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第6章 GPON技术
6.1 两大PON技术：GPON和EPON
(1)GPON与EPON都是在A/BPON的基础上发展起来, 有着共同的技术起源。
(2)ITU和IEEE两标准组织定位的不同导致GPON和EPON在技术理念存在较大差异： a)ITU-T/FSAN是以会员（运营商为主）身份参与的具有官方性质的通信行业标准化组织，制定的标准更关注运营商的业务与可运营需求。
b)IEEE是以工程师个人身份参与的电子/电器行业化标准组织，更关注技术的创新和实现，缺乏对运营商长远需求的理解与分析。
6.2 GPON与EPON的比较
P2MP
GPON
标准 速率 分光比 承载 带宽效率 QOS
ITU.T 2.488G/1.244G 1:64~1:128 ATM, Ethernet, TDM
92%
Very good，
including Ethernet, TDM,
ATM
Class A/B/C EqD 逻辑等距 标准格式
TDM over Ethernet (PWE3, CESoEthernet)or
native TDM)
OMCI ITU-T G.984 (强)
EPON IEEE 1.25G/1.25G 1:16~1:32 Ethernet 72% Good, only ethernet
光预算 测距 DBA TDM支持
Px10/Px20 RTT 厂家自定义 TDM over Ethernet (PWE3, CESoEthernet)
ONT管理 OAM
无
Ethernet OAM（弱，厂家扩展）
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6.3 为什么选择GPON
三大优势：
1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM； 2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）；
3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。
GPON支持Triple－play业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。
GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高。
6.4 GPON网络基本性能参数
GPON提供以下几种异步传输速率：
0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down 0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down 0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down
1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down（目前的主流支持速率） 2.48832 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down
? 支持最大逻辑距离为：60km ? 支持最大物理距离为：20km ? 支持最大距离差为：20km
? 分光比为1：64，可升级为1：128
6.5 GPON标准协议
ITU-T G.984.1
? GPON网络参数说明 ? 保护倒换组网要求 ITU-T G.984.2
? PMD层规格要求
? 2.488Gbps下行光接口参数规格要求 ? 1.244Gbps上行光接口参数规格要求 ? 物理层开销分配 ITU-T G.984.3
? GPON TC层规格要求
? GTC复用结构及协议栈介绍 ? GTC帧结构介绍 ? ONU注册激活流程 ? DBA规格要求
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? 告警和性能 ITU-T G.984.4
? OMCI消息结构介绍 ? OMCI设备管理框架 ? OMCI实现原理简述
6.6 GPON原理
下行数据
? 广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收
到相同的数据，但是通过GEMPORT ID来区分不同的业务的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据。 上行数据
? TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路被分
成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。
6.7 GPON的基本协议概念- T-CONT
T-CONT (Transmission Containers) ? T-CONT的全称是Transmission Container，传输容器，是的，对于上行数据来
说它就是一个“容器”，上行数据就放在这个“容器”中。但是一定要注意的是，T-CONT并没有物理上对应的概念，也就是说并没有什么物理的容器，它仅仅是个逻辑的概念。
? 一个T-CONT对应一种带宽业务流，这种业务流有自己的Qos特征，Qos特征主
要体现在带宽保证上，分为固定带宽，保证带宽，保证/不保证带宽，尽力转发，混合方式五种。T-CONT的主要是从带宽的保证角度而不是从业务的种类（如CBR，UBR等，这里包含了带宽、延时、抖动等等的考虑），来划分的。
? 每个T-CONT用Alloc-ID来标识。每个T-CONT的流量由多个VP或Port组成。
而每个T-CONT中的VP或Port可以是来自任意ONU的。T-CONT是业务流量的集合体，通过Alloc-ID标识，一种T-CONT只能承载一种数据类型。
T-CONT 的由来
? OLT如何区分不同ONT的上行数据？
? 下行数据是OLT广播下来的，ONT只需要从这堆信息中间拨出属于自己的那部
分信息就行了。但是上行流就不一样了，因为上行流涉及到一个信息冲突的问题，目前PON技术采用的是上行TDMA，我们要将每个ONT发送数据的时间区分开来，这样OLT才不会混淆上传的数据。
? ONT怎么知道自己在哪个时间开始发数据呢？ONT怎么知道自己有多长的时间来发
送数据呢？这就需要OLT与ONT之间达成某种协议来完成上述功能。 ? 如果OLT分配给某ONT的发送时间比较长，那么会发生什么呢？
? 如果ONT发送的数据量比较大，也就是说这个ONT的带宽比较大。那问题来了，就
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是OLT以什么为分配带宽的标志呢？最明显的一个答案就是ONT了，是的根据ONT是可以分配带宽，就是说OLT只要安排在哪个时间段内，某个ONT发送数据就行了。但是这样带来的问题是带宽的浪费。为什么呢？因为在某个时间段内如果ONT并没有数据要发送，它还是会占用这段时间的，以至于别的有大量数据要发送的ONT不能利用这段时间类发送数据。这样势必会造成成本的上升。有什么好办法么？GPON采用的是根据T-CONT来分配带宽
6.8 GPON的基本协议概念-DBA
1、什么是DBA?
--- DBA, Dynamically Bandwidth Assignment(动态带宽分配)
--- DBA是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制 动态带宽分配采用集中控制方式：所有的ONU的上行信息发送，都要向OLT申请带宽，OLT根据ONU的请求按照一定的算法给予带宽（时隙）占用授权，ONU根据分配的时隙发送信息。其分配准许算法的基本思想是：各ONU利用上行可分割时隙反映信元到达的时间分布并请求带宽，OLT根据各ONU的请求公平合理地分配带宽。基本工作原理为OLT安排好各ONU允许发送上行信号的时隙，发出时隙分配帧。ONU根据时隙分配帧，在OLT分配给它的时隙中发出自己的上行信号。这样，ONU之间就可以共同享有上行信道，即众多的ONU共享有限的上行信道带宽。
2、DBA（ Dynamically Bandwidth Assignment ）的由来 有了T-CONT，OLT就可以根据T-CONT来分配带宽了。当然一个ONT可以有多个T-CONT，这样带来的好处是可以根据不同的业务对带宽的要求不同来分配不同类型的T-CONT。所以T-CONT应该有不同的类型，目前T-CONT一般有四类基本类型：Fix， Assure， Not Assure和Best Effort（Max）。它们都是用来表示不同的带宽分配策略的。他们之间有什么不同 呢？不同之处就要涉及到DBA的概念了。
动态带宽分配算法就是实时地改变GPON的各ONU上行带宽的机制。GPON中如果用带宽静态分配，对数据通信这样的变速率业务很不适合，如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低，而动态带宽分配使系统带宽利用率大幅度提高。通过DBA，我们可以根据ONU突发业务的要求，通过在ONU之间动态调节带宽来提高PON上行带宽效率。
3、DBA如何实现动态带宽分配
目前T-CONT有四类基本类型：Fix， Assure， Not Assure和Best Effort（Max）。它们都是用来表示不同的带宽分配策略的。他们之间有什么不同 呢？不同之处由DBA来完成的 。
Fix的带宽是固定分配的，就是说固定分配给某个T-CONT的，在这个T-CONT对应的时间段内，即使这个T-CONT没有数据，这个时间段也会是留给这个T-CONT的。这是很重要的，因为这可以保证很重要的数据能确保无误的送上去。Assure的带宽是确保带宽，就是说这个类型的T-CONT内的数据总是可以发送上去这个T-CONT对应带宽的数据量，只要有数据要发送，而且也在带宽的范围内的，OLT总是会满足的，但是如果这个T-CONT没有太多的数据要发送，那么这部分的带宽就可以拿来给别的需要带宽的T-CONT来使用。其实对于Not Assure和Best Effort的T-CONT，它们的性质差不多，都是不能确保这个T-CONT能有这么多的带宽的，主要还是要看OLT的带宽的使用情况，如果还有剩余带宽的话，那么OLT就会考虑将剩余带宽分配给它们，唯一不同的是Not Assure比Best Effort的优先级要高，就是说如果有剩余带宽，Not Assure将会首先得到满足，如果还有剩余带宽，那才会轮到Best
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