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用于 FTTP 的 PON PON 一直以來被認為是成本最低的光纖到駐地的 (Fiber to the Premise, FTTP) 網絡體系結構。運營商對 PON 部署的投資預示著新的直接和長期商業機會，可直接為商業和住宅用戶提供幾乎無限的帶寬和全套的應用。PON 技術繼續推動成本降低，以實現對新的“三重”業務投資的合理回報，如 10 Mbps 互聯網、多語音線路、傳統電視和全新豐富體驗的 IPTV 與高清晰度電視 (HDTV) 應用，以及其他新興的創新應用，如交互式游戲和遠程學習等。然而，當前 PON CPE 器件的成本必需至少降低 25%，CPE 廠商才能實現公司盈利。 成本大幅降低的 GPON 由于 PON 是無源的，因此接入環路中沒有任何有源電子器件。這意味著，與其他光纖接入技術如光纖到路邊和節點 (FTTC 和 FTTN) 相比，運營費用大大降低，因為網絡元件更少，因此故障點更少。PON 還消除了對成本昂貴的未來工廠升級和增強的需求。 千兆位 PON (GPON) 是一種低成本、高性能的寬帶光纖技術，可為 HDTV、VoIP 和 IPTV 等應用提供所需的處理能力。GPON 具有前所未有的高位速率支持（最高可達 2.488 Gbps），同時能夠以內在格式和極高效率支持多業務傳輸，特別是數據和 TDM。2003 年 1 月，ITU-T 批準了 GPON 標準，稱為 ITU-T 建議 G.984.1、G.984.2 和 G.984.3。圖 1 展示了采用 GPON 的各種 FTTx 實現。 由于 GPON 高線路速率、分流比和高效率，GPON 可實現比其他 PON 技術，如用于 100 Mbps 用戶服務的 IEEE 802.3ah EPON 等，節省成本達 40%。另外一項成本降低是通過 ITU 關于 GPON 設備互操作性的倡議實現的�；ゲ僮餍蕴峁┝似毡樾�，支持大批量、低成本 PON CPE 的制造。 圖 1 ‘三重’GPON 網絡圖 第一代 PON CPE 體系結構 第一代 PON CPE 由許多分立器件組成，導致很大的材料單 (BOM) 和制造成本，如圖 2 所示。盡管成本一直都是一個因素，第一代 PON CPE 關心更多的則是‘贏得業務’所需的特性和功能。為了達到 PON CPE 批量生產的目的，IC 和光器件技術廠商們進一步集成通用功能，以降低成本。 圖 2 第一代 PON ONT 框圖 光收發器負責實現用戶駐地和中心局 (CO) 之間的物理連接。它以 1490 nm 波長接收數據，以 1310 nm 波長發送突發通信。還有一個可選的第三波長， 1550 nm，用于模擬視頻廣播。 時鐘數據恢復 (CDR) 器件接收來自光收發器的串行位流，恢復作為整個 CPE 參考的時鐘，并將高速串行流轉換到低速并行接口。 媒體存取控制器 (MAC) 負責 PON 系統獨特的傳輸控制協議。PON MAC 控制 PON 突發模式數據傳輸。突發數據是從距 CO 不同距離的眾多家庭中發送出來的。必須使用 CO中的 OLT（光線路終端器）卡以協同方式接收上行數據，以確保來自每個家庭的數據突發不會相互沖突。下行數據是從 CO 向各個家庭播送，此時 MAC 必須過濾去往每個家庭的數據。CPE 和 CO 之間的通信線路要求在每個家庭有一個 CPE MAC，在中心局有一個 CO MAC（一個對應 64 個家庭）。 ONT 系統芯片 (SoC) 是負責控制 CPE 和向用戶提供數據、語音和 IPTV 業務的器件。該器件集成了控制處理器、數據處理以太網和語音接口。該 SoC 還提供了以太網網橋，以及對 IPTV、OAM&P 和 VoIP 信令的 IGMP 偵聽。其中有些器件還集成了額外的數據功能，如增強安全性的 IPSec 、USB 端口和 WiFi 接口。 當前PON CPE 體系結構 芯片集成的第一層次已經在當前的寬帶 PON (BPON) O NT 中實現。例如，BroadLight XN230 器件將 CDR 和 PON MAC 功能集成到一個單一芯片內。 芯片集成的下一步驟是集成 CDR、PON MAC 和 ONT SoC。這一發展遵循 DSL 和電纜調制解調器等其他接入技術的發展道路。PON 領域的基本區別在于需要高性能處理器的較高包吞吐率。這一階段做得最好的例子之一就是 BroadLight 公司提供的最新 BL2000 器件。這是一款成本很低的器件，配有一個獨特的包處理器，可以通過微碼以線速處理包，從而對未來特性提供了很大的靈活性。再加上集成的 CDR、一個可用時用于 BPON 和 GPON 的雙 MAC、通用處理器和用戶接口，BL2000 為 PON CPE 創立了一種新的芯片集成標準。圖3顯示了下一代的 PON CPE 體系結構。 圖3 下一代 PON ONT 框圖 未來 PON CPE 體系結構 上面提到的 CPE 體系結構滿足了當前的市場需求，與當前技術標準完全兼容。它支持所有特性并具有卓越的性能。當我們考察寬帶技術（DSL 和電纜調制解調器）擁有何等相似的發展軌跡時，可以清楚地看到，該技術需要更高級別的 IC 集成、更簡單的裝配和極低成本的生產工藝。這將使 CPE 廠商能夠為市場提供消費得起的產品，同時仍能保持合理的利潤。 為了達到這個目標，PON 元件行業需要沿三個方向發展：光器件成本大幅降低；前端模擬集成；數字部分的高度集成。 圖4展示了未來 PON CPE 的體系結構。 圖4 PON CPE 的未來體系結構 從散裝光器件到 PLC 光器件 三重收發器中目前的波分多路復用 (WDM) 元件是散裝光元件。該元件需要人工裝配和校準。它包括一個用于 1310 nm 傳輸的激光二極管和兩個用于數字 1490 和模擬 1550 的 PIN 二極管。這三個元件全部被封裝在標準的 TO 罐式封裝內。在散裝光模塊的中心有兩個分色鏡 (Dichroic Mirror)，將三個波長分離開。這些分色鏡需手動裝配和校準，產量很低。 在不久的將來，這種散裝光器件將被一種更好的解決方案所取代，這種方案就是雙向 (BiDi) 芯片。這是一種自動生產的光 IC，擁有與散裝光器件同樣的性能，盡管初期良率較低，但它還是比現有收發器便宜。這將大大降低光器件的成本，并將使總的 CPE 成本更容易承受。 BiDi 芯片基于波導技術，這種技術已經成熟并為市場廣泛接受。它通過 V 型槽技術，實現了三種波長的高效分離。激光二極管、PIN 二極管和跨阻抗放大器 (TIA)（以其管芯形式）自動裝配在襯底上，從而成為一個芯片，而不是舊式的散裝模塊。 CoC - CPE 芯片 當前正在進行的一項工作是降低 PON ONT 收發器模擬前端的成本（一種模擬 IC，將把連續限幅放大器與突發模式激光驅動器集成在單個 IC 上）。但這還不夠。進一步的集成是必需的--將所有 PON 專門邏輯與處理器和用戶接口集成到單個 IC 上。這正是 DSL 和電纜調制解調器技術為大眾消費得起的原因。通過這種集成，所有 CPE 硅器件將被集成到一個 IC 中，因此稱之為 CPE 芯片 (CoC)。 結語 PON 市場正在開始其預期中的批量，越來越多的系統廠商正在將 PON 技術集成到其現有寬帶平臺，營運商也正逐漸進行現場試驗和部署。 隨著PON CPE 功能的清晰明了，內部元件將迅速發展。BiDi 芯片將允許 PON CPE 廠商免除對收發器的需求，直接與光纖工作。此外，將模擬前端和 PON 控制器集成為 CPE 芯片 (CoC) 還將減少有源元件的數量和減小 ONT 的尺寸。這將加劇生產廠商之間的競爭，提高 PON 解決方案的吸引力。它將實現支付得起的真正的寬帶。 |
