GPON原理培訓膠片(詳細版本)

GPON原理培訓膠片(詳細版本)第一頁，共68頁?？紤]到未來許多的寬帶應用，越來越多的國家認識到必須盡早突破接入“瓶頸”，而光纖是今為止最好的傳輸媒介。本文主要分析GPON技術的產(chǎn)生背景、應用、基本概念和特點，以及GPON系統(tǒng)的管理模式和終端的業(yè)務發(fā)放模式。

前言Page2第二頁，共68頁。參考資料http:///support/知識中心/

接入網(wǎng)/光接入/光接入公共/GPONQoS專題介紹http:///support/知識中心/接入網(wǎng)/光接入/光接入公共/FTTx網(wǎng)絡配置方案Page3第三頁，共68頁。學習完此課程，您將會：掌握GPON的概念及發(fā)展背景理解光網(wǎng)絡架構(gòu)掌握GPON的主要協(xié)議掌握GPON的關鍵技術了解GPON提供的基本業(yè)務目標Page4第四頁，共68頁。第1章光接入網(wǎng)概述第2章PON基本概念第3章GPON協(xié)議分析第4章GPON關鍵技術第5章GPON承載的基本業(yè)務內(nèi)容介紹Page5第五頁，共68頁。接入網(wǎng)的現(xiàn)狀全球電信運營商處在轉(zhuǎn)型過程中：

1、業(yè)務競爭力的提升：提供更多業(yè)務。

2、增加ARPU值：多種業(yè)務捆綁，降維護成本。

3、提升用戶忠誠度：提高用戶對網(wǎng)絡感受滿意度，降低用戶離網(wǎng)率。要實現(xiàn)轉(zhuǎn)型目標，寬帶提速是前提。Page6第六頁，共68頁。ServiceAccessCoreX.25ADSLEthernetPSTNIPATMFRGSM/GPRSCDMACablePDHSDHWirelessVoiceWirelessDataHighSpeedInternetVoiceStreamingDial-upVoIPMessageFTTHGPONDSLWirelessEth/IP/MPLSAggregationNetworkLocation&PresenceMessageOnlineGamingVoiceDataVideoStorageDirectory接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢－AlloverIPPage7第七頁，共68頁。如何解決“距離與帶寬”的矛盾ISDNHDSLADSLADSL2+VDSL2xDSL技術……???xDSL技術很難解決距離與帶寬的矛盾問：怎么辦？答：“光進銅退”！采用光纖接入網(wǎng)是不錯的方案！Page8第八頁，共68頁。光纖接入網(wǎng)的接入方案(a)點到點的網(wǎng)絡

(b)路邊交換網(wǎng)絡

(c)無源光網(wǎng)絡即:PON

CurbswitchCOCOCONsubscribersL

kmL

kmL

kmPassiveopticalsplitterNsubscribersPage9第九頁，共68頁。ADSL2+PONADSL2+VDSL2CentreofficeHomeVDSL2ONTADSL2+10/100Base-T1km2kmIPDSLAMGECurbBuildingGESplitter1xNFTTCFTTBFTTBFTTHADSL2+VDSL2GEFTTBDSLBestSuitableistheBestChoiceFTTX場景分析Page10第十頁，共68頁。第1章光接入網(wǎng)概述第2章PON基本概念第3章GPON協(xié)議分析第4章GPON關鍵技術第5章GPON承載的基本業(yè)務內(nèi)容介紹Page11第十一頁，共68頁。PassiveOpticalNetwork

無源光網(wǎng)絡OLTONUOpticalLineTerminal光線路終端OpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡單元PassiveOpticalSplitter

無源分光器PSTNInternetCATVONUONUPON是一種點到多點（P2MP）結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡；

PON由光線路終端OLT（OpticalLineTerminal）、光網(wǎng)絡單元ONU（OpticalNetworkUnit）和光分配網(wǎng)絡ODN（OpticalDistributionNetwork）組成；PassiveOpticalSplitter

無源分光器什么是PON?Page12第十二頁，共68頁。兩大PON技術：GPON和EPONEPONGPONTCP+UDPetc.IPEthernetLayer2Layer3Layer4Layer5ormoreLayer1PON-PHYTDME1話音視頻數(shù)據(jù)VoIPAES(Optional)AAL1/AAL2AAL5GEM

FramePON-PHYTDME1話音視頻數(shù)據(jù)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(fā)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(zhì)的通信行業(yè)標準化組織，制定的標準更關注運營商的業(yè)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(yè)化標準組織，更關注技術的創(chuàng)新和實現(xiàn)，缺乏對運營商長遠需求的理解與分析。Page13第十三頁，共68頁。P2MPGPONEPON標準ITU.TIEEE速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G分光比1:64~1:1281:16~1:32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TDMoverEthernet

(PWE3,CESoEthernet)ornativeTDM)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Page14第十四頁，共68頁。GPON（Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks）三大優(yōu)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(jīng)分光后引出多路到戶光纖，節(jié)省光纖資源。GPON支持Triple－play業(yè)務，可提供全業(yè)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(yè)務的需求，如高清電視、實況轉(zhuǎn)播等，GPON是三網(wǎng)合一的上佳方案。GPON標準完善，綜合業(yè)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(lián)網(wǎng)視頻會議遠程控制接入技術業(yè)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?Page15第十五頁，共68頁。GPON系統(tǒng)采用WDM技術，實現(xiàn)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(shù)據(jù)流采用廣播技術；上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術。1490nm1310nmGPON原理數(shù)據(jù)復用Page16第十六頁，共68頁。

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(wǎng)絡基本性能參數(shù)

ONU

OLT

ONU

距離差:20km

邏輯距離:60km

邏輯分光比:128

UNI

SNI

Page17第十七頁，共68頁。第1章光接入網(wǎng)概述第2章PON基本概念第3章GPON協(xié)議分析第4章GPON關鍵技術第5章GPON承載的基本業(yè)務第6章GPON系統(tǒng)的管理和業(yè)務發(fā)放模式第7章GPONPKEPON內(nèi)容介紹Page18第十八頁，共68頁。ITU-TG.984.3GPONTC層規(guī)格要求GTC復用結(jié)構(gòu)及協(xié)議棧介紹GTC幀結(jié)構(gòu)介紹ONU注冊激活流程DBA規(guī)格要求告警和性能ITU-TG-984.1/2/3/4產(chǎn)品開發(fā)簡單產(chǎn)品兼容性強ITU-TG.984.1GPON網(wǎng)絡參數(shù)說明保護倒換組網(wǎng)要求ITU-TG.984.4OMCI消息結(jié)構(gòu)介紹OMCI設備管理框架OMCI實現(xiàn)原理簡述ITU-TG.984.2PMD層規(guī)格要求2.488Gbps下行光接口參數(shù)規(guī)格要求1.244Gbps上行光接口參數(shù)規(guī)格要求物理層開銷分配GPON標準協(xié)議Page19第十九頁，共68頁。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(shù)據(jù)，但是通過GEMPORTID來區(qū)分不同的業(yè)務的數(shù)據(jù)，ONU通過過濾來接收屬于自己的數(shù)據(jù)。GPON原理下行數(shù)據(jù)Page20第二十頁，共68頁。TDMA方式：GPON的上行是通過TDMA（時分復用）的方式傳輸數(shù)據(jù)，上行鏈路被分成不同的時隙，根據(jù)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(fā)送自己的數(shù)據(jù)了，不會產(chǎn)生為了爭奪時隙而沖突。GPON原理上行數(shù)據(jù)Page21第二十一頁，共68頁。GPON協(xié)議棧Page22第二十二頁，共68頁。IFponONUONUONUT-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(yè)務)(GEM業(yè)務)Page23第二十三頁，共68頁。GPON的基本協(xié)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(shù)據(jù)來說它就是一個“容器”，上行數(shù)據(jù)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(yè)務流，這種業(yè)務流有自己的Qos特征，Qos特征主要體現(xiàn)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(zhuǎn)發(fā)，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(yè)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(yè)務流量的集合體，通過Alloc-ID標識，一種T-CONT只能承載一種數(shù)據(jù)類型。Page24第二十四頁，共68頁。GPON的基本協(xié)議概念-T-CONTT-CONT的由來OLT如何區(qū)分不同ONT的上行數(shù)據(jù)？下行數(shù)據(jù)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(fā)送數(shù)據(jù)的時間區(qū)分開來，這樣OLT才不會混淆上傳的數(shù)據(jù)。ONT怎么知道自己在哪個時間開始發(fā)數(shù)據(jù)呢？ONT怎么知道自己有多長的時間來發(fā)送數(shù)據(jù)呢？這就需要OLT與ONT之間達成某種協(xié)議來完成上述功能。如果OLT分配給某ONT的發(fā)送時間比較長，那么會發(fā)生什么呢？如果ONT發(fā)送的數(shù)據(jù)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(jù)ONT是可以分配帶寬，就是說OLT只要安排在哪個時間段內(nèi)，某個ONT發(fā)送數(shù)據(jù)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(nèi)如果ONT并沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，它還是會占用這段時間的，以至于別的有大量數(shù)據(jù)要發(fā)送的ONT不能利用這段時間類發(fā)送數(shù)據(jù)。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(jù)T-CONT來分配帶寬Page25第二十五頁，共68頁。什么是DBA?DBA,DynamicallyBandwidthAssignment(動態(tài)帶寬分配)DBA是一種能在微秒或毫秒級的時間間隔內(nèi)完成對上行帶寬的動態(tài)分配的機制動態(tài)帶寬分配采用集中控制方式：所有的ONU的上行信息發(fā)送，都要向OLT申請帶寬，OLT根據(jù)ONU的請求按照一定的算法給予帶寬（時隙）占用授權(quán)，ONU根據(jù)分配的時隙發(fā)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(jù)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(fā)送上行信號的時隙，發(fā)出時隙分配幀。ONU根據(jù)時隙分配幀，在OLT分配給它的時隙中發(fā)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(xié)議概念-DBAPage26第二十六頁，共68頁。GPON的基本協(xié)議概念-DBADBA（DynamicallyBandwidthAssignment）的由來有了T-CONT，OLT就可以根據(jù)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(jù)不同的業(yè)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(tài)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(tài)分配，對數(shù)據(jù)通信這樣的變速率業(yè)務很不適合，如按峰值速率靜態(tài)分配帶寬則整個系統(tǒng)帶寬很快就被耗盡，帶寬利用率很低，而動態(tài)帶寬分配使系統(tǒng)帶寬利用率大幅度提高。通過DBA，我們可以根據(jù)ONU突發(fā)業(yè)務的要求，通過在ONU之間動態(tài)調(diào)節(jié)帶寬來提高PON上行帶寬效率。Page27第二十七頁，共68頁。GPON的基本協(xié)議概念-DBADBA如何實現(xiàn)動態(tài)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(nèi)，即使這個T-CONT沒有數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(nèi)的數(shù)據(jù)總是可以發(fā)送上去這個T-CONT對應帶寬的數(shù)據(jù)量，只要有數(shù)據(jù)要發(fā)送，而且也在帶寬的范圍內(nèi)的，OLT總是會滿足的，但是如果這個T-CONT沒有太多的數(shù)據(jù)要發(fā)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(zhì)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(yōu)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。Page28第二十八頁，共68頁。

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(xiàn)在是有四種帶寬類型，那是不是每種業(yè)務分配不同的帶寬類型就既能保證不同的業(yè)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(xiàn)：要求語音業(yè)務帶寬固定分配，上網(wǎng)業(yè)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(xié)議概念-DBAPage29第二十九頁，共68頁。DBA的實現(xiàn)過程OLT內(nèi)部DBA模塊不斷收集DBA報告信息，進行相關計算，并將計算結(jié)果以BWMap的形式下發(fā)給各ONU。各ONU根據(jù)BWMap信息在各自的時隙內(nèi)發(fā)送上行突發(fā)數(shù)據(jù)，占用上行帶寬。DBA算法邏輯DBA報告BWMapTimeslotT-CONTT-CONTT-CONTONU的調(diào)度器ONUOLT控制平面數(shù)據(jù)平面GPON的基本協(xié)議概念-DBAPage30第三十頁，共68頁。DBA的兩種實現(xiàn)過程：SR(StatusReporting)-DBA

PayloadUSBWMapDataReportPCBdD/SDirectionU/SDirectionOLTONT①②③④OLT根據(jù)上次計算的結(jié)果在下行幀頭中下發(fā)BWMap。ONU根據(jù)帶寬分配信息在規(guī)定的時隙上發(fā)送目前T-CONT中等待發(fā)送的數(shù)據(jù)狀態(tài)報告。OLT收到ONU的狀態(tài)報告后，經(jīng)過DBA計算并更新BWMap，在下一幀進行下發(fā)。ONU收到OLT下發(fā)的BWMap消息后，在指定的時隙上發(fā)送數(shù)據(jù)。GPON的基本協(xié)議概念-DBAPage31第三十一頁，共68頁。在OLT處監(jiān)視從NSR-ONU/ONT來的信元數(shù)據(jù)流的算法過程(Procedure)：Step1：在確定的間隔(interval)內(nèi)監(jiān)視OLT接收到的信元數(shù)目。Step2：通過使用在Step1中的實時監(jiān)控(realtimemonitoring)結(jié)果來計算利用速率(utilizationrate)。Step3：通過比較利用速率和極限值，來認識(recognize)擁塞程度。

DtijDiDjDBA的兩種實現(xiàn)過程：NSR(NonStatusReporting)-DBAGPON的基本協(xié)議概念-DBAPage32第三十二頁，共68頁。GPON的基本協(xié)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。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(yè)務流的類型。PortID標識的是ONU的業(yè)務虛端口（虛連接），即標識是具體的業(yè)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(yè)務與GEM的虛連接關聯(lián)起來，比如將某種Vlan的所有流量映射到某個Port/VP上，或?qū)]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(guī)則定義出來的流）作為一種業(yè)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。Page33第三十三頁，共68頁。GPON的基本協(xié)議概念-流流好了。通道都已經(jīng)建立好了，現(xiàn)在就進入正題了，配置一條數(shù)據(jù)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(guī)則，一個簡單的映射規(guī)則就可以了，只要能區(qū)分在一個gemport中不同的流就可以了。目前實現(xiàn)了幾種協(xié)議規(guī)定的映射規(guī)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(xiàn)在我們有多種映射，有Vlan，Priority，Vlan＋Priority，DSCP等，目前現(xiàn)網(wǎng)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(shù)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(jīng)到了gemport的終結(jié)點了，就是說現(xiàn)在gemport的導航任務已經(jīng)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(fā)出去。Page34第三十四頁，共68頁。GPON的基本協(xié)議概念-FlowcontrolFlowControl流控方式，顧名思義就是流的控制方式，那么要控制流的什么呢？流，跑數(shù)據(jù)的，控制它肯定是控制流量了。大家可以想到的是，如果上行帶寬夠大的話，那限制流量就沒有什么意義了。因為限制本來可以做到的事情是沒有理智的。這里大家應該會想到上面提到的T-CONT的了，T-CONT是用來分配上行帶寬的。有了T-CONT的限制，那就會有上行數(shù)據(jù)量很大，以至于出現(xiàn)T-CONT對應的帶寬根本不夠用的情況。那怎么辦呢？這時肯定會有部分數(shù)據(jù)丟失。困難來了，比如說這時有多條流都要上傳很多的數(shù)據(jù)，這時到底選擇哪部分數(shù)據(jù)丟棄呢？FlowControl的作用在這時候就要發(fā)揮了。FlowControl的方式有三種GemportCarGemportCar是用來限制Gemport當中的流的流量的，也就是說這個gemport當中的流的流量我們是可以限制的。這種方式對配流的操作來講是簡單化了點，因為一個gemport中流的流量一次限制就可以了。FlowCarFlowCar就是針對一條流進行流量限制，針對不同的流進行限制的作用肯定是更大的，對流的控制也比gemportcar要細致點。PQPQ就是上行流的優(yōu)先級的反映。上行優(yōu)先級就是反映在上行數(shù)據(jù)擁塞的情況下的。優(yōu)先上傳優(yōu)先級高的上行數(shù)據(jù)。怎么反映這個優(yōu)先級的高低呢，相應的不同優(yōu)先級的報文入不同的對隊，完成PQ調(diào)度。如果有數(shù)據(jù)擁塞，那么高優(yōu)先級的總是最先發(fā)出去的，只要高優(yōu)先級的隊列有數(shù)據(jù)，低優(yōu)先級隊列中的數(shù)據(jù)永遠不會被發(fā)送。Page35第三十五頁，共68頁。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。

DBA123OLTPage36第三十六頁，共68頁。GPON幀結(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)，以知道流、T-cont等數(shù)據(jù)是如何傳輸?shù)摹?/p>

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(jié)構(gòu)：幀頭和凈荷。

GPON幀信息：

1、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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。

Page37第三十七頁，共68頁。PhysicalControlBlockDownstream(PCBd)PayloadAllocIDStartEndAllocIDStartEnd1100200x300500T-CONT1(ONT1)T-CONTx(ONT2)Slot100Slot200Slot300Slot500PLOuPLOAMuPLSuDBRuxPayloadxDBRuYPayloadyUpstreamBandwidthMap125usDownstreamFramingUpstreamFramingOLTONT1ONT64GPON幀結(jié)構(gòu)AllocIDStartEndy501650ONT21xyT-CONTy(ONT2)Slot650Slot501T-CONTxT-CONTyPage38第三十八頁，共68頁。PCBdnPayloadnPCBdn+1Payloadn+1Psync4bytesIdent4bytesPLOAMd13bytesBIP1bytesPlend4bytesPlend4bytesUSBWMapN*8bytesFECInd1bitReserved1bitSuper-frameCounter30bitsBlenBWMapLength12bitsAlenATMPartitionLength12bitsCRC8bitsAccess18bytesAccess28bytes…..Accessn8bytesAllocID12bitsFlags12bitsSStart2bytesSStop2bytesCRC1byteSendPLS1bitSendPLOAMu1bitUseFEC1bitSendDBRu2bitsReserved7bits125usCoverageofthisBIPCoverageofnextBIPDownstreamFramingGPON下行幀結(jié)構(gòu)125usPage39第三十九頁，共68頁。GPON下行幀結(jié)構(gòu)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(jié)。每個下行幀并不是只發(fā)往一個ONT的，而是可以發(fā)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。Page40第四十頁，共68頁。GPON下行幀結(jié)構(gòu)GPON下行數(shù)據(jù)幀的幀頭PCBd的USBWMap字段就是用于對ONU發(fā)送數(shù)據(jù)進行授權(quán)。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(fā)送數(shù)據(jù)何時停止發(fā)送數(shù)據(jù)。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(fā)送數(shù)據(jù)。USBWMap字段的指針指示的數(shù)值是以字節(jié)為單位，GPON系統(tǒng)可以實現(xiàn)以64kb/s為步長的上行帶寬分配。對上行幀的授權(quán)是每個幀都要進行的，即使沒有下行數(shù)據(jù)也要發(fā)空下行幀來對上行幀進行授權(quán)。Page41第四十一頁，共68頁。PLOuPLOAMuPLSuDBRuxPayloadxDBRuyPayloadyPLOuDBRuzPayloadzPreambleAbytesDelimiterBbytesBIP1bytesONU-ID1bytesInd1bytesONU-ID1bytesMsgID1bytesMessage10bytesCRC1bytesDBA1,2,4bytesCRC1bytesGEMheaderFramefragmentGEMheaderFullframeGEMheaderFramefragmentPLI12bitGemPortID12bitPTI3bitHEC13bitONTAONTBUpstreamFramingDBAReportPadifneededGPON上行幀結(jié)構(gòu)T-CONTyT-CONTxT-CONTzPage42第四十二頁，共68頁。GPON上行幀結(jié)構(gòu)

一個上行幀可以包含多個ONT的數(shù)據(jù)。由于每個AllocID只屬于一個ONT，所以當下行幀頭PCBd指明上行幀的Alloc結(jié)構(gòu)時，也就指明了ONT的發(fā)送次序（這個次序是由DBA算法決定的），也指明的同一個ONT中各AllocID的發(fā)送次序。GPON的上行幀的發(fā)送時間由下行幀頭PCBd中的控制域指明，但是這里指明的是AllocID的發(fā)送開始結(jié)束時間。由于每個AllocID只屬于一個ONT，故實際上也指明了各ONT在該幀中的發(fā)送次序。上行幀沒有一個特有的公共幀頭幀尾，因為它是由多個ONT突發(fā)的數(shù)據(jù)構(gòu)成的。取而代之的是幀中每個ONT的時隙（子幀）都有自己的子幀頭子幀尾。即上行幀就是由多個上行子幀拼接成的。Page43第四十三頁，共68頁。GPON上行幀結(jié)構(gòu)

上行幀每個子幀可以由5個域組成：PLOu：（PhysicalLayerOverheadupstream，上行物理層開銷）突發(fā)同步，包含前導碼、定界符、BIP、PLOAMu指示及FEC指示，其長度由OLT在初始化ONU時設置，ONU在占據(jù)上行信道后首先發(fā)送PLOu單元，以使OLT能夠快速同步并正確接收ONU的數(shù)據(jù)；PLSu：為功率測量序列，長度120字節(jié)，用于調(diào)整光功率；PLOAMu：（PLOAMupstream）用于承載上行PLOAM信息，包含ONUID、MessageID、Message及CRC，長度13字節(jié)；PCBu：包含DBA（動態(tài)帶寬調(diào)整）域及CRC域，用于申請上行帶寬，共2字節(jié)；Payload：填充ATM信元或者GEM幀。其中都內(nèi)含有發(fā)送者的PortID。

每個子幀中這五個域并不是一定都要有。每個上行幀中各個ONT的子幀都要有自己的PLOu和凈荷。但PLSu，PLOAMu，PCBu是否要則是可選的，由OLT通過下行幀進行授權(quán)的同時指明每個ONT是否需要發(fā)送這三個字段。OLT通過USBWMap中的每個ONT對應的Flag進行指明。Page44第四十四頁，共68頁。GPONOLT與ONT交互協(xié)議介紹-OMCIOMCI：ONT的管理和控制接口（OMCI）。首先規(guī)定了與協(xié)議無關的管理信息庫（MIB）被管實體（ManagedEntity），定義了OLT和ONT之間的信息交互模型。然后描述了ONT管理和控制信道、協(xié)議及詳細的消息定義。OMCI類似于SNMP。是終端管理的協(xié)議。是OLT和ONT之間運行的協(xié)議。OMCI保證了在不同廠家的OLT和ONT之間的互操作性。功能：ONT的配置管理，故障管理，性能管理以及一些業(yè)務管理的內(nèi)容。協(xié)議通道：OMCI是作為數(shù)據(jù)凈荷在特定的GEM通道或特定的ATMVPI/VCI中傳輸。OMCI的特定通道是在ONT初始化注冊時通過PLOAM的特殊信元過程建立起來的。Page45第四十五頁，共68頁。GPONOLT與ONT交互協(xié)議介紹-PLOAMPLOAM：

用于物理層的OAM，G.984.3定義了19種下行PLOAM信息，9種上行PLOAM信息。

功能：

ONU的注冊及ID分配；測距；

OMCI管理通道PortID，VPI/VCI分配；分配；數(shù)據(jù)加密；狀態(tài)檢測；誤碼率監(jiān)視等功能。

協(xié)議通道：下行幀幀頭PCBd：PLOAMd；上行幀幀頭：PLOAMu；這兩個域都是13Byte。作為PLOAM的通道用于傳遞PLOAM的Message。Page46第四十六頁，共68頁。GPONOLT與ONT交互協(xié)議介紹-EOAM

EOAM：嵌入式OAM通道通過GTC幀頭中域格式信息來提供(BDMap，DBRu等)。

功能：帶寬授權(quán)；密匙輪換；動態(tài)帶寬分配信令（DBA）。

協(xié)議通道：下行幀幀頭PCBd（下行物理層控制塊）：USBWMap：用來控制上行幀中的在各AllocID的時隙分配；上行幀幀頭：DBRuDynamicBandwidthReportupstream。上行幀凈荷：DBA幀。Page47第四十七頁，共68頁。GEMPayloadHEC13bitsPTI3bitsPortID12bitsPLI12bitsGEMFrameEthernetPacketDASFDPreambleInterpacketgapSALength\TypeMACclientdataFECEOF5bytesGPON系統(tǒng)對以太網(wǎng)幀進行解析，將數(shù)據(jù)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(xiàn)，兼容性好。以太網(wǎng)業(yè)務在GPON中的映射方式Page48第四十八頁，共68頁。第1章光接入網(wǎng)概述第2章PON基本概念第3章GPON協(xié)議分析第4章GPON關鍵技術第5章GPON承載的基本業(yè)務內(nèi)容介紹Page49第四十九頁，共68頁。快速開啟和關斷能力2#ONT0#ONU1#ONU2#ONT連續(xù)模塊0#ONU1#ONU突發(fā)模塊PON關鍵技術突發(fā)光電技術Page50第五十頁，共68頁?？焖貯GC（光模塊）(動態(tài)范圍>20dB)快速時鐘恢復0#ONU1#ONU0#ONT有快速AGC無快速AGC閾值線恢復出來的數(shù)據(jù)到達OLT的信號及閾值建立ONT/ONU發(fā)出的信號PON關鍵技術突發(fā)光電技術2#Page51第五十一頁，共68頁。ONU3ONU2ONU1OLTOLT通過Ranging測距過程獲取ONU的往返延遲RTD（RoundTripDelay），從而指定合適的均衡延時參數(shù)EqD（EqualizationDelay），保證每個ONU發(fā)送數(shù)據(jù)時不會在分光器上產(chǎn)生沖突。Ranging的過程需要開窗，即QuietZone，暫停其他ONU的上行發(fā)送通道。OLT開窗通過將BWmap設置為空，不授權(quán)任何時隙來實現(xiàn)。GPON關鍵技術測距ONTOLT(inCO)20km3km12kmPage52第五十二頁，共68頁。Ranging測距原理圖OLTONU處于距離修正狀態(tài)StartofD/SFrameReceptionofD/SFrameTransmissionofS/NResponseActualReceptionofS/NResonseDesiredStartofU/SFrame分配EqDPre-AssignedEqD零距離'EqDDesiredReceptionofSNResponseSstartU/SBWMapcontainingRangingRequestONUResponseTimePre-AssignedEqDSstartStartofU/SFrameforPre-rangedONU時間Page53第五十三頁，共68頁。ONU的激活進程激活進程在OLT控制下工作，ONU應答OLT啟動的消息。激活進程的大致步驟為：ONU從OLT接收US_OVERHEAD消息，并調(diào)整自身參數(shù)。OLT發(fā)現(xiàn)新連接的ONU的序列號（通過廣播+隨機時延方法）OLT分配ONU-ID給ONUOLT測量來自于ONU的上行流傳輸?shù)牡竭_相位（測量RTD）OLT通知ONU均衡時延（EqD)ONU根據(jù)通知的EqD值及BWMap計算上行數(shù)據(jù)發(fā)送窗口該過程通過上行/下行流傳送的flag和PLOAM消息實現(xiàn)帶內(nèi)數(shù)據(jù)交換。Page54第五十四頁，共68頁。ONUUpstream-overheadPLOAMSerialNumberrequestSerialNumberONUAssignONU_IDRangingRequestSerialNumberONURangingtimeSyncwithDownstreamtrafficO1Pre-syncstateOLTO2IdleB/Wmap–quietzoneO3IdleB/Wmap–quietzoneO4O5O6ConfigurePortIDIdleB/Wmap–quietzonePasswordPasswordRequestOMCIcreatedONU注冊流程消息名稱功能Upstream_Overhead在激活進程開始時發(fā)送，指示ONU上行發(fā)送的前導碼字節(jié)數(shù)和預先分配的均衡時延值。Serial_number_mask給ONU提供序列號，同時屏蔽掉該序列號的一部分。Assign_ONU-IDOLT發(fā)現(xiàn)該ONU的序列號后，分配ONU_ID與該序列號綁定。Ranging_Time指示ONU需要插入的均衡時延值。Request_passwordONU測距后，OLT向ONU請求密碼，以證實該ONU。（可選）ConfigurePort-ID該消息連接OMCI通道的內(nèi)部進程，綁定GEM的Port_ID，通過尋址機制路由GEM信道上的OMCI。Serial_number_ONU測距進程中，用于傳送ONU的序列號信息。Password應答OLT的Request_password消息，通過密碼證實該ONU。

PLOAM消息

:Page55第五十五頁，共68頁。GTCPON系統(tǒng)架構(gòu)是下行方向為廣播方式，上行方向為TDMA方式，所以只對上行方向的業(yè)務流提供QoS處理。

QoS處理的最小單元是T-CONT，T-CONT可以看作是ONU業(yè)務流的承載容器，調(diào)度機制是DBA（動態(tài)帶寬分配）。

DBA的算法是GTC的QoS處理性能的關鍵。GEM

在GEM層主要是針對每個GEMPort進行業(yè)務流分類，類似于DSLAM的單PVC多業(yè)務的處理方式。針對流分類后的業(yè)務分別進行優(yōu)先級修改、流量監(jiān)管和轉(zhuǎn)發(fā)處理。ETH/TDMTDM業(yè)務（非電路仿真方式）為面向連接，系統(tǒng)可以通過靜態(tài)配置帶寬嚴格保證面向連接的QoS。

ETH業(yè)務（包括電路仿真方式的TDM業(yè)務）主要是基于二層VLAN、COS等標識進行業(yè)務的QoS處理，

QoS主要處理機制分為流分類、監(jiān)管、隊列調(diào)度、擁塞處理、整形，它們的實現(xiàn)復雜度是影響QoS處理性能的關鍵GPON中的QoS處理ETH/TDMGEMGTCFlowcontrol/ClassificationGPON業(yè)務承載層GPONQoS處理機制T-CONT/DBAVLAN/COS/PQ/GTS/POLICINGPage56第五十六頁，共68頁。分光器衰減計算分光器的插入損耗(<1dB):∑(Power_input)-∑(Power_outputofallbranch)InputOutput1:2分光器2:N分光器∵10log(0.5)=-3.01∴1:2分光器衰減為3.01dB1:16分光器衰減為12.04dB1:64分光器衰減為18.06dB光功率衰減Page57第五十七頁，共68頁。光纖衰減和長度有關光纖熔接點的衰減值一般小于0.2dB其他方面，如光纖彎曲等也可能造成衰減About0.35dBperkmfor1310,1490nmTableG.984.2–ClassesforopticalpathlossClassAClassBClassB＋ClassCMinimumloss5dB10dB13dB15dBMaximumloss20dB25dB28dB30dBNOTE–Therequirementsofaparticularclassmaybemorestringentforonesystemtypethanforanother,e.g.theclassCattenuationrangeisinherentlymorestringentforTCMsystemsduetotheuseofa1:2

splitter/combinerateachsideoftheODN,eachhavingalossofabout3dB.Huawei’sOLTandONU28dB(ClassB+)光纖衰減和光功率預算Page58第五十八頁，共68頁。ItemsUnitSinglefibreOLT:OLT最小平均發(fā)送功率MeanlaunchedpowerMINdBm+1.5最大平均發(fā)送功率MeanlaunchedpowerMAXdBm5接收靈敏度MinimumsensitivitydBm-28過載光功率MinimumoverloaddBm-8ONU:ONU最小平均發(fā)送功率MeanlaunchedpowerMINdBm0.5最大平均發(fā)送功率MeanlaunchedpowerMAXdBm5接收靈敏度MinimumsensitivitydBm-27過載光功率MinimumoverloaddBm-8GPON接口參數(shù)指標（Class