gpon技术及系统培训realease

GPON

技术及系统介绍主讲：李明生日期：2021年6月19日GPON标准体系-G.984系列G.984.1——概述业务方案、参考配置、基本技术要求、保护方式G.984.2——PMD层基本要求、和TC层的相互作用G.984.3——TC层层次模型、复用机制、TC帧结构、激活方式、OAM功能、安全性、FECG.

984.4——OMCI管理信息库MIB、ONT管理控制通道、ONT管理控制协议GPON

技术篇GPON相关的标准组织FSAN由运营商和设备商组成，运营商为主导GPON技术及运营模式的主要起草组织组织GPON的互通测试，其影响力大于ITU的互通测试ZTE

在2006年11月份加入了该组织，推荐运营商包括：AT&T,

BT,

and

SingTelZTE计划参见2007年5月份在法国lannion（FT研究中心）的互通测试。ITUSG15

WP1

Q2工作组，是GPON对应工作组GPON

标准的制定、发布、维护组织，其标准内容来自于FSAN讨论后的文稿组织GPON

互通测试电信展览，ZTE参加了2006年12月香港电信展览的GPON互通测试ADSL

论坛对应标准WT155研究GPON业务层的体系架构，处于前期阶段。CES相关标准组织IETFMEFITUGPON的拓扑结构-----点对多点GPON系统构成及特征网络位置：接入层，最后一公里传输媒质光纤，同铜线相比：带宽大距离远带宽不受距离影响拓扑结构点对多点拓扑元件：光纤和光分路器GPON系统构成及特征GPON

系统构成OLT（Optical

Line

Terminal）光线路终端通常放置在中心机房（CO）ONU（Optical

Network

Unit）光网络终端通常放置在用户侧POS（Passive

Optical

Splitter）无源光分路器是连接OLT和ONU的无源设备GPON

系统构成OLT系统组成以太网交换核GPON

line

cardGPON

line

cardUp

link

cardUp

link

cardGE/10GEE1/STM-1GPON

系统构成ONU系统组成OpticalmoduleGPONMacETH

switch

or

muxUNI

circuitUNI

circuitGPON的上下行速度0.15552

Gbit/s

up,

1.24416

Gbit/s

down0.62208

Gbit/s

up,

1.24416

Gbit/s

down1.24416

Gbit/s

up,

1.24416

Gbit/s

down0.15552

Gbit/s

up,

2.48832

Gbit/s

down0.62208

Gbit/s

up,

2.48832

Gbit/s

down1.24416

Gbit/s

up,

2.48832

Gbit/s

down2.48832

Gbit/s

up,

2.48832

Gbit/s

downGPON系统波长低成本单纤双波长传送结构下行中心波长1490nm上行中心波长1310nmGPON

传输距离和分路比CLASS

B+光指标ODN：

Class

A:

5-20

；Class

B:

10-25；Class

C:

15-30GPON的体系结构G-PON

Physical

Media

Dependent

(GPM)

layerGTC

framing

sub-layerATM

TCadapterGEM

TC

adapterOMCI

adapterPLOAMGEMclientOMCIATM

clientTC

adaptationsub-layerG-PON

Transmission

Convergence

(GTC)

layerDBA

controlGPON系统工作原理GPON系统的复用原理：Identified

byONU-IDIdentified

byAlloc-IDIdentified

byPort-IDPONT-CONTPortPortPortPortPortPortPortONUONUPortT-CONTPortT-CONTONU

T-CONTGPON的帧结构GTC帧固定帧长125US，即8K，可为TDM业务提供帧头信息PCBdnSlot0Slot1SlotRGTC帧DownstreamUpstreamPCBdn+1SlotRSlot0US

VirtualFrame

TX

Interval2^n

byteTP-Frame

=

125

uSPayload

nSlot1Payloadn+1GPON的下行帧Payload

nTP-Frame

=125

祍PCBdn

+

1PCBdn

+

2Payload

n

+

1PCBdnTDM

&

data

fragmentsover

GEM

sectionN

*

53

bytes"Pure"

ATM

cellssectionGPON的上行帧PayloadDBRu1

byteCRC1

byteMessage10

bytesONUMsgID

ID1

bytePreamblea

bytesDBAbytesCRC1,

2,

4

1

byteDelimiter

BIPb

bytes

1

bytePLOuPLSuStartTime

indicatesthis

byte

boundaryONU-ID

Ind1

byte

1

bytePLOAMuGPON的链路层帧结构—GEM帧GEM帧结构：PayloadLengthIndicatorPLI12

bitsPort

ID12

bitsPTI3bitsHEC13

bitsFragment

payloadL

BytesPayloadTypeIndicatorPTI

codeMeaning000User

data

fragment,

Congestion

has

Not

occurred,

Not

the

end

of

a

frame001User

data

fragment,

Congestion

has

Not

occurred,

End

of

a

frame010User

data

fragment,

Congestion

Has

occurred,

Not

the

end

of

a

frame011User

data

fragment,

Congestion

Has

occurred,

End

of

a

frame100GEM

OAM101Reserved110Reserved111ReservedGPON业务转发原理单播/广播业务（下行）OLTid=1payloadHECPTIPort-PLIFCSpayloadT/LSADAFCSpayloadT/LSADAONU2Portid=2ONU3Portid=3ONU2Portid=1根据PORT-ID进行过滤GEM1GEM2GEM3GEM1PCB125usGPON业务转发原理单播业务（上行）OLTFCSpayloadT/LSADAONU2Portid=2ONU3Portid=3ONU2Portid=1125usid=1payloadHECPTIPort-PLIFCSpayloadT/LSADAGEM1ploGEM3ploGEM2ploplo

GEM1GEM2ploGEM3plo上行数据用PORTID进行隔离和复用GPON业务转发原理组播业务采用广播PORID

域和L2组播过滤表配合实现OLTid=XpayloadHECPTIPort-PLIFCSpayloadT/LSADA=YGEMXGEM2GEM3GEM1PCB125usFCSpayloadT/LSADA=YONU2Portid=2Portid=xMA=YONU3Portid=3Portid=xMA≠YONU2Portid=1Portid=xMA=YPortid=x

构成广播域MA=组播地址表项Y是组播地址GPON的体系结构G-PON

Physical

Media

Dependent

(GPM)

layerGTC

framing

sub-layerATM

TC

adapterGEMTC

adapterOMCI

adapterGEM

clientOMCIATM

clientTC

adaptationsub-layerPLOAMG-PON

Transmission

Convergence

(GTC)

layerDBA

controlGPON系统的多业务性GPON的多业务性GPON的多业务性GEM是通用封装格式，支持数据包的封装和NATIVE

TDM的封装ONU同步于OLT，OLT的时钟通过光口传送到ONUGPON系统在内时钟时是4级钟，锁外时钟时可达一级钟；GPON支持对上层数据包的拆包和包的重组；可以做到无帧定界开销，效率高GPON的多业务特性

GPON支持高优先级业务中断低优先级业务，获得优先服务，保证TDM业务良好性能PLOuPayloadPLOuPayloadGEM

Urgentheader

frameGEMheaderData

frame(1

of

2)Frame

frag(2

of

2)GEMheaderFrame

iFrame

i

+

1GEMUrgentheader

framePTI000

?

StartPTI001

?FullPTI001

?FullPTI001

?

endGPON系统ONU的发现过程SN获取流程GPON系统ONU的测距流程RTD测量流程GPON系统的加密GPON系统的加密方式：

1）加密方式采用AES-128加密单位PORT-ID，可软件打开或关闭加密方向-------下行数据流密码来源--------ONU密码更新触发源-------OLTGPON系统的加密加密流程GPON

系统的FECDBA作用对象：T-CONTT-CONT类型：配置在DBA算法里，驻留在OLT上，不在ONU上T-CONT类型：GPON系统中的DBAT-CONT的类型和业务关系DBA算法作用对象：T-CONT驻留位置：OLTDBA种类：NSR-DBA；SR-DBANSR-DBAOLT和ONU间无交互，OLT根据T-CONT分配的带宽的利用率来仲裁T-CONT间带宽的分配DBA算法SR-DBAGPON

系统篇ZXPON

系统C220支持12个通用线卡槽位（含上联板槽位）每个GPON线卡，支持2个GPON光口；系统配置两块上联板时，最大支持10*2=20个PON

口，最多携带20*64=1280个ONT；交换板主备双电源输入支持8*GE或2*10GE上联；支持N*STM-1上联；支持N*32E1/T1上联；支持L2/L3功能C220系统容量系统交换容量GCSA计划开发背板容量功耗重量双向68G双向160G800G550W45公斤C220系统的单板组成EIGM

4*10/100/1000M或2GE（光）+2*10/100/1000MEIG 4*GE（光）EIT1F 1*10GE

（光）GPTBB 2*GPON

（CLASS

B+）GCSA

核心交换板CL1A 1*STM-1（CES）CE1B 32*E1

（75欧）CE1BB

32*E1（120欧）EPFA 4*EPON接口GPON终端¤

GPON

ONT1.

ZXA10F622/625/628/641[SFU]

Network

Interface1

GPON

port2.488Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.244Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthThird

wavelength

with

1550

nm

for

video

applicationSubscriber

Interface2

10/100/1000Base-Tinterfaces

(F628)4

10/100Base-Tinterfaces2

POTS

ports(F622/625/628)1

RF

coaxial

connector

for

video(F625/628)IEEE

802.11b/g

wireless

interface(F628)*

Interfaces

above

are

option

for

differnt

SFU

typePhysical

specificationDimensions:

258mm(W)

×66mm(H)

×204mm(D)GPON终端ZXA10

F621[SBU]Network

Interface1

GPON

port2.488Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.244Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthSubscriber

Interface2

10/100/1000Base-Tinterfaces4

10/100Base-Tinterfaces4

E1/T1

interfacesPhysical

specificationDimensions:

185

mm

(W)

×

44

mm

(H)

×

290

mm(D)GPON终端ZXA10

F720/721[Outdoor

SFU]Network

Interface1

GPON

port2.488Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.244Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthThird

wavelength

with

1550

nm

for

video

applicationSubscriber

Interface1

10/100/1000Base-T

interface2

POTS

ports1

RF

coaxial

connector

for

video(F721)Physical

specificationDimensions:

250mm(W)

×320mm(H)

×95mm(D)GPON终端4.

ZXA10

F820[MTU]Network

Interface2

GPON/2

EPON ports,

support

B/C

type

protection2.488Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.244Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthSubscriber

Interface24

10/100Base-T

interfaces2

10/100/1000Base-T

interfaces16

E1/T1

interfaces2

clock

interfacesPhysical

specificationDimensions:

482.6mm(W)

×44.4mm(H)

×250

mm(D)GPON终端5.

ZXMDU

926[Outdoor

MDU]Network

Interface1

GPON/2

GE

ports2.488Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.244Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthThird

wavelength

with

1550

nm

for

video

applicationSubscriber

Interface24 VDSL2

interfaces1

RF

coaxial

connector

for

videoPhysical

specificationDimensions:

550mm(W)

×600mm(H)

×150mm(D)6.

ZXDSL9806H[MDU]GPON终端汇总ZTE

GPON

ONT

EquipmentsPart

NumberModuleGPONports10/100MBase-T10/100/1000MBase-TVOIPPOTSVideoRFWiFi802.11b/gE1/T1ADSL2+/VDSL2Dimensions(W*H*D)F622SFU142258*66*204mmF625SFU1421258*66*204mmF628SFU142211258*66*204mmF641SFU14258*66*204mmF621SBU1424185*44*290mmF720SFU112250*320*95mmF721SFU1121250*320*95mmF820MTU224216482.6*44.4*250mmZXMDU926MDU1210/24550*600*150mmZXDSL

9806HMDU1196/64482.6*88.9*240mmEPON终端1.

ZXA10

D400/401Network

Interface1

EPON

port1.25Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.25Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthSubscriber

Interface4

10/100Base-T

interfaces(D400)1

10/100/1000Base-T

Interface(D401)Physical

specificationDimensions:

185

mm

(W)

×

60

mm

(H)

×

224

mm

(D)Network

Interface1

EPONport1.25Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.25Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthSubscriber

Interface4

10/100Base-Tinterfaces2

POTS

ports(D420/422)1

FXO

emergency

interface(D420/422)IEEE

802.11b/g

wireless

interface(D421/422)Physical

specificationDimensions:

245

mm

(W)×

76

mm

(H)

×

210

mm(D)EPON终端ZXA10

D420/421/422EPON终端3.

ZXA10

F425Network

Interface1

EPONport1.25Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.25Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthThird

wavelength

with

1550

nm

for

videoapplicationSubscriber

Interface4

10/100Base-Tinterfaces2

POTS

ports1

FXO emergency

interface1

RF

coaxial

connector

forvideoPhysical

specificationDimensions:

185

mm

(W)×

35

mm

(H)

×

260

mm(D)EPON终端4.

ZXA10

F429[SBU]Network

Interface1

EPONport1.25Gbit/s

downstream

with

1490

nm

wavelength1.25Gbit/s

upstream

with

1310

nm

wavelengthSubscriber

Interface2

10/100/1000Base-TInterfaces4

10/100Base-Tinterfaces4

E1

interfacesPhysical

specificationDimensions:

185

mm

(W)×

44

mm

(H)

×

290

mm(D)EPON

终端汇总ZTE

EPON

ONTEquipmentsPart

NumberModuleEPONports10/100Base-T10/100/1000Base-TVOIPPOTSVideoRFWiFi802.11b/gE1/T1ADSL2+/VDSL2Dimensions(W*H*D)D400SFU14185*224*60mmD420SFU142210*245*76mmD421SFU141210*245*76mmD422SFU1421210*245*76mmF401SFU11185*224*60mmF425SFU1421185*35*260mmF429SBU1424185*44*290mmF820MTU224216482.6*44.4*250mmZXDSL

9806HMDU1196/64482.6*88.9*240mmZTE

GPON系统GPON

系统组网图ZTE

GPON

系统OLT

系统结构交换控制板（备）数据交换模块TDM交叉模块系统控制模块交换控制板（主）数据交换模块系统控制模块GPON

板EPON

板以太网接口板TDM接口板（CES）时钟模块TDM接口板（NATIVE）电源板（备）电源板（主）ONU

系统结构SFUONU系统结构SBUCES以太网交换芯片GPONMACPHYE1

1E1

4FE/GECPU时钟处理ONU系统结构GPONMACFPGAL2处理POTS

处理电路POTS

处理电路XDSL处理电路XDSL处理电路MDU9806HGPON

线卡原理TM下行队列调度FTTC

模式基于PON口的调度每PON口8个队列支持SP+WRRFTTH

模式支持基于ONU的调度，ONU内SP+WRR，ONU间WRR单播组播间SP+WRRGPON系统对多业的支持对以太网业务的支持UNI---ETHERNETethernetbridge802.1p/qethernet802.1adGEMGEMethernetRouter

orBNGGTCGTContOLTRouter

or

BNTFigure

uni

is

ethernet

interfaceONUGpon线卡GCSA

（交换板）EIGROUTEROrBNGGPONethGe/10GEGPON系统对多业的支持E1（T1）业务支持(1)

SNI

is

ethernetE1bridgePWE3/MEFethernet802.1adGEMGEMethernetRouter

orBNGGTCGTContOLTRouter

or

BNTFigure

uni

is

e1,

sni

isethernetSBUMTUGpon线卡GCSA

（交换板）EIGROUTEROrBNGGPONE1Ge/10GEGPON系统对多业的支持(2)

SNIisstm-1ontOLTE1bridgePWE3/MEFethernetPWE3/MEFGEMGEME1SDH

transportGTCGTCVC12/STM-1Figure

uni

is

e1,

sni

is

stm-1SBUMTUGpon线卡GCSA

（交换板）CL1AROUTEROrBNGGPONE1STM-1GPON系统对多业务的支持(3)

SNIisE1E1bridgePWE3/MEFethernetPWE3/MEFGEMGEME1SDH

transportGTCGTContOLTSDHFigure

uni

is

E1,

SNI

is

E1SBUMTUGpon线卡GCSA

（交换板）CE1BROUTEROrBNGGPONE132*E1GPON系统对多业务的支持VDSL业务的支持VDSLbridge802.1p/qethernet802.1adGEMGEMethernetRouter

orBNGGTCGTContOLTRouter

or

BNTFigure

UNI

is

vdsl,

sni

is

ethernetMDU9806Gpon线卡GCSA

（交换板）CL1AROUTEROrBNGGPONVDSLSTM-1GPON系统对多业务的支持UNI----POTSontOLTRouter

or

switchpotsvoip802.1p/qbridgeethernetethernet802.1adGEMGEMethernetRouter

orswitchGTCGTCFigure

uni

is

pots,

sni

is

ethernetMDU9806Gpon线卡GCSA

（交换板）EIGROUTEROrBNGGPONPOTS10G/GEGPON系统的保护GPON接口的保护（1）TPYE

B+SNI

trunkingREIGEIG交

换板PON板PON板选择器ONUE1/T1GPON

系统保护Type

c

+trunkingREIGEIG交换板PON板PON板选择器ONUE1/T1SNIPON

段CES的概念电路仿真(Circuit

Emulation

service，CES)：

就是通过异步网络传送同步电路，如E1/T1。简称：CESoP最初是用于在ATM上仿真E1/T1,现在已经将CES扩展到IP/Ethernet网络CES的基本思想基本思路是通过分组交换网“挖掘”一个管道------TDM

电路（例如T1

或E1），从而使电路两端的TDM

设备认为自身连接的是TDM网。由于是由分组交换网（PSN）来模仿TDM电路的行为；因此称为“电路仿真”透明传送，定时信息不丢失（TDMTraffic—With

Timing—over

PacketSwitched

Network）CESoP的网络用户驻地网PSTNCES设备extensions模拟用户线T1/E1T1/E1extensions模拟用户线T1/E1CES设备AN/SWSWPSNCES相关标准MEF（Metro

Ethernet

Forum）：研究结构化和非结构化的PDH或SDH业务在以太网上进行电路仿真的实现方法（MEF8）CES相关标准IETF（Internet

Engineering

Task

Force）：PWE3工作组，负责制定分组交换网（PSN）上仿真网络业务的机制。被仿真的网络业务包括数字TDM专线、帧中继（FR）、ATM信元和ATM适配（AAL）、Ethernet和Ethernet

VLAN、HDLC、PPP等(PWE3workinggroup)CES相关标准ITU-T（International

TelecommunicationUnion）：SG13提议的标准Y.1413是关于在MPLS网络上实现TDM的建议。定义了通过MPLS网络承载电路业务的格式；规定了TDM-MPLS网络互通的必要功能要求。支持结构化和非结构化的TDM仿真。(SG13Q5)CES相关标准MPLS与帧中继联盟(MFA)：TDM仿真的实现协议MFA8.0.0。规定了通过MPLS网络承载TDM电路仿真的封装格式、连接的建立与拆除等；还简化了通过MPLS承载TDM传输的问题，允许运营商向同时提供语音、视频和数据业务的单一、融合的网络转移。CESoETH的包结构（MEF8）TDM净荷TDM净荷RTP(选项)封装层伪线控制字仿真电路标志符(ECID)复接层EtherTypePSNVLAN

Tags(选项)MAC

源地址MAC

目的地址EtherType：使用使用IEEE分配的0x88D8ECID：4个字节。在同一个MAC地址下，每一条被仿真的电路必须使用唯一的ECID值；保留域（比特20至31）需设成0x102，在接受端被忽略；CESoIP的包结构（PWE3

一种）复接层封装层TDM净荷PSNTDM净荷伪线控制字UDP

或L2TPv3(伪线标识)IPv4或IPv6数据链路层物理层UDP端口号或者L2TP会话号（session

ID）用于区分伪线。RTP头必须处在UDP/L2TPv3头和伪线控制字之间；这种安排是为了符合RTP在IPv4/IPv6协议上的传统用法RTP(选项)CESoMPLS的包结构（ITU-T

Y.1413

）复接层封装层TDM净荷PSNTDM净荷RTP(选项)MPLS(内层标记/伪线标识)MPLS(外层标记)数据链路层物理层如果有RTP头，RTP头必须处在伪线控制字和TDM净荷之间。这种安排使得伪线在MPLS网可安全通过ECMP协议。伪线控制字TDM接口发送时钟选择Data

InBufferPLLTransmit

RateData