吉比特无源光网络(GPON)技术及其标准化
GPON 原理及硬件介绍
IPTV PC Phone
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GPON原理及应用
16、GPON典型应用——高端住宅用户
STB
统一网管
PC
UMS
LAN
HGU FXS
IMS/核心网
SFU/HGU WLAN
TV FAX Phone Laptop
Internet
Splitter
Handse t
OLTBiblioteka IPTVSplitter FTTH模式适合于高端住宅用户
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3
GPON原理及应用
2、GPON网络基本性能参数
上行速率 (Gbps)
0.15552 0.62208 1.24416 0.15552 0.62208 1.24416 2.48832
下行速率(Gbps)
1.24416 1.24416 1.24416 2.48832 2.48832 2.48832 2.48832
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GPON原理及应用
14、GPON系统管理体系结构
1、嵌入式的 OAM 方式：直接嵌入在 GTC 的帧头中，响应速度最快。 2、PLOAM 方式：用于物理层的 OAM ，作为 OAM 消息嵌入 GTC 帧中。 3、OMCI 方式：用于实现对高层的管理。
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GPON原理及应用
15、GPON典型应用——普通住宅用户
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GPON原理及应用
13、带宽分配机制（DBA）
基于非状态报告的动态带宽分配（ Non-Status Report-ing DBA NSR-DBA ）：不需要 ONU 报告就能完成带宽分配，它通过 OLT 自身的 流量监控提供动态分配功能。
基于状态报告的动态带宽分配（ Status Reporting DBASR-DBA ）： 根据 ONU 发送的缓存状态报告分配带宽。
GPON技术介绍
GPON技术介绍
GPON（Gigabit Passive Optical Network，千兆无源光网络）是一
种利用千兆无源光网络技术实现“一条线”实现多用户互联的新兴网络技术，是由ITU-T标准Q.1209，OIF实施指南ID-319规定的一种新技术，
受到世界各地电信企业的普遍采纳。
GPON是一种集宽带、多媒体、语音、数据、传输信令的新兴的“一条线”技术，具有良好的经济性、可靠性和
可管理性，使用率高，可以部署先进的多媒体服务。
这一技术的关键在于
它采用千兆无源光网络技术，这种技术可以减少光纤线路上的放大器数量，大大节省网络投资。
GPON是一种综合应用于有线和无线多媒体服务的新兴技术，可以实
现“一条线”发布宽带、多媒体服务，满足用户的多种需求，它采用了新
型的多芯片技术，实现了具有弹性的设备拓扑，包括普通用户、企业用户
等的宽带接入和各种宽带应用，同时确保了宽带服务的质量，为客户和网
络提供良好的使用体验。
GPON由三部分组成：光源，光缆，接收/发射器。
光源采用兼容1609.3标准的二极管激光器，它是一种小功率激光器，可以实现低功耗
状态。
光缆是构成光网络的基础，它可以是多根的单模光缆，也可以是多
芯的多模光缆，有助于改善网络的可靠性，以及容量的提升。
贝尔吉比特无源光网络介绍品
7342 ISAM FTTU 内部是基于以太网的 二层转发机制。在7342 ISAM FTTU 中可以 支持两种二层转发模式： Residential Bridge 模式和Cross Connect 模式。这两种 模式使用到两种不同的VLAN，这些VLAN 将由管理员静态配置，并且7342 ISAM FTTU 的端口将被静态关联到这些VLAN。
这里需要指出的是，为了支持Residential bridging 模式，每个7342 ISAM FTTU 和 NSP IP 路由器之间的VLAN 必须是唯一的。 如图 所示的网络拓扑是不能支持的。
Cross Connect转发模式
VLAN 的Cross Connect 转发模式如图所示， 一个用户VLAN（C-VLAN）只包含一个用户口。在 7342 ISAM FTTU 中，由于用户口不支持VLAN 标 记，所以在Cross Connect 转发模式下，每一个 用户口也只能对应唯一的用户 C-VLAN 标记. 这样，在上行方向上，在没有目的MAC 地址的 情况下，仅通过用户口信息就能够判别上行输出 端口和C-VLAN 标记。这个C－VLAN 标记是为这个 用户口配置的默认VLAN 标记。同样，在下行方向 上，C－VLAN 标记也能唯一确定输出的用户口。 与标准以太桥接模式不同，Cross connect 转 发模式不允许用户到用户的通信，同时也避免了 广播风暴。
3.1.2. OLT机框 ALTS OLT 机框高624mm, 深285mm, 宽 515mm，所有LT板，NT板，ACU单元都插 在ALTS子架内。目前NT板类型:EHNT;LT板 类型:GLT-A。 NT板的单板功耗为最大65w,GLT的单板 最大功耗为35w。7342 OLT可接受的输入 电压范围为：–72 V DC ~–40 V DC。
吉比特无源光网--GPON
吉比特无源光网--GPON
雷振洲
【期刊名称】《电信工程技术与标准化》
【年(卷),期】2004(000)001
【摘要】本文简述了POS技术发展过程和特点,着重介绍了GPON的优点.【总页数】5页(P10-14)
【作者】雷振洲
【作者单位】信息产业部电信研究院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.无源光网络GPON在通信网络中的应用探讨 [J], 王建业
2.光纤接入的无源光网络EPON和GPON融合的意义 [J], 杜伟华
3.新建校园网络中EPON或GPON无源光网技术的选择分析 [J], 周岩;杜健持
4.新建校园网络中EPON或GPON无源光网技术的选择分析 [J], 周岩;杜健持
5.飞思卡尔吉比特无源光网解决方案助力实现三网合一 [J],
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吉比特无源光网络GPON技术及其标准化
OMCI在下面几个方面对ONT进行管理：
1）配置管理：提供了控制、识别、从ONT收集数据和向ONT提供数据的功能；
2）故障管理：支持有限的故障管理功能，大多数操作仅限于进行故障指示；
3）性能管理：主要是性能监控；
4）安全管理：使能/去使能下行加密功能、全光纤保护倒换能力管理。
5.ONU激活注册
DBA功能可提供各种不同的QoS。GPON TC层规定了5种T-CONT（Type1，2，3，4，5），DBA功能在各T-CONT中实现。GEM模式中，GEM连接由GEM-Port标识，并根据QoS要求由一种T-CONT类型承载。DBA功能分为下面几个部分：
●OLT和/或ONU检测拥塞状态；
图2 GPON各种应用方式示意
总的来说，GPON具有如下主要技术特点：
1）业务支持能力强，具有全业务接入能力。GPON系统可以提供包括64kbit/s业务、E1电路业务、ATM业务、IP业务和CATV等在内的全业务接入能力，是提供语音、数据和视频综合业务接入的理离。GPON系统可以提供下行2.488Gbit/s，上行1.244Gbit/s的带宽。此外，GPON系统中一个OLT可以支持64个ONU并支持20km传输。
●ONU通过Upstream_Overhead消息接收工作参数；
●ONU根据接收到的工作参数调整自己的参数（如：发送光功率）；
●OLT通过Serial_Number Acquisition流程发现新ONU的序列号；
●OLT给所有新ONU分配ONU-ID；
●OLT测量新ONU的均衡时延；
（3）动态带宽分配（DBA）与业务QoS管理
GTC系统根据T-CONT管理业务流，每个T-CONT由Alloc-ID标识。一个T-CONT可包含一个或多个GEM Port-ID。OLT监控每个T-CONT的流量负载，并调整带宽分配来更好地分配PON带宽资源。PON带宽资源的分配分为动态或静态两种方式，在动态资源分配方式中，OLT通过检查来自ONU的DBA报告和/或通过输入业务流的自监测来了解拥塞情况，然后分配足够的资源。在静态资源分配方式中，OLT根据配置信息为业务流预留固定带宽。
GPON技术(OMCI HGU SFU)简介-20130815
802.1p 映射
VLAN 802.1p 映射
科技创新，融合应用
SFU 业务模型
Eth 802.1p mapper MAC bridged Bridged + 802.1p
科技创新，融合应用
SFU 业务模型
Bridged + 802.1p
科技创新，融合应用
HGU 业务模型
RG
ExtVlan
OMCI
ONU ONU ONU ONU
机房
GbE 1 Gbps 1
1:128 Splitter 1 Gbps 2 1 Gbps Ｎ
ONU
ONU ONU
语音接 入平台
PON-OLT
科技创新，融合应用
目录
效果示意图 GPON基本概念篇 GPON ----- SFU篇 GPON ----- HGU篇 GPON ------ OLT篇
科技创新，融合应用
二、GPON国家标准
序号 标准号 YD/T 1419.3 -2006 中文名称 接入网用单纤双向三端口光组件技术条件 第三部分：用于吉比特无源光网络（GPON） 光网络单元（ONU）的单纤双向三端口光组件 接入网技术要求—吉比特的无源光网络（ GPON）第1部分：总体要求 接入网技术要求—吉比特的无源光网络（ GPON）第2部分“物理媒质相关（PMD）层要 求 接入网技术要求 ——吉比特的无源光网络（GPON） 第3部分：传输汇聚(TC)层要求 接入网技术要求 ——吉比特的无源光网络（GPON） 第 4 部分：ONT 管理控制接口(OMCI)要求 发布时间
吉比特无源光纤说明书
吉比特无源光纤说明书
吉比特无源光纤接入用户端设备G-140W-C使用说明书：
用光电转换设备（或光纤模块）与机柜交换机连接；到办公室所在建筑后用光电转换设备（或光纤模块）与交换机连接。
再用网线连不同办公地点，连接设备可以选择千兆或百兆速率的，足够满足办公要求；光纤性能比普通网线版好，普通网线比光纤造价低，但不能直接拉300米，需要中权间插入中继设备。
吉比特无源光网络基于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。
扩展资料：
在多模光纤中，芯的直径是50μm和62.5μm两种，大致与人的头发的粗细相当。
而单模光纤芯的直径为8μm~10μm，常用的是9/125μm。
说明：9/125μm指光纤的纤核为9μm，包层为125μm，9/125μm是单模光纤的一个重要的特征，50/125μm指光纤的纤核为50μ
m，包层为125μm，50/125μm是多模光纤的一个重要的特征。
其中金砖国家光缆计划是直接连通5个金砖国家的海底光缆项目，将于2014年初开工，2015年中启用。
该项目总长3.4万千米，其中直接连通5个金砖国家的海底光缆长约2.4万千米。
PON网络基本知识
PON网络基本知识PON网络介绍：GPON(Gigabit-Capable PON) 千兆无源光网络 | 吉比特无源光网络 | 无源光网络,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IT U-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 2.5Gbi t/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。
GPON的标准在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的种类GPON相关终端产品与EPON基本类似,主要分为三种:1）面向大客户、商业用户为主的FTTH/FTTO等类终端，一般称SFU/SBU型ONU。
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吉比特无源光网络（GPON）技术及其标准化陈 洁摘要：本文对GPON的主要技术特征进行了描述，并进一步详细解释了协议分层功能、DBA 机制、ONU激活注册、OMCI等关键技术和原理，同时还介绍了GPON承载TDM业务的二种具体方式，以及GPON技术的标准化情况。
一．GPON技术的提出GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络）技术是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支，其它类似技术包括APON/BPON和EPON技术等。
GPON是当前和未来2到3年内最受关注的光接入技术之一。
GPON的概念最早由FSAN（Full Service Access Network，全业务接入网联盟）在2001年提出，在此之前，FSAN/ITU还提出并标准化了APON/BPON技术（ITU-T G.983.x系列标准），IEEE也已经开始EPON技术的标准化工作并很快于2003年正式发布IEEE 802.3ah，这标志着EPON技术标准化工作的完成。
FSAN/ITU推出GPON技术的最大原因是由于网络IP化进程加速和ATM技术的逐步萎缩导致之前基于ATM技术的APON/BPON技术在商用化和实用化方面严重受阻，迫切需要一种高传输速率、适宜IP业务承载同时具有综合业务接入能力的光接入技术出现。
在这样的背景下，FSAN/ITU以APON标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和TC层，推出了新的GPON技术和标准。
二．GPON系统的构成和其它PON技术类似，GPON也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术，由局侧的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、用户侧的ONU （Optical Network Unit，光网络单元）以及ODN（Optical Distribution Network，光分配网络）组成，其系统参考配置如图1所示。
所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分/合路器（Splitter）等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子设备。
1516图1 GPON系统参考配置GPON在下行方向（OLT到ONU）采用TDM广播方式、上行方向（ONU到OLT）采用TDMA（时分多址接入）方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构，其中典型结构为树形结构。
GPON系统要求OLT和ONU之间的光传输系统使用符合ITU-T G.652标准的单模光纤，上下行一般采用波分复用技术实现单纤双向的上下行传输，上行使用1260nm～1360nm波长，下行使用1480nm～1500nm波长。
此外，GPON系统还可以采用第三波长方式（1540nm～1560nm波长）实现CATV业务的承载。
图2 GPON各种应用方式示意OLT视频服务网络E1GEONUONUONTFTTHONTFTTOGPON系统的ONU/ONT（ONT是用于FTTH并具有用户端口功能的ONU）可放置在交接箱、楼宇/分线盒、公司/办公室和家庭等不同的位置，形成FTTCab（光纤到交接箱）、FTTB/C（光纤到楼宇/分线盒）、FTTO（光纤到办公室）和FTTH （光纤到家庭用户）等不同的网络结构，如图2所示。
总的来说，GPON具有如下主要技术特点：1）业务支持能力强，具有全业务接入能力。
GPON系统可以提供包括64kbit/s业务、E1电路业务、ATM业务、IP业务和CATV等在内的全业务接入能力，是提供语音、数据和视频综合业务接入的理想技术。
2）可提供较高带宽和较远的覆盖距离。
GPON系统可以提供下行2.488Gbit/s，上行1.244Gbit/s的带宽。
此外，GPON系统中一个OLT可以支持64个ONU并支持20km传输。
3）带宽分配灵活，有服务质量保证。
GPON系统中采用的DBA算法可以灵活调用带宽，能够保证各种不同类型和等级业务的服务质量。
4）ODN的无源特性减少了故障点，便于维护。
GPON系统在光传输过程中不需要电源，没有电子部件，因此容易铺设，并避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电，在很大程度上节省了运营成本和管理成本。
5）PON可以采用级联的ODN结构，即多个光分路器可以进行级联，大大节约了主干光缆。
6）系统扩展容易，便于升级。
PON系统模块化程度高，对局端资源占用很少，树型拓扑结构使系统扩展容易。
三．GPON的关键技术1．协议栈GPON系统的协议栈见图3，主要由物理媒质相关（PMD）层和GPON传输汇聚（GTC）层组成。
GTC层包括两个子层：GTC成帧子层和TC适配子层。
GTC层可分为两种封装模式：ATM模式和GEM模式，目前GPON设备基本都采用GEM模式。
GEM模式的GTC层可为其客户层提供3种类型的接口：ATM客户接口、GEM 客户接口和ONT管理和控制接口（OMCI）。
17GPON OLT协议分层GPON ONU协议分层图3 GPON系统协议栈2．PMD层GPON的PMD层对应于OLT和ONU之间的光传输接口（也称为PON接口），其具体参数值决定了GPON系统的最大传输距离和最大分路比。
OLT和ONU的发送光功率、接收机灵敏度等关键参数主要根据系统支持的ODN类型来进行划分。
根据允许衰减范围的不同，ODN类型主要分为A、B、C三大类，结合目前实际应用需求和光收发模块的实际能力工业界还定义了B+类，扩展了GPON系统支持的最大分路比。
ODN分类见表1，目前B+类ODN是主流。
表1 ODN分类ODN类型衰减范围光通道损耗差A类5～20dBB类 10～25dB15dBB+类 13～28dBC类 15～30dBGPON的标称线路速率（下行/上行）有多种，具体包括：z1244.16 Mbit/s/155.52 Mbit/s；z1244.16 Mbit/s/622.08 Mbit/s；z1244.16 Mbit/s/1244.16 Mbit/s；z2488.32 Mbit/s/155.52 Mbit/s；z2488.32 Mbit/s/622.08 Mbit/s；z2488.32 Mbit/s/1244.16 Mbit/s；18z2488.32 Mbit/s/2488.32 Mbit/s。
目前主流厂家的GPON产品均支持2488.32Mbit/s/1244.16Mbit/s，并且在20km传输距离下支持1:64分路比。
3．TC层TC层（也称为GTC层）是GPON的核心层，主要完成上行业务流的媒质接入控制和ONU注册这两个关键功能。
TC层协议栈见图3。
GTC层包括两个子层：GTC成帧子层和TC适配子层。
图4 GTC系统协议栈（1）GTC成帧子层GTC成帧子层包括3个功能：z复用和解复用。
PLOAM和GEM部分根据帧头指示的边界信息复用到下行TC帧中，并可以根据帧头指示从上行TC帧中提取出PLOAM和GEM部分。
z帧头生成和解码。
下行帧的TC帧头按照格式要求生成，上行帧的帧头会被解码。
此外还要完成嵌入式OAM。
z基于Alloc-ID的内部路由功能。
基于Alloc-ID的内部标识为来自/送往GEM TC适配器的数据进行路由。
（2）GTC适配子层功能适配子层提供了3个TC适配器，即ATM TC适配器、GEM TC适配器和OMCI19适配器。
ATM/GEM TC适配器生成来自GTC成帧子层各ATM/GEM块的PDU，并将这些PDU映射到相应的块。
（3）动态带宽分配（DBA）与业务QoS管理GTC系统根据T-CONT管理业务流，每个T-CONT由Alloc-ID标识。
一个T-CONT可包含一个或多个GEM Port-ID。
OLT监控每个T-CONT的流量负载，并调整带宽分配来更好地分配PON带宽资源。
PON带宽资源的分配分为动态或静态两种方式，在动态资源分配方式中，OLT通过检查来自ONU的DBA报告和/或通过输入业务流的自监测来了解拥塞情况，然后分配足够的资源。
在静态资源分配方式中，OLT根据配置信息为业务流预留固定带宽。
DBA功能可提供各种不同的QoS。
GPON TC层规定了5种T-CONT（Type1，2，3，4，5），DBA功能在各T-CONT中实现。
GEM模式中，GEM连接由GEM-Port标识，并根据QoS要求由一种T-CONT类型承载。
DBA功能分为下面几个部分： z OLT和/或ONU检测拥塞状态；z向OLT报告拥塞状态；z OLT根据提供的参数更新带宽分配；z OLT根据更新的带宽分配和T-CONT类型发送授权；z发送DBA操作管理信息。
4．OMCIOLT通过OMCI（ONT管理控制接口）来控制ONT。
协议允许OLT进行下列动作：1) 建立和释放与ONT之间的连接；2) 管理ONT上的UNI；3) 请求配置信息和性能统计；4) 向系统管理员自动上报事件，如链路故障。
OMCI协议在OLT控制器和ONT控制器之间的GEM连接上运行，该连接在ONT 初始化时建立。
OMCI协议是异步的：OLT上的控制器是“主”，ONT上的控制器是“从”。
一个OLT控制器通过在不同的控制信道上使用多个协议实例来控制多个ONT。
OMCI在下面几个方面对ONT进行管理：201) 配置管理：提供了控制、识别、从ONT收集数据和向ONT提供数据的功能；2) 故障管理：支持有限的故障管理功能，大多数操作仅限于进行故障指示；3) 性能管理：主要是性能监控；4) 安全管理：使能/去使能下行加密功能、全光纤保护倒换能力管理。
5．ONU激活注册在ONU能正常工作前必须完成激活注册过程。
GPON协议基于ONU的序列号来识别和配置ONU，有些运营商会通过运维系统根据ONU的序列号对其进行预配置，这时通常采用直接激活ONU的方式。
而在其它情况下，不能提前获知ONU的序列号，因此OLT需要具有自动发现ONU 的机制。
激活ONU的事件有3个：a) 网络运营商在得知新的ONU连接到网络后，从运维系统启动激活过程；b) 当有ONU从工作状态丢失时，OLT就自动启动激活过程。
查询频率可由运维系统设定；c) OLT周期发起激活过程，查询频率可由运维系统设定。
ONU的激活过程包括：OLT和ONU之间协商工作参数、测量OLT和ONU之间的逻辑距离、建立上下行通信通道。
对OLT和ONU之间逻辑距离的测量即测距。
GPON采用带内方式对在线系统中的ONU进行测距。
对新加入到系统中的ONU进行测距时，已工作的ONU应暂停发送信号，以打开一个测距窗口。
该窗口的大小与新加入系统的ONU的距离有关，如果能预先知道新加入系统的ONU的距离则可以减小测距窗口。
ONU的激活过程由OLT控制，其激活过程大致如下： z ONU通过Upstream_Overhead消息接收工作参数；z ONU根据接收到的工作参数调整自己的参数（如：发送光功率）；z OLT通过Serial_Number Acquisition流程发现新ONU的序列号；z OLT给所有新ONU分配ONU-ID；z OLT测量新ONU的均衡时延；z OLT将测量的均衡时延传送给ONU；z ONU根据均衡时延调整其上行帧的发送起始点。