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1、 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23GTC成帧技术分析23.1GTC成帧概述23.2GTC下行成帧分析23.2.1下行物理控制块（PCBd）23.3xx技术在GPON系统中的应用23.4xxx技术与EPON的区别24
2、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。5FAQ错误！未定义书签。6参考资料21 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
3、 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
4、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
5、.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1.24
6、416Gbit/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。 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。 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
7、30位比特为复帧计数器。 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。 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。 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
8、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125s时间周期内最多能够分配4095个带宽授权。BWmap 的长度为8Blen 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 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
9、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0253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-ID254是ONU激活阶段使用Alloc-ID，用于发现未知的ONU，Alloc-ID255是未分配的Alloc-ID，用于指
10、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。Bit1110987654321Bit0 Bit11（MSB）：发送功率等级序号(PLSu)。 Bit10：指示上行突发是否携带PLOAMu域 Bit9：指示上行突发是否使用FEC功能 Bit8Bit7：指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 StartTime域StartTime域长16bit，用
11、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
12、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
13、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ONU。OLT通过比较O
14、NU-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（1PLOAM等待发送，0无PLOAM等待）6 FEC状态（1FEC打开，0FEC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：
