Page1兩大PON技術：GPON和EPONEPONGPONTCP+UDPetc.IPEthernetLayer2Layer3Layer4Layer5ormoreLayer1PON-PHYTDME1話音視頻數據VoIPAES(Optional)AAL1/AAL2AAL5GEM

FramePON-PHYTDME1話音視頻數據VoIPAES(Optional)窄帶PONA/BPONGPONNG-PONEPON10GEPONITU-T/FSANIEEE802.3過去將來GPON與EPON都是在A/BPON的基礎上發展起來,有著共同的技術起源。ITU和IEEE兩標準組織定位的不同導致GPON和EPON在技術理念存在較大差異：

ITU-T/FSAN是以會員（運營商為主）身份參與的具有官方性質的通信行業標準化組織，制定的標準更關注運營商的業務與可運營需求。

IEEE是以工程師個人身份參與的電子/電器行業化標準組織，更關注技術的創新和實現，缺乏對運營商長遠需求的理解與分析。Page2P2MPGPONEPON標準ITU.TIEEE速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G分光比1:64~1:1281:32~1:64承載ATM,Ethernet,TDMEthernet帶寬效率92%72%QOSVerygood，includingEthernet,TDM,ATMGood,onlyethernet光預算ClassA/B/CPx10/Px20測距EqD邏輯等距RTTDBA標準格式廠家自定義TDM支持直接承載TDMoverEthernet(PWE3,CESoEthernet)ONT管理OMCI無OAMITU-TG.984(強)EthernetOAM（弱，廠家擴展）運營成本低中GPON與EPON的比較Page3GPON（Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks）三大優勢：

1、更遠的傳輸距離：采用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑20KM；

2、更高的帶寬：對每用戶下行2.5G/上行1.25G（物理層）；

3、分光特性：局端單根光纖經分光后引出多路到戶光纖，節省光纖資源。GPON支持Triple－play業務，可提供全業務競爭方案可以有效解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用戶對高帶寬業務的需求，如高清電視、實況轉播等，GPON是三網合一的上佳方案。GPON標準完善，綜合業務支持好，技術要求高全球大運營商的選擇<1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+CopperBasedVDSL/ADSL2+CopperBasedPONFiberBased2002200320062010時間帶寬互聯網視頻會議遠程控制接入技術業務需求VoD標清電視視頻會議Game實況TVVoDHDTV<3km<2km<1km~20km覆蓋半徑為什么選擇GPON?Page4GPON系統采用WDM技術，實現單纖雙向傳輸（強制）。為了分離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，采用以下兩種復用技術：下行數據流采用廣播技術；上行數據流采用TDMA技術。1490nm1310nmGPON原理數據復用Page5上下行傳輸方式解釋廣播方式：GPON的下行幀長為固定的125us（每秒8000幀，每幀占用125us，每幀38880字節，即每秒38880*8000*8=2.48832Gbit/s），下行為廣播方式，所有的ONU都能收到相同的數據，但是通過ONUID來區分不同的ONU的數據，ONU通過過濾來接收屬于自己的數據。TDMA方式：GPON的上行是通過TDMA（時分復用）的方式傳輸數據，上行鏈路被分成不同的時隙，根據下行幀的upstreambandwidthmap字段來給每個ONU分配上行時隙，這樣所有的ONU就可以按照一定的秩序發送自己的數據了，不會產生為了爭奪時隙而沖突。每幀共有9120個時隙

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GPON提供以下幾種異步傳輸速率：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

支持最大邏輯距離為：60km

支持最大物理距離為：20km

支持最大距離差為：20km

分光比為1：64，可升級為1：128GPON網絡基本性能參數

ONU

OLT

ONU

距離差:20km

邏輯距離:60km

邏輯分光比:128

UNI

SNI

Page7內容介紹PON的基本概念GPON的關鍵技術GPON的組網應用Page8ITU-TG.984.3GPONTC層規格要求GTC復用結構及協議棧介紹GTC幀結構介紹ONU注冊激活流程DBA規格要求告警和性能ITU-TG-984.1/2/3/4產品開發簡單產品兼容性強ITU-TG.984.1GPON網絡參數說明保護倒換組網要求ITU-TG.984.4OMCI消息結構介紹OMCI設備管理框架OMCI實現原理簡述ITU-TG.984.2PMD層規格要求2.488Gbps下行光接口參數規格要求1.244Gbps上行光接口參數規格要求物理層開銷分配GPON標準協議Page9廣播方式：GPON的下行幀長為固定的125us，下行為廣播方式，所有的ONU都能收到相同的數據，但是通過GEMPORTID來區分不同的業務的數據，ONU通過過濾來接收屬于自己的數據。GPON原理下行數據Page10TDMA方式：GPON的上行是通過TDMA（時分復用）的方式傳輸數據，上行鏈路被分成不同的時隙，根據下行幀的upstreambandwidthmap字段來給每個ONU分配上行時隙，這樣所有的ONU就可以按照一定的秩序發送自己的數據了，不會產生為了爭奪時隙而沖突。GPON原理上行數據Page11GPON協議棧Page12GPON協議棧高層傳輸媒質層傳輸匯聚層（TC層）GTC適配子層GTC成幀子層物理媒質相關子層（PMD層）Page13GPON的基本協議概念-T-CONTT-CONT(TransmissionContainers)

T-CONT的全稱是TransmissionContainer，傳輸容器，是的，對于上行數據來說它就是一個“容器”，上行數據就放在這個“容器”中。但是一定要注意的是，T-CONT并沒有物理上對應的概念，也就是說并沒有什么物理的容器，它僅僅是個邏輯的概念。一個T-CONT對應一種帶寬業務流，這種業務流有自己的Qos特征，Qos特征主要體現在帶寬保證上，分為固定帶寬，保證帶寬，保證/不保證帶寬，盡力轉發，混合方式五種。T-CONT的主要是從帶寬的保證角度而不是從業務的種類（如CBR，UBR等，這里包含了帶寬、延時、抖動等等的考慮），來劃分的。每個T-CONT用Alloc-ID來標識。每個T-CONT的流量由多個VP或Port組成。而每個T-CONT中的VP或Port可以是來自任意ONU的。T-CONT是業務流量的集合體，通過Alloc-ID標識，一種T-CONT只能承載一種數據類型。Page14GPON的基本協議概念-T-CONTT-CONT的由來OLT如何區分不同ONT的上行數據？下行數據是OLT廣播下來的，ONT只需要從這堆信息中間撥出屬于自己的那部分信息就行了。但是上行流就不一樣了，因為上行流涉及到一個信息沖突的問題，目前PON技術采用的是上行TDMA，我們要將每個ONT發送數據的時間區分開來，這樣OLT才不會混淆上傳的數據。ONT怎么知道自己在哪個時間開始發數據呢？ONT怎么知道自己有多長的時間來發送數據呢？這就需要OLT與ONT之間達成某種協議來完成上述功能。如果OLT分配給某ONT的發送時間比較長，那么會發生什么呢？如果ONT發送的數據量比較大，也就是說這個ONT的帶寬比較大。那問題來了，就是OLT以什么為分配帶寬的標志呢？最明顯的一個答案就是ONT了，是的根據ONT是可以分配帶寬，就是說OLT只要安排在哪個時間段內，某個ONT發送數據就行了。但是這樣帶來的問題是帶寬的浪費。為什么呢？因為在某個時間段內如果ONT并沒有數據要發送，它還是會占用這段時間的，以至于別的有大量數據要發送的ONT不能利用這段時間類發送數據。這樣勢必會造成成本的上升。有什么好辦法么？GPON采用的是根據T-CONT來分配帶寬

Page15什么是DBA?DBA,DynamicallyBandwidthAssignment(動態帶寬分配)DBA是一種能在微秒或毫秒級的時間間隔內完成對上行帶寬的動態分配的機制動態帶寬分配采用集中控制方式：所有的ONU的上行信息發送，都要向OLT申請帶寬，OLT根據ONU的請求按照一定的算法給予帶寬（時隙）占用授權，ONU根據分配的時隙發送信息。其分配準許算法的基本思想是：各ONU利用上行可分割時隙反映信元到達的時間分布并請求帶寬，OLT根據各ONU的請求公平合理地分配帶寬。基本工作原理為OLT安排好各ONU允許發送上行信號的時隙，發出時隙分配幀。ONU根據時隙分配幀，在OLT分配給它的時隙中發出自己的上行信號。這樣，ONU之間就可以共同享有上行信道，即眾多的ONU共享有限的上行信道帶寬。

GPON的基本協議概念-DBAPage16GPON的基本協議概念-DBADBA（DynamicallyBandwidthAssignment）的由來有了T-CONT，OLT就可以根據T-CONT來分配帶寬了。當然一個ONT可以有多個T-CONT，這樣帶來的好處是可以根據不同的業務對帶寬的要求不同來分配不同類型的T-CONT。所以T-CONT應該有不同的類型，目前T-CONT一般有四類基本類型：Fix，Assure，NotAssure和BestEffort（Max）。它們都是用來表示不同的帶寬分配策略的。他們之間有什么不同

呢？不同之處就要涉及到DBA的概念了。動態帶寬分配算法就是實時地改變GPON的各ONU上行帶寬的機制。GPON中如果用帶寬靜態分配，對數據通信這樣的變速率業務很不適合，如按峰值速率靜態分配帶寬則整個系統帶寬很快就被耗盡，帶寬利用率很低，而動態帶寬分配使系統帶寬利用率大幅度提高。通過DBA，我們可以根據ONU突發業務的要求，通過在ONU之間動態調節帶寬來提高PON上行帶寬效率。Page17GPON的基本協議概念-DBADBA如何實現動態帶寬分配

目前T-CONT有四類基本類型：Fix，Assure，NotAssure和BestEffort（Max）。它們都是用來表示不同的帶寬分配策略的。他們之間有什么不同

呢？不同之處由DBA來完成的

。

Fix的帶寬是固定分配的，就是說固定分配給某個T-CONT的，在這個T-CONT對應的時間段內，即使這個T-CONT沒有數據，這個時間段也會是留給這個T-CONT的。這是很重要的，因為這可以保證很重要的數據能確保無誤的送上去。Assure的帶寬是確保帶寬，就是說這個類型的T-CONT內的數據總是可以發送上去這個T-CONT對應帶寬的數據量，只要有數據要發送，而且也在帶寬的范圍內的，OLT總是會滿足的，但是如果這個T-CONT沒有太多的數據要發送，那么這部分的帶寬就可以拿來給別的需要帶寬的T-CONT來使用。其實對于NotAssure和BestEffort的T-CONT，它們的性質差不多，都是不能確保這個T-CONT能有這么多的帶寬的，主要還是要看OLT的帶寬的使用情況，如果還有剩余帶寬的話，那么OLT就會考慮將剩余帶寬分配給它們，唯一不同的是NotAssure比BestEffort的優先級要高，就是說如果有剩余帶寬，NotAssure將會首先得到滿足，如果還有剩余帶寬，那才會輪到BestEffort。Page18

帶寬類型分為FB,AB,NAB,BE。動太帶寬分配模板的五種類型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5。大家可以考慮一個問題，現在是有四種帶寬類型，那是不是每種業務分配不同的帶寬類型就既能保證不同的業務分配不同的帶寬，又能保證帶寬不被浪費？顯然不能，例如，這樣的一個應用場景如何實現：要求語音業務帶寬固定分配，上網業務保證帶寬為1M，最大帶寬為2M。那如何解決上述問題呢，采用帶寬分配模板來解決。GPON的基本協議概念-DBAPage19DBA的實現過程OLT內部DBA模塊不斷收集DBA報告信息，進行相關計算，并將計算結果以BWMap的形式下發給各ONU。各ONU根據BWMap信息在各自的時隙內發送上行突發數據，占用上行帶寬。DBA算法邏輯DBA報告BWMapTimeslotT-CONTT-CONTT-CONTONU的調度器ONUOLT控制平面數據平面GPON的基本協議概念-DBAPage20DBA的兩種實現過程：SR(StatusReporting)-DBA

PayloadUSBWMapDataReportPCBdD/SDirectionU/SDirectionOLTONT①②③④OLT根據上次計算的結果在下行幀頭中下發BWMap。ONU根據帶寬分配信息在規定的時隙上發送目前T-CONT中等待發送的數據狀態報告。OLT收到ONU的狀態報告后，經過DBA計算并更新BWMap，在下一幀進行下發。ONU收到OLT下發的BWMap消息后，在指定的時隙上發送數據。GPON的基本協議概念-DBAPage21GPON的基本協議概念-GemportGemport的由來

好的，我們有了表示帶寬的概念了，那么還需要什么呢？再想想，假設我們需要將語音給予Fix的帶寬，那我們要怎么辦呢？也就是要將語音綁定到Fix的T-CONT上，但是怎么綁定呢？通過承載流的一個通道―――gemport。這里所說的通道并不是真正的物理通道，僅僅是能夠標識一些數據流的流向的概念。正像T-CONT一樣，能夠標識gemport的也是一個ID而已，稱為Port-ID。這個在一個OLTPon口下也是唯一的。范圍為0～4095。

Gemport概念

GPON的GEM與ATM部分類似也是面向虛連接的。在OLT和ONT之間必須建立虛連接才能轉發數據。每個GEM的連接用PortID來標識。T-CONT是從帶寬的角度標識各種業務流的類型。PortID標識的是ONU的業務虛端口（虛連接），即標識是具體的業務流承載的通道，這種通道是虛擬的，PortID是能起到地址的作用，如同VP一樣。可以將各種業務與GEM的虛連接關聯起來，比如將某種Vlan的所有流量映射到某個Port/VP上，或將沒個源MAC的所有流量映射到某個Port上，也可以將一種流（流分類規則定義出來的流）作為一種業務由某個PortID來標識。PortID<＝>VPI/VCI。PortID的用法和含義與VPI/VCI完全一樣。Page22GPON的基本協議概念-流流好了。通道都已經建立好了，現在就進入正題了，配置一條數據流。正像上面所提到的流是建立在gemport這個概念上的，所以我們必須將流映射到某個gemport上。要將流映射到gemport上，我們必須要建立一個映射的規則，一個簡單的映射規則就可以了，只要能區分在一個gemport中不同的流就可以了。目前實現了幾種協議規定的映射規則，在我們看到這就是所謂的MappingMode。MappingMode就是我們提到的映射模式，現在我們有多種映射，有Vlan，Priority，Vlan＋Priority，DSCP等，目前現網用的有兩種：Vlan和Priority這兩種映射方式。其他的是一樣的，僅僅是參數值不一樣而已。提到流的映射，我們以下行流來講解會比較清楚點，因為分流是自上而下的，比較直觀。假設流已經到了gemport的終結點了，就是說現在gemport的導航任務已經完成，所有的流都匯聚到了一點了，下一步的任務是將這些流分類，再分發出去。Page23IFponONUONUONUT-CONTPortT-CONTPortPortT-CONTT-CONTPortPortPortPortPort不同的ONU用ONU-ID標識不同的T-CONT用Alloc-ID標識不同的GEM-PORT用Port-ID標識GPON復用示意圖(ATM&GEM)IFponONUONUONUT-CONTPVCT-CONTPVCPVCT-CONTT-CONTPVCPVCPVCPVCPVC不同的ONU用ONU-ID標識不同的T-CONT用Alloc-ID標識不同的PVC用VPI/VCI標識(ATM業務)(GEM業務)Page24一個OLT與多個ONTONUONUONUT-CONTGEMPortT-CONTGEMPortGEMPortT-CONTT-CONTGEMPortGEMPortGEMPortGEMPortGEMPort不同的ONU用ONU-ID標識不同的T-CONT用Alloc-ID標識不同的GEM-PORT用Port-ID標識PON光口每個GPON端口，支持1：64分光比，即可提供64路ONT接入。每個ONU上可以有多個T-CONT,每個TCONT可以綁多個GEMPORT.T-CONT就相當于一個物理的緩存，只有綁定了DBA模板才能限速。

DBA123OLTPage25GPON幀結構

了解以上GPON技術涉及的一些概念后，我們在具體了解一下GPON幀結構，以知道流、T-cont等數據是如何傳輸的。

GPON的物理層是定長的TDM幀125US，不論是上行幀還是下行幀；

GPON幀結構：幀頭和凈荷。

GPON幀信息：

1、數據信息：下行幀的凈荷部分有兩種：ATM信元、GEM信元。上行幀的凈荷部分有三種：ATM信元、GEM信元、DBA幀。

2、控制信息：OMCI、EOAM，PLOAM。數據信息都是在凈荷中，而控制信息有的在凈荷中，有的在幀頭中。

數據125us/幀,粒度到字節1字節/幀，所以粒度1字節/125us，則8000字節/s，也是就64Kbit/s；GPON幀長有：幀長19440字節，即19440字節/幀，則每秒傳輸1.24416Gbit(19440字節)×(8bit/字節)×(1s/125us)=1.24416Gbit/s幀長38880字節，即38880字節/幀，則每秒傳輸2.48832Gbit(38880字節)×(8bit/字節)×(1s/125us)=2.48832Gbit/s此處的K，G分別為10的3次方，10的9次方。Page26PhysicalControlBlockDownstream(PCBd)PayloadAllocIDStartEndAllocIDStartEnd1100200x300500T-CONT1(ONT1)T-CONTx(ONT2)Slot100Slot200Slot300Slot500PLOuPLOAMuPLSuDBRuxPayloadxDBRuYPayloadyUpstreamBandwidthMap125usDownstreamFramingUpstreamFramingOLTONT1ONT64GPON下行幀結構AllocIDStartEndy501650ONT21xyT-CONTy(ONT2)Slot650Slot501T-CONTxT-CONTyPage27PCBdnPayloadnPCBdn+1Payloadn+1Psync4bytesIdent4bytesPLOAMd13bytesBIP1bytesPlend4bytesPlend4bytesUSBWMapN*8bytesFECInd1bitReserved1bitSuper-frameCounter30bitsBlenBWMapLength12bitsAlenATMPartitionLength12bitsCRC8bitsAccess18bytesAccess28bytes…..Accessn8bytesAllocID12bitsFlags12bitsSStart2bytesSStop2bytesCRC1byteSendPLS1bitSendPLOAMu1bitUseFEC1bitSendDBRu2bitsReserved7bits125usCoverageofthisBIPCoverageofnextBIPDownstreamFramingGPON下行幀結構125usPage28GPON下行幀結構GPON的下行是同步的，每隔125us為一個下行幀。下行幀的長度為固定125us，38880字節。每個下行幀并不是只發往一個ONT的，而是可以發往多個ONT。每個下行幀的幀頭PCBd，各ONT都能收到，都要進行處理。這個幀頭是公共的其中沒有地址信息。每個下行幀的凈荷部分中包含了很多個GEM的幀，每個GEM幀的幀頭中包含有PortID的地址信息。收到下行幀后，每個ONT先處理幀頭PCBd，然后取出凈荷部門屬于自己的PortID的GEM的幀。Page29GPON下行幀結構GPON下行數據幀的幀頭PCBd的USBWMap字段就是用于對ONU發送數據進行授權。該字段指示哪個AllocID（一個ONU可以對應一個AllocID或多個ID）何時開始發送數據何時停止發送數據。這樣，在正常情況下，上行方向的任意時刻都只有一個ONU在發送數據。USBWMap字段的指針指示的數值是以字節為單位，GPON系統可以實現以64kb/s為步長的上行帶寬分配。對上行幀的授權是每個幀都要進行的，即使沒有下行數據也要發空下行幀來對上行幀進行授權。Page30GEMPayloadHEC13bitsPTI3bitsPortID12bitsPLI12bitsGEMFrameEthernetPacketDASFDPreambleInterpacketgapSALength\TypeMACclientdataFECEOF5bytesGPON系統對以太網幀進行解析，將數據部分直接映射到GEMPayload中去進行傳輸。GEM幀會自動封裝頭信息。映射的格式清晰，設備很好實現，兼容性好。以太網業務在GPON中的映射方式Page31TDMTDMdataPayloadTDMfragmentHECPTIPortIDPLIGEMFrameIngressbufferTDMBufferTDM業務在GPON中的映射方式TDM業務先導入緩存中進行排隊，并且按照固定的字節數復用到GEM幀中進行傳輸。這種方式不對具體的TDM業務進行感知，只進行透傳處理。GEM幀具有定長的特點，對TDM業務傳輸非常有利。Page32TM

GMACGIUPON光口GPBC華為GPON下行流復用解復用的實現scu1xNIADLSWHG850T-CONT分光器GMACT-CONTDBAETHETHGEMGEMGEMPCBdBWMapETHPage33TM

GMACGIUPON光口GPBC華為GPON上行流復用解復用的實現scu1xNIADLSWHG850T-CONT1分光器GMACT-CONT2DBAETHETHGEM4GEMGEMPLOuDBRu1ETHGEM4GEMDBRu2ETHGEM6ETHGEM6ETHPage34PON的基本概念GPON的關鍵技術GPON的組網應用Page35FTTx全業務接入方案模型ASP/ISPONU&CPEIPTVPhoneNSPODNPhonePCBRASAAAServerIPCoreEthernetMA5680TNGN/IMSInternetIPTVServerMiddle

wareNMSTL1/CORBA

/APICarrier’sOSSPCONT(HG8xx)CPEMxUVoiceSBUE1SplitterBase

station2G/3GFTTHSplitterNativeTDMSDHE1E1IPTV業務HSI業務VoIP業務移動承載業務FTTBPage36GPONNativeTDM業務——E1/STM-1解決移動基站和商業用戶PBX語音接入的TDM業務傳輸STM-1上行方案滿足客戶對于大容量集中上行的要求。BTS/NodeBGPONOLTE1OT928E1BSC/RNCN*E1/STM-1PSTNPLMN/3GSplitter1xNE1OT928BusinessPBXSDHNetwork應用場景：針對GPON的定長幀傳輸特點，TDM在GPON線路上承載具有天然優勢。TDMoGEM的實現是將TDM幀直接封裝到GEM幀中進行傳輸。在GPON線路上給封裝有TDM幀的GEM給與最高的優先級，保證TDM的傳輸質量。在同步方面，系統采用統一的