本文档介绍千兆无源光网络 (GPON) 技术及其工作原理。

无.

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本文档不限于特定的软件和硬件版本。

本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备编写的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您的网络处于活动状态，请确保您了解所有命令的潜在影响。

GPON 是园区网络中以太网交换的替代方案。GPON用两层光网络取代了传统的三层以太网设计，从而消除了使用无源光设备的接入和分布以太网交换机。思科通过Catalyst GPON平台推出GPON。 

光功率作为 GPON 的一部分，其损耗必须加以考虑。这种损耗可能由多种原因造成，例如：

如图所示，使用各类分路器造成了不同程度的损耗：

如图所示，各等级的最小和最大光程损耗：

如图所示，数据包从 OLT 下游传输到各种 ONU。  

提示：从分离器的角度来看下行链路。您可以将其视为指向ONU/ONT或最终用户的流量。

如图所示，下游数据包转发的过程。  

下游数据包帧结构

如图所示，PCBd 以及 GTC 负载中包含内容的扩展视图。

关键术语:

如图所示，上游数据包从各个 ONU 传输到 TLS。

提示：从分离器的角度或从ONU/UNT向OLT发送的流量可以考虑上游。 

如图所示，上游数据包转发的过程。  

上游数据包帧结构

注意：上游帧作为突发发送，由上游物理层开销(PLOu)和与特定分配ID关联的一个或多个带宽分配间隔组成。

下游帧和上游帧之间的差异如图所示。  

关键术语:

OLT 功能块

OLT 由 3 个主要部分组成：

ONU/OLT 功能块 

功能块类似于 OLT。在ONU/OLT使用单个PON接口（出于保护目的最多2个）操作的场景中，省略交叉连接功能。服务 MUX 和 DEMUX 将负责流量，而不是此功能。

GPON 协议有自己的栈，只包括以太网或 IP。

如图所示，GPON 的协议栈：

关键术语:

流量映射 - 以太网 

如图所示，以太网帧如何映射到 GEM 帧：

OMCI

要点:

为了防止数据冲突（冲突），OLT必须能够精确测量其自身和每个ONU之间的距离，以提供合适的时隙来方便上行数据。因此 ONU 能在指定的时隙发送数据，以防止出现上游问题。此过程通过名为测距的技术实现。  

测距过程：

下图演示了如何将所有 ONU/OLT 放置在距 OLT 相同的虚拟距离上。

上游数据包流通过突发传输实现，每个 ONU/ONT 负责在其分配时隙内传输数据。当 ONU/ONT 不在相应时隙内时，设备会禁用其光收发器的传输，以防受到其他 ONU/ONT 的影响。  

如图所示，不同数据发生突发传输，然后还原：

DBA 启动 OLT 模块以实时监控 PON 网络上的拥塞情况。这允许 OLT 能够根据各种因素（包括拥塞、带宽使用和配置）调整带宽。

DBA 要点：

传输数字信号会引入误码和抖动，从而降低信号传输质量。GPON 可以利用 FEC 启用 RX 端以检查传输中的错误位。  

注意：FEC 是单向机制，不支持错误信息反馈。

FEC 要点：

所有下游数据都广播到所有 ONU。一个风险是未授权ONU接收用于授权ONU的下行数据。 为了解决这一问题，GPON使用AES128算法加密数据包。

线速加密要点：

密钥交换和切换

密钥交换过程如图所示：

GPON可以利用多种不同类型的网络保护模式，查看不同类型的映像。

A 型

类型 B

类型 C

1 + 1 保护：

1:1 保护：