本文档介绍千兆无源光网络 (GPON) 技术及其工作原理。

本文档没有任何特定的要求。

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 将传统的三层以太网设计替换为两层光网络，采用无源光纤设备，而无需接入层和分布层以太网交换机。思科通过 Catalyst GPON 平台推出 GPON 技术。  

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：下游的定义基于分路器的视角。您可以将其视为通往 ONU/ONT 或最终用户的流量。

如图所示，下游数据包转发的过程。  

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：上游的定义可以基于分路器的视角，也可以视为从 ONU/UNT、最终用户向 OLT 发送的流量。  

如图所示，上游数据包转发的过程。  

注意：上游帧以突发形式发送，突发帧由上游物理层开销 (PLOu) 以及与特定 Alloc-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 由 3 个主要部分组成：

功能块类似于 OLT。在使用单个 PON 接口（出于保护目的，最多 2 个接口）的情况下，不再需要交叉连接功能。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:

如图所示，以太网帧如何映射到 GEM 帧：

要点:

为了防止数据冲突（碰撞），OLT 必须能够精确测量自己和每个 ONU 之间的距离，以提供适当的时隙协助数据向上游传播。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。这样做的风险在于，未经授权的 ONU 接收到仅针对授权 ONU 的下游数据。 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 可以使用多种不同类型的网络保护模式，请参阅下图了解不同类型。

1 + 1 保护：

1:1 保护：