同學(xué)們，大家好，今天的課程是：“GPON原理”。首先我們來看一下學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)完本節(jié)課程后，你應(yīng)該能，掌握GPON的工作原理，掌握GPON的關(guān)鍵技術(shù)。本節(jié)課主要分為三部分進(jìn)行講解：分別是：GPON技術(shù)概述，GPON工作原理，GPON關(guān)鍵技術(shù)。首先我們來看第一部分，GPON技術(shù)概述。先來看GPON標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，在2003年3月，國際電信聯(lián)盟分局ITU-T，提出了G.984.1的協(xié)議，協(xié)議主要規(guī)范了GPON網(wǎng)絡(luò)參數(shù)說明，保護(hù)倒換組網(wǎng)要求，建議的接口類型和業(yè)務(wù)類型；2003年3月至2008年三月期間，又提出了，G.984.2的協(xié)議，協(xié)議主要規(guī)范了PMD層規(guī)格要求、ODN參數(shù)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。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(guī)范了GPONTC層規(guī)格要求、GTC復(fù)用結(jié)構(gòu)及協(xié)議棧介紹、GTC幀結(jié)構(gòu)介紹、ONU注冊(cè)激活流程、DBA規(guī)格要求、加密和FEC、告警和性能。G984.4主要規(guī)范了OMCI消息結(jié)構(gòu)介紹、OMCI設(shè)備管理框架、OMCI業(yè)務(wù)模型及相關(guān)實(shí)體說明、OMCI實(shí)現(xiàn)原理。

接著看GPON特點(diǎn)，GPON的特點(diǎn)主要有：1.基于幀的多業(yè)務(wù)（ATM、TDM、數(shù)據(jù)）傳送；

2.上行帶寬分配機(jī)制采用時(shí)隙指配（通過指示器）;

3.支持不對(duì)稱線路速率，下行2.488Gb/s，上行1.244Gb/s；

4.DBA報(bào)告、安全性開銷都綜合于物理層；

5..幀頭保護(hù)采用循環(huán)冗余碼（CRC），誤碼率估算采用比特交奇偶校驗(yàn)；

6.在物理層支持QoS。

接著看GPON的基本性能參數(shù)，

接下來是GPON的同步方式，GPON同步方式以O(shè)LT為時(shí)鐘源，每125μs向下行發(fā)送一幀，通過幀中Psync域，實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)進(jìn)行AES128加密處理

◎只對(duì)GEM幀中的payload進(jìn)行加密處理

◎可定期進(jìn)行AEC密鑰交換和更新，提高線路數(shù)據(jù)的安全性

接下來看第二章節(jié)，GPON工作原理先看它的數(shù)據(jù)封裝，ONU從UNI口接收到上行ETH、TDM或SDH數(shù)據(jù)。

ONU把上行數(shù)據(jù)封裝為GEM幀，發(fā)送給OLT

OLT把GEM幀解封裝為ETH、TDM或SDH數(shù)據(jù)，通過上聯(lián)口發(fā)送出去

下行方向進(jìn)行類似的處理

接著是GPON的復(fù)用結(jié)構(gòu)，GEMPort表示業(yè)務(wù)的最小承載單位。T-CONT:TransmissionContainers。是一種承載業(yè)務(wù)的Buffer。主要用來傳輸上行數(shù)據(jù)的單元，引入T-CONT主要是為了解決上行帶寬動(dòng)態(tài)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(biāo)識(shí)。業(yè)務(wù)根據(jù)映射規(guī)則先映射到GEMPort中，然后在映射到T-CONT中進(jìn)行上行傳輸。GEMport可以靈活的映射到T-CONT中，一個(gè)GEMPort可以映射到一個(gè)T-CONT中去，多個(gè)GEMPort也可以映射到同一個(gè)T-CONT中。

一個(gè)ONU的GPON接口中可以包含一個(gè)或多個(gè)T-CONT。

接著是GTC協(xié)議，GTC層包括兩個(gè)子層：GTC成幀子層和TC適配子層。GTC層主要實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)，GPON的下行幀格式由PCBd頭和凈荷兩個(gè)部分組成。PCBd為下行物理層控制塊（PhysicalControlBlockdownstream），提供幀同步、定時(shí)及動(dòng)態(tài)帶寬分配等OAM功能；凈荷部分透明封裝GEM幀。ONU依據(jù)PCBd獲取同步等信息，依據(jù)GEM幀頭的PortID過濾GEM幀。PCBd中的USBWmap用于指示OLT分配ONU的時(shí)間片

⊙SStart用于指示分配時(shí)隙的開始時(shí)間。該時(shí)間以字節(jié)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(jié)，可滿足2.488Gbit/s的上行速率要求。SStop用于指示分配時(shí)隙的結(jié)束時(shí)間。

接著是上行幀結(jié)構(gòu)，GPON的上行幀是按照125s劃分的虛擬幀結(jié)構(gòu)，實(shí)際是由若干個(gè)突發(fā)時(shí)間片構(gòu)成，時(shí)間片的長度由下行幀中USBWMap域確定。最后是GEM結(jié)構(gòu)，GPON的業(yè)務(wù)封裝采用了GEM幀（GPONEncapsulationMethod），該協(xié)議能完成對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、NativeTDM業(yè)務(wù)的適配。接著來看第三章節(jié)，GPON關(guān)鍵技術(shù)，首先看ONU注冊(cè)流程，ONU能正常工作之前必須完成注冊(cè)過程。ONU注冊(cè)由自動(dòng)發(fā)現(xiàn)流程完成，有兩種方式：“預(yù)配置SN”方式即通過網(wǎng)管系統(tǒng)事先在OLT上預(yù)配置相關(guān)待注冊(cè)O(shè)NU序列號(hào)，當(dāng)ONU上電后，OLT會(huì)發(fā)現(xiàn)該ONU并與預(yù)配置的待注冊(cè)O(shè)NU序列號(hào)進(jìn)行比較，如果一致，則允許該ONU注冊(cè)，直接激活ONU；“自動(dòng)發(fā)現(xiàn)SN”方式即在OLT沒有事先預(yù)配置，在ONU上電后，OLT主動(dòng)發(fā)起發(fā)現(xiàn)ONU序列號(hào)的方式，當(dāng)OLT發(fā)現(xiàn)新的ONU后，采用人工干預(yù)方式或者直接允許該ONU注冊(cè)。接著看管理體系結(jié)構(gòu)，（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(yīng)速度是最快的。嵌入式的OAM主要執(zhí)行OLT向ONU進(jìn)行帶寬分配，OLT與ONU之間進(jìn)行密鑰交換，ONU向OLT上報(bào)DBA帶寬請(qǐng)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(shí)現(xiàn)ONU的注冊(cè)及ID分配、測距、PortID分配、VPI/VCI分配、數(shù)據(jù)加密、狀態(tài)檢測、誤碼率監(jiān)視等功能。

（3）OMCI方式

OMCI方式提供了另一種OAM服務(wù)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)ONU的帶內(nèi)管理，屬于慢速管理通道。在ONU初始化時(shí)OLT會(huì)通知ONU建立OMCI通道，OMCI協(xié)議屬于異步協(xié)議，OLT為主控制器，ONU為從控制器。一個(gè)OLT控制器可以建立多個(gè)OMCI通道分別對(duì)應(yīng)每一個(gè)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(shù)，DBA（DynamicallyBandwidthAssignment）動(dòng)態(tài)帶寬分配

◎定義：

OLT根據(jù)ONU上T-CONT發(fā)送緩存占用情況，在微秒或毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)為其分配上行