培训胶片GPON原理

GPON原理敏捷响应科学管理协调发展12考虑到未来许多的宽带应用，越来越多的国家认识到必须尽早突破接入“瓶颈”，而光纤是今为止最好的传输媒介。本文主要分析GPON技术的产生背景、应用、基本概念和特点，以及GPON系统的管理模式和终端的业务发放模式。2345PON基本概念GPON协议分析GPON关键技术GPON组网保护目录31接入网概述6GPON系统管理和业务发放2345PON基本概念GPON协议分析GPON关键技术GPON组网保护目录41接入网概述6GPON系统管理和业务发放接入网概述接入网：接入网位于电信网的末梢，为用户提供各类接口，将用户终端如电脑、电视机、电话机等接入网电信网络，从而为用户提供各类服务。接入网有线接入网无线接入网铜缆接入网光纤接入网固定无线接入移动无线接入5有线宽带接入网有线宽带接入主要包括铜缆接入和光纤接入，目前有线宽带接入网技术主要包括以下几种：CableModemGPONVDSL/VDSL2ADSL/ADSL2+EPONP2P有线宽带接入铜缆接入光纤接入6接入网光进铜退发展趋势7ADSL2+PONADSL2+VDSL2CentreofficeHomeVDSL2ONTADSL2+10/100Base-T1km2kmIPDSLAMGECurbBuildingGESplitterFTTCFTTBFTTBFTTHADSL2+VDSL2GEFTTBDSL8光纤接入网的接入方案CurbswitchCOCOCONsubscribersLkmLkmLkmNsubscribersPassiveOpticalSplitter(a)点到点的网络(b)路边交换网络(c)无源光网络即:PON2345PON基本概念GPON协议分析GPON关键技术GPON组网保护目录91接入网概述6GPON系统管理和业务发放10PassiveOpticalNetwork无源光网络OLTONUOpticalLineTerminal光线路终端OpticalNetworkUnit光网络单元PassiveOpticalSplitter无源分光器NGNInternetIPTVONTONTPON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；PON由光线路终端OLT（OpticalLineTerminal）、光网络单元ONU（OpticalNetworkUnit）和光分配网络ODN（OpticalDistributionNetwork）组成；PassiveOpticalSplitter无源分光器PON网络架构OpticalNetworkTerminal光网络终端ODN为什么选择PON？11PON（PassiveOpticalNetworks）三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：GPON上行1.244G/下行2.488G（物理层）；3、无源分光特性：局端光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源；采用无源设备，节省安装维护成本。1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+CopperBasedVDSL/ADSL2+CopperBasedPONFiberBased2002200320062010时间带宽需求互联网视频会议远程控制接入技术业务需求VoD标清电视视频会议Game实况TVVoDHDTV3km2km1km~20km覆盖半径几种PON标准12APON:ATMPassiveOpticalNetworksEPON:EthernetPassiveOpticalNetworksGE-PON:Giga-bitEthernetPassiveOpticalNetworksGPON:Gigabit-capablePassiveOpticalNetworksGPONBPONAPONATMEPONETHGPON基本性能参数13上行速率（Gbps）下行速率（Gbps）0.155521.244160.622081.244161.244161.244160.155522.488320.622082.488321.244162.488322.488322.48832最大逻辑距离60KM最大物理传输距离20KM最大差分距离20KM最大分光比1:128目前支持的主要速率2345PON基本概念GPON协议分析GPON关键技术GPON组网保护目录141接入网概述6GPON系统管理和业务发放GPON标准协议15ITU-TG.984.3•GPONTC层规格要求•GTC复用结构及协议栈介绍•GTC帧结构介绍•ONU注册激活流程•DBA规格要求•告警和性能ITU-TG-984.1/2/3/4ITU-TG.984.1•GPON网络参数说明•保护倒换组网要求ITU-TG.984.4•OMCI消息结构介绍•OMCI设备管理框架•OMCI实现原理简述ITU-TG.984.2•PMD层规格要求•2.488Gbps下行光接口参数规格要求•1.244Gbps上行光接口参数规格要求•物理层开销分配GPON传输原理16GPON采用WDM（波分复用）技术，实现单纤双向传输。GPON采用点到多点的组网架构，从OLT的PON口到ONU之间只有一根光纤，为了实现单向双向传输，GPON上下行信号采用不用的波长。上行信号的波长为1310nm，下行信号的波长为1490nm。GPON传输原理-下行17GPON下行采用广播的方式进行数据传输。GPON采用点到多点的组网架构，将下行数据通过广播的方式复制并发给每个ONU。ONU根据数据包头部包含的gemportID信息对数据进行过滤，只转发属于本ONU的数据，丢弃其他的数据。分光器OLTONU/ONT用户2123123ONU/ONTONU/ONT123用户3用户1GPON传输原理-上行18GPON上行采用TDMA（时分复用）技术传输数据。GPON采用点到多点的组网架构，来自多个ONU的数据会被发送到分光器并经过同一根光纤最终到达同个PON口。由于GPON上行信号采用同样的波长1310nm，为了避免信号冲突，GPON采用时分复用技术。OLT为每个ONU分配特定的数据传输时隙，ONU根据OLT事先分配的时隙进行数据传输。分光器OLTONU/ONT用户21232ONU/ONTONU/ONT123用户3用户119GPON协议栈ATMCellGEMFrameGTCTCFrameAAL1/2/5PON-PHYEthernetIPTCP/UDPVideoDataPOTSE1/T1VariousserviceLayer1Layer2Layer3Layer4Layer520GPON复用结构ONUONUONUT-CONTGEMPortT-CONTGEMPortGEMPortT-CONTT-CONTGEMPortGEMPortGEMPortGEMPortGEMPortPON光口DBA123OLT不同的ONU用ONU-ID标识不同的T-CONT用Alloc-ID标识不同的GEM-PORT用Port-ID标识21GPON帧结构PhysicalControlBlockDownstream(PCBd)PayloadAllocIDStartEndAllocIDStartEnd1100200x300500T-CONT1(ONT1)T-CONTx(ONT2)Slot100Slot200Slot300Slot500PLOuPLOAMuPLSuDBRuxPayloadxDBRuYPayloadyUpstreamBandwidthMap125usDownstreamFramingUpstreamFramingOLTONT1ONT64AllocIDStartEndy501650ONT21xyT-CONTy(ONT2)Slot650Slot501T-CONTxT-CONTy22GPON上行帧结构PLOuPLOAMuPLSuDBRuxPayloadxDBRuyPayloadyPLOuDBRuzPayloadzPreambleAbytesDelimiterBbytesBIP1bytesONU-ID1bytesInd1bytesONU-ID1bytesMsgID1bytesMessage10bytesCRC1bytesDBA1,2,4bytesCRC1bytesGEMheaderFramefragmentGEMheaderFullframeGEMheaderFramefragmentPLI12bitGemPortID12bitPTI3bitHEC13bitONTAONTBUpstreamFramingDBAReportPadifneededT-CONTyT-CONTxT-CONTz23GPON下行帧结构PCBdnPayloadnPCBdn+1Payloadn+1Psync4bytesIdent4bytesPLOAMd13bytesBIP1bytesPlend4bytesPlend4bytesUSBWMapN*8bytesFECInd1bitReserved1bitSuper-frameCounter30bitsBlenBWMapLength12bitsAlenATMPartitionLength12bitsCRC8bitsAccess18bytesAccess28bytes…..Accessn8bytesAllocID12bitsFlags12bitsSStart2bytesSStop2bytesCRC1byteSendPLS1bitSendPLOAMn1bitUseFEC1bitSendDBRu2bitsReserved7bits125usCoverageofthisBIPCoverageofnextBIPDownstreamFraming125us24GPON以太网业务封装GEMPayloadHEC13bitsPTI3bitsPortID12bitsPLI12bitsGEMFrameEthernetPacketDASFDPreambleInterpacketgapSALength\TypeMACclientdataFECEOF5bytesGPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEMPayload中去进行传输。GEM帧会自动封装头信息。映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。25GPONTDM业务封装TDMTDMdataPayloadTDMfragmentHECPTIPortIDPLIGEMFrameIngressbufferTDMBufferTDM业务先导入缓存中进行排队，并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输。这种方式不对具体的TDM业务进行感知，只进行透传处理。GEM帧具有定长的特点，对TDM业务传输非常有利。2345PON基本概念GPON协议分析GPON关键技术GPON组网保护目录261接入网概述6GPON系统管理和业务发放GPON关键技术27GPON关键技术加密DBA测距测距28各个ONU和OLT的距离都不一样，光信号的光纤上的传输时间不一样，到达各个ONU的时刻不一样。OLT给每个ONU分配不同的时隙来发送上行的数据，如何保证各ONU能够精确定位时隙？过个ONU的上行数据如何不冲突，实现帧同步？ONTOLT(inCO)20km3km12km测距原理291.OLT在T1时刻向ONU发送一个数据包，ONU接收到数据包后把自身时钟置为T1。2.ONU经过一段时间后在T2时刻向OLT回复一个数据包。3.OLT在T3时刻收到来自ONU的数据包。时延计算：RTD=（T3-T1）-（T2-T1）=T3-T2OLTONUTXRXTXRXT1T3T1T2T3-T1T2-T1下行时延上行时延时延补偿30OLT通过测距过程获取ONU的往返时延RTD，计算出每个ONU的物理距离。指定合适的均衡时延EqD，使得每个ONU进行时延补偿之后达到一致的时延。Ranging的过程需要开窗，即QuietZone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。分光器OLTONU2用户2O