數據傳輸過程
在下行方向，GPON是一個點到多點的網絡。OLT以廣播方式將由數據包組成的幀經由 無源光分路器發送到各個ONU»每個ONU收到全部的數據流，然后根據ONU的媒質接入 控制(MAC)地址取出特定的數據包，如圖所示。
GPON下行數據流
在上行方向，多個ONU共享干線信道容量和信道資源。由于無源光合路器的方向屬性, 從ONU來的數據幀只能到達OLT,而不能到達其他ONU«從這一點上來說，上行方向的 GPON網絡就如同一個點到點的網絡。然而，不同于其他的點到點網絡，來自不同ONU的 數據幀可能會發生數據沖突。因此，在上行方向ONU需要一些仲裁機制來避免數據沖突和 公平的分配信道資源。一般GPON系統的上行接入采用TDMA方式，將不同ONU的數據幀 插入到不同的時隙發送至OLT,如圖所示。
GPON上行數據流
GTC幀結構
1. GTC下行幀結構
GTC下行幀結構如圖所示。對于下行速率為1.244 16Gbit/s和2.488 32Gbit/s的數據 流，幀長均為125|iso因此，1.244 16Gbit/s系統的幀長為19 440字節，而2.488 32Gbit/s系統 的幀長為38 880字節，但PCBd的長度都是相同的，并與每幀中分配結構的數目有關。
所有域的發送順序從最高比特位開始，如OxFO表示從1開始發送，在0結束。下行幀使 用幀同步擾碼多項式x7+x6+l進行擾碼。下行數據與擾碼器的輸出進行模二加計算。計算擾碼 多項式的移位寄存器在PCBdPsync域后的第一個比特置為全1,直至下行幀的最后一個比特。
下行幀結構的PCBd結構如圖所示,PCBd由多個域組成。OLT以廣播方式發送PCBd, 每個ONU均接收完整的PCBd信息，并根據其相關信息進行相應操作。
GTC下行幀結構的PCBd結構
物理同步(Psync)域位于PCBd的起始位置，長度固定為32比特。ONU可利用Psync 來確定幀起始位置。Ident域有4個字節，用于指示更大的幀結構。Ident域中的低30比特為計數器，每幀的 Ident計數值比前一幀大1,當計數器達到最大值后，下一幀置為零。PLOAMd域用來攜帶下行PLOAM消息，PLOAMa域長13字節。
BIP域長8比特，攜帶的比特間插奇偶校驗信息覆蓋了所有傳輸字節，但不包括FEC校 驗位(如果有的話)。下行凈荷長度（Plend）域指定上行帶寬映射（USBWMap）的長度。為了保證健壯性和 防止錯誤，Plend域傳送兩次。帶寬映射長度（Bien）由Plend域的前12比特指定，這將125” 時間周期內能夠被授權分配的數目限制在4 095。US BWMap的字節長度為8xBlen。
上行帶寬映射（USBWMap）是8字節分配結構的向量數組。數組中的每個入口代表分 配給某個特定T-CONT的一個帶寬。US BW Map中入口的數量由Plend域指定。
2. GTC上行幀結構
GTC上行幀結構如圖所示。各種速率下的上行幀長度和下行幀長度相同。每幀包 括一個或多個ONU的傳輸。USBWMap指示了這些傳輸的組織方式。在每個分配時期，在 OLT的控制下,ONU能夠傳送1?4種類型的PON開銷和用戶數據。這4種開銷類型分別是: 物理層開銷（PLOu）；上行物理層運行、管理和維護（PLOAMQ、上行功率控制序列（PLSQ 和上行動態帶寬報告（DBRu）。
上行物理層開銷PLOu數據包括物理層開銷（前導碼和定界符）以及相應ONU的3個數 據區域。PLOU由GTC層產生，前導碼和定界符由OLT在上行開銷信息中規定。PLOu在ONU 突發發送開始時進行發送。為了維護ONU的連接性,OLT應盡量以最小時間間隔向每個ONU 分配上行傳輸時間，該時間間隔由ONU的業務參數決定。
PLOAMu域長13字節，包含了 PLOAM消息。當分配結構中Flags域指示進行發送時， 該域進行發送。
上行功率調節序列（PLSQ域長度為120字節，ONU用來進行功率控制測量。該功能通 過調整ONU功率電平來減小OLT光動態范圍。PLS”域的內容由ONU根據自身情況在本地 設置。當分配結構中Flag域指示進行發送時，該域進行發送。
上行動態帶寬報告（DBRQ包含與T-CONT實體相關的信息。當分配結構中Flag域指 示進行發送時，該域進行發送。DBA域包含T-CONT的業務量狀態，為此預留了一個8比特、 16比特或32比特的區域。該域的帶寬要求編碼（即等待信元/幀到數量的映射）。為了維持 定界，即使ONU不支持DBA模式也必須發送正確長度的DBA域。
ONU激活方法
ONU激活過程包括：OLT傳送工作參數到ONU；測量OLT和每個ONU間的邏輯距離;
確定下行和上行通信信道。測量OLT和每個ONU間的邏輯距離稱為測距過程。GPON使用 帶內方法為每個工作的ONU測量傳輸延遲。當對新的ONU測距時，工作的ONU必須臨時 延遲傳輸，以打開一個測距窗口。該測距窗口與新加入系統的ONU的距離有關。
ONU的激活過程由OLT控制，其主要步驟如下：ONU通過Upstream Overhead信息接 收PON工作參數；ONU根據接收到的工作參數調整自己的參數（如發送光功率等級）；OLT 通過序列號獲得程序發現新的ONU序列號；OLT分配一個ONU-ID給新發現的ONU； OLT 測量新的ONU的平均時延；OLT將平均時延傳送給ONU； ONU根據平均時延調整它的上 行幀發送開始時間。
以上激活過程是通過交互上、下行標記（Flag）以及PLOAM信息來完成的。在正常工 作狀態下，所有接收幀的相位都被監測，從而使平均時延根據實際情況進行更新。
1.序列號獲取流程
序列號獲取流程如圖所示。首先OLT暫停對上行帶寬的授權，從而產生一個靜止 期。等待一段測距延時之后，OLT發送序列號請求。處于序列號狀態（03）的0NU接收到 序列號請求后等待一段序列號響應時間，再發送響應消息。OLT收到響應消息后發送分配 ONU-ID消息，0NU進入測距狀態（04）。
