GPON系统ONU的GTC层设计

责在规定的时间内把负荷和相应的帧头开销发送出 去。
图 ６ 一个授权域的格式
Ｆｌａｇｓ： ａｂｃｄｄｘｘｘｘｘｘｘ（ 共 １２ 位 ） 。 ａ： ＇１＇ 表示在上行帧中发送 ＰＬＳｕ， ＇０＇ 表示不发送 ｂ： ＇１＇ 表 示 在 上 行 帧 中 发 送 ＰＬＯＡＭｕ块 下行方向 ， Ｐａｙｌｏａｄ 模块对下行帧中的负荷数据进 行 ＡＴＭ 和 ＧＥＭ 的 分 离 ， 并 各 自 对 数 据 类 型 进 行 判
比特无源光网络 ） 标准。
ＡＴＭ；另一种是 ＧＥＭ， 因此 ＧＴＣ 将更加灵活通用。 ＧＴＣ 要实现两个重要的功能 ： ⑴ 媒体接入控制功 能 ； ⑵ＯＮＵ（ 光网络单元 ） 注册。 ＧＰＯＮ ＴＣ（ ＧＴＣ） 层系统协议栈如图 １ 所示。 ＧＴＣ 的成帧子层 完成对 ＡＴＭ 信 元 及 ＧＥＭ 帧 的 进 一 步 封 嵌入的 ＯＡＭ 装，使得 ＧＰＯＮ 具备更完善的 ＯＡＭ 功能。
功能。
３．１ 同步模块 ＯＮＵ 是利用下行帧的 ３２ 位长的 Ｐｓｙｎｃ 域来实现 帧 同 步 的 。 根 据 Ｇ．９８４．３ 协 议 ， Ｐｓｙｎｃ 域 的 值 规 定 为 ０ｘＢ６ＡＢ３１Ｅ０。 ＯＮＵ 实行同步状态机制如图 ３ 所示。 ＯＮＵ 以搜
索状态开始工作。在搜索状态下 ， ＯＮＵ 在所有可能的 序列中搜索 Ｐｓｙｎｃ 域。一旦找到一个正确的 Ｐｓｙｎｃ 域 ，
ＧＥＭ 帧中进行 传输 ， 取决于 ＯＮＵ 提供的接口 类型。 ＯＭＣＩ 适配器高于 ＡＴＭ 和 ＧＥＭ 适配器 ， 它识别 ＶＰＩ／ ＶＣＩ （ 虚通道标识符 ／虚信道标识符 ） 和 Ｐｏｒｔ＿ＩＤ（ 端口标
识符 ） ，并完成 ＯＭＣＩ 通道数据与高层实体的交换。
ＰＬＯＡＭ 用于物理层的 ＯＡＭ， 完成 ＯＮＵ 的注册及
１。然后 ＯＮＵ 在接下来的 １２５μ ｓ 里搜索另一个 Ｐｓｙｎｃ 域。对于每个正确的 Ｐｓｙｎｃ 域 ， 就增加计数器。如果找
到一个不正确的 Ｐｓｙｎｃ 域 ， ＯＮＵ 就返回搜索状态。在 准同步状态 ， 如果 ＯＮＵ 再收到 Ｍ１－ １ 个正确的 Ｐｓｙｎｃ 域 ， 就向前达到同步状态。一旦 ＯＮＵ 到达同步状态 ，
热点 ， 但也有 两 大 缺 点 ， 即 效 率 极 低 和 难 以 支 持 以 太 网以外的业务。
ＧＰＯＮ 作为一种灵活的吉比特光纤接入网 ， 支持 更高的速率和对称 ／非对称工作方式 ， 同时还有很强的 支持多业务和 ＯＡＭ（ 操作管理与维护 ） 的能力。 ＧＰＯＮ
的 ＴＣ 层具有天然的承载 ＴＤＭ 业务能力 ， 更注重多业 务和 ＱｏＳ（ 业务质量 ） 保证 ； 支持商业和居民业务的宽 带全业务接入。 ＧＰＯＮ 通过为用户提供吉比特的带宽 ， 高效的 ＩＰ、 ＴＤＭ 承载模式 ， 将成为 ＦＴＴＰ／ＦＴＴＨ（ 光纤到
关键词： xyz{|； Ｏ Ｎ Ｕ （ z{|~） ； F 中图分类号 ：ＴＮ９２９．１１ 文献标志码 ： Ａ
２ ＧＴＣ 层简介［１］
传输汇聚 （ ＧＴＣ） 层位于物理媒介相关 （ ＰＭＤ） 层和 高层之间 ， 主要由 ＧＴＣ 成帧子层和 ＴＣ 适配子层构成。
ＧＴＣ 成帧子层应实现的功能包括 ： ⑴ 实现 ＰＬＯＡＭ（ 物
理 层 ＯＡＭ） 、 ＡＴＭ 和 ＧＥＭ（ ＧＰＯＮ 压 缩 方 式 ） 流 与 ＴＣ 传输帧的复用／ 解复用 ； ⑵ＴＣ 传输帧帧头的产生／ 解码 ；
１ 引言
高可 靠性 ＰＯＮ（ 无源光网络 ） 技术由于其高带宽、 和极低的维护费用等特点 ， 从一提出便被认为是解决
⑶基于 Ａｌｌｏｃ ＩＤ（ 分配标识符 ） 的内部交换功能。ＴＣ 适 配 子 层 提 供 ３ 种 适 配 ： ＡＴＭ 适 配 、 ＧＥＭ 适 配 和 ＯＭＣＩ
该消息。 下行 ＰＬＯＡＭ 信息处理流程如图 ５ 所示 ， 先计算
ＧＴＣ 层的系统框图如图 ２ 所示。在下行方向 ， 接
收到的数据先进行同步， 同步好以后再处理物理层
ＯＡＭ 消息和授权信息 ， 在 Ｐａｙｌｏａｄ 模块中进行业务分 类 （ ＡＴＭ 用户数据、 ＧＥＭ 用户数据和 ＯＭＣＩ 信息 ） ， 再
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ＧＰ ＯＮ 系统 ＯＮＵ 的 ＧＴＣ 层设计
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（ 浙江工业大学 信息工程学院 ， 杭州 ３１００１４ ） 摘要 ： ()*+,-./ ＰＯ Ｎ 01 Ａ ＰＯ Ｎ 、 ＥＰＯ Ｎ3 Ｇ ＰＯ Ｎ 户 ） 领域中更为完善的解决方案。随着 ＧＰＯＮ 技术的 不断成熟和进步 ， 相信 ＧＰＯＮ 技术将会是未来宽带光 接入网络的发展方向［４］。
３ ＧＴＣ 层的模块设计
ＧＴＣ 层所完成的功能非常复杂 ， 我们采用模块化
的设计思想来进行设计 ， 将整个 ＧＴＣ 层分为几个小的 模 块来分别设 计 ， 然 后 将 各 个 模 块 组 装 起 来 ， 完 成 完 整的 ＧＴＣ 层 ， 这样便于管理和维护 ［２］。根据 ＧＴＣ 层功 能的划分 ， 可以将 ＧＴＣ 层的主要功能划分为以下几个 模块 ： 同步模块 ， ＰＬＯＡＭ 消息处理模块、 授权消息处理 模块、 测距模块、 上行发送控制模块。
３．３ 授权处理模块 ＯＬＴ 通过下行帧中的 ＵＳ ＢＷｍａｐ 域对 ＯＮＵ 的各 个 Ｔ－ ＣＯＮＴ 进 行 授 权 ， ＵＳ ＢＷｍａｐ 域 的 长 度 为 ８ × Ｎ ｂｙｔｅｓ， Ｎ 的值由下 行帧 中 Ｐｌｅｎｄ 域 的 Ｂｌｅｎ 规 定 ， ＳＳｔａｒｔ
ＯＮＵ 就转变成准 同步状态 ， 并 设置一个计 数器 ， 值为
通过安全模块和编解码模块后送往各个相应的端口。 上行方向 ， 上行帧帧头的内容由 ＰＬＯＡＭｄ 和 ＢＷｍａｐ 中的 Ｆｌａｇｓ 域决定。在一个授权传输的时间里 ， 发送完 帧头开销后 ， 紧接着传输经过编码和加密后的用户净 荷数据 ， 直到 Ｓｔｏｐ Ｔｉｍｅ 指针指示的位置才停止传输。
ＰＬＯＡＭ 信 息 的 ＣＲＣ（ 循 环 冗 余 校 验 ） ， 如 果 错 误 就 丢 弃该信息 ； 如果正确 ， 继续比较 ＯＮＵ ＩＤ， 和自己的 ＯＮＵ ＩＤ 相同或 者该 ＯＮＵ ＩＤ 是 １１１１１１１１， 就 继 续 判 断 该 如果和 ＰＬＯＡＭ 信息的类型以及产生相应的控制信号。
ｄｅａｒ２００５＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ） ， 研究方向为光接入网。
图 １ ＧＰ ＯＮ ＧＴＣ 层协议栈
２００７ 年第 １ 期
& % 光通信技术 $
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陈红贵 ， 等 ： ＧＰＯＮ 系统 ＯＮＵ 的 ＧＴＣ 层设计
（ 操作管理通信接口 ） 提供了另一种 ＯＡＭ 服务 ， 用于实 现 对 高 层 的 管 理 。 ＯＭＣＩ 信 息 可 封 装 在 ＡＴＭ 信 元 或
通道信息直接嵌入 ＧＴＣ 帧头 ， 对 ＧＴＣ 成帧子层进行控 制 ， 在该子层就被终结。ＰＬＯＡＭ 信息作为该子层的客 户业务处理。 ＧＴＣ 的适配子层提供 ＰＤＵ（ 协议数据单 元 ） 与高层实体的接口。 ＡＴＭ 和 ＧＥＭ 信息在各自的适 配器完成 ＳＤＵ（ 服务数据单元 ） 与 ＰＤＵ 的转换。 ＯＭＣＩ
收稿日期 ： ２００６－ ０８－ ３０ 。 基 金 项 目 ： 浙 江 省 光 纤 通 信 技 术 重 点 研 究 实 验 室 项 目 （ ２００５Ｅ１００１８ ） 资 助。 作者简介 ： 陈红贵 （ １９８１－ ） ， 男 ， 浙 江 湖 州 人 ， 硕 士 研 究 生 （ 电 子 邮 件 ： ｒｅ－
上 行 帧 头 开 销 由 ＰＬＯｕ 、 ＰＬＯＡＭｕ、 ＰＬＳｕ 和 ＤＢＲｕ 组成 ， 是否发送 ＰＬＯＡＭｕ 、 ＰＬＳｕ 和 ＤＢＲｕ 由下行帧的
ｌｏｃ＿ＩＤ 的 Ｔ－ ＣＯＮＴ 的 发
送开始时间和停止时间 （ 以 ｂｙｔｅ 为单位 ） ， １２ 比 特 的 Ｆｌａｇｓ 决 定 在 上 行 帧开销中是否包括
自己的 ＯＮＵ ＩＤ 不相同 ， 也丢弃该信息。
ＯＮＵ ＩＤ＝１１１１１１１１ 表示是广播 信息。 Ｇ．９８４．３ 协 议 定 义 了 １９ 种 下 行 ＰＬＯＡＭ 信 息 ， ９ 种 上 行 ＰＬＯＡＭ 信息 ， 可实现 ＯＮＵ 的注册及 ＩＤ 分配、 测距、 Ｐｏｒｔ ＩＤ 分 配、 数据加密、 状态检测、 误码率监视等 ＶＰＩ／ＶＣＩ 分配、
45678,。:;<=5 Ｇ ＰＯ Ｎ >?@ Ｇ ＰＯ ＮABC DE Ｇ ＴＣ F， HIJ<= Ｇ ＴＣ FKLMFNOEPQ R， S Ｇ ＴＣ FETUVWNOX.5YZ[\]， ^ ＰＬＯ Ａ Ｍbcde、 _‘a、 fghe、 ijkYZ， lm ＴＣ FEopqrst， uvSt>KLYZE n5 Ｇ NOX.5<=。
适配。从另一个角度讲 ， ＧＴＣ 主要由控制 ／ 管理 （ Ｃ／Ｍ） 平面以及用户数据 （ Ｕ） 平面组成。 Ｃ／Ｍ 平面完成用户 流量管理、 安全及 ＯＡＭ 功能 ， 而 Ｕ 平面用于传送用户 数据。可以看出 ， ＧＴＣ 可支持两种传 送模式 ： 一种 是
ＦＴＴｘ 的极佳方案。目前比较流行的 ＰＯＮ 标准有基于 基于以太网协 ＡＴＭ 协议的 ＡＰＯＮ（ ＡＴＭ 无源光网络 ） 、 议 的 ＥＰＯＮ（ 以 太 网 无 源 光 网 络 ） 和 新 一 代 ＧＰＯＮ （ 吉
图 ３ 同步状态图
图 ２ ＧＴＣ 层核心功能结构图 （ 实线为数据信号 ， 虚线为控制信号 ）
图 ４ Ｐ ＬＯＡＭ 域的格式
$ 光通信技术 # "
２００７ 年第 １ 期
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陈红贵 ， 等 ： ＧＰＯＮ 系统 ＯＮＵ 的 ＧＴＣ 层设计
和 ＳＳｔｏｐ 分别为 ＩＤ＝Ａｌ－
Ｔｉｍｅ 信息到 ＯＮＵ， ＯＮＵ 收到这个信息后转移到 Ｏｐｅｒ－ ａｔｉｏｎ 状态 （ Ｏ５） 。 ３．５ 上行帧头处理
１２ｂｉｔｓ 长 的 Ｆｌａｇｓ 决 定 。 如 果 需 要 发 送 ＰＬＯＡＭｕ， 则 ＰＬＯＡＭｕ 的内容由下行帧的 ＰＬＯＡＭｄ 的内容决定。 ３．６ 上行输出控制模块