GPON工作原理及应用

中国电信维护岗位认证教材编写小组编制中国电信维护岗位认证教材（IP专业）GPON技术2目录•第一章GPON系统构成•第二章GPON帧结构•第三章GPON工作原理•第四章GPON体系结构及特性•第五章GPON的加密31.1GPON标准体系-G.984系列•G.984.1——概述业务方案、参考配置、基本技术要求、保护方式•G.984.2——PMD层基本要求、和TC层的相互作用•G.984.3——TC层层次模型、复用机制、TC帧结构、激活方式、OAM功能、安全性、FEC•G.984.4——OMCI管理信息库MIB、ONT管理控制通道、ONT管理控制协议41.2GPON的拓扑结构-----点对多点PSTNIP骨干网VideoService用户驻地网LANONUONUONUOLTsplitter分支比最大可为1：128可采用PON的保护结构对ODN和需要保护的OLT、ONU实现冗余保护接入网核心网TelephoneTelephoneTelephonePBX51.3GPON的系统构成（1/4）•OLT（OpticalLineTerminal）–光线路终端–通常放置在中心机房（CO）•ONU（OpticalNetworkUnit）–光网络终端–通常放置在用户侧•POS（PassiveOpticalSplitter）–无源光分路器–是连接OLT和ONU的无源设备61.3GPON的系统构成（2/4）•低成本单纤双波长传送结构•下行中心波长1490nm•上行中心波长1310nm71.3GPON的系统构成（3/4）•OLT系统功能框图ODNinterfacefunctionODNinterfacefunctionPONTCfunctionPONTCfunctionCross-connectfunctionServiceadaptationServiceadaptationPONcoreshellCross-connectshellServiceshell81.3GPON的系统构成（4/4）•ONU系统框图91.4GPON的上下行速度(1)0.15552Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown(2)0.62208Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown(3)1.24416Gbit/sup,1.24416Gbit/sdown(4)0.15552Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown(5)0.62208Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown(6)1.24416Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown(7)2.48832Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown10目录•第一章GPON系统构成•第二章GPON帧结构•第三章GPON工作原理•第四章GPON体系结构及特性•第五章GPON的加密112.1GPON的帧结构•GTC帧•GTC帧固定帧长125US，即8K，可为TDM业务提供帧头信息PCBdnSlot0Slot1SlotRDownstreamUpstreamPCBdn+1SlotRSlot0USVirtualFrameTXInterval2^nbyteTP-Frame=125uSPayloadnSlot1Payloadn+1122.2GPON的下行帧PayloadnT=125祍P-FramePCBd1n+PCBd2n+Payload1n+PCBdnTDM&datafragmentsoverGEMsectionN*53bytesPureATMcellssection132.3GPON的上行帧PayloadDBRuMsgID1byteCRC1byteMessage10bytesONUID1bytePreamblebytesaDelimiterbytesbDBA1,2,4bytesONU-ID1byteCRC1byteBIP1bytePLOuPLSuStartTimeindicatesthisbyteboundaryInd1bytePLOAMu142.4GPON的链路层帧结构—GEM帧GEM帧结构：PayloadLengthIndicatorPLI12bitsPortID12bitsPTI3bitsHEC13bitsFragmentpayloadBytesLPayloadTypeIndicatorPTIcodeMeaning000Userdatafragment,CongestionhasNotoccurred,Nottheendofaframe001Userdatafragment,CongestionhasNotoccurred,Endofaframe010Userdatafragment,CongestionHasoccurred,Nottheendofaframe011Userdatafragment,CongestionHasoccurred,Endofaframe100GEMOAM101Reserved110Reserved111Reserved15目录•第一章GPON系统构成•第二章GPON帧结构•第三章GPON工作原理•第四章GPON体系结构及特性•第五章GPON的加密163.1GPON的工作原理（1/5）•单播/广播业务（下行）OLTpayloadHECPTIPort-id=1PLIFCSpayloadT/LSADAGEM1GEM2GEM3GEM1PCBFCSpayloadT/LSADAONU2Portid=2ONU3Portid=3ONU2Portid=1根据PORT-ID进行过滤125us173.1GPON的工作原理（2/5）•单播业务（上行）OLTFCSpayloadT/LSADAONU2Portid=2ONU3Portid=3ONU2Portid=1125uspayloadHECPTIPort-id=1PLIFCSpayloadT/LSADAGEM1ploGEM3ploGEM2ploGEM1ploGEM2ploGEM3plo上行数据用PORTID进行隔离和复用183.1GPON的工作原理（3/5）•组播业务采用广播PORID域和L2组播过滤表配合实现125usOLTpayloadHECPTIPort-id=XPLIFCSpayloadT/LSADA=YGEMXGEM2GEM3GEM1PCBFCSpayloadT/LSADA=YONU2Portid=2Portid=xMA=YONU3Portid=3Portid=xMA≠YONU2Portid=1Portid=xMA=YPortid=x构成广播域MA=组播地址表项Y是组播地址193.1GPON的工作原理（4/5）•广播业务（下行）125usOLTpayloadHECPTIPort-id=ZPLIFCSpayloadT/LSADA=ffffffGEMZGEM2GEM3GEM1PCBFCSpayloadT/LSADA=ffffffONU2Portid=2Portid=ZONU3Portid=3Portid=ZONU2Portid=1Portid=ZPortid=Z构成广播域DA=ffffff广播地址203.1GPON的工作原理（5/5）•广播业务（上行）125usOLTpayloadHECPTIPort-id=ZPLIFCSpayloadT/LSA=mac3DA=ffffffGEMZGEM2GEM3GEM1PCBFCSpayloadT/LSA=mac3DA=ffffffONU2Portid=2Portid=Zsa≠mac3ONU3Portid=3Portid=ZSa=mac3ONU2Portid=1Portid=Zsa≠mac3Portid=Z构成广播域DA=ffffff广播地址GEM3SA=mac3ploGEM3SA=mac3plo21目录•第一章GPON系统构成•第二章GPON帧结构•第三章GPON工作原理•第四章GPON体系结构及特性•第五章GPON的加密224.1GPON的体系结构G-PONPhysicalMediaDependent(GPM)layerGTCframingsub-layerATMTCadapterGEMTCadapterOMCIadapterPLOAMGEMclientOMCIATMclientTCadaptationsub-layerG-PONTransmissionConvergence(GTC)layerDBAcontrol234.2GPON系统的多业务性（1/3）•GPON的多业务性244.2GPON系统的多业务性（2/3）•支持ATM和GEM两种模式•GEM是通用封装格式，支持数据包的封装和NATIVETDM的封装•GPON支持精准的8K定时，OLT给ONU送8K定时•GPON系统在内时钟时是4级钟，锁外时钟时可达一级钟；•GPON支持对上层数据包的拆包和包的重组；可以做到无帧定界开销，效率高254.2GPON系统的多业务性（3/3）•GPON支持高优先级业务中断低优先级业务，获得优先服务，保证TDM业务良好性能PLOuPayloadPLOuPayloadGEMheaderUrgentframeGEMheaderDataframe(1of2)Framefrag(2of2)GEMheaderFrameiFramei+1GEMheaderUrgentframePTI000?StartPTI001?FullPTI001?FullPTI001?end264.3GPON系统的管理•GPON系统的管理体系结构?BWgranting?Keyswitching?DBAMultiplexingbasedonframelocationPLOAMpartitionATMpartitionGEMpartitionFrameheaderAlloc-IDfilterEmbeddedOAMATMTCadapterGEMTCadapterVPI/VCIfilterPort-IDfilterOMCIadapterOMCIPLOAMGTCframingsub-layerTCadaptationsub-layerAlloc-IDfilter274.4GPON系统的三级管理•GPON管理帧：（1）嵌入OAM（2）PLOAM帧（3）OMCI帧OctetsONUID1MessageID1Data10CRC1Octetswithinframetransmittedtop-to-bottomMSBLSBB7B0Bitswithinframetransmittedleft-to-rightGEMheader(5bytes)Transactioncorrelationidentifier(2bytes)Messagetype(1byte)Deviceidentifier(1byte)Messageidentifier(4bytes)Messagecontents(32bytes)OMCItrailer(8bytes)284.5GPON系统ONU的发现和测距•新ONU发现有两种模式：（1）随机竞争，不需要事先在OLT上配置ONU的SN号，采用SN自动学习方式（2）序列号MASK模式，需要事先在OLT上配置ONU的SN号•ONU的发现和测距分两步：（1）获取SN号，要把所有ONU的SN号获得或直到超时才结束该步（2）测量新发现ONU的距离，给ONU配置EqD时间294.5.1GPON系统ONU的发现过程•SN获取流程304.5.2GPON系统ONU的测距流程•RTD测量流程314.6GPON系统的DBA（1/10）•GPON系统的复用原理：IdentifiedbyONU-IDIdentifiedbyAlloc-IDIdentifiedbyPort-IDPONT-CONTPortPortPortPortPortPortPortPortPortONUONUONUT-CONTT-CONTT-CONT324.6GPON系统的DBA（2/10）•T-CONT1.T-CONT传送ATMVP/VCC或GEMPORT并报告自己的bu