Method，GEM）帧中，然后若干个GEM帧组成GPON传输汇聚（GPON Transmission Convergence，GTC）帧，下行传送。在ONU根据GEM帧中封装的Gemport ID进行过滤。下行具有两种类型的通道，单播Gemport通道和组播Gemport通道。
? 单播Gemport通道
单播Gemport通道，表示OLT发送的数据只是传送给某个特定的ONU，只有一个配置了这个单播Gempor的ONU会接收这个数据，如图2.2所示。
? 组播Gemport通道
组播Gemport通道，表示OLT发送的数据是传送给一组ONU，存在若干个ONU配置了这个组播Gemport，这些ONU都会接收这个数据，由于ONU往往具有若干个UNI接口，一般对于组播Gemport通道会结合组播Gemport ID与组播媒介接入控制（Medium Access Control，MAC）地址一起进行过滤操作，如图2.3所示。
FCS payload T/L SA DA FCS payload T/L SA DA payload HEC PTI Port-id=1 PLI ONU2 Portid=1 根据PORT-ID进行过滤 GEM1 GEM2 GEM3 125μs GEM1 PCB ONU2 Portid=2 OLT ONU3 Portid=3
图2.2单播通道
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FCS payload FCS payload T/L SA DA=Y T/L SA DA=Y ONU2 payload HEC PTI Portid=x PLI Portid=1 Portid=x Portid=x构成广播域 MA=Y GEM1 OLT GEM2 GEM3 125μs GEM1 PCB ONU2 Portid=2 Portid=x MA=组播地址表项 MA=Y ONU3 Portid=3 Portid=x MA≠Y Y是组播地址
图2.3组播通道
（二）GPON的上行传输方式
GPON上行业务采用TDMA方式，ONU将业务封装入GEM帧中，然后若干个GEM帧组成一个T-CONT，在分配的时间片内传送。OLT上行只有一种类型，如图2.4所示。
FCS payload T/L SA DA FCS payload T/L SA DA payload HEC PTI Port-id=1 PLI plo GEM1 ONU2 Portid=1 plo GEM1 plo GEM3 plo GEM2 上行数据用PORTID进行隔离复用 125μs OLT plo GEM2 ONU2 Portid=2 ONU3 plo GEM3 Portid=3 图2.4上行通道
（三）GPON的帧结构
GPON系统的协议主要有物理媒质相关层和GPON传输汇聚层（GTC）组成。如图2.5
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所示，其中层又包括两个子层：GTC成帧子层和TC适配子层。GTC层主要实现GEM（传感器网络）客户接口和管理和控制接口（OMCI）的适配和封装。
PLOAM OMCI GEM Client GPON传输汇聚（TC）层 OMCI适配 GEM TC适配 TC适配子层 DBA控制 GTC成帧子层 GPON物理媒质相关子层 图2.5 GPON系统协议栈
GPON GTC的TC帧结构分为下行帧结构和上行帧结构，如图2.6所示，两者不对称。其中下行帧结构采用125μs长度的帧结构。而上行帧结构是按照125μs划分的虚拟帧结构。
下行
TP-Frame=125μs PCBd n 净荷n PCBd n+1 净荷n+1 1字节
上行
Slot Slot Slot R Slot Slot Slot R 0 1 0 1 上行虚拟帧TX时长
图2.6 GTC的TC帧结构
1．GPON下行帧结构
GPON的下行帧格式包括下行物理层控制块头（Physical Control Block downstream，PCBd）和净荷两个部分组成。如图2.7所示，PCBd提供帧同步、定时及动态宽带分配等操作管理维护（Operation Administration and Maintenance，OAM）功能；净荷部分透明封装GEM
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帧。ONU依据PCBd获取同步等信息，依据GEM帧头的Port ID过滤GEM帧。
PCBd中的US BWmap用于指示OLT分配给ONU的时间片，如图2.8所示。SStart用于指示分配时隙的开始时间。该时间以字节为单位，在上行帧中从0开始，并限制上行帧的大小不超过65536字节，可满足2.488Gbit/s的上行速率要求。SStop用于指示分配时隙的结束时间。
PCBd 净荷 Psync 4字节 Ident 4字节 PLOAMd 13字节 BIP 4字节 Plend 4字节 Plend 4字节 US BWmap N×8字节 BIP覆盖区域 下一个BIP覆盖区域
图2.7 PCBd组成
US BWmap N*8字节 Access的数目是变化的 Access1 8字节 Access1 8字节 ? AccessN 8字节 Alloc-ID 12bit Flags 12bit SStart 2字节 SStop 2字节 CRC 1字节 CRC覆盖范围
图2.8 GTC带宽映射分配结构
2．GPON上行帧结构
GPON的上行帧是按照125μs划分的虚拟帧结构，实际是由若干个突发时间片构成，时间片的长度由下行帧中US BW Map域确定。如图2.9所示，GPON的上行帧结构中的突发时间片包括上行物理层开销（Physical Layer Overhead upstream，PLOu）、物理层OAM （Physical Layer Operations, Administration and Maintenance，PLOAMu）、PLSu、DBRu以及净荷。PLOu
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主要用于OLT进行突发同步，包含前导码、定界符、BIP、PLOAMu指示及FEC指示，其长度由OLT在初始化ONU时设置，ONU在占据上行信道后首先发送PLOu单元，以使OLT能够快速同步并正确接收ONU的数据；PLOAMu（PLOAM upstream）用于承载上行PLOAM信息，包含ONU ID、Message ID及CRC，长度13字节；PLSu为功率测量序列，现在已经基本废除；DBRu用于上报相关信息净荷域透明封装帧。
Start Time指示字节边界 PLOu PLOAMu PLSu DBRu Payload DBA ONU- ID Preamble Delirniter BIP a bytes b bytes 1byte ONU- ID 1byte 1nd 1byte 1byte Mag- ID 1byte Message 10bytes CNC 1byte 1，2，4bytes CRC 1byte 图2.9 GPON上行帧结构的突发时间片构成
二、GEM封装技术
为克服ATM承载IP业务开销大的缺点，GPON的业务封装采用了GEM帧，该协议能完成对以太网业务、Native TDM业务的适配，如图2.10所示。其中PLI用于下一个帧头定界，以及确定当前GEM帧的净荷长度，PLI以字节为单位指示帧头后面的净荷段长度，由于PLI域只有12比特，所以最多可指示4095字节。如果用户数据帧大于这个值，则必须要分成小于4095字节的碎片；Port ID为12比特，Port ID用来提供PON中4096个不同的业务流标识，以实现业务流复用。每个Port-ID包含一个用户传送流。在一个Alloc-ID或T-CONT中可以有一个或多个Port-ID传输；PTI用作分段指示；HEC为头校验，用于帧的同步与帧头保护。GEM帧的净荷可以封装以太网业务或者Native TDM业务，由于GEM帧的净荷最长只能是4095字节，而以太网Jumbo帧长可达到9K，因此封装以太网业务时可能会对以太网帧进行分片处理。
PLI 12bits 净荷长度指示
Port ID 12bits PTI 3bits 净荷类型指示
HEC 13bits 净荷段 L Bytes
图2.10 GEM帧结构
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