EPON由于和IP协议的天然亲和性受到了业界的普遍关注，但是它在传送实时业务和网络维护管理方面还存在一些不足，因此在其之后又出现了吉比特无源光网络（GPON）。它具有吉比特速率、支持多业务透明传输、提供QoS保证和电信级网络维护管理，在链路层上定义了专有的GPON封装方法（GEM）。
1. GPON的系统结构和工作原理
GPON的系统结构和EPON类似，由OLT、ODN和ONU/ONT三部分形成点到多点的PON接入方式。系统同样采用下行TDM广播发送、上行TDMA的工作机制，不同之处在于PON上传送的不是以太网帧，而是ATM信元和GEM帧，即在GPON中用ATM信元和GEM帧来承载语音、数据和视频等多媒体业务。GEM是GPON传输汇聚层的最大特色.可以实现多种变长或定长数据的简单、高效的适配封装，并提供端口复用功能，提供和ATM一样的面向连接的通信。需要注意的是GEM封装功能在GPON内部终结，即GPON以外的系统无法看到GEM帧。
GEM帧由帧头和净负荷两部分组成，如图21所示。帧头包括四个部分，分别是净负荷长度指示（PLI）、端口IDCPortID）、净负荷类型指示（PTI）和头差错校验（HEC）。PLI指示的是帧头后面净负荷的字节长度，其本身长度为12bit,因此所能指示的最大净负荷长度为4096字节。当用户数据超过该长度时，必须采用分片机制进行传送。PortID用于支持多端口复用，其本身长度为12bit,因此最多能够支持4096个不同的端口。PTI指示的是净负荷的内容类型和相应的处理方式，其本身长度为3bit,其中最高位指示净负荷是数据帧还是OAM帧.数据帧的最低位比特指示在分片情况下是否为帧的末端，次低位比特则指示是否有拥塞发生。HEC提供帧头的检错和纠错功能，其本身长度为13bit,是BCH码和一个奇偶校验比特的组合。净负荷可以承载多种类型的用户数据，图21中给出了承载TDM帧和以太网帧的示例。
2. GPON的关键技术和主要特点
GPON的关键技术包括传输汇聚层GEM技术、媒质接入控制技术、动态带宽分配技术、测距和时延补偿技术、突发发送和接收技术等，这些关键技术的基本原理和解决思路均已在前面内容中涉及，此处不再赘述。
GPON的主要特点如下。
（1）传输汇聚层采用GEM成帧协议，可对不同类型、不同速率的业务进行统一封装和传送。
图21 GEM帧结构
(2) 网络覆盖范围广,ONU的物理距离和逻辑距离分别可达20km和60km。
(3) 可支持对称和不对称的各种速率，最高可达10Gbit/s。
(4) 电信级的网络监视和管理能力，可以提供明确的服务级别和服务质量保证。
3. GPON和EPON的比较
GPON和EPON是当前PON系统中两个最有吸引力的技术，表3给出了这两种技术千兆级方案的参数比较。
表3 GPON和EPON的技术参数(千兆级方案)
从表11.3中内容可以看出,GPON的综合指标优于EPON,但是EPON具有实现简单、定时要求宽松、成本低廉、技术成熟和对1P数据友好等优势，目前二种方式都得到了实际应用。
目前GPON和EPON各自都有了支持10Gbit/s的演进版本，即XG-PON和10GEPON。XG-PON支持上行2.5Gbit/s和下行10Gbit/s的非对称模式(XG-PON1)和上下行10Gbit/s的对称模式(XG-PON2)o10GEPON支持上行1Gbit/s和下行10Gbit/s的非对称模式(10/1GBASE-PRX)和上下行10Gbit/s的对称模式(10GBASE-PR)o
