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消費者對更快數(shù)據(jù)傳輸速率的需求是永無止境的。好消息是借助光纖數(shù)據(jù)傳輸，我們能夠讓數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶臁南⑹枪饫w仍很昂貴。不過，隨著更新更快系統(tǒng)的出現(xiàn)而帶來的使用量增長，這一情況正在開始改變。因此，當(dāng)光纖已經(jīng)成為長途電話和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的核心時，它將最終便宜得可以進(jìn)入家庭應(yīng)用。
很長時間以來，光纖到戶(FTTH)一直是大多數(shù)電信運營商的終極目標(biāo)，但成本因素不是延緩就是阻止了他們的這一期望�，F(xiàn)在，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)正以其更低的價格和更高的帶寬為消費者帶來最高的接入速率。
FTTH的主要推動力是視頻應(yīng)用。電信運營商希望通過提供IPTV服務(wù)與有線電視公司進(jìn)行競爭，因為有線電視公司正在提供VoIP服務(wù)并從電信運營商處挖走固定電話用戶。當(dāng)然，電信運營商也想擴大自己的VoIP業(yè)務(wù)量。
通過使用光纖，運營商能夠提供IPTV、視頻點播 (VOD) 和其它視頻業(yè)務(wù)。此外，借助光纖，互聯(lián)網(wǎng)接入數(shù)據(jù)速率能夠提高，以滿足不斷增長的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因為用戶永遠(yuǎn)要求更高的速率。尤其最近，用戶總是抱怨他們上傳數(shù)據(jù)的速度太慢。
雖然大多數(shù)用戶似乎對于網(wǎng)絡(luò)下載速度表示滿意，但隨著向YouTube和FaceBook等網(wǎng)站上傳相片和視頻需求的增長，現(xiàn)在的上傳服務(wù)變得像撥號上網(wǎng)那樣過時。于是運營商開始尋求實現(xiàn)三重播放(話音、視頻和數(shù)據(jù))來提高用戶滿意度。
一些專家甚至預(yù)言，基于雙絞線的普通老式電話業(yè)務(wù)(POTS)將于2012年左右消失。盡管該預(yù)言成為現(xiàn)實的可能性不大，但在AT&T和Verizon這樣的主流電信運營商的網(wǎng)絡(luò)中，光纖將肯定會扮演更大更重要的角色。
隨著老的POTS用戶數(shù)量的下降，同時DSL的速率已接近了上限，主流電信公司被迫轉(zhuǎn)而使用光纖。得益于PON技術(shù)的逐步發(fā)展，光纖接入的成本將隨著時間的流逝而逐漸得到控制。
PON技術(shù)更新
PON價格較低的原因很簡單：它可以不用高速長距離網(wǎng)絡(luò)所必須使用的有源電路和器件。PON的工作距離較短，最遠(yuǎn)為20km，網(wǎng)絡(luò)由光纖加上一些低成本的無源分路/合路器組成。
PON網(wǎng)絡(luò)的一端為運營商設(shè)備，通常稱為光線路終端或OLT(圖1)。一個或多個分路器把光信號分為4/8/16/32，最多64路單個信道送入家庭網(wǎng)絡(luò)，然后由一個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)或光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)接收光信號并通過路由器或網(wǎng)關(guān)與PC、TV或其它網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)備相連。
在某些系統(tǒng)中，光纖在ONU中的多住戶單元(MDU)處終結(jié)，后者把信號分配給該單元管轄范圍內(nèi)的公寓、居民住宅或連排別墅。分配方式通常是通過現(xiàn)有的配置了ADSL2+(或者更新更快的VDSL2)的雙絞線電話線。而另一些系統(tǒng)中則與臨近的數(shù)字用戶線接入復(fù)用器(DSLAM)相連，由后者負(fù)責(zé)通過已經(jīng)安裝好的使用ADSL2+或VDSL2的雙絞線電話線分配信號。
PON有兩種主要的形式。GPON或稱千兆PON是為基于異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)協(xié)議的電話系統(tǒng)布線而開發(fā)的最新PON版本，其第一個版本稱為APON，隨即被BPON所取代。BPON實現(xiàn)了下行622Mbits/s和上行155Mbits/s的速率。
GPON的上下行速率分別為2.488 Gbit/s和1.244 Gbit/s。下行數(shù)據(jù)通過一個1490nm激光器發(fā)送，上行數(shù)據(jù)則通過1310nm激光器發(fā)送。在某些情況下會用到一個獨立的1550nm激光器傳送TV信號。GPON有正式的ITU標(biāo)準(zhǔn) (G.984)。
PON的另一種形式是以太網(wǎng)PON，或稱EPON。它由IEEE 802.3aq標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，上下行載波波長與GPON相同，但為對稱的1.25Gbit/s。更快的10Gbit/s標(biāo)準(zhǔn)正處于研發(fā)之中。EPON有時又被稱為千兆以太網(wǎng)PON或GE-PON，廣泛應(yīng)用于日本與其他一些亞洲國家和歐洲的部分地區(qū)。在美國GPON占統(tǒng)治地位而不用EPON。
PON的上下行速率雖然很快，但是用戶顯然達(dá)不到那樣的速率。電信公司是根據(jù)一定的策略和收費計劃分配帶寬的，單個用戶速率不會超過100Mbit/s，而大部分用戶要低于這個數(shù)字。30 Mbit/s是大多數(shù)IPTV應(yīng)用所需的最小帶寬，也是可用速率的最小值，盡管還有50Mbit/s的情況。
PON的應(yīng)用范圍遍及全球，雖然目前大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)部署在亞洲和歐洲，但美國的使用率正在飛速上升。Verizon可能擁有最多的用戶，其用戶數(shù)超過了1百萬，計劃2011年將達(dá)到1千8百萬。該公司的FiOS系統(tǒng)正為50萬用戶提供IPTV服務(wù)，該系統(tǒng)是Verizon寬帶投資計劃的一部分，光纖直接到戶。
另一個重要的參與者是AT&T，其Uverse IPTV和三重播放系統(tǒng)計劃已經(jīng)在美國啟動，計劃建設(shè)多個網(wǎng)絡(luò)。AT&T的系統(tǒng)使光纖與臨近的DSLAM相連，信號最后通過VDSL2 經(jīng)電話雙絞線傳送到用戶。
還有其它一些運營商也開始了部署PON的工作。Quest也是一家大運營商，它把光纖接入看作救命稻草而不僅僅只是一項未來技術(shù)。某些專家估計超過50%的商用PON網(wǎng)絡(luò)是由不知名的小運營商建造的。不管哪種情況，都表明了PON網(wǎng)絡(luò)正處于上升的階段，代表了未來寬帶技術(shù)的方向。如果說有線電視暫時在寬帶市場中占了上風(fēng)，電信公司也并未放慢緊緊跟隨的腳步，并且最終會形成真正的競爭格局。
PON產(chǎn)品
看看某項技術(shù)有多少新的IC支持是判斷該技術(shù)是否處于上升時期的方法之一。正是大量涌現(xiàn)的新的IC芯片推動了PON技術(shù)向前發(fā)展。
該領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊似乎非Broadlight莫屬，該公司的芯片解決方案覆蓋了幾乎所有的PON系統(tǒng)。在運營商側(cè)或稱OLT側(cè)，其BL3238 GPON OLT媒質(zhì)接入控制(MAC)芯片支持在GPON封裝模式(GEM)之上的以太網(wǎng)分組和時分復(fù)用(TDM)數(shù)據(jù)傳送。
標(biāo)準(zhǔn)的下行速率為2.488 Gbit/s，上行為1.244 Gbit/s 或 622 Mbit/s。BroadLight的芯片上下行兩個方向均支持FEC和AES加密，最多可帶128個ONT。Broadlight PONmaker軟件工具加速了OLT的開發(fā)進(jìn)程。
BroadLight的最新產(chǎn)品BL3458 4通道OLT控制器是業(yè)界集成度最高的分組和時分復(fù)用GPON傳送解決方案，它極大地降低了功耗、節(jié)省了空間，并降低了多端口OLT方案的成本。BL3458的核心部件是4片BL3238。
該芯片上還集成有4個串行/解串行模塊(SERDES)和突發(fā)模式CDR。內(nèi)置的MIPS324KEc處理器使得設(shè)備的配置和動態(tài)帶寬分配(DBA)更加容易。PONjacket軟件工具簡化了OLT開發(fā)過程，提高了產(chǎn)品推向市場的速度。
Broadlight的BL2347是一款GPON ONT芯片，具備橋接和調(diào)制解調(diào)功能，同時專門優(yōu)化了成本。這款片上系統(tǒng)(SoC)芯片集成了一個VoIP DSP和一個4端口千兆以太網(wǎng)交換機。GPON MAC完全遵循ITU-T G.984標(biāo)準(zhǔn)。
BL2348則是一款單芯片的完全GPON住宅網(wǎng)關(guān)ONT芯片(圖2)，內(nèi)含一對用于流量處理的PONRunner網(wǎng)絡(luò)處理器，單個GPON MAC和一個MIPS 24k處理器，另外還有4端口VoIP交換機和DSP。芯片上有適合于家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，如千兆以太網(wǎng)、100Mbit/s快速以太網(wǎng)、802.11a/b/g/n、MoCA、HomePNA 和HomePlug，以及USB。
BL2348在一塊芯片上實現(xiàn)了ONT和家庭網(wǎng)關(guān)功能，并極大地降低了物理尺寸、成本和功耗。與之配套的GateMaker軟件支持防火墻、安全、SIP、管理、QoS和NAT等網(wǎng)關(guān)功能的編程。樣片將于2007年底提供。
科勝訊的PON SoC則注重于ONU客戶產(chǎn)品。GPON芯片CX95292 XenonIIIG完全遵循ITU-T G.984標(biāo)準(zhǔn)，而CX95203 Xenon-IIIE 則遵循IEEE 802.3ah EPON (GE-PON)。兩款芯片均具備下行2.488Gbit/s、上行1.25Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，同時支持物理層加密、安全、橋接和路由功能，從而確保IPTV業(yè)務(wù)所需的QoS。
同時，芯片上還包含了4個并發(fā)的VoIP信道，每信道都具有路由、深度分類和過濾的能力，從而支持最佳的QoS。此外還有千兆以太網(wǎng)MoCA、HomePlug和HomePNA接口。
Cortina Systems剛剛發(fā)布了它的第二代以太網(wǎng)PON芯片組。CS8021是一款高度集成的PON中心局端OLT芯片，單個芯片支持4個EPON端口，使得設(shè)備制造商有可能設(shè)計出高端口密度機架或可堆疊安裝在機架上的系統(tǒng)。可擴展的SDRAM幀緩存提升了QoS。在CPE側(cè)，CS8016 ONU是一款單芯片解決方案，內(nèi)置幀緩存、RAM、PON和以太網(wǎng)SERDES。管理和控制功能由內(nèi)置的ARM9處理器完成。
網(wǎng)絡(luò)芯片商PMC-Sierra最近也發(fā)布了幾款PON產(chǎn)品，該產(chǎn)品來源于它不久之前收購的Passave�；谠摴镜腉igaPASS架構(gòu)，PAS65311 GPON ONT參考設(shè)計包括了一個完全遵循ITU-T G.984 標(biāo)準(zhǔn)的GPON MAC、一個高級分類引擎、魯棒QoS隊列、高級VLAN橋接和處理、IPTV過濾等模塊，所有模塊都能線速處理各種長度的分組數(shù)據(jù)。
GigaPASS架構(gòu)集成了多個基于硬件的分組處理引擎子系統(tǒng)，能夠線速處理所有長度的分組。一個支持Linux和VxWorks操作系統(tǒng)和可擴展中間件平臺的控制處理器把這些子系統(tǒng)連接為一個整體。GigaPASS已有產(chǎn)品問世，其參考設(shè)計由PAS6201-G0和PAS6211組成。
合波器/分路器是任何PON系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。Ignis Photonyx AS的IXA70可配置為2/4/8/16/32/64路1xN光信號合波器/分路器，基于硅基二氧化硅平板光波電路技術(shù)制造，IXA70的極化損耗很小，1x2單元的插損為7dB，1x32設(shè)備則為16.5 dB。
