03 Fundamentos de una

Red GPON

Entrenamiento FTTx y Redes GPON

 Referencias
⚫ ITU-T 984.1

⚫ ITU-T 984.2

⚫ ITU-T 984.3

⚫ ITU-T 984.4

⚫ ITU-T 984.5

⚫ ITU-T 984.6

Página1
Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Objetivos
⚫ Al finalizar este entrenamiento, usted será capaz de:
 Describir la arquitectura de GPON

 Describir los conceptos básicos de GPON

 Describir las tecnologías claves de GPON

 Describir las aplicaciones de GPON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripción general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

Página3
Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripción general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Qué es una red de acceso?
⚫ Una red de acceso es la parte de una red de telecomunicaciones
la cual conecta a los suscriptores de forma inmediata con sus
proveedores de servicio

⚫ Clasificación basada en el medio de transmisión:

 Cableado: (Par trenzado)Twisted-pair/Coaxial-cable/Fibra

 Inalámbrico (Wireless): Wi-Fi / WiMAX etc.

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Evolución de las redes de acceso
2.5G

100M
8M GPON
128k VDSL2
ADSL ADSL2+
ISDN HDSL

⚫ Acceso por par de cobre

Acceso
 Máximo ancho de banda: 100Mb/s Optico
 Cuello de botella: distancia vs. ancho de banda

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Arquitectura de una red de acceso óptico
Oficina Central Equipo de abonado

3.5-5km
xDSL 2~20Mbps
xDSL DSLAM

ODN Curb xDSL

Modem
2.5Gbps Down /1.25Gbps Up
FTTC OLT
MDU
2.5Gbps Down /1.25Gbps Up
FTTB OLT
ONU

2.5Gbps Down /1.25Gbps Up

FTTH OLT
ONT

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Preguntas
⚫ Cuántos tipos de clasificación existen para una red de acceso
basados en el modo de ingreso (acceso)?

⚫ Cual es la principal contradicción en la tecnología por acceso de

par de cobre xDSL?

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripción general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

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 Porqué PON?
<1Mbps 3M 8M 25M 2.5G

Tecnología ADSL/ADSL2+ VDSL / ADSL2+ PON

de acceso Cobre Cobre Fibra

Diámetro de ~20km
<3km <2km <1km
cobertura

Internet VoD TV en vivo

Requeri- Video conferencia HDTV VoD
mientos del Juegos
Control Remoto HDTV
servicio
2002 2003 2006 2010
Time
• GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）
• GPON maneja alto ancho de banda, por lo cual disminuye los cuellos de botella
producidos en los puntos de acceso con cable de par trenzado. Satisface los
requerimientos de ancho de banda de servicios como IPTV o transmisión de TV en
directo.
• GPON ofrece largo alcance (hasta 20 Km), en comparación con las tecnologías
que usan par trenzado y disminuyen los nodos de la red.
• Basado en un estándar, soporta servicio integrado.
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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Qué es PON (Passive Optical Network)

Redes ópticas pasivas ONU

Passive Optical
Splitter
PSTN ONT
ODN
Internet OLT
OLT ONT
Passive Optical
Splitter
ONU
CATV

⚫ Sistema de redes ópticas pasivas (PON): Estructura P2MP

 Terminal de línea óptica + Red de Distribución Óptica + Unidad de Red
Óptica/Terminal de Red Óptica
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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Multiplexación de datos GPON
⚫ GPON utiliza la tecnología Wavelength Division Multiplexing (WDM),
que facilita la comunicación bidireccional a través de una sola fibra

1310nm

ONU/ONT
Passive Splitter
OLT

1490nm

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Downstream – Broadcast (Emisión en Bajada)
⚫ Modo Emisión
Datos para una ONU específica

1
Datos para una ONU específica

1 2 3 1 2 3 2

Passive Splitter

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Upstream (subida) – TDMA
⚫ Modo TDMA (Time Division Multiplex Access)
Datos de un usuario específico

1
Datos desde un ONU espeíifico

1 2 3 2 2

Passive Splitter

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Modelo de referencia de red GPON
UNI R/S ODN S/R SNI

ONU/ONT
ONU/ONT OLT Service node

IFpon WDM WDM IFpon Punto de

Punto de
referencia V
referencia T Optical
CATV 1550nm Splitter NE
NE

⚫ OLT: Terminal de Línea Óptico ⚫ WDM: Wavelength Division Multiplex Module

⚫ ONU: Unidad de Red Óptica ⚫ NE: Elemento de Red
⚫ ONT: Terminal de Red Optica ⚫ SNI: Interface de Nodo de Servicio
⚫ ODN: Red de Distribución Óptica ⚫ UNI: Interface de Usuario de Red

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Parámetros básicos de desempeño
Upstream (subida) Downstream (bajada)
Rate (Gbps) Rate (Gbps)
1.24416Gbit/s up,
0.15552 1.24416 2.48832Gbit/s down
Es la velocidad más
0.62208 1.24416 usada
1.24416 1.24416
0.15552 2.48832
0.62208 2.48832
Máximo alcance lógico 60 km
1.24416 2.48832
Máximo alcance físico 20 km
2.48832 2.48832
Máximo diferencial de distancia en 20 km
fibra
La distancia entre la
ONT más cercana y Máxima relación de división (Split 1:128
más lejana es de 20 ratio)
km
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 Preguntas
⚫ El sistema PON consiste en _______, ______ y ______.

⚫ WDM es la abreviatura para_____________________.

⚫ La tecnología crítica de GPON para el control de ancho de banda

ascendente es ___________.

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripción general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Multiplexación GPON – Upstream

GEM: GPON Modo encapsulado

T-CONT: Contenedor de Transmisión
Identificado Identificado Identificado
por ONU-ID por Alloc-ID por Port-ID

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Multiplexación GPON – Downstream
(bajada)

Puertos GEM sombrados indican el servicio

multidifusión (multicast )

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Estructura de trama en GPON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Mapeo de servicios TDM en GPON
TDM Buffer GEM Frame
PLI
Buffer de Port ID
ingreso PTI
HEC

TDM
TDM data Fragmento de
carga útil TDM

⚫ Las tramas TDM son almacenadas según el orden de llegada, para luego
multiplexarlas en tramas GEM de longitud fija para su transmisión.
⚫ Este esquema no modifica el servicio TDM, lo transmite de forma transparente.
⚫ Trabaja con tramas GEM de longitud fija que mejoran la transmisión de servicios
TDM

Entrenamiento FTTx y Redes GPON Página 22

Mapeo ETH a GPON
Paquete Ethernet Estructura (Frame)
GEM
PLI
Inter Packet Gap
Port ID 5 bytes
Preamble PTI
SFD CRC

DA

SA GEM
Length/Type Payload

MAC Client Data

FEC
EOF

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Mapeo de servicios Ethernet en GPON
Paquete Ethernet Estructura (Frame)
GEM
PLI
Inter Packet Gap
Port ID 5 bytes
Preamble PTI
SFD CRC

DA

SA GEM
Length/Type Payload

MAC Client Data

FEC
EOF
⚫ El sistema de GPON procesa la trama Ethernet y mapea los datos hacia el contenido (payload)
de la trama GEM.
⚫ Las tramas GEM encapsulan automáticamente la información del encabezado.
⚫ El mapeo de la información es realizado de forma sencilla por dispositivos que soportan esta
función. También ofrece excelente compatibilidad.

Entrenamiento FTTx y Redes GPON Página 24

 Preguntas
⚫ Para la tecnología GPON, la mínima unidad de transporte de
servicio es el ___________.

⚫ Cual es la función del TCONT?

⚫ Cómo se transmiten los datos TDM en GPON?

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripción general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Tecnologías claves de GPON
4.1 DBA

4.2 Encriptación de los datos en Downstream (bajada)

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
DBA
⚫ Qué es DBA?
 DBA, Dynamic Bandwidth Assignment (Asignación dinámica de ancho de
banda)

⚫ Porqué DBA?
 Mejora la utilización del ancho de banda de subida en los puertos PON.

 Se pueden agregar mas usuarios a un puerto PON.

 Los usuarios pueden utilizar servicios que demandan alto ancho de

banda,.

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Modos DBA
⚫ SR-DBA: Status-Report DBA (Principal)
 Las ONUs reportan el estado del buffer (T-CONTs) a la OLT,

 OLT asigna el ancho de banda para las ONUs basado en el estado

que recibe del buffer

⚫ NSR-DBA: Non-Status-Report DBA (No recomendado)

 Las ONUs no reportan el estado del buffer a la OLT

 La OLT monitorea el tráfico de datos que reciben de las ONUs en

tiempo real, luego ajusta la asignación de ancho de banda

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Proceso de operación de DBA
OLT ONU
Reporte DBA

DBA
Algoritmo lógico Plataforma
de Control
Mapa BW

Plataforma
de Datos
T-CONT

Time slot T-CONT

Programador
T-CONT

⚫ El bloque DBA en el OLT recolecta información constantemente a partir de reportes DBA y luego envia los
resultados del algoritmo DBA en forma de mapas BW hacia las ONU.
⚫ Basados en los mapas BW Map, cada ONU envía ráfagas de datos de subida en la ranura de tiempo
especificada para ellos, utilizando así el ancho de banda de subida.

Entrenamiento FTTx y Redes GPON Página 30

Proceso de trabajo del SR-DBA
OLT D/S Direction ONT
① PCBd US BW
Map
Payload

U/S Direction
② Data Report

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Clasificación de ancho de banda en T-CONT
⚫ Contenedores de transmisión (Transmission Containers) (T-CONTs):
dinámicamente recibe garantía de ancho de banda por parte de OLT. T-CONT se
usa para gestionar la asignación de ancho de banda de subida en la sección PON
de la capa de convergencia de transmisión. T-CONTs se usa principalmente para
mejorar el uso del ancho de banda de subida en las PON.
⚫ Tipos de ancho de banda en T-CONT : FB, AB, NAB, y BE.
⚫ Tipos de T-CONT: tipo 1,tipo 2,tipo 3,tipo 4 y tipo 5.

Reservado para OAM y

Reportes de longitudes de colas

Capacidad total Maximo

del enlace ancho (Mejor esfuerzo) Ancho de banda
de banda adicional
Ancho de (No Asegurado)
banda
compartido
(Asegurado) Ancho de banda
garantizado
(Fijo)

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
DBA & T-CONT
⚫ Los tipos de ancho de banda incluyen FB, AB, NAB, and BE

⚫ Existen 5 combinaciones de los 5 tipos de T-CONTs

Tipo de Ancho Sensible al Tipo T-CONT

de Banda retardo Tipo 1 Tipo 2 Tipo3 Tipo 4 Tipo 5
Fijo Yes √ √
Asegurado No √ √ √
No Asegurado No √ √
Mejor No √ √
esfuerzo
Máximo √ √ √

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Tecnologías claves de GPON
4.1 DBA

4.2 Encriptación de los datos en Downstream (bajada)

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Encriptación de los datos en Downstream
⚫ GPON soporta la transmisión encriptada en dirección
descendente
ONT 1 1 1

Descriptación

1 3 2 1 3 1 1 3 2 1 3 1
OLT ONT 2

Encriptación Descriptación

ONT 3 3

Descriptación

 En el caso de fragmentos de GEM, sólo la carga útil es cifrada

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Preguntas
⚫ Qué es DBA? Cuáles son las funciones del DBA?

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripción general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Autenticación de los terminales GPON

⚫ En el sistema GPON, solo las ONUs autenticadas pueden acceder

al sistema. Después de pasar la autenticación, la ONU puede
estar en línea, y los datos pueden ser transmitidos entre la misma
y la OLT

⚫ Modos de autenticación:
 Autenticación por SN

 Autenticación por contraseña (password)

 SN + password autenticación

 Autenticación LOID+CHECKCODE

Página38
Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Autenticación por SN
⚫ En la autenticación por
SN, la OLT verifica la
coincidencia de los SN de
las ONUs

Página39
Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Autenticación por password

Modo siempre
Modo una vez

Página40
Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Autenticación por password + SN
⚫ En la autenticación de SN + password, la OLT verifica la
coincidencia de ambos (el SN y el password)

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripcion general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Solución GPON Triple-play
Plataforma de Servicios de Banda Ancha
Servidor
PC TL1/CORBA VoD
/API Notificación Middle
ware
IPTV SFU Carrier’s OSS
NMS

Teléfono

Internet
Ethernet
CPE MDU IP Core
Firewall
Splitter OLT

PC
SBU BRAS
Teléfono Servidor AAA
Softswitch

CBU
FE

E1
IP
Voz

CPE ODN NSP ASP/ISP

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Solución GPON Triple-play

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Preguntas
⚫ Cuáles son las diferencias entre la protección tipo C single-
homing y la Tipo C dual-homing?

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Contenido
1. Descripción general de la red de acceso óptica

2. Conceptos básicos de PON

3. Estructura de trama GPON

4. Tecnologías claves de GPON

5. Gestión de GPON

6. Aplicaciones de red GPON

7. Descripción general de NG PON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Estándares NG-PON
NGA2

WDM-PON Stacked 40G ……

ODN co-existencia (optional)

NGA1
10G/2.5G 10G/10G
XGPON1 XGPON2
ODN co-existencia

GPON

2009 2010 2011 2012

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Estándar 10G GPON
NG PON 1 NG PON 2
GPON 10G GPON 40G+ PON
ODN co-existencia
2.5G 10G/2.5G ?
ITU-T G.984 G.987, G.988

⚫ 10G GPON es la elección de la tecnología del NG PON 1

⚫ 10G GPON es la versión de actualización de GPON y hereda las principales

características de la tecnología de GPON con el aumento de ancho de banda y un
mejor servicio la capacidad de soporte

⚫ La capacidad de ancho de banda aumenta 4 veces y el presupuesto de potencia óptica

hasta 33/35 dB

⚫ 10G GPON coexiste con GPON ODN

⚫ Equipo actual, EMS y OSS se puede sin problemas actualizado a 10G GPON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
10G GPON vs. GPON
Contenido GPON 10G GPON
Escenario de FTTH, FTTB, FTTC, FTTCab, FTTO, FTTH, FTTB, FTTC, FTTCab, FTTO,
Infrastructura
Aplicación FTTM FTTM
Relación de
2.5G DS / 1.25G US 10G DS / 2.5G US
Velocidad

Plan de longitud 1480-1550nm DS 1575-1580nm DS

de onda 1290-1330nm US 1260-1280nm US

Relación Split 32/64 ≥ 64

10/20 km ≥ 20km
PHY Max. Distancia
(Logical: 60 km) (Logical: ≥ 60 km)
ClassA: 5- 20dB
Nominal 1: 29dB
Presupuesto de Class B: 10-25dB
Nominal 2: 31dB
Potencia ClassC: 15-30dB
Extended: 33/35dB
ClassC+: 17-32dB

Codificac. línea NRZ NRZ

MAC Estructura GEM XGEM

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Red de 10G GPON

Estación Base
FTTM

CBU

Oficinas
FTTO
NG-PON
OLT MTU

FTTB
Nodo de Agregación
MDU
FTTH

Residencial
SFU

NG-PON FTTCurb/Cab
OLT ONU

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 De GPON a 10G GPON
Migración suave y sin contratiempos de GPON to 10G GPON
GPON ONT
ONT ONT
GPON GPON
OLT 1490nm OLT 1490nm
ONT ONT

ONT ONT
10G GPON
10G GPON 1577nm
ONT card ONT
ONT
Now GPON ONT Future 10G GPON ONT

Reuso de plataforma OLT Reuso de red ODN Reuso EMS

10 OLT
G G ONT
P P
OLT
O O GPON OLT
ONT ONT
N N
10G GPON
ONT
WDM ONT
coupler ONT
ONT
⚫ Alto ancho de banda hasta
⚫ Reusa la misma red ODN ⚫ Reusa el mismo EMS
40G/slot ⚫ Multiplex 10G ⚫ Minimiza cambio
GPON y longitud
⚫ Compatible con 10G GPON
de ondaGPON operacional y
aprovisionamiento

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 De GPON a10G GPON
②Actualiza
EMS
ONU
GPON ONT
Switch de
OLT ODF
agragación

splitter GPON MDU

① Actualiza software ④ Change
OLT y añade uan ③ Añade un GPON ONU a
tarjeta 10G GPON acoplador 10G GPON ONU 10G GPON
WDM ONU o añade
uno nuevo

③ Añade un
① Actualización ② Actualización ④ Añade 10G
acoplador
del OLT delEMS GPON ONU
WDM

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Resumen
⚫ GPON conceptos básicos, la arquitectura y los principios

⚫ La autenticación y gestión de terminales GPON

⚫ GPON prestación de servicios y protección de la red

⚫ Información general de las tecnologías NG PON

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
 Gracias
Redes FTTx y GPON
Appendix 1: Estructura del marco de subida
GPON (Upstream Frame Structure)
Upstream Framing
PLI Port ID PTI HEC

GEM Frame GEM Full GEM Frame

header fragment header frame header fragment

DBA Report Pad if needed

PLOu PLOAMu PLSu DBRu x Payload x DBRu y Payload y PLOu DBRu z Payload z

ONT A ONT B
DBA CRC
1,2,4bytes 1byte
Preamble Delimiter BIP ONU-ID Ind Msg ID Message CRC
ONU ID
A bytes B bytes 1 bytes 1 bytes 1 bytes 1 bytes 10 bytes 1 bytes

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Appendix 2: Estructura del marco de bajada
GPON (Downstream Frame Structure)
125us

PCBd Payload PCBd Payload Downstream Framing

n n n+1 n+1

Psync Ident PLOAMd BIP Plend Plend US BW Map

4 bytes 4 bytes 13 bytes 1 bytes 4 bytes 4 bytes N*8 bytes

Coverage of this BIP Coverage of next BIP

FEC Ind Reserved Super-frame Blen BW Map Alen ATM Partition CRC
1 bit 1 bit Counter 30 bits Length 12 bits Length 12 bits 8 bits

Access 1 Access 2 Access n

…..
8 bytes 8 bytes 8 bytes

Alloc ID Flags SStart SStop CRC

12 bits 12 bits 2 bytes 2 bytes 1 byte

Send PLS Send PLOAMn Use FEC Send DBRu Reserved

1 bit 1 bit 1 bit 2 bits 7 bits

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON
Appendix 3: Tecnología PLC
⚫ Aplicación PT500 y PT530

Room 1 Room 2

Ethernet
Internet CPE Power line Ethernet

PT500 PT530

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Entrenamiento FTTx y Redes GPON