同學們，大家好，今天的課程是：“GPON原理”。首先我們來看一下學習目標，學完本節課程后，你應該能，掌握GPON的工作原理，掌握GPON的關鍵技術。本節課主要分為三部分進行講解：分別是：GPON技術概述，GPON工作原理，GPON關鍵技術。首先我們來看第一部分，GPON技術概述。先來看GPON標準協議，在2003年3月，國際電信聯盟分局ITU-T，提出了G.984.1的協議，協議主要規范了GPON網絡參數說明，保護倒換組網要求，建議的接口類型和業務類型；2003年3月至2008年三月期間，又提出了，G.984.2的協議，協議主要規范了PMD層規格要求、ODN參數規格要求、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。2004年至2009年相繼提出了G.984.3和G.984.4。其中G.984.3主要規范了GPONTC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、加密和FEC、告警和性能。G984.4主要規范了OMCI消息結構介紹、OMCI設備管理框架、OMCI業務模型及相關實體說明、OMCI實現原理。

接著看GPON特點，GPON的特點主要有：1.基于幀的多業務（ATM、TDM、數據）傳送；

2.上行帶寬分配機制采用時隙指配（通過指示器）;

3.支持不對稱線路速率，下行2.488Gb/s，上行1.244Gb/s；

4.DBA報告、安全性開銷都綜合于物理層；

5..幀頭保護采用循環冗余碼（CRC），誤碼率估算采用比特交奇偶校驗；

6.在物理層支持QoS。

接著看GPON的基本性能參數，

接下來是GPON的同步方式，GPON同步方式以OLT為時鐘源，每125μs向下行發送一幀，通過幀中Psync域，實現OLT與ONU的同步。最后是AES加密，AES：AdvancedEncryptSystem（一種國際通用的加密算法），GPON支持下行廣播數據進行AES128加密處理

◎只對GEM幀中的payload進行加密處理

◎可定期進行AEC密鑰交換和更新，提高線路數據的安全性

接下來看第二章節，GPON工作原理先看它的數據封裝，ONU從UNI口接收到上行ETH、TDM或SDH數據。

ONU把上行數據封裝為GEM幀，發送給OLT

OLT把GEM幀解封裝為ETH、TDM或SDH數據，通過上聯口發送出去

下行方向進行類似的處理

接著是GPON的復用結構，GEMPort表示業務的最小承載單位。T-CONT:TransmissionContainers。是一種承載業務的Buffer。主要用來傳輸上行數據的單元，引入T-CONT主要是為了解決上行帶寬動態分配，以提高線路利用率。IFpon表示GPON接口。ONU：PON用戶終端，由ONUID標識。業務根據映射規則先映射到GEMPort中，然后在映射到T-CONT中進行上行傳輸。GEMport可以靈活的映射到T-CONT中，一個GEMPort可以映射到一個T-CONT中去，多個GEMPort也可以映射到同一個T-CONT中。

一個ONU的GPON接口中可以包含一個或多個T-CONT。

接著是GTC協議，GTC層包括兩個子層：GTC成幀子層和TC適配子層。GTC層主要實現GEM客戶接口、ONT管理和控制接口（OMCI）的適配和封裝。再來看下行幀結構，GPON的下行幀格式由PCBd頭和凈荷兩個部分組成。PCBd為下行物理層控制塊（PhysicalControlBlockdownstream），提供幀同步、定時及動態帶寬分配等OAM功能；凈荷部分透明封裝GEM幀。ONU依據PCBd獲取同步等信息，依據GEM幀頭的PortID過濾GEM幀。PCBd中的USBWmap用于指示OLT分配ONU的時間片

⊙SStart用于指示分配時隙的開始時間。該時間以字節為單位，在上行幀中從0開始，并且限制上行幀的大小不超過65536字節，可滿足2.488Gbit/s的上行速率要求。SStop用于指示分配時隙的結束時間。

接著是上行幀結構，GPON的上行幀是按照125s劃分的虛擬幀結構，實際是由若干個突發時間片構成，時間片的長度由下行幀中USBWMap域確定。最后是GEM結構，GPON的業務封裝采用了GEM幀（GPONEncapsulationMethod），該協議能完成對以太網業務、NativeTDM業務的適配。接著來看第三章節，GPON關鍵技術，首先看ONU注冊流程，ONU能正常工作之前必須完成注冊過程。ONU注冊由自動發現流程完成，有兩種方式：“預配置SN”方式即通過網管系統事先在OLT上預配置相關待注冊ONU序列號，當ONU上電后，OLT會發現該ONU并與預配置的待注冊ONU序列號進行比較，如果一致，則允許該ONU注冊，直接激活ONU；“自動發現SN”方式即在OLT沒有事先預配置，在ONU上電后，OLT主動發起發現ONU序列號的方式，當OLT發現新的ONU后，采用人工干預方式或者直接允許該ONU注冊。接著看管理體系結構，（1）嵌入式的OAM方式

嵌入式的OAM直接嵌入在GTC的幀頭中，因此響應速度是最快的。嵌入式的OAM主要執行OLT向ONU進行帶寬分配，OLT與ONU之間進行密鑰交換，ONU向OLT上報DBA帶寬請求。

（2）PLOAM方式

PLOAM用于物理層的OAM，作為OAM消息嵌入GTC幀中，G.984.3定義了19種下行PLOAM信息，9種上行PLOAM信息，可實現ONU的注冊及ID分配、測距、PortID分配、VPI/VCI分配、數據加密、狀態檢測、誤碼率監視等功能。

（3）OMCI方式

OMCI方式提供了另一種OAM服務，用于實現對高層的管理。OMCI信息封裝在GEM幀中，通過GEM適配層嵌入GTC幀中。OMCI主要用于OLT對ONU的帶內管理，屬于慢速管理通道。在ONU初始化時OLT會通知ONU建立OMCI通道，OMCI協議屬于異步協議，OLT為主控制器，ONU為從控制器。一個OLT控制器可以建立多個OMCI通道分別對應每一個ONU，OLT通過不同的OMCI控制信道上來管理和控制ONU。

最后來看DBA技術，DBA（DynamicallyBandwidthAssignment）動態帶寬分配

◎定義：

OLT根據ONU上T-CONT發送緩存占用情況，在微秒或毫秒級的時間內動態為其分配上行