GEM封装以及GPON原理.docx

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(