10G_GPON技术基础讲解
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2020/3/1
10G GPON技术基础
Security Level:
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
目录
GPON技术回顾 10G GPON标准和进展 10G GPON技术基础 10G GPON演进
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
PHY层的改进体现了运营 商对下一代PON设计的基本 思路；
TC层的改进提供了对下一 代PON网络的系统级适配；
管理层相对独立，改动影响 较小。
General requirement
200803p; 200910amd1
G-PMD
200303p; 200803amd1
G-TC
200803p; 200902amd1; 200911amd2;
G.987.1 System Requirement Physical parameter Service Type
G.984.4 G.984.3 G.984.2
Overall frame
G.984.1
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 11
18ptpageitutg9843?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itutg9841234产品开发简单产品兼容性强itutg9841?gpon网络参数说明?保护倒换组网要求itutg9844?omci消息结构介绍?omci设备管理框架?omci实现原理简述itutg9842?pmd层规格要求?2488gbps下行光接口参数规格要求?1244gbps上行光接口参数规格要求?物理层开销分配gpon标准协议35pt32pt
ITU NGA1 XGPON2： 10G GPON Symmetric：
Discussion starts in 2010.Q1.
One possibility is to overleap symmetric 10G GPON and directly migration to
NGA2.
ITU NGA2：
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 9
10G GPON的标准发展（2）
ITU NGA1 XGPON1： 10G GPON Asymmetric：
Published G.987.1&G.987.2 ; G.987.3&G. 988 was published in June 2010.
T-CONT y (ONT 2)
Slot
Slot Slot
Slot
300
500 501
650
PLOu PLOAMu Upstream Framing
PLSu DBRu x Payload x
T-CONT x
DBRu Y Payload y T-CONT y
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
10G-PON 10G DS / 2.5G or 5G US
9.95328 Gb/s D/S / 2.48832 Gb/s U/S
1575-1580nm DS 1260-1280nm US
GPON OMCI
200803p; 200906amd1; 200911amd2;
WDM coexistence & smooth migration
higher Data rate
Longer distance
Improved Power budget
Larger Split ratio More effective
GPON（G.984）
DS 1480-1500nm US 1260-1360nm DS 2.48832Gbps US 1.24416Gbps/2.48832Gbps Class A: 5-20dB Class B: 10-25dB Class C: 15-30dB Class C+: 17-32dB 60km
Start in 2010 Q1 and discuss the technology trend. NGA2
WDM-PON, Stacked， 40G, ……
GPON
ODN reuse
NGA1
10G/2.5G
XGPON1
ODN reuse is not obligation
10G/10G
XGPON2
framing More flexible
DBA Enhanced Security
features necessary power saving
features Backward compatibility with
GPON Adaptive to future use
Integrated IOP specs
2.5G/10G 2010.6 Publish
2009
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
2010
2011
Huawei Confidential
2012
Page 10
10G GPON的标准发展（3）
XG-PON1: Asymmetric 10G/2.5G 10G GPON G.987x is based on the GPON standard G.984x，and compatible with G.984. G.987x inherits the GPON characteristic, and also supports the high quality & full service experience. G.987x shares the same management mechanism, and can realizes easy upgrade from the current
29dB/31dB可扩展至33dB/35dB
≥ 60km（目前样机规格为100km） ≥ 20km（目前样机规格为40km） ≥ 1：64（目前样机规格为1：256） 下行：强FEC（强制实现，强制使用） 上行：弱FEC（强制实现，可选使用） XGEM OLT和ONU双向认证
2048（其中非FIX类型的个数512）
GPON 2.5G DS / 1.25G US
2.48832 Gb/s D/S
1480-1550nm DS 1290-1330nm US
32/64 20 km (Logical: 60 km) 20Km
ClassB: 10- 25dB Class B+: 13-28dB ClassC: 15-30dB ClassC+: 17-32dB
20km
1：64 上下行FEC强度一致，都是强制实现，可选 使用
GEM
OLT对ONU单向认证
最大1024（其中非FIX类型的个数512）
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Huawei Confidential
Page 15
GPON V.S. 10G GPON –关键改进点
G.984 series
•FSAN把下一代PON分成了两个阶段: •NGA1是在TDMA PON的基础上做更高的速度。其速率定义为10Gbps。 •NGA2是对NG-PON1一些更可能的技术升级和一些模糊目标的探讨。比如象：WDM PON, OFDM 等等。
• NG-PON可以很好的应用于FTTx，如企业用户，个人用户和移动回传等。
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Page 5
GPON 协议栈
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Page 6
GPON帧结构
Downstream Framing
125us
Physical Control Block Downstream (PCBd)
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
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
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 7
ONT 1
1
x ONT 2
y
ONT 64
目录
GPON技术回顾 10G GPON标准和进展 10G GPON技术基础 10G GPON演进
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 8
10G GPON的标准发展（1）
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
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Page 16
G.987 series General
requirement
201001p
XG-PMD
201001p
XG-TC
?
Generic OMCI
?
G.987.1 V.S. G.984.1 – 通过WDM overlay实现共存
HUAWEI Confidential
Page 3
GPON原理----下行数据
▪ 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的数据。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 14
10G GPON和GPON产品规格的主要差异
波长范围 速率
功率预算
最大逻辑距离 最大距离差 最大分支比 FEC 帧结构 认证 每PON口支持 TCONT数目
10G GPON（G.987）
DS 1575~1580nm US 1260~1280nm DS 9.95328Gbps US 2.48832Gbps
GPON OSS system;
G.987.1， G.987.2： Finished in Oct. 2009; G.987.3， G.988(G.OMCI)：Finished in June 2010.
G.988 G.987.3 G.987.2
OMCI TC Layer Physical Layer
10G GPON产业链发展
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Page 12
10G GPON设备厂家现状
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Page 13
目录
GPON技术回顾 10G GPON标准和进展 10G GPON技术基础 10G GPON演进
对已部署的GPON ODN网络无影响
GPON U/S XGPON U/S
1260 1280 1290
1330
wavelength plan
GPON D/S 1480 1500
XGPON D/S 1575 1580
ONU
XG-ONU
XG-ONU
XG-ONU
ONU
ONU
XG-ONU
ONU
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Upstream Bandwidth Map
Payload
AllocID
Start
End AllocID Start End AllocID Start End
1
100
200
x
300 500
y
501 650
OLT
T-CONT1 (ONT 1)
Slot
Slot
100
200
T-CONT x (ONT 2)
WDM overlay
WDM1r G.984.5amd1
XG-OLT
GPON OLT
1550 RF
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Page 17
G.987.2 V.S. G.tent 线路速率 精确线路速率 波长范围 分光比 最大传输距离 最大差分距离
光功率预算
HUAWEI Confidential
Page 4
GPON原理----上行数据
▪ TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路 被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU 分配上行时隙，这样所有的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。每帧共有9120个时隙。
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Page 2
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
10G GPON技术基础
Security Level:
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GPON技术回顾 10G GPON标准和进展 10G GPON技术基础 10G GPON演进
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
PHY层的改进体现了运营 商对下一代PON设计的基本 思路；
TC层的改进提供了对下一 代PON网络的系统级适配；
管理层相对独立，改动影响 较小。
General requirement
200803p; 200910amd1
G-PMD
200303p; 200803amd1
G-TC
200803p; 200902amd1; 200911amd2;
G.987.1 System Requirement Physical parameter Service Type
G.984.4 G.984.3 G.984.2
Overall frame
G.984.1
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18ptpageitutg9843?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itutg9841234产品开发简单产品兼容性强itutg9841?gpon网络参数说明?保护倒换组网要求itutg9844?omci消息结构介绍?omci设备管理框架?omci实现原理简述itutg9842?pmd层规格要求?2488gbps下行光接口参数规格要求?1244gbps上行光接口参数规格要求?物理层开销分配gpon标准协议35pt32pt
ITU NGA1 XGPON2： 10G GPON Symmetric：
Discussion starts in 2010.Q1.
One possibility is to overleap symmetric 10G GPON and directly migration to
NGA2.
ITU NGA2：
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10G GPON的标准发展（2）
ITU NGA1 XGPON1： 10G GPON Asymmetric：
Published G.987.1&G.987.2 ; G.987.3&G. 988 was published in June 2010.
T-CONT y (ONT 2)
Slot
Slot Slot
Slot
300
500 501
650
PLOu PLOAMu Upstream Framing
PLSu DBRu x Payload x
T-CONT x
DBRu Y Payload y T-CONT y
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10G-PON 10G DS / 2.5G or 5G US
9.95328 Gb/s D/S / 2.48832 Gb/s U/S
1575-1580nm DS 1260-1280nm US
GPON OMCI
200803p; 200906amd1; 200911amd2;
WDM coexistence & smooth migration
higher Data rate
Longer distance
Improved Power budget
Larger Split ratio More effective
GPON（G.984）
DS 1480-1500nm US 1260-1360nm DS 2.48832Gbps US 1.24416Gbps/2.48832Gbps Class A: 5-20dB Class B: 10-25dB Class C: 15-30dB Class C+: 17-32dB 60km
Start in 2010 Q1 and discuss the technology trend. NGA2
WDM-PON, Stacked， 40G, ……
GPON
ODN reuse
NGA1
10G/2.5G
XGPON1
ODN reuse is not obligation
10G/10G
XGPON2
framing More flexible
DBA Enhanced Security
features necessary power saving
features Backward compatibility with
GPON Adaptive to future use
Integrated IOP specs
2.5G/10G 2010.6 Publish
2009
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2010
2011
Huawei Confidential
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10G GPON的标准发展（3）
XG-PON1: Asymmetric 10G/2.5G 10G GPON G.987x is based on the GPON standard G.984x，and compatible with G.984. G.987x inherits the GPON characteristic, and also supports the high quality & full service experience. G.987x shares the same management mechanism, and can realizes easy upgrade from the current
29dB/31dB可扩展至33dB/35dB
≥ 60km（目前样机规格为100km） ≥ 20km（目前样机规格为40km） ≥ 1：64（目前样机规格为1：256） 下行：强FEC（强制实现，强制使用） 上行：弱FEC（强制实现，可选使用） XGEM OLT和ONU双向认证
2048（其中非FIX类型的个数512）
GPON 2.5G DS / 1.25G US
2.48832 Gb/s D/S
1480-1550nm DS 1290-1330nm US
32/64 20 km (Logical: 60 km) 20Km
ClassB: 10- 25dB Class B+: 13-28dB ClassC: 15-30dB ClassC+: 17-32dB
20km
1：64 上下行FEC强度一致，都是强制实现，可选 使用
GEM
OLT对ONU单向认证
最大1024（其中非FIX类型的个数512）
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Page 15
GPON V.S. 10G GPON –关键改进点
G.984 series
•FSAN把下一代PON分成了两个阶段: •NGA1是在TDMA PON的基础上做更高的速度。其速率定义为10Gbps。 •NGA2是对NG-PON1一些更可能的技术升级和一些模糊目标的探讨。比如象：WDM PON, OFDM 等等。
• NG-PON可以很好的应用于FTTx，如企业用户，个人用户和移动回传等。
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Page 5
GPON 协议栈
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Page 6
GPON帧结构
Downstream Framing
125us
Physical Control Block Downstream (PCBd)
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
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
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ONT 1
1
x ONT 2
y
ONT 64
目录
GPON技术回顾 10G GPON标准和进展 10G GPON技术基础 10G GPON演进
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Page 8
10G GPON的标准发展（1）
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Page 16
G.987 series General
requirement
201001p
XG-PMD
201001p
XG-TC
?
Generic OMCI
?
G.987.1 V.S. G.984.1 – 通过WDM overlay实现共存
HUAWEI Confidential
Page 3
GPON原理----下行数据
▪ 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的数据。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 14
10G GPON和GPON产品规格的主要差异
波长范围 速率
功率预算
最大逻辑距离 最大距离差 最大分支比 FEC 帧结构 认证 每PON口支持 TCONT数目
10G GPON（G.987）
DS 1575~1580nm US 1260~1280nm DS 9.95328Gbps US 2.48832Gbps
GPON OSS system;
G.987.1， G.987.2： Finished in Oct. 2009; G.987.3， G.988(G.OMCI)：Finished in June 2010.
G.988 G.987.3 G.987.2
OMCI TC Layer Physical Layer
10G GPON产业链发展
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 12
10G GPON设备厂家现状
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 13
目录
GPON技术回顾 10G GPON标准和进展 10G GPON技术基础 10G GPON演进
对已部署的GPON ODN网络无影响
GPON U/S XGPON U/S
1260 1280 1290
1330
wavelength plan
GPON D/S 1480 1500
XGPON D/S 1575 1580
ONU
XG-ONU
XG-ONU
XG-ONU
ONU
ONU
XG-ONU
ONU
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Upstream Bandwidth Map
Payload
AllocID
Start
End AllocID Start End AllocID Start End
1
100
200
x
300 500
y
501 650
OLT
T-CONT1 (ONT 1)
Slot
Slot
100
200
T-CONT x (ONT 2)
WDM overlay
WDM1r G.984.5amd1
XG-OLT
GPON OLT
1550 RF
Huawei Confidential
Page 17
G.987.2 V.S. G.tent 线路速率 精确线路速率 波长范围 分光比 最大传输距离 最大差分距离
光功率预算
HUAWEI Confidential
Page 4
GPON原理----上行数据
▪ TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路 被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU 分配上行时隙，这样所有的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。每帧共有9120个时隙。
Huawei Confidential
Page 2
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