浅析GPON系统的关键技术

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。