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1、GPON 基础知识培训,杨会春 2012.2,主要内容,网络结构宽带接入网的组网模型 相关知识简介简介,网络结构,GPON,宽带接入网的组网模型,接入节点：完成用户的接入功能，对应于ONU。传输网络：建立长距离信息传送通道，完成信息的传输和分发，对应于ODN。汇聚节点：完成多个接入节点的业务流量汇聚和处理功能，对应于OLT。,相关知识,ODN 光纤,多模光纤中心玻璃芯较粗，可传多种模式的光。模间色散较大，传输距离比较近。一般用橙色（橘红色）表示，也有的用灰色表示。,单模光纤中心玻璃芯很细，只能传一种模式的光。其模间色散很小，传输距离较长。一般用黄色表示,ODN 光纤连接器,FCFerrule
2、Connector螺丝紧固型。用于公共通信线路，局域网，CATV，测量仪器等（如光功率计、可调衰减器）。SCSubscriber Connector/Standard Connector推压型，可以很容易地装卸。是最普通的连接器。重量轻，体积小，便于操作。用于OLT和ONU的PON口。LCLucent Connector/Local Connector为推压型，可以很容易地装卸。是超小型光连接器，可以进行高密度装配。用于OLT上连接口,ODN 光纤接头,PCPhysical Contact微球面研磨抛光。回波损耗40dB，常用于电信网络，传输数据和语音信号。蓝色接头。APCAngled Phy
3、sical Contact。呈8度角并做微球面研磨抛光。回波损耗60dB，常用于有线电视网络，传输CATV信号。绿色接头。,GPON标准,GPON标准由是国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-T)制定，2003年颁布、，2005年颁布、G.984.4。它是国际电信联盟管理下的专门制定远程通信相关国际标准的组织。G.984.1:总体要求G.984.2:物理媒质相关(PMD)层要求G.984.3:传输汇聚(TC)层要求G.984.4:ONT 管理控制接口(OMCI)要求,ODN-分光器光衰减,GPON 上下行数据,下行：时分复用(TDM)广播方式,上行：时分多址(TDMA)方式,G.652标准单
4、模光纤下行（OLT到ONU）波长1490nm，承载语音和数据信号上行（ONU到OLT）波长1310nm，承载语音和数据信号下行还可以使用1550nm的波长，用于承载CATV视频信号,波长,传输距离和分路比,GPON系统的最大逻辑距离规定为60km。GPON系统最大物理距离和最大分路比应符合类型1）或2）的要求，可选支持类型3）。OLT和ONU之间的最大物理距离不小于20km，支持的最大分路比至少为1:16。2)OLT和ONU之间的最大物理距离不小于10km，支持的最大分路比至少为1:32。3)OLT和ONU之间的最大物理距离不小于10km，支持的最大分路比至少为1:64。在不考虑光功率预算的条
5、件下，GPON TC层可支持的最大分路比应为1:128。GPON系统应支持的最大光纤距离差至少为20km。,简介,GTC系统协议栈,GTC帧分类,在GTC成帧子层中，GTC帧可分为：GPON Encapsulation Mode(GEM)：GEM是一种在GPON上封装数据的方式，虽然它可封装任何数 据类型，但实际类型取决于业务情况，GEM提供面向连接的通信。embedded OAM：嵌入式OAM提供对时间敏感的OAM功能，包括带宽授权、安全密钥交互和DBA相关功能。Physical Layer OAM（PLOAM）：提供PON管理功能，如测距、ONU激活、OMCC建立和告警传送。,媒质接入控制
6、,GTC系统为上行业务流提供媒质接入控制，其基本思路是：下行帧指示上行流在上行帧中的允许位置，上行帧和下行帧同步。OLT在PCBd中发送指针，这些指针指示了每个ONU上行发送的开始和结束时间。这样在任意时刻只有一个ONU可以访问媒质，在正常工作状态下不会发生碰撞。指针以字节为单位，允许OLT以带宽粒度为64kbit/s对媒质进行有效的静态控制。然而，一些OLT应用可以选择更大的指针粒度来实现更好的动态带宽调度控制。要求OLT向各ONU发送的指针按开始时间的升序排列，建议所有指针都按其开始时间的升序发送。,媒质接入控制,GTC 和受控用户数据之间的关系,GTC系统根据T-CONT管理业务流，每个
7、T-CONT由Alloc-ID标识。一个T-CONT可包含一个或多个GEM Port-ID。OLT监控每个T-CONT的流量负载，并调整带宽分配来更好地分配PON资源。GTC系统无法获知或维持各Port-ID之间的QoS关系，该功能由PON终端的GEM客户端来完成。,资源分配的概念,资源可动态或静态分配给各逻辑链路。在动态资源分配方式中，OLT 通过检查来自ONU的DBA 报告和/或通过输入业务流的自监测来了解拥塞情况，然后分配足够的资源。在静态资源分配方式中，OLT 应根据提供的资源分配带宽。,动态带宽分配（DBA）,GPON系统应采用动态带宽分配机制（DBA）来提高系统带宽利用率以及保证业
8、务公平性和QoS，应能根据T-CONT分配带宽授权。DBA机制应保证ONU的上行流量不超过一个PON口的最大带宽。DBA的最小带宽分配粒度不应大于256kbit/s。DBA的精度应优于5。,T-CONT 类型,符号定义,RF 固定带宽（Fixed bandwidth），以bit/s 为单位RA 保证带宽（Assured bandwidth），以bit/s 为单位RM 最大带宽（Maximum bandwidth），以bit/s 为单位RNA 非保证带宽（Non-assured bandwidth），以bit/s 为单位SBE 用于尽力而为带宽分配的剩余带宽，以bit/s 为单位AB 用于补充带
9、宽分配的三重指示符：None,NA,BE,Alloc-ID 流量描述器和T-CONT 类型,T-CONT类型1仅由固定带宽组成并且不能参与剩余带宽分配。它适合承载固定速 率且时延和抖动敏感的业务流，或者是要求低延时的可变速率业务流。T-CONT类型2仅由保证带宽组成并且不能参与剩余带宽分配。它适合承载开-关类型的业务流，这类业务流的速率事先已知并且没有严格的时延和抖动要求。T-CONT类型3由保证带宽和非保证带宽组成。它适合承载可变速率的突发性业务流，类业务流要求能够保证平均速率。T-CONT类型4由尽力而为带宽组成，无固定带宽和保证带宽。它适合承载可变速率的务流，对时延不敏感。T-CONT类
10、型5是其他T-CONT类型的组合，可用于承载所有的业务流。引入T-CONT类型这个概念的目的是为了简化Alloc-ID流量描述器模型。T-CONT类型值无需进行编码，也不会出现在PON接口处，也无需通知ONU知晓。GPON系统根据流量描述器参数而不是T-CONT类型向各Alloc-ID分配带宽。,下行GTC 帧结构,当下行数据速率为2.48832Gbit/s时，下行GTC帧长为125s，即38880字节。所有域的发送顺序从最高比特位（MSB）开始，例如0 xF0表示从1开始发送，在0结束。,下行物理控制块（PCBd）,PCBd由多个域组成。OLT以广播方式发送PCBd，每个ONU均接收完整的P
11、CBd信息，并根据其中的信息进行相应操作。,上行GTC 帧结构,上行GTC帧长为125us。对于上行速率为1.24416Gbit/s的GPON系统，上行GTC帧长为19440字节。对于上行速率为2.48832Gbit/s的GPON系统，上行GTC帧长为38880字节。每个上行帧中包含来自一个或多个ONU的传输突发。,GEM 帧到GTC 净荷的映射,GTC 协议以透明方式承载GEM 流。GEM 协议有两个功能：一是用户数据帧定界，二是为复用提供端口标识。术语“用户数据帧”表示来自和去往用户的帧。,GEM 帧头格式,GEM 帧头由净荷长度指示（PLI）、Port-ID、净荷类型指示（PTI）和13
12、 比特的帧头差错控制（HEC）域组成。PLI 以字节为单位指示紧跟帧头的净荷段长度L。通过PLI 可查找下一个帧头从而提供定界。由于PLI 域只有12 比特，所以最多可指示4095 字节。如果用户数据帧长大于4095字节，则应要拆分成小于4095 字节的碎片。Port-ID 用来标识PON 中4096 个不同的业务流以实现复用功能。每个Port-ID 包含一个用户传送流。在一个Alloc-ID 或T-CONT 中可以传输1 个或多个Port-ID。PTI域用于指示净荷类型和相应的处理方式。,PLOAM 消息格式,PLOAM 字段的13 字节传送由事件触发的OAM 告警信息或threshold-
13、crossing 告警信息，另外，所有与激活相关的信息也被映射到该字段中。,ONU ID用于标识具体的ONU。在测距协议中，每个ONU获得一个编号：ONU-ID。ONU-ID取值范围可以从0到253。0 xFF用于向所有的ONU广播。Message ID用于标识消息类型。Message Data这些字节用于承载GTC消息的净荷。CRC该域是帧校验序列。当CRC不正确时，接收端将丢弃此消息。,ONU 激活概述,ONU的激活过程由OLT控制，其激活过程大致如下：ONU 通过Upstream_Overhead 消息接收工作参数 ONU 根据接收到的工作参数调整自己的参数（如：发送光功率）OLT 通过
14、Serial_Number Acquisition 流程发现新ONU 的序列号 OLT 给所有新ONU 分配ONU-ID OLT 测量新ONU 的均衡时延 OLT 将测量的均衡时延传送给ONU ONU 根据均衡时延调整其上行帧的发送起始点以上激活过程是通过交互上下行标记（flag）以及PLOAM消息来完成的。在正常工作状态下，所有传输信号都可以被用来监测信号到达的相位。通过监测传输信号的相位，可以更新均衡时延。,测距过程,序列号获取,ONU 状态图,Managed Entity Relation Diagrams,ME之间用虚线相连，表示隐式关联，即ME instance 相等。(10 x)表
15、示如有一个“Managed Entity A”就必须关联一个“Managed Entity B”；如有一个“Managed Entity B”就有零 个或X个“Managed Entity A”与它关联。,N:1 bridging(单bridge连通N个UNI ports),1:M mapping(基于802.1p优先级的单UNI对M个ANI),1:P filtering(单UNI对多ANI，基于vlan信息非优先级),N:M bridge-mapping(N个UNI ports 对M个ANI),OMCI 报文格式,Message type,Create,Create response,Set
16、,Set response,Get,Get response,T-CONT 简介,Attributes:Managed entity id Alloc-id:由OLT配置；Mode indicator:Policy:Actions：Get,set,GEM port network CTP 简介,Attributes:Managed entity id Port id value:由OLT配置 T-CONT pointer:关联的T-CONT instance Direction:Traffic management pointer for upstream:Traffic descriptor
17、 profile pointer:UNI counter:Priority queue pointer for downstream:Actions：Create,delete,get,set,GEM interworking termination point简介,Attributes:Managed entity id GEM port network CTP connectivity pointer:关联的GEM port network CTP instance Interworking option:Service profile pointer:Interworking termi
18、nation point pointer:PPTP counter:Operational state:GAL profile pointer:GAL loopback configuration:Actions：Create,delete,get,set,Multicast GEM interworking termination point简介,Attributes:Managed entity id GEM port network CTP connectivity pointer:关联的GEM port network CTP instance Interworking option:
19、Service profile pointer:Interworking termination point pointer:PPTP counter:Operational state:GAL profile pointer:GAL loopback configuration:Multicast address table:Actions：Create,delete,get,get next,set,MAC bridge service profile简介,Attributes:Managed entity id Spanning tree ind:Learning ind:Port br
20、idging ind:Priority:Max age:Hello time:Forward delay:Unknown MAC address discard:MAC learning depth:Actions：Create,delete,get,set,MAC bridge port configuration data 简介,Attributes:Managed entity id Bridge id pointer:Port num:TP type:TP pointer:Port priority:Port path cost:Port spanning tree ind:Encap
21、sulation method:LAN FCS ind:Port MAC address:Outbound TD pointer:Inbound TD pointer:Actions：Create,delete,get,set,802.1p mapper service profile简介,Attributes:Managed entity id TP pointer:GEM interworking termination point.Interwork TP pointer for P-bit priority 0:Interwork TP pointer for P-bit priori
22、ty 1:Interwork TP pointer for P-bit priority 2:Interwork TP pointer for P-bit priority 3:Interwork TP pointer for P-bit priority 4:Interwork TP pointer for P-bit priority 5:Interwork TP pointer for P-bit priority 6:Interwork TP pointer for P-bit priority 7:Unmarked frame option:DSCP to P-bit mapping
23、:Default P-bit marking:TP type:Actions：Create,delete,get,set,VLAN tagging filter data 简介,Attributes:Managed entity id VLAN filter list:Forward operation:Number of entries:Actions：Create,delete,get,set,VLAN tagging operation configuration data简介,Attributes:Managed entity id Upstream VLAN tagging oper
24、ation mode:Upstream VLAN tag TCI value:Downstream VLAN tagging operation mode:Association type:Associated ME pointer:Actions：Create,delete,get,set,Physical path termination point Ethernet UNI 简介,Attributes:Managed entity id Expected type:Sensed type:Auto detection configuration:Ethernet loopback configuration:Administrative state:Operational state:Configuration ind:Max frame size:DTE or DCE ind:Pause time:Bridged or IP ind:ARC:ARC interval:PPPoE filter:Power control:Downstream QoS control:大亚依据ubiquoss客户自定义。Actions：Create,delete,get,set,多T-CON 业务图,单T-CON 业务图,Thank You,
