培训胶片GPON原理

合集下载

GPON基础知识

HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 11
为什么选择PON?
<1Mbps 接入技术 3M
ADSL Copper Based
8M
25M
VDSL / ADSL2+ Copper Based
100M
PON Fiber Based
带宽
覆盖半径
Optical Network Unit
光网络单元光网络终端
Optical Network Terminal
Optical Distribution Network 光分配网络 Optical Line Terminal 光线路终端 Service Node Interface 业务节点 User Network Interface 用户网络接口
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 21
GPON标准协议
ITU-T G.984.1
• GPON网络参数说明 • 保护倒换组网要求
ITU-T G.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 • 物理层开销分配产品开发简单产品兼容性强
<3km 互联网视频会议远程控制
<2km
<1km VoD 标清电视视频会议 Game 2003 2006 实况TV VoD HDTV
~20km
业务需求
2002
2010 时间
PON的三大优势： 1、更远的传输距离，采用光纤传输，覆盖半径20KM；

培训胶片GPON原理53页PPT

最大逻辑距离 60KM 最大物理传输 20KM 距离最大差分距离 20KM 最大分光比 1:128
目前支持的主要速率
13
目录
1 接入网概述 2 PON基本概念 3 GPON协议分析 4 GPON关键技术 5 GPON组网保护 6 GPON系统管理和业务发放
14
GPON标准协议
ITU-T G.984.1
GPON原理
敏捷响应
科学管理协调发展
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。
2
目录
1 接入网概述 2 PON基本概念 3 GPON协议分析 4 GPON关键技术 5 GPON组网保护 6 GPON系统管理和业务发放
• GPON网络参数说明 • 保护倒换组网要求
ITU-T G.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
ITU-T G-984.1/2/3/4
ITU-T G.984.3
• GPON TC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
~20km
带宽需求
2019
实况TV VoD HDTV
2019
时间
lPON（Passive Optical Networks） l 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，节省光纤资源；采用无源设备，节省安装维护成本。

GPON最新培训教材

8M
25M
100M
带宽
•接入技术
ADSL/ADSL2+ Copper Based
VDSL / ADSL2+ Copper Based
PON Fiber Based
覆盖半 <3km 径
<2km
业务需求
互联网视频会议远程控制
<1km
VoD 标清电视视频会议 Game
•ITU-T G.984.3
•GPON TC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
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020/4/8
•ITU-T G-984.1/2/3/4
•ITU-T G.984.4
•OMCI消息结构介绍 •OMCI设备管理框架 •OMCI实现原理简述
~20km
实况TV VoD HDTV
2002
2003
• GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）
2006
2010 时间
• 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：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）；
•
3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。
• GPON支持Triple－play业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带
宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网
合一的上佳方案。
• GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高

GPON原理介绍

GPON原理介绍GPON（Gigabit Passive Optical Network）是一种用于光纤接入网的技术标准，是ITU-T（国际电信联盟-电信部门） G.984系列推荐的最新一代光纤传输技术标准。

GPON具有高速率、大容量、灵活可靠等特点，在光纤接入网中得到了广泛应用。

1.光纤线路结构：光纤接入网使用的光纤线路结构主要包括OLT（光线路终端）和ONT （光网络终端）两部分。

OLT在运营商的中心局，负责将光信号转换为电信号，同时提供光纤接口，将信号从光纤发送至用户侧；ONT安装在用户端，负责将接收到的光信号转换为电信号，供用户使用。

2.传输方式：GPON采用异步时分多路复用的传输方式，将光信号在不同的时间槽中进行传输，实现多个用户之间的共享。

OLT将要发送的光信号分发至不同的ONT中，通过时分多路复用的方式，实现不同用户之间光信号的分开传输。

同时，GPON还采用了暴力传输技术，通过在OLT和ONT间传递帧长、报错控制等信息，确保光信号的正确传输。

3.接入网元件：GPON系统中的主要接入网元件有OLT、ODN（光配线网络）、ONT和OSS（运营支撑系统）等。

OLT是光纤接入网的核心设备，负责与用户进行通信，管理和控制光纤传输。

ODN是光配线网络，用于连接OLT和ONT之间的光纤，提供光纤接口和分配光信号。

ONT安装在用户端，提供光纤接口，将光信号转换为电信号供用户使用。

OSS是运营支撑系统，用于管理和控制光纤接入网的运营，包括用户的开通和关闭，信号的监测和维护等。

4.工作原理：GPON的工作原理可以分为上行传输和下行传输两个过程。

上行传输是从ONT到OLT的过程。

ONT将用户发送的数据转换为光信号，通过ODN和OLT进行传输。

在OLT中，光信号被转换为电信号，并传输至数据中心或运营商的核心网络。

下行传输是从OLT到ONT的过程。

OLT将从数据中心或核心网络接收到的电信号转换为光信号，通过ODN传输至ONT。

GPON原理介绍(可编辑)

GPON原理介绍看一下gpon的数据服用前面已经提到gpon系统采用的是wdm的波分服用技术在一根光纤上利用不同波长实现了上下行的双向传输下行波长为1490上行1310 而对于下行数据我们在1490的波长上采用广播的技术即所有数据广播到每个终端onu上行数据在1310上采用的是tdma时分服用技术对于gpon 的下行数据我们已经知道是采用广播的方式下发的下行真长是固定的125us而下行速率是25g那么每个针的真长可以很容易的计算出来25g×125us＝38840 对于下行的广播数据所有的onu都能收到相同的数据这个地方说一下在我们的无源分光起上光功率是有衰减的比如132的分光起经过分光起的光功率就是原来光功率的132而传输的数据并没有任何损失只要光路通ont可以激活正常上线那么在每条光纤上的下行数据就是一摸一样的也就是说传输数据从olt出来被无失真的传输到了每一个onu那么这里就引出了一个问题对于某个onu我如何知道那个是自己需要的数据哪些不是这儿在onu上主要是通过onuid来区分是否为自己的数据拿自己的onuid和下行数据中的onuid比较相同的就认为是自己的不同的就直接扔掉但是这儿实际上是通过我们的gemportid来区分的这儿为了便于理解可暂时认为是通过onuid来过滤自己的数据对于上行数据来说主要是采用tdma时分服用的方式为什么要采用这种方式其原因是上行数据在olt到风光起的主干光纤上必然会发生碰撞据个例子假设onu1和onu2到分光其的距离一样且同时以同样速度向olt发送数据那么必然同时到达分一些光起而分光器我们知道仅仅是一个无源的物理分光的硬件软件上不会做任何动作分光起上造成的这种碰撞是无法避免的所以这儿我们借鉴了传统的时分服用的思想上行采用tdma方式上行数据各自按照不同的时隙在不同的时间段向olt发送再用一些算法保证在到达分光起的时候正好可以错开那么上行可能出现数据冲突的问题就得到解决了这儿又引出一个问题既然上行数据在不同的时隙来传输数据的那么他具体是在哪个时隙来传呢具体的时间段由谁来确定呢当然对于ont自己是无法来确定自己的上传时间的原因是他无法知道别的ont的状态所以这个重担自然就要落到olt身上实际上我们的gpon系统每个ont上行时隙就是olt告诉ont的olt 给每个ont下发消息告诉大家每个ont的上行时间段那么ont就严格按照这个时间段来上传数据这样的话就可以保证上行数据的不冲突具体对应到g9843协议就是olt在下行帧的upstream bandwidth map 这个字段里面携带了ont的上行时间信息告诉每个ont的上行时间段说的专业一点就是通过下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙那么所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了不会产生为了争夺时隙而冲突好这儿我们的上下行数据的基本传输思想相信大家都已经清楚了后面我们将在这个大的框架的前提下具体开始阐述讲解看一下gpon的网络的基本性能参数传输速率上支持多种数率目前主流的是红色字体所标注的上相125g下行25g 传输距离上最大逻辑距离为60km这个是没有任何衰竭的一个理想数据而我们设备所支持的最大物理的距离为20km这个数字实际是有所保留的真正的测试中我们是可以测到接近30km的另外一个概念最大距离插20km什么是最大距离差就是指两个onu到达olt 的最大距离差即最远的onu到达olt的距离减去最近的onu到达olt 的距离的差值这个值是协议中规定的距离差大于20km有可能造成一些协议报文产生干扰实际上距离差超过20km我们的ont是无法激活的分光比目前我司设备主要支持164而协议上的规定实际最大可以达到1256 前面讲了gpon的基本概念相信大家已经对pon网络的传输机制有了一定了解但是如果要想深入的理解gpon就像学习其他新技术一样一定要了解他的协议在接下来的几个章节中将对gpon协议展开深入的分析整个gpon协议实际上是包含了四个协议是一个协议促包括g9841g9842g9843g9844 9841主要定义了gpon的整体的网络框架一些基本的网络参数诸如最大传输距离最大传输距离差等以及gpon的保护方式 9842主要定义了光接口的一些参数标准比如发光功率过载光功率灵敏度等主要是要求所有的gpon设备在物理层上均按照这个标准中规定的值来实现 9843是整个gpon协议中的核心内容也是一个难点9843才定义了我们的整个gpon网络中传输的针结构包括了如何成针onu如何注册dba如何实现等等后续的胶片中将重点针对9843来展开讨论而9844主要就是定义了omci的消息结构我们前面提协议到过olt是通过一种标准协议来管理和维护终端ont的这个标准协议就是9844定义而这个管理消息就是omci由于这个消息的存在我们gpon中的终端ont是不需要我们登陆ont进行配置的所有关于ont的配置都是olt下发给ont的而这个下发配置或者ont上报配置的内容都是通过我们这儿讲到的omci消息上报的这个协议帮助我们真正实现了在终端上的0配置对于后续的gpon网络的大规模应用是很有意义的先看一下gpon的协议栈layer1没有什么可说的就是物理层与eth的物理层性质一样定义一些接口和物理特性重点关注layer2在二层中最下一种面是GTC帧层这个就是我们实实在在在光纤中传输的帧有时也叫gpon帧在gtc帧中我们可以封装两种格式的尽核一种是atm信元一种是gem帧在gem帧里面我们可以承载ethpots或者t1 e1等多种格式的数据atm信元中承载aal帧事实目前我们看到的gpon系统基本都是采用了gem帧这种封装方式所以后续我们的介绍也以gem帧的这个结构展开那么反过来看一下这个帧结构简单来说就是eth帧或者其他尽核封装在gem帧中然后再打包成我们的gtc帧按照物理层定义的接口参数转化为物理的01码传出去在接收端按照相反的过程进行解封装接收到gtc帧取出里面的gem 帧最终把尽核eth或者其他的封装内容拿出来达到我们传输数据的目的这也胶片以两个图标的形式告诉大家atm和gem帧的服用结构我们重点来关注一下gem帧的结构这个是一个重点这里面有三个id 要熟悉gemportidallocaid以及onuid很简单onuid标识onugemportid标识gem帧allocatid是onuid和tcontid的一个叠加实际上是用来标识tcont 这个地方要注意一下在gpon的下行帧中是没有tcont这个概念的下行帧就是gem帧作为尽核直接封装到gtc也叫gpon帧中发给ont 而上行帧是多个gem帧封装到对应的tcont 中再对tcont进行打包加上gtc的帧头等信息上传给olt 可以看出上下行的区别主要在gem帧的封装过程中下行多个不同的gem帧放到一个gtc的尽核中这里的多个gem帧是没有什么具体要求的在保证1个ggc帧长是125us的前提下只要是gem帧就放进去直到放满为止下传到ont上时解封装一看这个gem帧是属于我这个ont的ont就接收而用来标识这个gem帧的就是我们提到的gemportid所以说要求我们的gemportid在一个pon口必须是唯一的不唯一ont就无法唯一的匹配gem帧协议中规定了gemportid的范围是4096个因为标识gemportid的字段只有12bit所以最多就是2的12次分即4096 而上行的gem帧在组成gtc帧的时候与下行是有区别的是一组类型相同的gem帧放到一个特定类型的tcont中那么一个tcont是包含了多个gem帧的的信息再多个tcont组成gtc帧上传到oltOlt同样也是取出里面封装的gem帧进行业务的识别和匹配那么这儿大家就要问了既然上行看上去也与tcont没有多达联系为什么要引出tcont这个概念且只在上行方向这里引出的tcont的概念实际上仅仅是用来做qos 的这里先给大家买个伏笔带着这个疑问我们继续往下走讲到dba的时候在仔细的展开讲述最后对这几个id给个标准onuid是一个pon 口下256个这个是协议中规定的因为标识onuid的只有8bit2的8次分就是256所以一个pon下最多可以接256个onu这儿同时也验证了我们前面提到的分光器理论上最大做到1256就ok了 Gemportid是4096协议中用12bit来标识2的12次分就是4096即一个pon口下最多支持4096个gemport 对于tcont来说定义个数不是基于pon的是基于一个onu的一个onu目前最多支持8个tcont当然协议中对这个实际是没有限制的只是我们目前的ont支持8个tcont 了解了gpon的复用结构后我们来进入神秘的g9843的协议前面的知识都是用来给这个协议来打基础但同时学习完协议后会解答我们以前讲解中的很多疑惑因为我们所有gpon的东西都是按照这个协议这个标准来设计实现的先看一下gpon帧结构很显然gpon的上下行的帧结构是完全不一样的不想我们以前的eth帧没有什么上下行所有eth的帧结构都一样我们先看一下下行的gpom帧结构下行gpon帧中主要是两部分pcbd物理控制头和尽核在pcbd中有一个很重要的字段这里面已经标注出来了就是前面我们提到过的upstream bandwidth map 翻译过来就是上行帧带宽地图我们一般简称BWmapBWmap的主要内容有allocidstarttime和endtime三部分allocid前面讲过是onuid 和tcontid的一个叠加实际中是用来标识每个tcont的那么为什么要和onuid来个叠加呢实际上我们知道tcontid在每个onu上是唯一的在不同的onu之间是可以重复使用的也就是说在一个pon口下面是可以重复的那么仅仅只有tcontid实际上是不能找到对应的tcont的而这个由onuid和tcontis叠加而成的alloctionid里面包含有onuid 和tcontid的内容是完全可以找到是哪个onu的哪个tcont再看这个图第一个allocid1是指ont1的tcont1他开始传输的时间是100结束是200也就是说在100到200这个时间段里只用来传输ont1中tcont为1的上行帧那么接着allocid为x的就是在300到500之间传这样大家可以看到在下行帧中实际已经告诉下一个的上行帧在什么时间段传哪个ont的数据而这个时间段是以tcont为最小单位来标识的接着我们看一下这个下行帧对应的下一个上行帧的结构当然上行帧是针对每个onu的所以这个图中我们仔细分析可以发现实际上是有两个gtc的上行帧一个是ont1另一个是ont2这里以图中的ont2为例ont2的gtc帧中前面的plouploamu和plsu是整个gtc帧的帧头在这个gtc帧中要上传两个tconttcontx和tcontydbrux是tcontx 的头部dbruy是tconty的头部两个tcont上传的具体时间前面的下行帧已经告诉他分别是300到500和501到650这种olt通过下行帧控制上行帧的方法可以完全避免掉上行帧可能出现的冲突达到解决上行数据帧冲突的效果最后在gtc帧中payload里面实际上就是我们的gem帧何国雄注 OLT通过Bwmap中的Flag域指示每个分配中是否传送PLSuPLOAMu或DBRu信息在设置他们传输周期时OLT的调度器还需要考虑这些附属通道的带宽和时延要求 PLOu的状态信息是包含在分配排列中的每次当一个ONU从另一个ONU接管PON媒介时都必须发送一个新的PLOu数据的拷贝当一个ONU被分配连续分配两个ID时一个的StopTime比另一个的StartTime少1ONU将抑制对第二个Alloc_ID发送PLOu 数据当OLT授权ONU多个连续的Alloc_ID时这种抑制可多次发生注意连续分配OLT在同一ONU的传输中留间隔分配必须严格连续或者分配当作来自两个不同的ONU来安排用户净荷数据紧跟着这些开销传输直到StopTime指针指示的位置才停止传输接着我们继续来学习gpon的上行帧结构首先是物理控制帧头plou前面两个字段是同步马和定界符bip预是用来奇偶校验8bit的onuid 同样是用来唯一标识onu这里1B的的ind字段里面提供了ONT的实时状态主要看是否有上行的TCONT数据要发送用于dba上报即告诉olt我有那种类型的tcont需要上传在ploamu字段中主要用来传送上行数据的维护管理状态等消息具体里面也是包含了onuid消息类型和具体的消息内容这个字段是可选的并非每个上行帧都必须有具体是否上报前面讲的下行帧中来定义是否传 PLSu是用于ONU功率控制调整光口光功率和ploam一样是可选项 Dbru是用来上报 T-CONT 的状态告诉olt我有什么类型和多少tcont要上传功能类似于plou 中的ind但是它比ind上报的tcont信息更多ind中只能上报有无tcont传而dbru中的dba可以上报大概有多少tcont要传上报给olt 的信息更准确 Payload尽核里面的内容就是我们具体传的gem帧gem 帧同样可以分为帧头和尽核在帧头中pli是用来指示紧随帧头后面的尽核长度12bit的gemportid用来唯一标识gemport可以看到一个pon口下面最多支持2的12次分共4096个gemportpti是用来指示尽核的类型看这个gem帧是否为帧尾因为一个大的gem帧实际是要分片后一个一个传这个字段就是标识这个gem帧到底是不是最后一个分片 HEC是一个校验字段Gem帧的尽核就是用来承载上层的数据上层数据作为gem帧的尽核放入好到此我们gpon的上下性帧结构就基本介绍完了相信大家对gpon的帧结构已经有了一定认识接下来看一下具体的eth帧和tdm帧是如何封装如gem帧的－－－－GPON 上行数据帧封装－－－－ PLOu物理控制头主要为了帧定位同步和标明此帧是哪个ONU的数据 PLOAMu上行数据的物理层OAM消息主要是上报ONU的维护管理状态等管理消息不是每帧都有是否发送取决于前次下行帧种的FLAG指示 PLSu功率级别序列用于ONU调整光口光功率不是每帧都有是否发送取决于前次下行帧种的FLAG指示 DBRu主要是上报T-CONT的状态为了给下一次申请带宽完成ONU的动态带宽分配不是每帧都有是否发送取决于前次下行帧种的FLAG指示 Payload数据静荷可以是数据帧也可以是DBA状态报告Payload DBA ReportPadGem HeaderGem Frame PLOu物理控制头主要为了帧定位同步和标明此帧是哪个ONU的数据 Preamble前导字段 Delimiter帧定界符 BIP 对前后两帧BIP字段之间的所有字节不包括前导和定界做奇偶校验用于误码监测 ONU_id唯一标识ONU Ind指示ONU的状态即是否有上行的TCONT数据或PLOAM要发送 PLOAMu上行数据的物理层OAM消息主要是上报ONU的维护管理状态等管理消息不是每帧都有是否发送取决于前次下行帧种的FLAG指示 ONU_id唯一标识ONU Msg_id消息ID号 Msg消息内容OAM的消息在G984中有详细的分类定义 CRC校验 PLSu功率级别序列用于ONU调整光口光功率不是每帧都有是否发送取决于前次下行帧种的FLAG指示 DBRu主要是上报T-CONT的状态为了给下一次申请带宽完成ONU的动态带宽分配不是每帧都有是否发送取决于前次下行帧种的FLAG指示 DBA属于嵌入式EOAM信息目前采用Piggy-back方式也是最推荐的 CRC校验 Payload数据静荷可以是数据帧也可以是DBA状态报告 Payload DBA ReportPadGem HeaderGem Frame 头部分解－－ PLI指示后面Frame Payload的长度 Gem Port_ID承载上层PDU的最基本单位管道类似PVC PTI指示Frame Payload的类型是user-data帧尾还是OAM消息HEC头部校验 Frame Payload承载的上层PDU 关于DBA有3种机制都可以上报DBA申请 1PLOu中的Ind状态 2DBRu中的Piggy-back 3Gem Payload为DBA报告信息先看eth帧实际上就是把eth帧从dmac开始到fec结束的部分打包作为一个尽核放入gem帧中gem帧自动加上上页胶片中讲到的gem帧帧头便组成了一个gem帧子所以从eth帧的dmac开始是因为实质上dmac前面的内容主要是帧间距和前导码等一些信息并不含有我们真正想要的有效数据而这些帧头所起的定界等功能我们的gem帧头实际都可以完全做到所以说为了增加传输的效率这儿不需要这些信息 Tdm封装就是简单把整个tdm包作为尽核放入gem帧头就可以了不需要做任何动作只进行透传我们学习gpon原理的关键部分协议就介绍到这儿大家在学习过程中一定要清楚协议中一些关键字段的意义能将协议中的一些规定有意识的联系到我们的产品和业务配置上只有两者有机结合融合起来学习才能反过来帮助大家更好的理解协议接下来我们开始进入gpon的几个关键技术第一个关键技术突发光电技术为什么要把突发光电作为一个关键技术那么首先看一下我们传统的连续发光传统光模块在开启发光和关断发光时必然是有一个过程的这个过程必然是一个渐进的过程拿图来表示就是胶片中看到的有一个坡度这个坡度造成的后果就是不同onu发光的时候会出现相互干扰重叠那么有人就问了可以把onu发会光的时间间隔做大一点就可以避免了是可以这样但是这样的后果是造成很大的带宽浪费而我们gpon中用的光模块都是采用突发光电这个技术的光模块在瞬间发光和收光完全可以解决上述问题但是这个看上去并不是很复杂的技术实际上实现起来是很难的所以直至目前这门技术仍然只是掌握在少数几个光器件厂家中这个是突发光电技术的又一个技术动态调整光的接收阈值不同的onu 发出的光到达olt后光信号一定是有强有若的如果olt接收端的收光阈值固定为一个值的时候就会出现一些距离远光功率衰减较大到达olt光功率小于阈值的信号无法恢复而我们的动态调整阈值的功能可以在olt可以按照收光的信号强弱情况动态调整接收光的阈值从而保证所有onu的数据完整恢复我们进入下一个关键技术测距为什么要测距我们看一下每个onu到olt的距离有长有短那么就会造成不同onu到olt的光信号有早有晚时间不一经常发生冲突我们希望看到的是每个onu对于olt来说都是在一个同心园上大家到olt的时间都一样所以gpon系统基于这个思想采用了一种方法以最远的onu为基准计算一下olt到onu的时延并精确的计算出两者间的距离对于别的距离较近的onu给他增加一个延时使之到达olt的时间与最远的onu 同步实际上目的就是要使所有ONU到OLT的逻辑距离相同在olt看来所有的onu在传输距离上都是相等的而我们加的这个延时就叫做均衡延时整个过程就称为测距老何 PON上行传输采用TDMA方式接入一个OLT可以接多个ONUONU至OLT之间的距离最短的可以是几十米最长的可达20公里光在光纤上传输每公里的传输延时为5ps由于环境温度的变化和器件的老化传输延时也在不断发生变化为了实现TDMA接入保证每一个ONU的上行数据在公用光纤汇合后插入指定的时隙彼此间不发生碰撞也不要间隙太大OLT必须不断地对每一个ONU 与OLT之间的距离进行精确测定以便控制每个ONU发送上行数据的时刻 OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTDRound Trip Delay从而指定合适的均衡延时参数EqDEqualization Delay保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突什么时dba我们前面也多次提起过这个概念翻译过来就是动态带宽分配就是在极短的时间内可以完成动态带宽的分配使用dba的目电简而言之就是要在上行光路中不发生拥塞的前提下尽可能多的传送数据提高上行线路的带宽利用率这里首先要申明一点dba只是用在gpon网络的上行数据中下行广播帧时不需要dba的我们知道gpon的上行数据时采用时分服用的方式每一个上行gem帧都会放入一定类型的tcont中组成gtc 帧再按照前一个下行帧中规定的时隙把gtct帧传出去那么具体olt 是如何给ont分配时隙的实现方式主要是ont主动向olt上报自己有多少信息要传olt收到这些信息后通过一定的算法计算出来需要给对应onu分配多少的时隙再下发给ontont上传的内容越多就给分配的时间越长内容少就时间短点这个就是我们dba实现的基本思想看一下使用dba后在一些传输指标上带来的优势带宽利用率有dba为80％远高于不用dba的40％时延由100ms缩短到小于10ms可以看出使用dba后的改善效果还是非常明显的前面讲到ont首先要告诉olt我有多少数据要上传然后olt再按照onu的上报来分配相应的时隙那么ont是通过什么方式在哪些上行帧的字段中告诉olt的呢本页胶片就告诉了我们dba上报的3中机制3中方法第一种是状态指示即ind dba上报就是ont告诉olt我有东西要传并且告知是那种类型的tcont要传对应到协议中就是在上行帧plou中的8bit的ind字段中第二种piggy back dba上报这个ont告诉olt的东西相对ind上报来说要全面一点不仅会告诉olt我有那种类型的tcont要上传而且告诉olt有多少内容要上传这种上报方式目前也是我司使用的dba上报机制对应到协议中就是在我们上行帧的dbru字段中标识这儿大家可以结合前面所讲的上行帧的帧结构来理解第三种上报方式是完整onu上报这种onu上报方式类似与piggyback的上报方式但是是被封装在gem帧的尽核中上传给olt目前来看我们很少采用这种方法上报老何由于这些DBA上报功能是可选的ONU和OLT必须在开机时通过OMCI通道通过握手操作以协商使用哪种DBA上报所以直到OMCI握手完成之前DBA特性是不可用的那么dba的实现有两种模式sr状态报告模式和nsr非状态报告模式SR与NSR这两种模式olt都支持关键是看ONU支持哪一种先看一下sr模式这个实际就是我们前面所讲的dba的上报方式onu将缓存中的tcont信息上报给oltolt收到onu 的状态报告后经过dba计算并更新bwmap通过下一个下行帧下发给onuonu收到olt下发的bwmap后按照olt的规定在指定的时隙发送上行数据这种方式就是目前我们gpon系统dba的主要实现方法我们的ont目前也主要支持sr模式下面看一下nsr模式 Nsr模式即非状态报告dba模式这种方式onu不会主动上报自己将要上传的数据信息不会将这些信息告诉olt只要onu有数据就上传olt对接收到的onu的数据进行实施监控分析如果olt发现某个onu持续一段时间上传的数据量都很大就调整这个onu的上传时间给他分配的时间长一点根据onu上传的具体数据量来动态的给onu分配时隙这种上报方式实现起来效果不是很好并且要消耗一部分olt的资源目前我们不推荐使用这种模式我司的ont目前也不支持这种模式前面我们详细讲解了dba的基本原理和实现方法但是在实际应用中当olt收到onu 的dba上报消息也就是说收到onu要上传的tcont的信息后如何给这些tcont分配时隙呢哪些tcont优先分配哪些tcont随后再说也就是说让onu的哪些tcont先上传数据哪些滞后要区分这些优先程度不一的tcont我们就必须要引入tcont类型这个概念对于重要程度不一的tcont定义不同的类型好有了这个前提我们来具体的看我们tcont的几种类型tcont的带宽类型一共有四种fb固定带宽ab保证带宽nab 非保证带宽be最大努力带宽固定带宽fb就是指不管这个tcont有没有数据要上传都给他分配这么大的带宽即使你一直不穿数据这个带宽也永远给你预留ab保证带宽是指一旦这个tcont有数据要传这个带宽就必须预留不管你传的数据有多少都给你预留一定带宽比如保证带宽我配置了100m而此时即使只有10m的数据要传我也要占用100m的带宽别人无法用比较一下固定带宽和保证带宽的区别固定带宽有无数据传送都占用带宽而保证带宽只有我有数据要传的时候才去占用带宽接着看一下nab非保证带宽是指等fix和assure都已经。

GPON设备操作维护培训教材0

NOTE – The requirements of a particular class may be more stringent for one system type than for another, e.g. the class C attenuation range is inherently more stringent for TCM systems due to the use of a 1:2 splitter/combiner at each side of the ODN, each having a loss of about 3 dB.
ONT：Optical Network Terminal 光网络终端
GPON组网介绍
光纤接入网的接入方案
(a) 点到点的网络
CO L
km
Curb switch
(b) 路边交换网络
CO L N
km subscribers
Passive optical splitter
(c) 无源光网络即: PON
L CO
km
N
subscribers
GPON网络基本性能参数
GPON提供以下几种异步传输速率： 0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down（目前的主流支持速率） 2.48832 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 支持最大逻辑距离为：60km 支持最大物理距离为：20km 支持最大距离差为：20km Logical reach : 60 km 分光比为1：64，可升级为1：128

GPON原理及设备介绍

GPON原理及设备介绍GPON（Gigabit Passive Optical Network，千兆被动光纤网络）是一种基于光纤传输的宽带接入技术，采用被动组件，如分光器、光纤以及有源分配设备，将光纤链路划分为上下行两个信道，可同时传输数据、语音和视频等多媒体服务。

GPON通过分光器将光信号分配给多个用户，实现了高带宽、长距离的光纤网络连接，为宽带接入提供了高效和灵活的解决方案。

GPON采用了WDM（波分复用）技术，将上下行信道分别在光纤上进行传输，大大提高了网络的传输容量。

其上行信道（称为 GEM Port）将用户数据打包成GEM帧（GPON Encapsulation Method Frame），然后传输到OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）设备。

而下行信道则将OLT发送的数据分为不同的ODU（Optical Data Unit，光数据单元），然后通过ONU（Optical Network Unit，光网络单元）设备分发给不同的用户。

在GPON网络中，OLT设备负责管理和控制整个光纤网络，包括光纤链路的划分、用户接入的管理和维护等。

OLT设备通常由一个或多个主控板和光口板组成，可通过不同接口类型（如GE、10GE）与上层网络连接。

OLT还提供各种接入方式，支持以太网、TDM（时分多路复用）和ATM（异步传输模式）等多种传输协议。

ONU设备是用户侧的终端设备，负责接收OLT发送的数据，并将其解包后分发给相应的用户。

ONU设备通常具有多个用户接口，可以实现语音、视频和数据信号的接入和转发功能。

ONU设备还支持多种接口类型，如RJ-45、USB、无线等，便于用户灵活选择接入设备。

GPON中的分光器（Splitter）是一种关键组件，用于将光信号从OLT 分配给多个用户。

分光器采用光纤耦合器技术，可实现光的分配和合并，具有低损耗、高功率容限和稳定性好的特点。

分光器根据需求分为不同的分支比例（如1:2、1:4、1:8等），可满足不同用户的需求。

GPON工作原理及应用

ONU 的功能和特点
1 用户接入
为用户终端设备提供接入网络的功能。
2 信号解析与转发
接收OLT发送的下行信号，并解析转发至用户终端设备。
3 数据加密与解密
对网络数据进行安全加密和解密操作，保护用户的信息安全。
上行与下行数据传输
1
下行传输
2
OLT向ONU发送数据，通过光纤进行传输。
3
上行传输
用户数据从ONU发送至OLT，通过光纤进行传输。
分时复用
上行和下行数据在同一时间段内交替传输，放大器光信号调制器
将光信号转换为电信号，或将电信号转换为光信号。
GPON工作原理及应用
通过GPON工作原理及应用的介绍，您将了解到GPON技术的概述，光纤传输技术，GPON系统组成，标准与规范，光纤信号传输特点等内容。
GPON概述
GPON（Gigabit Passive Optical Network）是一种基于光纤传输技术的宽带接入技术。它通过光纤传输数据信号，实现高速的互联网接入，提供更稳定和高质量的网络连接。
光纤传输技术
1 单模与多模光纤
单模光纤适用于长距离传输，多模光纤适用于短距离传输。
2 光纤接口类型
常用的光纤接口类型包括 SC、LC、FC等。
3 光纤损耗与衰减
光信号在光纤中会有一定的损耗和衰减，需要进行信号增强和补偿。
GPON系统组成
OLT
光线路终端，负责光信号的传输和接收。
ONU
光网络单元，连接用户终端设备，提供网络接入服务。
增强光信号的强度，使之能够在光纤中传输更远的距离。
改变光信号的强度或频率，实现数据传输。
OLT 的功能和特点

中国移动GPON解决方案GPON原理培训胶片图文版资料

Good, only ethernet
光预算
Class A/B/C
Px10/Px20
测距
EqD 逻辑等距
RTT
DBA
标准格式
厂家自定义
TDM支持
TDM over Ethernet (PWE3, CESoEthernet)or native TDM)
TDM over Ethernet (PWE3, CESoEthernet)
ITU-T G.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标准协议
广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us,下行为广播方式,所有的ONU都能收到相同的数据,但是通过GEMPORT ID来区分不同的业务的数据,ONU 通过过滤来接收属于自己O
CO
CO
N
subscribers
L
km
L
km
L
km
Passive
optical
splitter
N
subscribers
ADSL2+
PON
ADSL2+ VDSL2
Centre office
Home
VDSL2
ONT
ADSL2+
10/100Base-T
1 km
2 km
Passive Optical Network 无源光网络
OLT
ONU
Optical Line Terminal 光线路终端
Optical Network Unit 光网络单元
Passive Optical Splitter 无源分光器

GPON设备操作维护培训教材0 共47页

PC拨号功能是通过PPPOE协议来实现的，PPPoE协议的工作流程包含发现和会话两个阶段，发现阶段是无状态的，目的是获得PPPoE终结端（在局端的ADSL设备上）的以太网MAC地址，并建立一个唯一的 PPPoESESSION-ID。发现阶段结束后，就进入标准的PPP会话阶段。
当一个主机想开始一个PPPoE会话，它必须首先进行发现阶段，以识别局端的以太网MAC地址，并建立一个PPPoESESSION-ID。在发现阶段，基于网络的拓扑，主机可以发现多个接入集中器，然后允许用户选择一个。当发现阶段成功完成，主机和选择的接入集中器都有了他们在以太网上建立 PPP连接的信息。直到PPP会话建立，发现阶段一直保持无状态的模式。一旦PPP会话建立，主机和接入集中器都必须为PPP虚接口分配资源。
0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down
0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down
1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down
0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down
单板处于主用状态单板处于备用状态
LINK：链路状态指示灯绿灯亮绿灯灭
端口建立连接端口无连接
ACT：数据状态指示灯黄灯闪烁黄灯灭
有数据传输无数据传输
注意： RESET：复位按钮，用于手工复位单板。复位单板会导致业务中断，需慎用复位按钮。
说明：
常见ONU类型
A类ONU型号-HG850：4个以太网接口，2个POST接口
GPON组网介绍
光纤接入网的接入方案
(a) 点到点的网络
CO
(b) 路边交换网络

GPON原理培训

GPON原理培训GPON（Gigabit Passive Optical Network）是一种基于光纤传输的下一代广域网接入技术，它采用了波分复用技术，通过光分配器将信号从OLT（Optical Line Terminal）传输到ONU（Optical Network Unit），实现了光纤网络接入和传输。

1.GPON网络结构GPON网络由OLT、ODN（Optical Distribution Network）和ONU组成。

OLT作为网络中心，负责光信号的发射和接收，并控制整个网络的调度；ODN由光缆和分配器构成，用于将光信号分发到不同的ONU；ONU作为终端用户的接入设备，将光信号转化为电信号，并连接用户设备。

2.光纤传输GPON采用单模光纤进行信号传输，由于单模光纤的传输损耗小，带宽大，抗电磁干扰能力强，能够支持长距离的信号传输。

3.波分复用技术GPON采用波分复用技术，即将不同波长的光信号在光纤中进行复用传输。

在GPON中，将上下行信号分别使用不同的波长，允许同时传输多个信号，实现了上下行信号的独立传输。

4.光分配器光分配器是连接OLT和ONU之间的关键设备，是GPON网络中的分光器。

它将OLT发送的光信号分发给不同的ONU，实现光信号的分配。

5.ONUONU作为终端用户的接入设备，具有光电转换和数据处理功能，负责将通过光纤传输的光信号转换为电信号，并提供对用户的服务接入。

6.GPON协议GPON采用了一系列协议标准，如G.984系列和G.987系列。

这些协议规定了在GPON网络中的信号传输格式、帧结构、控制信令等，确保了信号的正确传输和网络的稳定运行。

总之，GPON作为一种新一代的光纤接入技术，具有较高的传输速率和容量，在未来的网络建设中具有广阔的应用前景。

通过GPON原理培训，可以更深入地了解GPON的工作原理和技术特点，为网络工程师和网络技术人员提供更好的理论基础和应用指导。

xPON原理介绍(GPON、EPON)

Optical Network Unit
光网络单元光网络终端
Optical Network Terminal
Optical Distribution Network 光分配网络 Optical Line Terminal 光线路终端 Service Node Interface 业务节点 User Network Interface 用户网络接口
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 14
第1章光接入网概述第2章 PON基本概念 PON基本概念第3章 PON关键技术 PON关键技术第4章 GPON协议分析 GPON协议分析第5章 EPON协议分析 EPON协议分析第5章 PON承载的基本业务 PON承载的基本业务第6章 GPON PK EPON
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 2
第1章光接入网概述第2章 PON基本概念 PON基本概念第3章 PON关键技术 PON关键技术第4章 GPON协议分析 GPON协议分析第5章 EPON协议分析 EPON协议分析第6章 PON承载的基本业务 PON承载的基本业务第7章 GPON PK EPON
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 3
接入网的发展趋势－接入网的发展趋势－All over IP
Wireless Voice
Online Gaming
Wireless Data
High Speed Internet
Streaming

GPON基本原理及应用简介

OLT
IFpon
1：N分光器
备用光纤 Type A
IFpon
ONU#N
IFpon
设备没有任何备份措施.
主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤.
业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间.
如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。
OLT
IFpon
2：N分光器
Type B OLT端口备份
ONU#1
1490nm
1310nm
为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术；上行数据流采用TDMA技术。
二、 GPON的基本原理简介
5.1GPON数据传输(下行数据传输示意图)
下行为广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，，所有的ONU都能收到相同的数据，通过Gemport ID来识别、区分和过滤属于自己的数据。
无法定位故障。
二、 PON的基本原理简介
7.1 PON的关键技术-突发光电技术快速开启和关断能力
连续模块
突发模块
0# ONU 1# ONU 2# ONU
0# ONU 1# ONU 2# ONU
二、 PON的基本原理简介
7.2 PON的关键技术-突发光电技术
恢复出来的数据到达OLT的信号及 ONT/ONU发出的信号阈值建立
1、什么是PON？典型的PON网络由什么构成？
PON（Passive Optical Networks）：是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络。一个典型的PON网络由：OLT、ONU和ODN构成。 OLT（Optical Line Terminal 光线路终端）：是整个PON网络的核心设备，一般放在中心机房或城域核心机房。 ONU（Optical Network Unit 光网络单元：是用于连接用户侧的网络设备，主要负责用户侧上行的数据转发及有选择性的接收OLT侧的下行广播数据，一般主在用户端如：楼道、用户家里、路边等，类型有机柜型、机盒型的。 ODN（Optical Distribution Network 光分配网络）：由光纤和一个或多个POS（Passive Optical Splitter 无源光纤分离器）等无源光器件组成，在OLT和ONU之间提供光信号传输通道。 POS（Passive Optical Slipper无源光分离器)：可以将上行数据耦合到一根光纤上，将下行数据分发到各个ONU上。

GPON原理PPT专业课件

9
GPON系统的AES加密处理
ONT 1 解密
1 1 End User 1
OLT
13 2 131
13 2 131
ONT
2
End User 2
加密
解密
AES: Advanced Encrypt System 一种国际通用的加密算法
ONT
3
解密
3 End User 3
• GPON支持下行广播数据进行AES128加密处理。 • 只对GEM帧中的Payload进行加密处理。 • GPON系统定期的进行AES密钥交换和更新，提高了线路数据的可靠性。 • 密钥更换由OLT发起密钥更换请求，ONU响应并将生成的新的密钥，并分两部分发给OLT，且重复发
送三次，OLT收到了新的密钥后，就要开始进行密钥切换，将使用新的密钥的帧号通过相关的命令通知ONU（也是三次），ONU在相应PON采用125s定长的帧结构，每秒8千帧。
• GEM（GPON Encapsulation Method）是GPON技术优势的集中体现，它直接采用了GFP的技术（ITU-T G.7041）。
NGA1 PON
• ITU-T在2008年底启动了NG-PON1标准，已完成白皮书，并从2009年开始标准化工作，预计2011年完成对应的ITU-T G.987标准；
• 重点研究方向：提升速率，引入WDM技术；增加长距/大分光比；
NGA2 PON
• 远期研究的解决方案，研究期预计为20122015年，不再考虑与已部署的GPON与ODN 网络的兼容性；
WDM PON（波分无源光网络）
2
PON技术演进 1
EPON Ethernet PON 基于以太网的无源光接入技术.

9.GPON技术原理

US Virtual Frame TX Interval
GTC帧固定帧长 125US，即8K，可为TDM业务提供帧头信息
11
2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材
2.2 GPON的下行帧
P C B d n
P a y l n o a d
P C B d n 1 +
P a y l n o a +
第一章第二章第三章第四章第五章
GPON系统构成 GPON帧结构 GPON工作原理 GPON体系结构及特性 GPON的加密
2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材
21
4.1 GPON的体系结构
A T Mc lie nt
O M C I
GE M c
P L OAM
G P O NT r a ns m is s ion C onve r ge nc e( G T C ) la ye r
OLT
GEMX GEM2 GEM3 GEM1 PCB
125us
江苏公司操作维护中心
ONU2 Portid=2 Portid=x MA=Y
MA=组播地址表项
ONU3 Portid=3 Portid=x MA≠Y
Y是组播地址
2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材
18
3.1 GPON的工作原理（4/5）
10
2.1 GPON的帧结构
GTC帧
Downstream
PCBd n
TP-Frame = 125 uS
Payload n
PCBd n+1
Payload n+1
Upstream
Slot R