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Optical Line Terminal Passive Optical Splitter ONU
光线路终端
无源分光器
ONU
PSTN
Passive Optical Splitter
Internet
OLT
无源分光器
ONU Optical Network Unit
CATV
光网络单元
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（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical Network Unit） 和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；
Page 5
•Ranging based on synchronous framing •8 kHz clock transport or recovery •Survivability using PST bytes •Security based on encryption
SNI OLT
GPON原理--数据复用
GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。
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。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
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Page 8
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
第1章 GPON原理 第2章 GPON典型组网 第3章 GPON产品介绍 第4章 GPON故障处理案例和参考信息
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 1
什么是PON?
Passive Optical Network 无源光网络
突发接受 快速AGC (动态范围 >20dB)
Page 13
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
GPON关键技术--测距
OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），从而指
定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay），保证每个ONU发送数据时不会 在分光器上产生冲突。 通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。
Page 6
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，通过Gemport ID, ONU来识别、区分和过滤属于自己的数据。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
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Ranging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗
OLT ONU1
20 km 12 km ONT
ONU2 ONU3
OLT (in CO) 3 km
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Page 14
Logical split ratio: 128 UNI ONU ONU Maximum differential between the farthest and the nearest distance ONU from the OLT: 20km s
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. HUAWEI Confidential
--- 用户可以享受到更高带宽的服务，特别是那些对带宽突变比较大 的业务
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
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Page 11
TDM业务在GPON中的映射方式
TDM Buffer Ingress buffer GEM Frame PLI Port ID PTI HEC
TDM
TDM data
Payload TDM fragment
带宽
覆盖半径
<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
• •
•
• •
GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks） 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 全球大运营商的选择
HUAWEI Confidential
Page 9
GPON复用结构
OLT O N U
Port T-CONT Port Port T-CONT Port Port
GEM Port GEM Port
ONT
T-CONT
T-CONT
IFpon
O N U O N U
Port T-CONT Port
GEM Port：业务的最小承载单位。 T-CONT: Transmission Containers。是一种承 载业务的Buffer。主要用来传输上行数据的单 元，引入T-CONT主要是为了解决上行带宽动 态分配，以提高线路利用率 。 IF pon：GPON接口。 业务根据映射规则先映射到GEM Port中，然后 在映射到T-CONT中进行上行传输。GEM port 可以灵活的映射到T-CONT中，一个GEM Port 可以映射到一个T-CONT中去，多个GEM Port 也可以映射到同一个T-CONT中。 一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个 T-CONT。
0# ONU
突发发送模块
0# ONU
1# ONU
0# ONT
1# ONU
突发发射 快速开启和关断能力 消光比大（>10dB）
ONT/ONU发出的信号
0# ONT
恢复出来的数据
到达OLT的信号及阈值建立
连续接收模块
接收无快速AGC 0# ONU 1# ONU 0# ONT
突发接收模块
有快速AGC 阈值线 HUAWEI Confidential
GPON关键技术－DBA
什么是DBA?
--- DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配)
--- DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动 态分配的机制
为什么需要DBA？
--- 可以提高PON端口的上行线路带宽利用率 --- 可以在PON口上增加更多的用户
Page 7
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。
QOS
Very good，
including Ethernet, TDM, ATM
Good,
only ethernet Px10/Px20 厂家自定义 无 Ethernet OAM（弱，厂家扩展）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
光预算 DBA ONT互通 OAM
Class A/B/B+/C 标准格式 OMCI ITU-T G.984 (强)
ITU-T G.984.3
• GPON TC层规格要求
ITU-T G-984.1/2/3/4
• 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
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
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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Page 4
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
Inter packet gap Preamble SFD DA
GEM Frame
PLI 12bits Port ID 12bits PTI 3bits HEC 13bits 5 bytes
SA
Length\Type MAC client data FEC EOF
GEM Payload
GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload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。
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Page 2
为什么选择GPON?
<1Mbps 接入技术 3M
ADSL/ADSL2+ Copper Based
8M
25M
VDSL / ADSL2+ Copper Based
100M
PON Fiber Based
T-CONT Port
不同的ONU用 ONU-ID标识
不同的T-CONT用 Alloc-ID标识
不同的GEMPORT用PortID标识
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Page 10
以太网业务在GPON中的映射方式
Ethernet Packet
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。
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Page 12
PON关键技术----突发光电技术
连续发送模块
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Page 3
2010 时间
GPON与EPON的比较
P2MP GPON 标准 速率 分光比 承载 带宽效率 ITU.T G.984.x 2.488G/1.244G 1:64~1:128 ATM, Ethernet, TDM 92% EPON IEEE 802.3ah 1.25G/1.25G 1:16~1:32 Ethernet 72%
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。本文主要介绍了 GPON技术的原理，组网结构，产 品知识以及GPON业务的数据规划 和配置 。
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光线路终端
无源分光器
ONU
PSTN
Passive Optical Splitter
Internet
OLT
无源分光器
ONU Optical Network Unit
CATV
光网络单元
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（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical Network Unit） 和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成；
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•Ranging based on synchronous framing •8 kHz clock transport or recovery •Survivability using PST bytes •Security based on encryption
SNI OLT
GPON原理--数据复用
GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。
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。
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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
第1章 GPON原理 第2章 GPON典型组网 第3章 GPON产品介绍 第4章 GPON故障处理案例和参考信息
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什么是PON?
Passive Optical Network 无源光网络
突发接受 快速AGC (动态范围 >20dB)
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GPON关键技术--测距
OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTD（Round Trip Delay），从而指
定合适的均衡延时参数EqD（Equalization Delay），保证每个ONU发送数据时不会 在分光器上产生冲突。 通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。
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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，通过Gemport ID, ONU来识别、区分和过滤属于自己的数据。
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Ranging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗
OLT ONU1
20 km 12 km ONT
ONU2 ONU3
OLT (in CO) 3 km
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Logical split ratio: 128 UNI ONU ONU Maximum differential between the farthest and the nearest distance ONU from the OLT: 20km s
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TDM业务在GPON中的映射方式
TDM Buffer Ingress buffer GEM Frame PLI Port ID PTI HEC
TDM
TDM data
Payload TDM fragment
带宽
覆盖半径
<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
• •
•
• •
GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks） 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 全球大运营商的选择
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GPON复用结构
OLT O N U
Port T-CONT Port Port T-CONT Port Port
GEM Port GEM Port
ONT
T-CONT
T-CONT
IFpon
O N U O N U
Port T-CONT Port
GEM Port：业务的最小承载单位。 T-CONT: Transmission Containers。是一种承 载业务的Buffer。主要用来传输上行数据的单 元，引入T-CONT主要是为了解决上行带宽动 态分配，以提高线路利用率 。 IF pon：GPON接口。 业务根据映射规则先映射到GEM Port中，然后 在映射到T-CONT中进行上行传输。GEM port 可以灵活的映射到T-CONT中，一个GEM Port 可以映射到一个T-CONT中去，多个GEM Port 也可以映射到同一个T-CONT中。 一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个 T-CONT。
0# ONU
突发发送模块
0# ONU
1# ONU
0# ONT
1# ONU
突发发射 快速开启和关断能力 消光比大（>10dB）
ONT/ONU发出的信号
0# ONT
恢复出来的数据
到达OLT的信号及阈值建立
连续接收模块
接收无快速AGC 0# ONU 1# ONU 0# ONT
突发接收模块
有快速AGC 阈值线 HUAWEI Confidential
GPON关键技术－DBA
什么是DBA?
--- DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配)
--- DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动 态分配的机制
为什么需要DBA？
--- 可以提高PON端口的上行线路带宽利用率 --- 可以在PON口上增加更多的用户
Page 7
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。
QOS
Very good，
including Ethernet, TDM, ATM
Good,
only ethernet Px10/Px20 厂家自定义 无 Ethernet OAM（弱，厂家扩展）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
光预算 DBA ONT互通 OAM
Class A/B/B+/C 标准格式 OMCI ITU-T G.984 (强)
ITU-T G.984.3
• GPON TC层规格要求
ITU-T G-984.1/2/3/4
• 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
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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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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
Inter packet gap Preamble SFD DA
GEM Frame
PLI 12bits Port ID 12bits PTI 3bits HEC 13bits 5 bytes
SA
Length\Type MAC client data FEC EOF
GEM Payload
GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload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。
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为什么选择GPON?
<1Mbps 接入技术 3M
ADSL/ADSL2+ Copper Based
8M
25M
VDSL / ADSL2+ Copper Based
100M
PON Fiber Based
T-CONT Port
不同的ONU用 ONU-ID标识
不同的T-CONT用 Alloc-ID标识
不同的GEMPORT用PortID标识
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以太网业务在GPON中的映射方式
Ethernet Packet
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。
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PON关键技术----突发光电技术
连续发送模块
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GPON与EPON的比较
P2MP GPON 标准 速率 分光比 承载 带宽效率 ITU.T G.984.x 2.488G/1.244G 1:64~1:128 ATM, Ethernet, TDM 92% EPON IEEE 802.3ah 1.25G/1.25G 1:16~1:32 Ethernet 72%
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。本文主要介绍了 GPON技术的原理，组网结构，产 品知识以及GPON业务的数据规划 和配置 。
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