浅谈GPON系统的结构及关键技术

ype3类型提供Assured类型和Non-assured类型的带宽；tyPe4类型仅提供Best-effort类型带宽：而type5类型是前四种类型的融合，可以提供所有类型的带宽，支持所有类型的业务。这五种T-CONT在本文中有时也被分别称为类型1、类型2、类型3、类型4和类型5的T-CONT。

　　3.1.3 GPON实现DBA的过程

　　根据协议，GPON的DBA过程包括以下5个步骤：拥塞状态检测、将拥塞状态汇报给OLI、OLT根据提供的参数重新进行带宽分配、OLT根据更新的带宽分配信息和T-CONT类型发送授权，在DBA中实现管理信息的协商。DBA过程如图2所示［3］。

　　图2 GPONDBA过程图

　　根据协议规定，GPON的DBA分为两种模式：一种是ONU向OLT报告自己的状态和所需的带宽，OLT根据上报的数据对ONU进行DBA，即所谓的基于状态报告的动态带宽分配（SR-DBA，Status Reporting DBA）：另一种是ONU不需向OLT报告，OLT由自己的流量监测功能，实现自动动态的带宽分配，即非基于状态报告的动态带宽分配（NSR-DBA，Non Status Reporting DBA）。

　　3.2 GEM封装技术

　　3.2.1 GEM功能

　　从帧结构封装的角度讲，GEM和其他数据封装方式类似。然而，GEM是嵌入在PON内部的，与OLT端的SNIs及ONU端的UNls类型无关（见图3）。也就是说，GEM封装功能在GPON内部终结，GPON以外的系统无法看到［4］。

　　图3嵌入式GEM

　　3.2.2 GEM帧结构

　　GEM帧结构如图4所示，由GEM帧头和净负荷域两部分组成。GEM帧头由PLI（净负荷长度指示）、PortID（端口ID）、PTI（净负荷类型指示）和HEC（头差错校验）组成。PLI指示的是头部后面的净负荷域的长度为L字节，长度为12bit，最多指示到4095字节，所以大于这个值的用户数据帧必须要采用分片机制传送。12bit的PortID可以提供4096个不同的端口，用于支持多端口复用，相当于APON中的VPI［5］。

　　图4 GEM帧结构

　　PTI用于指示净负荷段的内容类型和相应的处理方式，类似于在ATM用应用。3bit中的最高位指示是数据帧还是GEM OAM帧，数据帧的最低位比特指示在分片机制中是否是帧的末端，次低位指示是否发生拥塞。

　　PTI预留了一些编码。HEC为13bit，提供头部的检错和纠错功能。它是BCH （39，12，2）码和一个奇偶校验比特的组合。

　　GEM帧头确定后，发送机将该头部和固定的OxOXb6AB31E055进行异或运算，将头部发送出去。接收机使用同样的异或计算回复头部。

　　3.3 GPON上下行帧结构

　　GPON系统采用固定125us周期的下行帧，以保证整个系统的定时关系。下行帧结构如图5所示［3］。

　　图5下行帧的结构图

　　下行帧是由PCBd和负荷组成。PCBd是下行物理控制块，提供帧同步、定时及动态带宽分配等OAM功能。

　　PCBd由以下字段组成：

　　物理同步字段（Physical synchronization field）是固定的32bit样式，ONU逻辑电路用该字段来发现下行帧的起始位置，用作与OLT的同步。

　　Ident字段的低30位包含一个超帧计数器，每个帧的Ident将会比前一个大1。当这个计数器达到它的最大值时，下一个帧计数器将重设置为0。它主要用于用户数据加密系统，也可用于提供较低速率的同步参考信号。

　　PLOAMd字段用于传送物理层管理信息。BIP是比特间插奇偶校验8比特码，用作误码监测。

　　Plend （payload length downstream）字段规定了带宽映射和ATM部分的长度，该字段被发送两次以保证误差的健壮性。

　　BWmap是一个8字节分配结构的标量数组，该数组的每一项代表一个特殊T-CONT的带宽映射，映射数组中的项数N在Plend字段中已经给出，它主要用于上行带宽分配。

　　如图6所示，GPON系统的上行帧是由许多猝发脉冲组成，每个上行猝发最少应包含PLOu。除了负荷，它还可能包含PLOAMu、PLSu和DBRu字段。OLT通过BWmap中的Flags字段指示是否在每个分配中允许ONU发送PLOAMu、PLSu和DBRu信息。上行帧的负荷是由ATM负荷、GEM负荷和DBA负荷组成。

　　图6为GTC的上行帧结构

　　上行物理层开销（PLOu）包含了用于系统同步的前导码和定界符，它允许对上行突发链路进行适当的操作。

　　PLOAMu字段用于承载上行物理层管理信息。PLSu为功率测量序列，长度120字节，用于调整光功率。DBRu用于向OLT报告ONU的上行带宽需求，OLT根据报告进行适当的上行带宽分配。

　　4 结束语

　　与其他接入网技术相比，GPON能支持现有所有业务类型和满足未来业务的适配要求，能提供高效率的GEM封装，实现成本较低。业内已公认光纤到家实现三网融合的理想媒介，而GPON作为现今最先进的接入网技术，是目前实现光纤到家的最佳技术之一。