2019-10-10 接入网PON技术笔记(GPON 二)

GEM帧是GPON技术中最小的业务承载单元，最基本的封装结构。所有的业务都要封装在GEM帧中，通过GEM port表示。每个GEM port由唯一Port_ID标识，由OLT全局分配。 GEM Port标识的是OLT和ONT/ONT之间业务虚通道。
T-CONT是GPON上行方向承载业务的载体，所有GEM PORT都要映射到T-CONT中，由OLT通过DBA调度上行。T-CONT是GPON系统中上行业务流最基本的控制单元。由Alloc-ID来唯一标识。Alloc-ID由OLT进行全局分配。
一个GEM port可以承载一种业务，也可以承载多种业务。每个ONT支持多个T-CONT，并可以配置为不同的业务类型。T-CONT可以承载多个GEM port，也可以承载一个GEM port。
共享的GEM port是组播GEM port。

GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload中进行传输。
GEM帧会自动封装头信息。
GEM帧具有定长特点。
GEM Frame格式中：

  PLI:净荷大小，12比特，即每个GEM帧净荷最大4095字节长。
  PORT ID: 12bits, 4096G GEM PORT ID.
  PTI: 3bits, 净荷类型，最后一位为指示是否分段后的最后一段。
  HEC：13bits， 信头差错控制。
  Payload：数据内容

GPON关键技术：测距，DBA（上行动态带宽分配）, 下行AES加密
测距用于OLT给ONU精确定位时隙，实现帧同步，使ONU上行数据不冲突。
测距过程： OLT通过Ranging测距过程获取ONU往返延迟RTD（Round Trip Delay），计算出每个ONU物理距离。然后指定合适的均衡时延参数EqD（Equalization Delay)。 Ranging过程需要开窗（Quiet Zone），暂停其他ONU的上行发送通道。

PON上行传输采用TDMA，最长可达20KM，光在光纤上传输，每公里传输时延5ps.
通过RTD和EqD，保证ONU帧同步，相当所有ONU在同一逻辑距离上，在对应的时隙发送数据即可。

DBA： Dynamic Bandwidth Assignment动态带宽分配；
能在微秒或毫秒级的时间内完成对删哪个行带宽的动态分配。
DBA可以提高PON端口的上行线路带宽利用率；
可以在PON口上增加更多用户；
用户可以享受到更高带宽的服务，特别是哪些对带宽突变比较大的业务。
OLT内部的DBA模块不断收集DBA报告信息，进行相关计算，并将计算结果以BW Map的形式下发给各ONU。
各ONU根据BW Map信息在各自的时隙内发送上行突发数据，占用上行带宽。

GPON系统采用SBA+DBA的方式来实现带宽的有效利用；

  TDM业务通过SBA指配带宽以保证高QOS；
  其他业务通过DBA来动态分配带宽；
  DBA的实现与QOS保障机制有密切关系；
  GPON系统通过转哪个台的上报以及OLT业务监视（非状态上报）支持动态带宽分配；

GPON的状态上报DBA存在3种机制：

  PLOu-State Ind DBA;
  DBRu-Piggy-back DBA;
  Payload DBA

DBA功能实现机制包括：

 OLT或ONU进行拥塞检测；
 向OLT报告拥塞状态；
 按照指定参数更新OLT分配带宽；
 OLT按照新分配的带宽和T-CONT类型发送授权；
 DBA操作的管理；

T-CONTs （Transmission Containers): 动态接收OLT下发的授权，用于管理PON系统传输汇聚层的上行带宽分配，改善PON系统中的上行带宽。
带宽类型分为： FB,AB,NAB,BE
T-CONT类型，Type1, Type2, Type3, Type4, Type5
其中：
Type1: Fixed Bandwidth 固定带宽
Type2: Assured bandwidth 保证带宽
Type3: Non-assured bandwidth 保证/最大带宽
Type4: Best-effort bandwidth 最大带宽
Type5: 混合方式

一般语音业务优先级最高，视频业务优先级次之，数据业务的优先级最低。

加密：
GPON支持下行广播数据进行AES128加密处理。
只对GEMM帧中的Payload进行加密；
GPON系统定期进行AES密钥交换和更新；
密钥更换由OLT发起，ONU响应并生成新的密钥，分成两部分发给OLT，发送三次；
OLT收到后，进行密钥切换，将使用的信的密钥帧号通知ONU（也是三次），ONU在相应的数据帧上切换校验密钥。

GPON ONU认证可以通过SN或SN+PASSWORD认证
GPON系统多ONU的管理通过OLT和ONU之间的OMCI管理通道实现：ONU即插即用，业务自动发放，ONU远程集中管理。
OMCI： 光网络终端管理控制接口

GPON组网保护方式：

1. Type B单归属保护：同一个OLT不同PON端口
2. Type B双归属保护
3. Type C单归属保护
4. Type C双归属保护