GPON基础知识
GPON基础介绍
GPON基础介绍GPON（Gigabit-capable Passive Optical Network）是一种基于光纤传输的宽带接入技术，可以提供高速且稳定的数据传输。
本文将介绍GPON的基础知识及其原理。
GPON是一种面向家庭和企业用户的接入技术，它利用了光纤传输的高带宽和抗干扰能力，可以提供高速的网络连接。
与传统的基于铜线的ADSL或VDSL接入技术相比，GPON可以提供更高的传输速率和更远的传输距离。
GPON采用了一种被动光网络架构，其中光纤在整个网络中起到了关键的作用。
在GPON网络中，光纤被用来传输数据，而不是电信号。
这种纯光传输的方式可以大大降低传输损耗和干扰。
GPON网络由三个主要组件组成：光线传输单元（OLT），光纤接入单元（ONT）和光纤分配器（ODN）。
OLT是GPON网络的核心设备，负责连接用户和服务提供商的网络。
ONT是连接用户设备的终端设备，它将光信号转换为电信号，并提供网络连接给用户。
ODN则是用来将光纤连接到ONT的分配设备。
GPON网络采用了时间分割多路复用（TDM）技术，它将光信号分割为不同的时间片段，每个时间片段用于传输不同的数据流。
这种技术可以使多个用户同时共享一条光纤，并实现有效的带宽利用。
在GPON网络中，数据流被分为两种类型：上行和下行。
上行数据流是从用户设备发送到服务提供商的数据流，而下行数据流是从服务提供商发送到用户设备的数据流。
由于GPON网络采用了不对称传输方式，上行和下行数据流可以拥有不同的传输速率。
GPON网络支持高达2.5Gbps的下行速率和1.25Gbps的上行速率。
这种高速度可以轻松满足多种应用的需求，如高清视频流、在线游戏和云存储等。
此外，GPON网络还支持语音通话和视频监控等实时应用。
GPON网络具有很多优点。
首先，由于光纤具有高带宽和低损耗的属性，GPON网络可以提供稳定且高速的数据传输。
其次，由于采用了纯光传输的方式，GPON网络对电磁干扰具有很强的抵抗能力。
GPON技术基础培训
光接入网概述
主要讲述了光接入网架构，对FTTx网络有一 个认识。同时对FTTx网络中的各种产品形态 进行了描述使您可以了解到光接入网络中所使 用到的各种设备。
光接入网架构
CO
3.53.5-5km Remote Business
Customer Premise
xDSL 2~20Mbps
BA
DSLAM
光网络单元 光网络终端 光分配网络
Optical Distribution Network Optical Line Terminal
光线路终端 波分复用模块
Wavelength Division Multiplex Module Network Element 网络单元 业务节点 用户网络接口
Service Node Interface User Network Interface
GPON网络保护方式 GPON网络保护方式
ONU#1 OLT
1：N分光器 保护范围 备用光纤 Type A 光纤备份 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.
IFpon
ONU#N
IFpon
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
什么是PON? 什么是PON?
Passive Optical Network 无源光网络 assive ptical etwork
Passive Optical Splitter Optical Line Terminal
无源分光器
ONU
光线路终端
ONU
PSTN
Passive Optical Splitter
GPON基础知识
GPON基础知识
GPON/EPON发展史
内部公开▲
ITU-T / FSAN
2004年6月，发布 GPON标准G.984.4
2004年2月，发布 GPON标准G.984.3
2003年3月，发布GPON 标准G.984.1和G.984.2
2001年底，把APON 更名为BPON
2001年初，开始进行 GPON标准的研究
GPON标准制定了光纤测试系统OLS，能够动态监测信号的质量，再通过专家系 统预测系统的寿命和定位故障位置、变被动维护为主动防护。
GPON基础知识
GPON比EPON的优势总结
内部公开▲
更高的QoS和时钟同步能力
• GPON是全同步系统，传输窄带业务时延小，时钟 精度非常高
• GPON的QoS带宽分配机制更灵活 • 保护倒换和维护管理等标准定义清晰完善
WDM Wavelength Division Multiplex Module 波分复用模块接口
➢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；
GPON 1:64~128
•GPON的分光能力是EPON的2倍，覆盖 相同用户时可节省一半的主干光纤。
采用GPON技术进行光接入网络建设，可节省线路成本和局端设备投资50％。
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GPON支持更精细的业务模型
内部公开▲
企业用户
家庭用户
宽带业务 可视电话（0.4M） 家庭监控（2M）
•EPON：企业用户带宽和家庭用户带宽无法共享上 行带宽。 •GPON：在保证服务质量的同时可以实现家庭用户 和企业用户上行带宽的共享。
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的基本概念
1. 什么是GPON？GPON是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准。
其技术特点就是在二层采用ITU-T定义的GFP(成帧规程)对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，具有较强的OAM功能。
2. GPON的系统结构由于GPION是PON的一种，所以它的构成和PON一样，由ONU（光网络单元）、OLT（光线路终端）和无源光分配网组成。
3. GPON网络基本性能参数0.15552Gbps上行1.24416Gbps下行0.62208Gbps上行1.24416Gbps下行1.24416Gbps上行1.24416Gbps下行0.15552Gbps上行2.48832Gbps下行0.62208Gbps上行2.48832Gbps下行1.24416Gbps上行2.48832Gbps下行2.48832Gbps上行2.48832Gbps下行其中1.24416Gbps上行2.48832Gbps下行是目前可支持的主要速率需要注意与EPON不同，GPON并不是完全异步的。
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分光比一般为1:64，目前主流厂家产品分光比都可以平滑升级到1:1284. GPON的特点（1）高带宽和高传输效率，下行速率高达2.488Gbit/s，上行为1.244Gbit/s，可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求，使用GEM的封装方式时，综合传输效率在93%以上。
（2）单纤接入，使用单根光纤就可以满足ONT用户的介入需求，可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。
（3）可以支持接入距离更远，针对FTTB开发的GPON系统，其OLT到ONT 的最远接入距离可以达到60km。
（4）作为电信级的技术标准，对设备的互操作性能有详细的要求，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证，GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能，光纤自动倒换时间小于50ms。
GPON基本知识
GPON基本知识GPON基本知识什么是GPON？GPON(Gigabit-Capable PON) 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。
GPON最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1 和G.984.2的制定，2004年2 月和6月完成了G.984.3的标准化。
从而最终形成了GPON的标准族。
基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由局端的OLT(光线路终端)，用户端的ONT/ONU(光网络终端或称作光网络单元)，连接前两种设备由单模光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的 ODN(光分配网络)以及网管系统组成。
对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，下行速率高达2.5Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。
提供QoS的全业务保障，同时承载ATM 信元和(或)GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。
承载GEM帧时，可以将TDM业务映射到GEM帧中，使用标准的8kHz(125μs)帧能够直接支持TDM业务。
作为电信级的技术标准，GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。
在GPON标准中，明确规定需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet 业务，包括IP业务和MPEG视频流)、 PSTN业务(POTS，ISDN业务) 、专用线(T1，E1，DS3， E3和ATM业务)和视频业务( 数字视频)。
GPON中的多业务映射到ATM 信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。
GPON：宽带接入的革命性解决方案随着宽带业务应用的多元化及带宽需求的不断提高，近两年来全球范围内掀起了光纤接入的热潮。
GPON技术概述
GPON技术概述GPON（Gigabit Passive Optical Network，千兆级无源光纤网络）是一种用于光纤通信的技术标准。
它采用了波分多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技术和TDMA（时分多路复用）技术，实现了在一根光纤上同时传输大量高速数据、音频和视频等信号。
GPON技术的主要特点是高速、高容量和长传输距离。
它可以提供1.25 Gbps的下行速率和2.5 Gbps的上行速率，满足了大部分用户对高速宽带网络的需求。
GPON的信道容量也较大，可以支持大量的用户接入，每个ONT可以连接多个终端设备。
此外，GPON技术的传输距离可以达到20公里，使得光纤网络可以覆盖较大范围的区域。
GPON技术的应用非常广泛。
在家庭网络中，GPON技术可以提供高速的宽带接入，支持高清视频的流畅播放和在线游戏的畅快体验。
在企业网络中，GPON技术可以提供高速的局域网接入，满足企业对大量数据传输和高带宽需求的要求。
在公共网络中，GPON技术可以用于光纤到户（FTTH）的部署，提供高速的宽带接入服务，促进数字化社会的建设。
GPON技术在光纤通信领域的发展也非常迅速。
目前，GPON已经逐渐被10GPON、40GPON和100GPON等新一代光纤通信技术所取代。
这些新技术在传输速率、容量和距离等方面更加先进，能够满足未来对更高速、更大容量光纤网络的需求。
总之，GPON技术是一种用于光纤通信的技术标准，可以实现在光纤网络上同时传输大量高速数据、音频和视频等信号。
它具有高速、高容量和长传输距离等特点，在家庭、企业和公共网络等多个领域都有广泛的应用。
随着光纤通信技术的不断发展，GPON技术也将被更先进的光纤通信技术所取代。
GPON基本原理及应用
GPON基本原理及应用GPON（Gigabit-capable Passive Optical Network）是一种用于光纤通信的技术，它是一种基于光纤传输的新一代宽带接入网络技术。
GPON采用分布式的被动式光纤分配器来传输数据，具有高速率和大带宽的特点。
它可以满足现代宽带应用对高速、稳定、可靠的带宽需求。
GPON的基本原理是将光纤作为传输介质，将数据信号转换为光信号，并通过光纤传输。
GPON系统包含三个主要的组件：光线传输单元（OLT）、光网络单元（ONU）和光纤分配器（ODN）。
OLT是GPON网络中的核心设备，通常由一个或多个插槽组成。
它负责与服务提供商的网络相连，并将网络信号转发到ONU。
OLT还负责分配带宽给ONU，以满足不同用户的需求。
ODN是将光信号从OLT传输到ONU的光纤网络。
ODN包括主干光纤和分配光纤。
主干光纤是连接OLT和ODN的光纤，负责将信号从OLT传输到ODN。
分配光纤将信号从ODN传输到ONU，以连接用户设备。
GPON的应用主要体现在宽带接入领域。
传统的ADSL或者DOCSIS技术在带宽和速率方面存在一定的限制，而GPON可以提供更高的速率和更大的带宽。
它可以满足用户对高清视频、在线游戏、音频视频流等带宽密集型应用的需求。
另外，GPON还被广泛应用于企业和组织的数据中心。
传统的以太网技术在数据中心中存在一定的带宽和速率瓶颈。
GPON的高速率和大带宽可以满足数据中心对大容量数据传输的需求，提高数据中心的性能和效率。
此外，GPON还可以广泛应用于智能家居、智能楼宇、安防监控等领域。
它可以提供高速稳定的网络连接，支持多种设备和服务的接入。
通过GPON技术，用户可以实现远程监控、家庭自动化、智能楼宇管理等功能。
综上所述，GPON作为一种高速率、大带宽、稳定可靠的宽带接入技术，已经在各个领域得到广泛应用。
它不仅可以满足用户对高速宽带的需求，还可以支持多种设备和服务的接入，为用户提供丰富的应用体验。
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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
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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；
2、更高的带宽，达1.25G或2.5G.
3、分光特性,，节省光纤资源。
Wireless Voice
Online Gaming
Wireless Data
High Speed Internet
Streaming
Location & Presence
Message
Message
Directory
Dial-up
Storage
Service
Voice
Video
VoIP X.25
Page 14
PON原理----数据复用
PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。
1490nm
1310nm
采用不同光波分别传上、下行数据； 下行数据流采用广播技术（分光器上物理层复制）； 上行数据流采用TDMA技术。
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几种PON标准
APON: ATM Passive Optical Networks EPON: Ethernet Passive Optical Networks
GE-PON: Giga-bit Ethernet Passive Optical Networks
GPON: Gigabit-capable Passive Optical Networks
ATM
EPON GEPON
Ethernet
APON
BPON
GPON
EPON
GPON
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PON技术标准化进展
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PON网络基本保护方式
ONU#1 OLT
1：N分光器
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设备上有两个PON接口. 此种保护方式仅限于主干光 纤出现故障时，系统会自动 切换到备用系统，实现了对 骨干光纤的保护。 保护对象仅限于OLT与ODN 之间的光纤故障和OLT单板硬 件故障，对其他类型的故障 没有涉及，可能存在严重安 全隐患，无法满足客户需求。
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；
Internal
GPON基础知识
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对比到现网的接入“瓶颈”，光纤 是今为止最好的传输媒介。本胶片 主要分析PON技术的产生背景、应 用、基本概念和特点，并介绍 GPON基本原理。
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
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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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PON网络参考模型
UNI R/S ODN S/R SNI
ONU/ONT
分光器 IFpon T参考点 IFpon
OLT
Service node
V参考点
ONU ONT ODN OLT SNI UNI
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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
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什么是PON?
Passive Optical Network 无源光网络
Optical Line Terminal Passive Optical Splitter ONU
光线路终端
无源分光器
ONU
PSTN
Passive Optical Splitter
DSL
如何解决“距离与带宽”的矛 盾
ISDN HDSL
ADSL
ADSL2+
VDSL 2
„„
???
xDSL技术
xDSL技术很 难解决距离 与带宽的矛 盾
问：怎么办？ 答：“光进铜退”！采用光纤接入网是 不错的方案！
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由于下行数据在分光器上为广播复制，每个ONU都可以收到同样的数据。在OLT上需要采用 加密处理，提高线路数据的可靠性。
GPON与EPON支持的加密算不同，GPON采用AES128加密处理，EPON采用三重搅动算法。
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GPON网络基本性能参数
GPON系统支持的非对称传输速率，帧长均为125us：
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
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第1章光接入网概述 第2章 PON基本概念 第3章 PON关键技术 第4章 GPON协议分析 第5章 PON承载的基本业务 第6章 GPON PK EPON
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PON系统的数据安全
ONT 解密
1 1 1 End User
1
1 3 2
1 3 1
OLT 加密
1 3 2 1 3 1
ONT 解密
2
End User 2
ONT 解密
3
3
End User 3
PON关键技术--DBA
DBA概念
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