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GPON帧构造以及技术原理
摘要:本文介绍了GPON的技术原理,GPON数据帧的封装技术,GEM帧构造,以及GPON在QOS上的优势,DBA调度原理等
前言
作为一代的光接入技术,GPON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(ATM业务、TDM业务及IP/Ethernet业务)和OAM的力量。它以ATM信元和GEM(GenericEncapsulationMethod,通用封装方法)承载多业务,对各种业务类型都能供给相应的QOS保证,支持商业和居民业务的宽带全业务接入。因此,GPON是最有进展潜力的宽带光接入技术。
一、GPON标准介绍
GPON技术由ITU-T提出并标准化。2023年1月31日,ITU-T批准了GPON标准
G.984.1和G.984.2.2023年相继批准了G.984.3和G.984.4,形成了G.984.x系列标
准,至此,GPON技术标准已经完成。各标准内容如一下:
G.984.1(G.gpon.gsr):千兆比无源光网络的总体特性。
该标准主要标准了GPON系统的总体要求,包括OAN的体系构造、业务类型、SNI和UNI、物理速率、规律传输距离以及系统的性能目标。G.984.1对GPON提出了总体目标,要求ONU的最大规律距离差可达20km,支持的最大分路比为16,32或64,不同的分路比对设备的要求不同。从分层构造上看,ITU定义的GPON由PMD层和TC层构成,分别由0.984.2和0.984.3进展标准。
G.984.2(G.gpon.pmd):千兆比无源光网络的物理媒质相关(PMD)层标准。该标准2023年定稿,主要标准了GPON系统的物理层要求。G.984.2要求,系统下行速率为1.244或2.488Gbit/s,上行速率为0.155,0.622,1.244或2.488Gbit/s。标准规定了在各种速率等级下OLT和ONU光接口的物理特性,提出了1.244Gbit/s及其以下各速率等级的OLT和ONU光接口参数。但是对2.488Gbit/s速率等级,并没有定义光接口参数,缘由在于此速率等级的物理层速率较高,对光器件的特性提出了更高的要求,有待进一步争论,从有用性角度看,在PON中实现2.488Gbit/s速率等级将会比较难。
G.984.3(G.gpon.gtc):千兆比无源光网络的传输会聚(TC)层标准。该标准2023年完成,规定了GPON的TC子层、帧格式、测距、安全、动态带宽安排(DBA),操作维护治理功能等。G.984.3引入了一种的传输会聚子层,用于承载ATM业务流和GEM(GPONEncapsulationMethod)业务流。GEM是一种的封装构造,主要用于封装那些长度可变的数据信号和TDM业务。G.984.3中标准了GPON的帧构造、封装方法、适配方法、测距机制、QOS机制、加密机制等要求,是GPON系统的关键技术要求。
G.984.4(GPONOMCI标准):GPON系统治理掌握接口标准。2023年6月正式完成的0.984.4标准提出了对OMCI的要求,目标是实现多厂家OLT和ONT设备的
互通性。该建议指定了协议无关的MIB治理实体,模拟了OLT和ONT之间信息交换的过程。
二、GPON的系统构造
如上图所示:GPON由光线路终端OLT、光网络单元/光网络终端(ONU/ONT)及光纤安排网ODN组成。OLT位于中心机房,向上供给广域网接口,包括GE、ATM.DS-3等;ONU/ONT放在用户侧,为用户供给10/100BaseT.T1/E1,DS-3等应用接口,适配功能AF集成于ONU/ONT中:ODN由分支器/祸合器等无源器件构成;上下行数据工作于不同波长,下行数据承受播送方式发送,上行数据承受基于统计复用的时分多址(TDMA)方式接入。下行承受1490NM的波长传送,上行承受1310NM的波长传送,同时还可承受1550NM的波长承载CATV业务。
三、GPON的封装技术GEM功能描述
GPON协议栈
GPON使用GEM协议进展封装,其协议参考模型如图1所示。GPON由掌握/治理平面(C/M平面)和用户平面(U平面组成)组成。C/M平面治理用户数据流,完成安全加密等OAM功能;U平面完成用户数据流的传输。用户平面分为物理媒介相关子层(PMD),GPON传输会聚子层(GTC)和高层;GTC子层又进一步细分为GTC成帧子层和GTC适配子层,高层的用户数据和掌握/治理信息通过GTC适配子层进展封装。
C/M平面的协议栈
GTC层的掌握/治理平面包括三个局部:内嵌的OAM(Operations,AdministrationandMaintenance)块、PLOAM(
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