GPON帧结构分析

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1、PO帧构造分析编号：版本:V1编 制: 审 核: 批 准： All rights reserved版权所有 侵权必究（foritrnl use only)（仅供内部使用）文档修订记录日期Date修订版本RevisioVersion修改章节o. 修改描述Chang Deription作者Autor目 录1前言1.1缩略语22技术背景23GTC成帧技术分析3.1GT成帧概述3.2GC下行成帧分析23.1下行物理控制块（Bd）2.3x技术在GON系统中的应用234xxx技术与EN的区别24我司设备X的实现错误！未定义书签。4.1与原则差别错误!未定义书签。4.2测试实践与应用错误！未定义书签。5FA

2、Q错误！未定义书签。6参照资料21 前言GN（GigabtCapable PO)技术是基于TU-TG.984.x原则的最新一代宽带无源光综合接入原则,具有高带宽,高效率,大覆盖范畴,顾客接口丰富等众多长处,被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的抱负技术。正是GPON高带宽,高效率,顾客接口丰富等特点决定了GPON技术的数据帧组织形式及其构造,下面我们将对有关内容进行简介。1.1 缩略语GPONGiabit Passiv tical Ntork 吉比特无源光网络Alloc-IDcatio Ientfer分派标记符DBADynami Banwidth ssnment动态带宽分派EMG

3、PN Encapsation thodGPN封装模式GTCGPON TrasmisionnvrgenceGPON传播汇聚PCBdhsical Cro Block ownsrm下行物理控制块uPhyicl yer Overhad upstram上行物理层开销T-COTTrnsmisio Cntainer传播容器2 技术背景近年来随着接入网光进铜退、FH等概念的进一步,相应的GPN、PON等技术得到了广泛的应用,PN相比PN拥有更高带宽、更高效率、接入业务多样等优势，受到了业内的广泛关注,近两年GPON的大规模应用也印证了GPON技术会有广阔的明天。GON技术重要有如下几种传播原则:0.552Gp

4、s上行12416Gs下行62208Gbp上行 1.2441Gbs下行1.2416Gbps上行 1.446Gbp下行0.52bps上行 24832Gb下行.08Gbs上行 2.482Gb下行1.2446Gbps上行 283Gbps下行2.48832Gbp上行 2.483bps下行其中1.2446Gbs上行 2.82bps下行是目前最常用的GPON传播速率，本文简介的ON成帧技术也是基于该传播速率原则的。3 GC成帧技术分析3.1 GT成帧概述T上、下行帧构造示意如图1所示。下行GTC帧由下行物理控制块(PCBd)和GTC净荷部分构成。上行GC帧由多种突发（rst）构成。每个上行突发由上行物理层开

5、销（PL)以及一种或多种与特定Allc-I关联的带宽分派时隙构成。下行GTC帧提供了PO公共时间参照和上行突发在上行帧中的位置进行媒质接入控制。本文重要简介了下行速率为2.482Gt/s，上行速率为1.24416Gt/s的PON成帧技术，下行帧长为2u，即380字节,上行帧长为15us，即1944字节。图1 帧构造3.2 TC下行成帧分析3.2.1 下行物理控制块（PBd)图2 下行物理控制块构造下行物理控制块（CBd)构造如图2所示,B由多种域构成。OLT以广播方式发送d，每个ONU均接受完整的PCBd信息，并根据其中的信息进行相应操作。 物理同步（sync）域固定长度为32字节,编码为0x

6、B6AB3，ONU运用sync来拟定下行帧的起始位置。 Ident域 字节的IDN 域用于批示更大的帧构造。最高的1比特用于批示下行FE状态,低3位比特为复帧计数器。 LM域携带下行PLOM消息，用于完毕ONU 激活、OCC建立、加密配备、密钥管理和告警告知等PON T 层管理功能。具体的各个AM消息简介本文不波及。 BIP域BIP域长8比特，携带的比特间插奇偶校验信息覆盖了所有传播字节,但不涉及C校验位（如果有）。在完毕FEC纠错后（如果支持),接受端应计算前一种BIP域之后所有接受到字节的比特间插奇偶校验值，但不应覆盖FEC校验位（如果有）,并与接受到的BP值进行比较，从而测量链路上的差错

7、数量。 下行净荷长度（Plend)域下行净荷长度域指定了带宽映射(map)的长度,构造如图所示。为了保证强健性，Plen域传送两次。带宽映射长度(Blen)由Plend 域的前12比特指定，因此在1s时间周期内最多可以分派5个带宽授权。BWmap 的长度为8Ble 字节。Plend域中紧跟ln的2比特用于指定AT块的长度（len），本文只简介GE模式进行数据传播的措施,AT模式不波及，Alen域应置为全0。图3len域构造 Wp域带宽映射(BWap）是8字节分派构造的向量数组。数组中的每个条目代表分派给某个特定TCONT的带宽。映射表中条目的数量由Plnd域指定。每个条目的格式见图4。图4 B

8、mp域示意图l llocID域Allo-D域为2比特，用于批示带宽分派的接受者，即特定的OT或ONU的上行MCC通道。这12个比特无固定构造,但必须遵循一定规则。一方面,Allc-D值053用于直接标记ONU。在测距过程中，ONU的第一种All-I应在该范畴内分派。OU的第一种oc-ID是默认值，等于-D（ON-I在LOA消息中使用），用于承载LOAM和MC，可选用于承载顾客数据流。如果N需要更多的llc_ID值,则将会从55以上的ID值中分派。loc-ID254是ONU激活阶段使用lloc-ID，用于发现未知的ON，Alloc-=255是未分派的Alc-ID,用于批示没有T-CON能使用有关

9、分派构造。l Flags域Fas域为12比特，涉及4个独立的与上行传播功能有关的批示符，用于批示上行突发的部分功能构造。Bit1110987654321Bit0 Bit11（MSB）：发送功率级别序号(PLSu)。 Bit10：批示上行突发与否携带PLOAMu域 Bit9：批示上行突发与否使用FEC功能 Bit8Bit7：批示上行突发如何发送DBRu。00：不发送DBRu01：发送“模式0”DBRu（2字节）10：发送“模式1”DBRu（3字节）11：发送“模式2”DBRu（5字节） Bit6-0：预留l StarTim域StartTe域长16it,用于批示带宽分派时隙的开始时间。该时间以字节

10、为单位，在上行T帧中从开始，并且限制上行帧的大小不超过655字节,可满足.G的上行速率规定。l StopTime域Stopime域长6bit,用于批示带宽分派时隙的结束时间。该时间以字节为单位,在上行GT帧中从0开始。StopTim域批示了该带宽分派时隙的最后一种有效数据字节。3.2.2 C净荷域Wmap域之后是T净荷域。GC净荷域由一系列EM帧构成。GE净荷域的长度等于C帧长减去CBd长度。ONU根据GEM 帧头中携带的12比特PorID值过滤下行EM 帧。ONU 通过配备后可辨认出属于自己的PotID，只接受属于自己的EM帧并将其送到GM客户端解决进程作进一步解决。注意，可把Port-ID

11、配备为附属于PN中的多种N，并运用该ort-ID来传递组播流。GEM 方式下应使用唯一一种ot-ID传递组播业务，可选支持使用多种Prt-ID来传递。ONU支持组播的方式由OL通过OMC 接口发现和辨认。3.3 GTC上行成帧分析3.3.1 上行帧构造开销图5 上行帧构造上行突发GT帧构造如图5所示，每个上行传播突发由上行物理层开销(POu）以及与AlcI相应的一种或多种带宽分派时隙构成。下行帧中的BW信息批示了传播突发在帧中的位置范畴以及带宽分派时隙在突发中的位置。每个分派时隙由下行帧中BWmap特定的带宽分派构造控制。1. 上行物理层开销(PLOu）上行物理层开销如图6所示,Pu字节在rt

12、Te指针批示的时间点之前发送。图6 上行物理层开销（u）域 reabl、limitr:前导字段、帧定界符根据OLT发送的sea_Oered消息和xtende_Burt_gh消息批示生成。 BIP:该字段对前后两帧BI字段之间的所有字节（不涉及前导和定界)做奇偶校验,用于误码监测 ONU_id：该字段唯一批示目前发送上行数据的OU-ID，NUID在测距过程中配给ONU。L通过比较ON-ID域值和带宽分派记录来确认目前发送的ONU与否对的。 Id:该域向OT报告ONU的实时数据状态，各比特位功能所示如下:B位功能 （MB)紧急的POAM等待发送（=LOM等待发送，0=无LOA等待)6EC状态(1=

13、FEC打开,0FEC关闭）5RDI状态(1=错误，=对的）预留，不使用3预留，不使用2预留，不使用1预留,不使用0 （LSB)预留给将来使用。2. 物理层OA（PLOA）物理层OM(PLO）消息通道用于L和U之间承载OAM功能的消息，消息长度固定为13字节，下行方向由OLT发送至ONU，上行方向由O发送至L。用于支持PON TC层管理功能，涉及ONU激活、OMCC建立、加密配备、密钥管理和告警告知等。PA消息仅在默认的llocI的分派时隙中传播，具体的各个PA消息简介本文不波及。3. 上行动态带宽报告(BRu)DRu用于上报ON的状态,为了给下一次申请带宽，完毕ONU的动态带宽分派。但不是每帧

14、均有，当BWma的分派构造中有关Flgs置1时，发送DBRu域。BRu字段由B域和C域构成，如下图所示:CRC（1 Byte）DBA（1,2,4Byte） DB域根据带宽分派构造规定的BA报告模式不同，BA域预留bit、16bit或3bit的域。必需注意的是，为了维护定界,虽然OLT规定的DB模式已经被废除或者ONU不支持该DBA模式,ONU也必须发送长度对的的B域。 CRC域用于完毕对DBRu域的CR校验。3.3.2 G净荷域GTC数据净荷，可以是数据帧，也可以是A状态报告。净荷长度等于分派时隙长度减去开销长度。1、 GM帧：由符合GE格式的数据帧构成。图7GEM方式数据帧构成2、 DB报告

15、：涉及来自NU固定长度的DBA报告，用于O的带宽申请和报告。图8 动态带宽报告帧构成3.4 OLT与ONU的定期关系3.4.1 概述本文中只简介ONU处在O5状态的上下行帧交互过程中LT与ONU的定期关系，下面提供几种定义： 下行帧的开始时间是指发送/接受PSyn域第1个字节的时刻。 上行GT帧的开始时间是指值为0的StatTime指针所批示的字节发送接受(实际或计算的)的时刻。 上行发送时间是指带宽分派构造中artTime参数批示的字节发送/接受的时刻。对于非相邻构造的上行发送，StarTim参数批示的发送字节紧跟上行突发的Ou域。特殊的,序列号响应时间定义为发送/接受Seal_Numbe_

16、ONU消息第1个字节的时刻。3.4.2 ONU上行发送定期所有的上行发送事件都以承载Wmap的下行帧开始时间为参照点，Bm中涉及了相应的带宽分派构造。需要特别注意的，ON发送事件不以接受相应带宽分派构造的时间为参照点，由于下行帧中带宽分派构造的接受时间也许会发生变化。ON在任何时刻都维护一种始终运营的上行GTC帧时钟,上行TC帧时钟同步于下行C帧时钟，两者之间保持精确的时钟偏移。时钟偏移量为NU响应时间和必要延时的总和,如图所示。图9 ONU上行发送定期示意响应时间是一种全局参数,它的取值应保证O有充足时间接受涉及上行Wmap在内的下行帧、完毕上行和下行FC(如果需要)并准备上行响应。ON响应

17、时间值为51s。名词“必要延时（Requiit ela）”是指规定NU应用到上行发送的超过正常响应时间的总的额外延时。必要延时的目的是为了补偿ONU的传播延时抖动和解决延时抖动。ONU的必要延时值基于OLT规定的均衡延时参数，在NU的不同状态下会发生变化。3.5 GE帧到TC净荷的映射3.5.1 概述GTC合同以透明方式承载GEM流。GEM 合同有两个功能:一是顾客数据帧定界，二是为复用提供端口标记。GEM 帧到G 净荷的映射示意见图 0。图10 GM到GTC净荷的映射3.5.2 GE帧格式M帧头格式见图1。GEM 帧头由净荷长度批示（LI）、PortID、净荷类型批示（PI)和1 比特的帧头

18、差错控制(HEC）域构成。图11 GEM帧构造PLI 以字节为单位批示紧跟帧头的净荷段长度L。通过 可查找下一种帧头从而提供定界。由于PLI 域只有1比特,因此最多可批示09字节。如果顾客数据帧长不小于4字节，则必须要拆提成不不小于095 字节的碎片。Po-ID用来标记ON中496 个不同的业务流以实现复用功能。每个Port-I涉及一种顾客传送流。在一种ll-D 或-CONT 中可以传播1 个或多种Prt-ID。PTI编码含义如下表所示：I编码含义0顾客数据碎片,不是帧尾001顾客数据段，是帧尾010预留01预留100EM OA,，不是帧尾101MOAM，,是帧尾110预留11预留C 字段提供

19、帧头的检错和纠错功能。3.5.3 顾客数据分片由于顾客数据帧长是随机的,因此GE合同必须支持对顾客数据帧进行分片，并在每个GC 净荷域前插入GE 帧头。注意分片操作在上下行方向都也许发生。G帧头中PTI 的最低位比特就是用于此目的。每个顾客数据帧可以分为多种碎片，每个碎片之前附加一种帧头,PI域批示该碎片与否是顾客帧的帧尾。某些PI 使用示例见图2。图12 PTI使用示例3.5.4 顾客业务到GEM 帧的映射P系统通过GEM通道传播一般顾客合同数据,可支持多种业务接入。下面简介几种常用的顾客业务到M帧的映射。 以太网帧到GEM帧的映射以太网帧直接封装在GEM帧净荷中进行承载。在进行E封装前，前

20、导码和SFD字节被丢弃。每个以太网帧也许被映射到一种单独的EM帧或多种EM帧中,如果一种以太网帧被封装到多种GEM帧中,则应进行数据分片。一种EM帧只应承载一种以太网帧。如图13批示了由以太网帧映射到M上的相应关系。图3 以太网帧映射到GE上 IP包到GEM帧的映射IP包可直接封装到GE帧净荷中进行承载。每个P包(或P包片段)应映射到一种单独的E帧中或多种GE帧中,如果一种包被封装到多种GE帧中，则应进行数据分片。一种GEM帧只应承载一种I包的状况如图14所示。图4 IP包映射到GM帧上 TD帧到GEM帧的映射GE承载TM业务的实现方式有多种:TDM数据可直接封装到GM帧中传送；或者先封装到以

21、太网包中再封装到M中传送等多种方式。TDM数据封装到E的方式如图15所示。该机制是运用可变长度的GEM帧来封装TM帧。具有相似PortD的TD数据分组会汇聚到C层之上。图5 TDM帧映射到EM帧上通过容许GEM 帧长根据TDM 业务的频率偏移进行变化可实现DM业务到EM 帧的映射。TDM 片段的长度由净荷长度批示符（PLI）字段批示。TDM 源适配进程应在输入缓存中对输入数据进行排队，每当有帧达到(即每125）GE 帧复用实体将记录目前GE 帧中准备发送的字节数量。一般状况下,PLI字段根据TDM 标称速率批示一种固定字节数，但常常需要多传送或少传送某些字节，这种状况将在L 域中反映出来。如果

22、输出频率比输入信号频率快，则输入缓存器开始清空，缓冲器中的数据量最后会降到低门限如下。此时将从输入缓存器中少读取某些字节，缓冲器中的数据量将上升至低门限以上。相反的,如果输出频率比输入信号频率慢,则输入缓存器开始填满，缓冲器中的数据量最后会上升到高门限以上。此时将从输入缓存器多读取某些字节，缓冲器中的数据量将降至高门限如下。3.6 成帧技术在GPO系统中的应用GPO成帧技术在GP系统中应用重要体目前O局端设备与终端设备的数据交互过程，下面就结合顾客数据在PON系统中的传播过程来简介GC成帧技术的实现。GO系统顾客业务解决过程如图1所示,上行方向，语音信号输入N后通过AD转换封装成以太网包后被封

23、装在GEM帧中，其GE pt-id为6,以太网业务直接封装在E帧中,其prt-i为4,N在LT分派的上行T-CONT时隙内将携带GEM、GM6的T-OT传递给LT,LT O芯片将上行GTC净荷中的GEM4、GM分别传递给GEM客户端进行解决,GEM客户端在功能模块中对EM帧进行解封装,解出以太网包,并记录此类以太网包与GEM PO的相应关系,解出的以太网包通过主互换芯片传播给上联接口板进行上联汇聚。下行方向，上联板过来的数据通过主互换芯片传播给GON板TM模块,M模块通过记录的GEM POR与以太网包的相应关系拟定相应GEMPORT，并将以太网包封装成GM帧，构成下行GTC净荷,由下行帧传播至

24、ONU,ONU根据GEM POT解封装成以太网包,根据相应关系传递到相应端口输出。图15 GN系统业务流解决过程目前使用较多的为基于VAN进行GEM PORT绑定，图16显示了多种业务在接入U后的具体解决过程，一方面顾客业务进入OU时在端口处进行VAN解决添加上VA，建议不同的业务分派不同的VAN，添加LAN的数据流根据LAN与EM PRTmapping，添加上GE帧头，GEMOR为maping中相应的pot，M将GEM帧组织成上行GTC净荷,在L分派的上行T-CNT时隙内将与其绑定的GEM帧传递给L。相应的,OMI报文通过封装在特定GEM PORT的M帧中传递。图16 ONU顾客业务解决过程

25、3.7 GON成帧技术与PON的区别之成帧GPON技术是IT-T定义的一种无源光网络技术原则,EPO技术是IEE定义的一种无源光网络技术原则。从帧构造来看，GPON帧进行了独立的定义，其帧构造简介前文已经进行了简介。EON技术帧构造采用了以太网帧进行数据传播及系统维护，EPON通用的MCP帧构造如图所示。图17 PCP通用帧格式P作为EPN系统建立及维护的核心合同采用了以太网帧的格式，与GPON明显不同的，顾客数据帧与MPCP帧是独立的以太网帧,PC帧不会携带顾客数据，EPN带宽分派依托MPCP中的GATE及REPRT帧完毕,顾客数据帧的带宽授时是通过MPCP交互完毕的。而GPON上下行帧除携带顾客数据外，还同步进行带宽授时,上行方向通过突发的方式进行数据传播,极大地提高了带宽的运用率。此外,PON可通过GEM帧直接承载多种业务接入，有关内容已在前文简介,而EPN技术承载业务较单一。4 参照资料接入网技术规定吉比特的无源光网络（ON)第部分:传播汇聚(T)层规定