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1、GPON原理介绍,接入网产品技术部,Page 2,考虑到未来许多的宽带应用，越来越多的国家认识到必须尽早突破接入“瓶颈”，而光纤是今为止最好的传输媒介。本文主要分析 GPON技术的产生背景、应用、基本概念和特点，以及GPON系统的管理模式和终端的业务发放模式。,前 言,Page 3,参考资料,http:/接入网/光接入/光接入公共/GPON QoS专题介绍 http:/,Page 4,学习完此课程，您将会：掌握GPON的概念及发展背景理解光网络架构掌握GPON的主要协议掌握GPON的关键技术了解GPON提供的基本业务,目 标,Page 5,第1章光接入网概述第2章 PON基本概念第3章 GPO
2、N协议分析第4章 GPON关键技术第5章 GPON承载的基本业务,内容介绍,Page 6,接入网的现状,全球电信运营商处在转型过程中：1、业务竞争力的提升：提供更多业务。2、增加ARPU值：多种业务捆绑，降维护成本。3、提升用户忠诚度：提高用户对网络感受满意度，降低用户离网率。要实现转型目标，宽带提速是前提。,Page 7,Service,Access,Core,X.25,ADSL,Ethernet,PSTN,IP,ATM,FR,GSM/GPRS,CDMA,Cable,PDH,SDH,Wireless Voice,Wireless Data,High SpeedInternet,Voice,S
3、treaming,Dial-up,VoIP,Message,FTTH GPON,DSL,Wireless,Eth/IP/MPLSAggregation Network,Location&Presence,Message,Online Gaming,Voice,Data,Video,Storage,Directory,接入网的发展趋势All over IP,Page 8,如何解决“距离与带宽”的矛盾,ISDN,HDSL,ADSL,ADSL2+,VDSL 2,xDSL技术,?,xDSL技术很难解决距离与带宽的矛盾,问：怎么办？答：“光进铜退”！采用光纤接入网是不错的方案！,Page 9,光纤接入网
4、的接入方案,(a)点到点的网络,(b)路边交换网络,(c)无源光网络即:PON,Page 10,ADSL2+,PON,ADSL2+VDSL2,Centre office,Home,VDSL2,ONT,ADSL2+,10/100Base-T,1 km,2 km,IP DSLAM,GE,Curb,Building,GE,FTTC,FTTB,FTTB,FTTH,ADSL2+VDSL2,GE,FTTB,DSL,Best Suitable is the Best Choice,FTTX场景分析,Page 11,第1章光接入网概述第2章 PON基本概念第3章 GPON协议分析第4章 GPON关键技术第5章
5、 GPON承载的基本业务,内容介绍,Page 12,Passive Optical Network 无源光网络,OLT,ONU,Optical Line Terminal 光线路终端,Optical Network Unit 光网络单元,Passive Optical Splitter 无源分光器,PSTN,Internet,CATV,ONU,ONU,PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；PON由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（Optical Network Unit）和光分配网络ODN（Optical Distribution
6、Network）组成；,Passive Optical Splitter 无源分光器,什么是PON?,Page 13,两大PON技术：GPON和EPON,EPON,GPON,TCP+UDP etc.,IP,Ethernet,Layer 2,Layer 3,Layer 4,Layer 5or more,Layer 1,PON-PHY,TDME1,话音,视频,数据,VoIP,AES(Optional),AAL1/AAL2,AAL5,GEM Frame,PON-PHY,TDME1,话音,视频,数据,VoIP,AES(Optional),窄带PON,A/BPON,GPON,NG-PON,EPON,10
7、G EPON,ITU-T/FSAN,IEEE 802.3,过去,将来,GPON与EPON都是在A/BPON的基础上发展起来,有着共同的技术起源。ITU和IEEE两标准组织定位的不同导致GPON和EPON在技术理念存在较大差异：ITU-T/FSAN是以会员（运营商为主）身份参与的具有官方性质的通信行业标准化组织，制定的标准更关注运营商的业务与可运营需求。IEEE是以工程师个人身份参与的电子/电器行业化标准组织，更关注技术的创新和实现，缺乏对运营商长远需求的理解与分析。,Page 14,GPON与EPON的比较,Page 15,GPON（Gigabit-capable Passive Optica
8、l Networks）三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）；3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。GPON支持Tripleplay业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高全球大运营商的选择,为什么选择GPON?,Page 16,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
9、用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术；上行数据流采用TDMA技术。,GPON原理-数据复用,Page 17,GPON提供以下几种异步传输速率：0.15552 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up,1.24416 Gbit/s down0.15552 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down（目前的
10、主流支持速率）2.48832 Gbit/s up,2.48832 Gbit/s down 支持最大逻辑距离为：60km 支持最大物理距离为：20km 支持最大距离差为：20km 分光比为1：64，可升级为1：128,GPON网络基本性能参数,Page 18,第1章光接入网概述第2章 PON基本概念第3章 GPON协议分析第4章 GPON关键技术第5章 GPON承载的基本业务第6章 GPON系统的管理和业务发放模式第7章 GPON PK EPON,内容介绍,Page 19,ITU-T G.984.3GPON TC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
11、告警和性能,ITU-T G-984.1/2/3/4,产品开发简单产品兼容性强,ITU-T G.984.1GPON网络参数说明保护倒换组网要求,ITU-T G.984.4OMCI消息结构介绍OMCI设备管理框架OMCI实现原理简述,ITU-T G.984.2PMD层规格要求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标准协议,Page 20,广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过GEMPORT ID来区分不同的业务的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据。,GPON原
12、理-下行数据,Page 21,TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（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upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU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。,GPON原理-上行数据,Page 22,GPON 协议栈,Page 23,GPON复用示意图(ATM&GEM),(ATM业务),(GEM业务),Page 24,GPON的基本协议概念-T-CONT,T-CONT(Transmission Containers)T-CONT的全称是Transmissio
13、n Container，传输容器，是的，对于上行数据来说它就是一个“容器”，上行数据就放在这个“容器”中。但是一定要注意的是，T-CONT并没有物理上对应的概念，也就是说并没有什么物理的容器，它仅仅是个逻辑的概念。一个T-CONT对应一种带宽业务流，这种业务流有自己的Qos特征，Qos特征主要体现在带宽保证上，分为固定带宽，保证带宽，保证/不保证带宽，尽力转发，混合方式五种。T-CONT的主要是从带宽的保证角度而不是从业务的种类（如CBR，UBR等，这里包含了带宽、延时、抖动等等的考虑），来划分的。每个T-CONT用Alloc-ID来标识。每个T-CONT的流量由多个VP或Port组成。而每个
14、T-CONT中的VP或Port可以是来自任意ONU的。T-CONT是业务流量的集合体，通过Alloc-ID标识，一种T-CONT只能承载一种数据类型。,Page 25,GPON的基本协议概念-T-CONT,T-CONT 的由来OLT如何区分不同ONT的上行数据？下行数据是OLT广播下来的，ONT只需要从这堆信息中间拨出属于自己的那部分信息就行了。但是上行流就不一样了，因为上行流涉及到一个信息冲突的问题，目前PON技术采用的是上行TDMA，我们要将每个ONT发送数据的时间区分开来，这样OLT才不会混淆上传的数据。ONT怎么知道自己在哪个时间开始发数据呢？ONT怎么知道自己有多长的时间来发送数据呢
15、？这就需要OLT与ONT之间达成某种协议来完成上述功能。如果OLT分配给某ONT的发送时间比较长，那么会发生什么呢？如果ONT发送的数据量比较大，也就是说这个ONT的带宽比较大。那问题来了，就是OLT以什么为分配带宽的标志呢？最明显的一个答案就是ONT了，是的根据ONT是可以分配带宽，就是说OLT只要安排在哪个时间段内，某个ONT发送数据就行了。但是这样带来的问题是带宽的浪费。为什么呢？因为在某个时间段内如果ONT并没有数据要发送，它还是会占用这段时间的，以至于别的有大量数据要发送的ONT不能利用这段时间类发送数据。这样势必会造成成本的上升。有什么好办法么？GPON采用的是根据T-CONT来分
16、配带宽,Page 26,什么是DBA?-DBA,Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配)-DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制 动态带宽分配采用集中控制方式：所有的ONU的上行信息发送，都要向OLT申请带宽，OLT根据ONU的请求按照一定的算法给予带宽（时隙）占用授权，ONU根据分配的时隙发送信息。其分配准许算法的基本思想是：各ONU利用上行可分割时隙反映信元到达的时间分布并请求带宽，OLT根据各ONU的请求公平合理地分配带宽。基本工作原理为OLT安排好各ONU允许发送上行信号的时隙，发出时隙分配帧。ONU根据时隙分配帧
17、，在OLT分配给它的时隙中发出自己的上行信号。这样，ONU之间就可以共同享有上行信道，即众多的ONU共享有限的上行信道带宽。,GPON的基本协议概念-DBA,Page 27,GPON的基本协议概念-DBA,DBA（Dynamically Bandwidth Assignment）的由来 有了T-CONT，OLT就可以根据T-CONT来分配带宽了。当然一个ONT可以有多个T-CONT，这样带来的好处是可以根据不同的业务对带宽的要求不同来分配不同类型的T-CONT。所以T-CONT应该有不同的类型，目前T-CONT一般有四类基本类型：Fix，Assure，Not Assure和Best Effor
18、t（Max）。它们都是用来表示不同的带宽分配策略的。他们之间有什么不同呢？不同之处就要涉及到DBA的概念了。动态带宽分配算法就是实时地改变GPON的各ONU上行带宽的机制。GPON中如果用带宽静态分配，对数据通信这样的变速率业务很不适合，如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低，而动态带宽分配使系统带宽利用率大幅度提高。通过DBA，我们可以根据ONU突发业务的要求，通过在ONU之间动态调节带宽来提高PON上行带宽效率。,Page 28,GPON的基本协议概念-DBA,DBA如何实现动态带宽分配 目前T-CONT有四类基本类型：Fix，Assure，Not Assure
19、和Best Effort（Max）。它们都是用来表示不同的带宽分配策略的。他们之间有什么不同呢？不同之处由DBA来完成的。Fix的带宽是固定分配的，就是说固定分配给某个T-CONT的，在这个T-CONT对应的时间段内，即使这个T-CONT没有数据，这个时间段也会是留给这个T-CONT的。这是很重要的，因为这可以保证很重要的数据能确保无误的送上去。Assure的带宽是确保带宽，就是说这个类型的T-CONT内的数据总是可以发送上去这个T-CONT对应带宽的数据量，只要有数据要发送，而且也在带宽的范围内的，OLT总是会满足的，但是如果这个T-CONT没有太多的数据要发送，那么这部分的带宽就可以拿来给
20、别的需要带宽的T-CONT来使用。其实对于Not Assure和Best Effort的T-CONT，它们的性质差不多，都是不能确保这个T-CONT能有这么多的带宽的，主要还是要看OLT的带宽的使用情况，如果还有剩余带宽的话，那么OLT就会考虑将剩余带宽分配给它们，唯一不同的是Not Assure比Best Effort的优先级要高，就是说如果有剩余带宽，Not Assure将会首先得到满足，如果还有剩余带宽，那才会轮到Best Effort。,Page 29,带宽类型分为FB,AB,NAB,BE。动太带宽分配模板的五种类型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。大家可以
21、考虑一个问题，现在是有四种带宽类型，那是不是每种业务分配不同的带宽类型就既能保证不同的业务分配不同的带宽，又能保证带宽不被浪费？显然不能，例如，这样的一个应用场景如何实现：要求语音业务带宽固定分配，上网业务保证带宽为1M，最大带宽为2M。那如何解决上述问题呢，采用带宽分配模板来解决。,GPON的基本协议概念-DBA,Page 30,DBA的实现过程OLT内部DBA模块不断收集DBA报告信息，进行相关计算，并将计算结果以BW Map的形式下发给各ONU。各ONU根据BW Map信息在各自的时隙内发送上行突发数据，占用上行带宽。,GPON的基本协议概念-DBA,Page 31,DBA的两种实现过程
22、：SR(Status Reporting)-DBA,OLT根据上次计算的结果在下行帧头中下发BW Map。ONU根据带宽分配信息在规定的时隙上发送目前T-CONT中等待发送的数据状态报告。OLT收到ONU的状态报告后，经过DBA计算并更新BW Map，在下一帧进行下发。ONU收到OLT下发的BW Map消息后，在指定的时隙上发送数据。,GPON的基本协议概念-DBA,Page 32,在OLT处监视从NSR-ONU/ONT来的信元数据流的算法,过程(Procedure)：Step1：在确定的间隔(interval)内监视OLT接收到的信元数目。Step2：通过使用在Step1中的实时监控(rea
23、l time monitoring)结果来计算利用速率(utilization rate)。Step3：通过比较利用速率和极限值，来认识(recognize)拥塞程度。,DBA的两种实现过程：NSR(Non Status Reporting)-DBA,GPON的基本协议概念-DBA,Page 33,GPON的基本协议概念-Gemport,Gemport的由来 好的，我们有了表示带宽的概念了，那么还需要什么呢？再想想，假设我们需要将语音给予Fix的带宽，那我们要怎么办呢？也就是要将语音绑定到Fix的T-CONT上，但是怎么绑定呢？通过承载流的一个通道gemport。这里所说的通道并不是真正的物理
24、通道，仅仅是能够标识一些数据流的流向的概念。正像T-CONT一样，能够标识gemport的也是一个ID而已，称为Port-ID。这个在一个OLT Pon口下也是唯一的。范围为04095。Gemport概念 GPON的GEM与ATM部分类似也是面向虚连接的。在OLT和ONT之间必须建立虚连接才能转发数据。每个GEM的连接用PortID来标识。T-CONT是从带宽的角度标识各种业务流的类型。Port ID标识的是ONU的业务虚端口（虚连接），即标识是具体的业务流承载的通道，这种通道是虚拟的，PortID是能起到地址的作用，如同VP一样。可以将各种业务与GEM的虚连接关联起来，比如将某种Vlan的所
25、有流量映射到某个Port/VP上，或将没个源MAC的所有流量映射到某个Port上，也可以将一种流（流分类规则定义出来的流）作为一种业务由某个PortID来标识。PortID VPI/VCI。PortID的用法和含义与VPI/VCI完全一样。,Page 34,GPON的基本协议概念-流,流 好了。通道都已经建立好了，现在就进入正题了，配置一条数据流。正像上面所提到的流是建立在gemport这个概念上的，所以我们必须将流映射到某个gemport上。要将流映射到gemport上，我们必须要建立一个映射的规则，一个简单的映射规则就可以了，只要能区分在一个gemport中不同的流就可以了。目前实现了几种
26、协议规定的映射规则，在我们看到这就是所谓的Mapping Mode。Mapping Mode就是我们提到的映射模式，现在我们有多种映射，有Vlan，Priority，VlanPriority，DSCP等，目前现网用的有两种：Vlan和Priority这两种映射方式。其他的是一样的，仅仅是参数值不一样而已。提到流的映射，我们以下行流来讲解会比较清楚点，因为分流是自上而下的，比较直观。假设流已经到了gemport的终结点了，就是说现在gemport的导航任务已经完成，所有的流都汇聚到了一点了，下一步的任务是将这些流分类，再分发出去。,Page 35,GPON的基本协议概念-Flow control
27、,Flow Control 流控方式，顾名思义就是流的控制方式，那么要控制流的什么呢？流，跑数据的，控制它肯定是控制流量了。大家可以想到的是，如果上行带宽够大的话，那限制流量就没有什么意义了。因为限制本来可以做到的事情是没有理智的。这里大家应该会想到上面提到的T-CONT的了，T-CONT是用来分配上行带宽的。有了T-CONT的限制，那就会有上行数据量很大，以至于出现T-CONT对应的带宽根本不够用的情况。那怎么办呢？这时肯定会有部分数据丢失。困难来了，比如说这时有多条流都要上传很多的数据，这时到底选择哪部分数据丢弃呢？Flow Control的作用在这时候就要发挥了。Flow Control
28、的方式有三种Gemport Car Gemport Car是用来限制Gemport当中的流的流量的，也就是说这个gemport当中的流的流量我们是可以限制的。这种方式对配流的操作来讲是简单化了点，因为一个gemport中流的流量一次限制就可以了。Flow Car Flow Car就是针对一条流进行流量限制，针对不同的流进行限制的作用肯定是更大的，对流的控制也比gemport car要细致点。PQ PQ就是上行流的优先级的反映。上行优先级就是反映在上行数据拥塞的情况下的。优先上传优先级高的上行数据。怎么反映这个优先级的高低呢，相应的不同优先级的报文入不同的对队，完成PQ调度。如果有数据拥塞，那么
29、高优先级的总是最先发出去的，只要高优先级的队列有数据，低优先级队列中的数据永远不会被发送。,Page 36,一个OLT与多个ONT,ONU,ONU,ONU,T-CONT,GEM Port,T-CONT,GEM Port,GEM Port,T-CONT,T-CONT,GEM Port,GEM Port,GEM Port,GEM Port,GEM Port,不同的ONU用ONU-ID标识,不同的T-CONT用Alloc-ID标识,不同的GEM-PORT用Port-ID标识,PON光口,每个GPON 端口，支持1：64 分光比，即可提供64路ONT 接入。每个ONU上可以有多个T-CONT,每个TC
30、ONT可以绑多个GEMPORT.T-CONT就相当于一个物理的缓存，只有绑定了DBA模板才能限速。,DBA,1,2,3,OLT,Page 37,GPON帧结构,了解以上GPON技术涉及的一些概念后，我们在具体了解一下GPON帧结构，以知道流、T-cont等数据是如何传输的。GPON的物理层是定长的TDM帧 125US，不论是上行帧还是下行帧；GPON帧结构：帧头和净荷。GPON帧信息：1、数据信息：下行帧的净荷部分有两种：ATM信元、GEM信元。上行帧的净荷部分有三种：ATM信元、GEM信元、DBA帧。2、控制信息：OMCI、EOAM，PLOAM。数据信息都是在净荷中，而控制信息有的在净荷中，
31、有的在帧头中。,Page 38,Physical Control Block Downstream(PCBd),Payload,AllocID,Start,End,AllocID,Start,End,1,100,200,x,300,500,T-CONT1(ONT 1),T-CONT x(ONT 2),Slot 100,Slot 200,Slot 300,Slot 500,PLOu,PLOAMu,PLSu,DBRu x,Payload x,DBRu Y,Payload y,Upstream Bandwidth Map,125us,Downstream Framing,Upstream Frami
32、ng,GPON帧结构,AllocID,Start,End,y,501,650,1,x,y,T-CONT y(ONT 2),Slot 650,Slot 501,T-CONT x,T-CONT y,Page 39,PCBdn,Payloadn,PCBdn+1,Payloadn+1,Psync4 bytes,Ident4 bytes,PLOAMd13 bytes,BIP1 bytes,Plend4 bytes,Plend4 bytes,US BW MapN*8 bytes,FEC Ind1 bit,Reserved1 bit,Super-frame Counter 30 bits,Blen BW M
33、apLength 12 bits,Alen ATM PartitionLength 12 bits,CRC8 bits,Access 18 bytes,Access 28 bytes,.,Access n8 bytes,Alloc ID12 bits,Flags12 bits,SStart2 bytes,SStop2 bytes,CRC1 byte,Send PLS1 bit,Send PLOAMu1 bit,Use FEC1 bit,Send DBRu2 bits,Reserved7 bits,125us,Coverage of this BIP,Coverage of next BIP,D
34、ownstream Framing,GPON下行帧结构,125us,Page 40,GPON下行帧结构,GPON的下行是同步的，每隔125us为一个下行帧。下行帧的长度为固定125us，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。每个下行帧的帧头PCBd，各ONT都能收到，都要进行处理。这个帧头是公共的其中没有地址信息。每个下行帧的净荷部分中包含了很多个GEM的帧，每个GEM帧的帧头中包含有PortID的地址信息。收到下行帧后，每个ONT先处理帧头PCBd，然后取出净荷部门属于自己的PortID的GEM的帧。,Page 41,GPON下行帧结构,GPON下行数据
35、帧的帧头PCBd的US BW Map字段就是用于对ONU发送数据进行授权。该字段指示哪个Alloc ID（一个ONU可以对应一个Alloc ID或多个ID）何时开始发送数据何时停止发送数据。这样，在正常情况下，上行方向的任意时刻都只有一个ONU在发送数据。US BW Map字段的指针指示的数值是以字节为单位，GPON系统可以实现以64kb/s为步长的上行带宽分配。对上行帧的授权是每个帧都要进行的，即使没有下行数据也要发空下行帧来对上行帧进行授权。,Page 42,PLOu,PLOAMu,PLSu,DBRu x,Payload x,DBRu y,Payload y,PLOu,DBRu z,Pay
36、load z,PreambleA bytes,DelimiterB bytes,BIP1 bytes,ONU-ID1 bytes,Ind1 bytes,ONU-ID1 bytes,Msg ID1 bytes,Message10 bytes,CRC1 bytes,DBA 1,2,4bytes,CRC1 bytes,GEMheader,Framefragment,GEMheader,Full frame,GEMheader,Framefragment,PLI12bit,Gem Port ID12bit,PTI3bit,HEC13bit,ONT A,ONT B,Upstream Framing,DB
37、A Report,Pad if needed,GPON上行帧结构,T-CONT y,T-CONT x,T-CONT z,Page 43,GPON上行帧结构,一个上行帧可以包含多个ONT的数据。由于每个Alloc ID只属于一个ONT，所以当下行帧头PCBd指明上行帧的Alloc结构时，也就指明了ONT的发送次序（这个次序是由DBA算法决定的），也指明的同一个ONT中各Alloc ID的发送次序。GPON的上行帧的发送时间由下行帧头PCBd中的控制域指明，但是这里指明的是Alloc ID的发送开始结束时间。由于每个Alloc ID只属于一个ONT，故实际上也指明了各ONT在该帧中的发送次序。上行
38、帧没有一个特有的公共帧头帧尾，因为它是由多个ONT突发的数据构成的。取而代之的是帧中每个ONT的时隙（子帧）都有自己的子帧头子帧尾。即上行帧就是由多个上行子帧拼接成的。,Page 44,GPON上行帧结构,上行帧每个子帧可以由5个域组成：PLOu：（Physical Layer Overhead upstream，上行物理层开销）突发同步，包含前导码、定界符、BIP、PLOAMu 指示及 FEC 指示，其长度由 OLT 在初始化 ONU 时设置，ONU 在占据上行信道后首先发送 PLOu 单元，以使 OLT 能够快速同步并正确接收 ONU 的数据；PLSu：为功率测量序列，长度 120 字节，
39、用于调整光功率；PLOAMu：（PLOAM upstream）用于承载上行 PLOAM 信息，包含 ONU ID、Message ID、Message 及 CRC，长度 13 字节；PCBu：包含 DBA（动态带宽调整）域及 CRC 域，用于申请上行带宽，共 2 字节；Payload：填充 ATM 信元或者 GEM 帧。其中都内含有发送者的PortID。每个子帧中这五个域并不是一定都要有。每个上行帧中各个ONT的子帧都要有自己的PLOu和净荷。但PLSu，PLOAMu，PCBu是否要则是可选的，由OLT通过下行帧进行授权的同时指明每个ONT是否需要发送这三个字段。OLT通过US BW Map中
40、的每个ONT对应的Flag进行指明。,Page 45,GPON OLT与ONT交互协议介绍-OMCI,OMCI：ONT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（Managed Entity），定义了OLT和ONT之间的信息交互模型。然后描述了ONT管理和控制信道、协议及详细的消息定义。OMCI类似于SNMP。是终端管理的协议。是OLT和ONT之间运行的协议。OMCI保证了在不同厂家的OLT和ONT之间的互操作性。功能：ONT的配置管理，故障管理，性能管理以及一些业务管理的内容。协议通道：OMCI是作为数据净荷在特定的GEM通道或特定的ATM VPI/VC
41、I中传输。OMCI的特定通道是在ONT初始化注册时通过PLOAM的特殊信元过程建立起来的。,Page 46,GPON OLT与ONT交互协议介绍-PLOAM,PLOAM：用于物理层的OAM，G.984.3定义了19种下行PLOAM信息，9种上行PLOAM信息。功能：ONU的注册及ID分配；测距；OMCI管理通道Port ID，VPI/VCI分配；分配；数据加密；状态检测；误码率监视等功能。协议通道：下行帧帧头PCBd：PLOAMd；上行帧帧头：PLOAMu；这两个域都是13Byte。作为PLOAM的通道用于传递PLOAM的Message。,Page 47,GPON OLT与ONT交互协议介绍-
42、EOAM,EOAM：嵌入式OAM通道通过GTC帧头中域格式信息来提供(BDMap，DBRu等)。功能：带宽授权；密匙轮换；动态带宽分配信令（DBA）。协议通道：下行帧帧头PCBd（下行物理层控制块）：US BWMap：用来控制上行帧中的在各Alloc ID的时隙分配；上行帧帧头：DBRu Dynamic Bandwidth Report upstream。上行帧净荷：DBA帧。,Page 48,GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload中去进行传输。GEM帧会自动封装头信息。映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。,以太网业务在GPON中的映射方式,Page 4
43、9,第1章光接入网概述第2章 PON基本概念第3章 GPON协议分析第4章 GPON关键技术第5章 GPON承载的基本业务,内容介绍,Page 50,快速开启和关断能力,2#ONT,0#ONU,1#ONU,2#ONT,连续模块,0#ONU,1#ONU,突发模块,PON关键技术-突发光电技术,Page 51,快速AGC（光模块）(动态范围 20dB)快速时钟恢复,0#ONU,1#ONU,0#ONT,有快速AGC,无快速AGC,阈值线,PON关键技术-突发光电技术,2#,Page 52,OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），从而指定合适的均
44、衡延时参数EqD（Equalization Delay），保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。Ranging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。,GPON关键技术-测距,ONT,OLT(in CO),20 km,3 km,12 km,Page 53,Ranging测距原理图,OLT,ONU 处于距离修正状态,Start of D/S Frame,Reception of D/S Frame,Transmission of S/N Response,Actual Reception,of S/
45、N Resonse,Desired Start of,U/S Frame,分配 EqD,Pre-Assigned,EqD,零距离 EqD,Desired Reception,of SN Response,Sstart,U/S BW Map,containing,Ranging Request,ONU,Response,Time,Pre-Assigned,EqD,Sstart,Start of U/S Frame,for Pre-ranged ONU,时间,Page 54,ONU的激活进程,激活进程在OLT控制下工作，ONU应答OLT启动的消息。激活进程的大致步骤为：ONU从OLT接收US_OV
46、ERHEAD消息，并调整自身参数。OLT发现新连接的ONU的序列号（通过广播+随机时延方法）OLT分配ONU-ID给ONUOLT测量来自于ONU的上行流传输的到达相位（测量RTD）OLT通知ONU均衡时延（EqD)ONU根据通知的EqD值及BW Map计算上行数据发送窗口该过程通过上行/下行流传送的flag和PLOAM消息实现带内数据交换。,Page 55,ONU,Upstream-overhead PLOAM,Serial Number request,Serial Number ONU,Assign ONU_ID,Ranging Request,Serial Number ONU,Rang
47、ing time,Sync with Downstream traffic,O1,Pre-sync state,OLT,O2,Idle B/W map quiet zone,O3,Idle B/W map quiet zone,O4,O5,O6,Configure Port ID,Idle B/W map quiet zone,Password,Password Request,OMCI created,ONU注册流程,PLOAM消息:,Page 56,GTC PON系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为TDMA方式，所以只对上行方向的业务流提供QoS处理。QoS处理的最小单元是T-CONT
48、，T-CONT可以看作是ONU业务流的承载容器，调度机制是DBA（动态带宽分配）。DBA的算法是GTC的QoS处理性能的关键。GEM 在GEM层主要是针对每个GEM Port进行业务流分类，类似于DSLAM的单PVC多业务的处理方式。针对流分类后的业务分别进行优先级修改、流量监管和转发处理。ETH/TDM TDM业务（非电路仿真方式）为面向连接，系统可以通过静态配置带宽严格保证面向连接的QoS。ETH业务（包括电路仿真方式的TDM业务）主要是基于二层VLAN、COS等标识进行业务的QoS处理，QoS主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞处理、整形，它们的实现复杂度是影响QoS处理性能的关
49、键,GPON中的QoS处理,Page 57,分光器衰减计算分光器的插入损耗(1dB):(Power_input)-(Power_output of all branch),Input,Output,1:2 分光器,2:N 分光器,10 log(0.5)=-3.011:2 分光器衰减为3.01 dB 1:16分光器衰减为12.04 dB 1:64分光器衰减为18.06 dB,光功率衰减,Page 58,光纤衰减和长度有关光纤熔接点的衰减值一般小于0.2dB其他方面，如光纤弯曲等也可能造成衰减,About 0.35 dB per kmfor 1310,1490nm,Huaweis OLT and
50、ONU28 dB(Class B+),光纤衰减和光功率预算,Page 59,GPON接口参数指标（Class B+）,Page 60,IFpon,IFpon,IFpon,1：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,备用光纤,Type A 光纤备份,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,Type B OLT端口备份,IFpon,设备没有任何备份措施.主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤.业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间.如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。,OLT设备上有两个GPON接口.此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会
