行光接口参数规格要求物理层开销分配GPON技术概述-GPON特点基于帧的多业务（ATM、TDM、数据）传送；上行带宽分配机制采用时隙指配（通过指示器）;支持不对称线路速率，下行2.488Gb/s，上行1.244Gb/s；DBA报告、安全性开销都综合于物理层；帧头保护采用循环冗余码（CRC），误码率估算采用比特交奇偶校验；在物理层支持QoS。

GPON技术概述-GPON的基本性能参数GPON提供以下几种异步传输速率：

0.15552Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown 0.62208Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown 1.24416Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown 0.15552Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown 0.62208Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown

1.24416Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown（目前的主流支持速率） 2.48832Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown支持最大逻辑距离为：60km支持最大距离差为：20km分光比为1：64，可升级为1：128GPON技术概述-GPON同步方式OLTPOSONUAONUCONUB时钟源GPON同步方式以OLT为时钟源，每125μs向下行发送一帧，通过帧中Psync域，实现OLT与ONU的同步。GPON技术概述-AES加密AES：AdvancedEncryptSystem（一种国际通用的加密算法）OLTPOSONUAONUCONUB加密解密解密解密◎GPON支持下行广播数据进行AES128加密处理◎只对GEM帧中的payload进行加密处理◎可定期进行AEC密钥交换和更新，提高线路数据的安全性GPON工作原理02GPON工作原理-数据封装OLTONUETHTDMSDHETHTDMSDHGEM

ONU从UNI口接收到上行ETH、TDM或SDH数据。

ONU把上行数据封装为GEM帧，发送给OLT

OLT把GEM帧解封装为ETH、TDM或SDH数据，通过上联口发送出去

下行方向进行类似的处理GPON工作原理-复用结构IFponONUONUONUT-CONTPortT-CONTPortPortT-CONTT-CONTPortPortPortPortPortGEMPort：业务的最小承载单位。T-CONT:TransmissionContainers。是一种承载业务的Buffer。主要用来传输上行数据的单元，引入T-CONT主要是为了解决上行带宽动态分配，以提高线路利用率。IFpon：GPON接口。ONU：PON用户终端，由ONUID标识。业务根据映射规则先映射到GEMPort中，然后在映射到T-CONT中进行上行传输。GEMport可以灵活的映射到T-CONT中，一个GEMPort可以映射到一个T-CONT中去，多个GEMPort也可以映射到同一个T-CONT中。一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个T-CONT。GEMPortGPON工作原理-GTC协议GTC层包括两个子层：GTC成帧子层和TC适配子层。GTC层主要实现GEM客户接口、ONT管理和控制接口（OMCI）的适配和封装。GPON工作原理-下行帧结构GPON的下行帧格式由PCBd头和净荷两个部分组成。PCBd为下行物理层控制块（PhysicalControlBlockdownstream），提供帧同步、定时及动态带宽分配等OAM功能；净荷部分透明封装GEM帧。ONU依据PCBd获取同步等信息，依据GEM帧头的PortID过滤GEM帧。⊙PCBd中的USBWmap用于指示OLT分配ONU的时间片⊙SStart用于指示分配时隙的开始时间。该时间以字节为单位，在上行帧中从0开始，并且限制上行帧的大小不超过65536字节，可满足2.488Gbit/s的上行速率要求。SStop用于指示分配时隙的结束时间。GPON工作原理-上行帧结构GPON的上行帧是按照125

s划分的虚拟帧结构，实际是由若干个突发时间片构成，时间片的长度由下行帧中USBWMap域确定：GPON工作原理-GEM结构GPON的业务封装采用了GEM帧（GPONEncapsulationMethod），该协议能完成对以太网业务、NativeTDM业务的适配。GPON关键技术03GPON关键技术-ONU注册流程ONU能正常工作之前必须完成注册过程。ONU注册由自动发现流程完成，有两种方式：“预配置SN”方式即通过网管系统事先在OLT上预配置相关待注册ONU序列号，当ONU上电后，OLT会发现该ONU并与预配置的待注册ONU序列号进行比较，如果一致，则允许该ONU注册，直接激活ONU；“自动发现SN”方式即在OLT没有事先预配置，在ONU上电后，OLT主动发起发现ONU序列号的方式，当OLT发现新的ONU后，采用人工干预方式或者直接允许该ONU注册。GPON关键技术-管理体系结构（1）嵌入式的OAM方式嵌入式的OAM直接嵌入在GTC的帧头中，因此响应速度是最快的。嵌入式的OAM主要执行OLT向ONU进行带宽分配，OLT与ONU之间进行密钥交换，ONU向OLT上报DBA带宽请求。（2）PLOAM方式PLOAM用于物理层的OAM，作为OAM消息嵌入GTC帧中，G.984.3定义了19种下行PLOAM信息，9种上行PLOAM信息，可实现ONU的注册及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）OMCI方式OMCI方式提供了另一种OAM服务，用于实现对高层的管理。OMCI信息封装在GEM帧中，通过GEM适配层嵌入GTC帧中。OMCI主要用于OLT对ONU的带内管理，属于慢速管理通道。在ONU初始化时OLT会通知ONU建立OMCI通道，OMCI协议属于异步协议，OLT为主控制器，ONU为从控制器。一个OLT控制器可以建立多个OMCI通道分别对应每一个ONU，OLT通过不同的OMCI控制信道上来管理和控制ONU。GPON关键技术-DBADBA（DynamicallyBandwidthAssig