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11.21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。PortlD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11.21中给出了承载TDM帧和以太网帧的示例。
