gpon帧结构分析.doc

[GTC帧结构分析] 〈V1.0〉 内部公开GPON 帧结构分析编号：版本：V1.0编 制： 审 核： 批 准： All rights reserved版权所有 侵权必究( for internal use only)（ 仅供内部使用）文档修订记录日期Date修订版本Revision Version修改章节Sec No. 修改描述Change Description作者Author目 录1 前言 21.1 缩略语 22 技术背景 23 GTC成帧技术分析 23.1 GTC成帧概述 23.2 GTC下行成帧分析 23.2.1 下行物理控制块（PCBd） 23.3 xx技术在GPON系统中的应用 23.4 xxx技术与EPON的区别 24 我司设备XX的实现 错误！未定义书签4.1 与标准差异 错误！未定义书签4.2 测试实践与应用 错误！未定义书签5 FAQ 错误！未定义书签6 参考资料 21 前言GPON(Gigabit-Capable PON) 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。

正是GPON高带宽，高效率，用户接口丰富等特点决定了GPON技术的数据帧组织形式及其结构，下面我们将对相关内容进行介绍1.1 缩略语GPONGigabit Passive Optical Network 吉比特无源光网络Alloc-IDAllocation Identifier分配标识符DBADynamic Bandwidth Assignment动态带宽分配GEMGPON Encapsulation MethodGPON 封装模式GTCGPON Transmission ConvergenceGPON 传输汇聚PCBdPhysical Control Block downstream下行物理控制块PLOuPhysical Layer Overhead upstream上行物理层开销T-CONTTransmission Container传输容器2 技术背景近年来随着接入网光进铜退、FTTH等概念的深入，相应的GPON、EPON等技术得到了广泛的应用，GPON相比EPON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。

GPON技术主要有如下几种传输标准：0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行是目前最常用的GPON传输速率，本文介绍的GPON成帧技术也是基于该传输速率标准的3 GTC成帧技术分析3.1 GTC成帧概述GTC上、下行帧结构示意如图1所示下行GTC帧由下行物理控制块（PCBd）和GTC净荷部分组成上行GTC帧由多个突发（burst）组成每个上行突发由上行物理层开销（PLOu）以及一个或多个与特定Alloc-ID关联的带宽分配时隙组成下行GTC帧提供了PON公共时间参考和上行突发在上行帧中的位置进行媒质接入控制本文主要介绍了下行速率为2.48832Gbit/s，上行速率为1.24416Gbit/s的GPON成帧技术，下行帧长为125us，即38880字节，上行帧长为125us，即19440字节。

图1 GTC帧结构3.2 GTC下行成帧分析3.2.1 下行物理控制块（PCBd）图2 下行物理控制块结构下行物理控制块（PCBd）结构如图2所示，PCBd由多个域组成OLT以广播方式发送PCBd，每个ONU均接收完整的PCBd信息，并根据其中的信息进行相应操作ü 物理同步（Psync）域固定长度为32字节，编码为0xB6AB31E0，ONU利用Psync来确定下行帧的起始位置ü Ident域4 字节的IDENT 域用于指示更大的帧结构最高的1比特用于指示下行FEC状态，低30位比特为复帧计数器ü PLOAMd域携带下行PLOAM消息，用于完成ONU 激活、OMCC 建立、加密配置、密钥管理和告警通知等PON TC 层管理功能详细的各个PLOAM消息介绍本文不涉及ü 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输字节，但不包括FEC校验位（如果有）在完成FEC纠错后（如果支持），接收端应计算前一个BIP域之后所有接收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），并与接收到的BIP值进行比较，从而测量链路上的差错数量ü 下行净荷长度（Plend）域下行净荷长度域指定了带宽映射（Bwmap）的长度，结构如图3所示。

为了保证健壮性，Plend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125μs时间周期内最多能够分配4095个带宽授权BWmap 的长度为8×Blen 字节Plend域中紧跟Blen的12比特用于指定ATM块的长度（Alen），本文只介绍GEM模式进行数据传输的方法，ATM模式不涉及，Alen域应置为全0图3 Plend域结构ü BWmap域带宽映射（BWmap）是8字节分配结构的向量数组数组中的每个条目代表分配给某个特定T-CONT的带宽映射表中条目的数量由Plend域指定每个条目的格式见图4图4 Bwmap域示意图l Alloc-ID域Alloc-ID域为12比特，用于指示带宽分配的接收者，即特定的T-CONT或ONU的上行OMCC通道这12个比特无固定结构，但必须遵循一定规则首先，Alloc-ID值0~253用于直接标识ONU在测距过程中，ONU的第一个Alloc-ID应在该范围内分配ONU的第一个Alloc-ID是默认值，等于ONU-ID（ONU-ID在PLOAM消息中使用），用于承载PLOAM和OMCI，可选用于承载用户数据流如果ONU需要更多的Alloc_ID值，则将会从255以上的ID值中分配。

Alloc-ID＝254是ONU激活阶段使用Alloc-ID，用于发现未知的ONU，Alloc-ID＝255是未分配的Alloc-ID，用于指示没有T-CONT能使用相关分配结构l Flags域Flags域为12比特，包含4个独立的与上行传输功能相关的指示符，用于指示上行突发的部分功能结构Bit1110987654321Bit0Ø Bit11（MSB）：发送功率等级序号(PLSu)Ø Bit10：指示上行突发是否携带PLOAMu域Ø Bit9：指示上行突发是否使用FEC功能Ø Bit8Bit7：指示上行突发如何发送DBRu00：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）Ø Bit6-0：预留l StartTime域StartTime域长16bit，用于指示带宽分配时隙的开始时间该时间以字节为单位，在上行GTC帧中从0开始，并且限制上行帧的大小不超过65536字节，可满足2.488Gb/s的上行速率要求l StopTime域StopTime域长16bit，用于指示带宽分配时隙的结束时间该时间以字节为单位，在上行GTC帧中从0开始。

StopTime域指示了该带宽分配时隙的最后一个有效数据字节3.2.2 TC净荷域BWmap域之后是GTC净荷域GTC净荷域由一系列GEM帧组成GEM净荷域的长度等于GTC帧长减去PCBd长度ONU根据GEM 帧头中携带的12比特Port-ID值过滤下行GEM 帧ONU 经过配置后可识别出属于自己的Port-ID，只接收属于自己的GEM帧并将其送到GEM客户端处理进程作进一步处理注意，可把Port-ID配置为从属于PON中的多个ONU，并利用该Port-ID来传递组播流GEM 方式下应使用唯一一个Port-ID传递组播业务，可选支持使用多个Port-ID来传递ONU支持组播的方式由OLT通过OMCI 接口发现和识别3.3 GTC上行成帧分析3.3.1 上行帧结构开销图5 上行帧结构上行突发GTC帧结构如图5所示，每个上行传输突发由上行物理层开销（PLOu）以及与Alloc-ID对应的一个或多个带宽分配时隙组成下行帧中的BWmap信息指示了传输突发在帧中的位置范围以及带宽分配时隙在突发中的位置每个分配时隙由下行帧中BWmap特定的带宽分配结构控制1. 上行物理层开销（PLOu）上行物理层开销如图6所示，PLOu字节在StartTime指针指示的时间点之前发送。

图6 上行物理层开销（PLOu）域· Preamble、Delimiter：前导字段、帧定界符根据OLT发送的Upstream_Overhead消息和Extended_Burst_Length消息指示生成· BIP：该字段对前后两帧BIP字段之间的所有字节（不包括前导和定界）做奇偶校验，用于误码监测· ONU_id：该字段唯一指示当前发送上行数据的ONU-ID，ONU-ID在测距过程中配给ONUOLT通过比较ONU-ID域值和带宽分配记录来确认当前发送的ONU是否正确· Ind：该域向OLT报告ONU的实时数据状态，各比特位功能所示如下：Bit位功能7 (MSB)紧急的PLOAM等待发送（1＝PLOAM等待发送，0＝无PLOAM等待）6 FEC状态（1＝FEC打开，0＝FEC关闭）5RDI状态（1＝错误，0＝正确）4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OAM（PLOAM）物理层OAM（PLOAM）消息通道用于OLT和ONU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ONU发送至OLT。

用于支持PON TC层管理功能，包括ONU激活、OMCC建立、加密配置、密钥管理和告警通知等PLOAM消息仅在默认的Alloc-ID的分配时隙中传输，详细的各个PLOAM消息介绍本文不涉及3. 上行动态带宽报告（DBRu）DBRu用于上报T-CONT的状态，为了给下一次申请带宽，完成ONU的动态带宽分配但不是每帧都有，当BWmap的分配结构中相关Flags置1时，发送DBRu域DBRu字段由DBA域和CRC域构成，如下图所示：。