寬帶接入FTTH之GTTH光纖接入系統(tǒng)簡介

　　由于經(jīng)濟與文明的不斷進步，所以在未來的信息時代中，人類對寬帶多媒體信息服務(wù)的需求將越來越大。以辛帶雙工的電話通信網(wǎng)絡(luò)和單向的CATV網(wǎng)絡(luò)為代表的傳統(tǒng)接入網(wǎng)已不能滿足人類的要求。新型的高速、寬帶接入網(wǎng)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。在傳統(tǒng)CATV網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的雙向HFC（混合光纖同軸電纜吸FTTC（光纖到路邊）的SDV（交換式數(shù)字視頻）系統(tǒng)剛剛面市，一種面向未來的新型超大容量的FTTH（光纖到戶）光纖接入網(wǎng)之GThH（Gigabit－To－The－Home）系統(tǒng)就已初露端倪。

　　GTTH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及所提供的服務(wù)

　　在局端，來自ATM、STM和其他專用的傳輸模式的數(shù)據(jù)流在SLT（用戶線路終端）內(nèi)被時分復(fù)用在一起，經(jīng)過電／光轉(zhuǎn)換送至光纖傳輸線路。在用戶端的ONU（光纖網(wǎng)絡(luò)單元）內(nèi)，信號經(jīng)過光／電轉(zhuǎn)換、解復(fù)用后送到用戶終端。GTTH系統(tǒng)具有如下特點：

　　1．GTTH系統(tǒng)基于PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，由FTTH系統(tǒng)升級而來，基于先進的光電子技術(shù)，保證了其能以相對低廉的代價提供速率高達2.5Gbit／s的下行數(shù)據(jù)流和156Mbit／s的上行數(shù)據(jù)流具有超大的帶寬。

　　2．由于其超大的容量，因而除了可提供傳統(tǒng)的POTS、N－ISDN等服務(wù)，還可以輕易地同時提供多種高速、寬帶服務(wù)。如HDTV廣播、數(shù)字電視廣播、3-D視頻服務(wù)。若將1.2Gbit／S的速率提供給MPEG－2格式的6Mbit／s數(shù)字電視，那么可以同時傳輸200路節(jié)目。GTTH還可利用額外的下行帶寬，提供超高速的下載服務(wù)和稍低速的上載服務(wù)。如準VOD服務(wù)（只要簡單的網(wǎng)絡(luò)控制）；高速下載一些大容量的數(shù)據(jù)文件，如計算機軟件、游戲軟件、電子出版物如報紙及電影。若假定提供給文件傳輸?shù)乃俾适?22Mbit／S，那么，傳輸2小時的電影文件（5.4GB）只需72s。

　　3.GTTH系統(tǒng)具有很強的靈活性，可以集成各種格式、協(xié)議和傳輸模式的數(shù)據(jù)服務(wù)。目前基于ATM的寬帶網(wǎng)是研究的熱點，但是，ATM也有它的不成熟、不完善之處，仍然存在許多問題。如QOS、信元丟失、高昂的成本等問題。所以有必要保留STM（同步傳輸模式）等其他傳輸模式。GTTH綜合了ATM和STM等其他傳輸模式，適應(yīng)性相當廣泛。

　　4．GTTH系統(tǒng)信號的傳輸基于先進波分復(fù)用技術(shù)，1.5pm的頻帶用于下行傳輸，1.3pm的帶寬用于上行傳輸，保證了無沖突雙向傳輸，無復(fù)雜的接人控制協(xié)議。

　　5.GTTH系統(tǒng)為用戶提供了多個接口，多種終端接入的能力�；�于多接口的結(jié)構(gòu)，2.5Gbit／s的下行信道被分成16個單元，每個單元156Mbit／s，在中心局端的用戶線終端（SLT）所有的單元信道被逐比特地復(fù)用在一起，在光纖網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）被解復(fù)用（ONU）裝在家庭或辦公室，即用戶端）。單元信道可以獨立地使用。GTTH可以集成各種各樣的系統(tǒng)和服務(wù)，即使它們的信號格式、傳輸協(xié)議、傳輸模式（ATM或STM）不同也沒有關(guān)系。GTTH綜合了基于ATM－PON的寬帶通信系統(tǒng)、使用MPEG－2傳輸流的數(shù)字廣播系統(tǒng)和其他的一些有自己的傳輸模式的專用系統(tǒng)。每個系統(tǒng)與用戶端都通過一塊線路接口卡聯(lián)系，這樣一來，系統(tǒng)更改。服務(wù)升級、新服務(wù)引入都簡單而靈活，通過更換接口卡即可實現(xiàn)。另外的一個基于單元信道劃分的優(yōu)越之處就是減小了用戶接口卡的速率。2.5Gbit／S的速率在ONU端就被解復(fù)用了，用戶只從ONU接收156Mbit／s的下行信號，由此CMOS集成電路的實現(xiàn)復(fù)雜度大大下降。

　　NEC公司的GTTH演示系統(tǒng)

　　對于GTTH系統(tǒng)的實用化，最大的障礙是它的成本。為了降低它的成本，必須降低其中關(guān)鍵的高速光電器件的成本，尤其是用戶端ONU中的光接收機和解復(fù)用器的成本。

　　NEC公司已經(jīng)研制出了高速的CMOS復(fù)用／解復(fù)用芯片、波導(dǎo)P-i-n光電二極管和單芯片接收機等GTTH的關(guān)鍵器件。NEC公司的復(fù)用和解復(fù)用芯片采用了高速的0.5pm的CMOS技術(shù)，可以處理最高速度達3Gbit／s的數(shù)字信號，且功耗非常小。而且由于CMOS工藝具有易于大規(guī)模集成的特性，所以可以進一步給復(fù)用器和解復(fù)用器芯片增加某些功能，如信道識別和選擇、糾錯、信號加擾等。其單芯片接收機集成了接收光信號的所有電路，如前級放大器、自動增益控制（AGC）電路、鎖柏環(huán)（PLL）電路等模塊，無需任何輔助電路就可完成提取定時、重整波形、碼元再生等功能。它可處理速率為2.5Gbit／s的信號。波導(dǎo)p-i-n光電二極管與單芯片接收機組成了一部結(jié)構(gòu)緊湊的、免調(diào)試的光接收機。

　　其中單芯片接收機的敏感度是一19.5dBm，即在10-9的誤比特率時，接收機所要求的最小信號功率是一19.5dBm。通常局端的SLT（用戶線路終端）的輸出功率是6－11dBm，即單芯片接收機具有25－30dB的性能裕量，這足以補償光纖傳輸引入的損耗。如果使用雪崩二極管（APD），此性能裕量還可提高10dB。NEC已經(jīng)研制了一種超晶格的APD，且其成本較低。

　　NEC的演示系統(tǒng)主要提供數(shù)字視頻廣播、超高速下載服務(wù)（如基于ATM的文件傳輸和Internet訪問）。視頻廣播使用的是6Mbit／S的MPEG－2傳輸流，演示系統(tǒng)將兩路MPEG－2傳輸流經(jīng)過8B10B編碼后，與啞數(shù)據(jù)流復(fù)用為156Mhit／S的單元信道速率數(shù)據(jù)，在ONU內(nèi)部，一個視頻解復(fù)用器芯片可以應(yīng)用戶的請求，解出某一路MPEG－2傳輸流。另外，該芯片還提供了單元信道識別、10B／8B津碼的功能。演示系統(tǒng)還演示了在10ms內(nèi)快速選擇一路數(shù)字視頻廣播和120Mbit／s速率的快速下載能力。

　　FTTH系統(tǒng)向GTTH系統(tǒng)的升級

　　在日本，超大容量、高度靈活的GTTH系統(tǒng)將逐漸向商業(yè)和居民住宅區(qū)滲透。這是閑為日本已經(jīng)將基于PON結(jié)構(gòu)的FTTH作為下一代接入網(wǎng)的發(fā)展方向，計劃用窄帶的PON系統(tǒng)提供N－ISDN和POTS服務(wù)，用ATM－PON系統(tǒng)提供基于ATM信無的多媒體服務(wù)。而GTTH包容了ATM－PON系統(tǒng)，而且對它是全兼容的。這意味著，ATM－PON系統(tǒng)的上行和下行信號可以分別通過GTTH系統(tǒng)的1.3pm和1.5pm的光纖傳輸，而不需要改變它的信號格式。接入方式和OAM系統(tǒng)。而現(xiàn)存的POTS、N－ISDN、雙向多媒體服務(wù)（如VOD、高速Internet訪問、視頻會議等）將可以由GTTH系統(tǒng)的ATM－PON子系統(tǒng)來提供。因而由FTTH升級至GTTH是可行的。

　　除了支持寬帶雙向數(shù)據(jù)服務(wù)外，GTTH還可以提供超大容量的數(shù)字視頻廣播服務(wù)。這是絕無僅有的。GTTH系統(tǒng)能提供所有現(xiàn)存接入系統(tǒng)都不能及的大容量的HDTV和數(shù)字視頻廣播服務(wù)。因而在將來，F(xiàn)TTH也有必要升級至GTTH系統(tǒng)。GTTH系統(tǒng)將是繼FTTH系統(tǒng)之后的時代的寵兒。