超低成本CoC-CPE芯片

用于 FTTP 的 PON

PON 一直以来被认为是成本最低的光纤到驻地的 (Fiber to the Premise, FTTP) 网络体系结构。运营商对 PON 部署的投资预示着新的直接和长期商业机会，可直接为商业和住宅用户提供几乎无限的带宽和全套的应用。PON 技术继续推动成本降低，以实现对新的“三重”业务投资的合理回报，如 10 Mbps 互联网、多语音线路、传统电视和全新丰富体验的 IPTV 与高清晰度电视 (HDTV) 应用，以及其他新兴的创新应用，如交互式游戏和远程学习等。然而，当前 PON CPE 器件的成本必需至少降低 25%，CPE 厂商才能实现公司盈利。

成本大幅降低的 GPON  

由于 PON 是无源的，因此接入环路中没有任何有源电子器件。这意味着，与其他光纤接入技术如光纤到路边和节点 (FTTC 和 FTTN) 相比，运营费用大大降低，因为网络元件更少，因此故障点更少。PON 还消除了对成本昂贵的未来工厂升级和增强的需求。

千兆位 PON (GPON) 是一种低成本、高性能的宽带光纤技术，可为 HDTV、VoIP 和 IPTV 等应用提供所需的处理能力。GPON 具有前所未有的高位速率支持（最高可达 2.488 Gbps），同时能够以内在格式和极高效率支持多业务传输，特别是数据和 TDM。2003 年 1 月，ITU-T 批准了 GPON 标准，称为 ITU-T 建议 G.984.1、G.984.2 和 G.984.3。图 1 展示了采用 GPON 的各种 FTTx 实现。

由于 GPON 高线路速率、分流比和高效率，GPON 可实现比其他 PON 技术，如用于 100 Mbps 用户服务的 IEEE 802.3ah EPON 等，节省成本达 40%。另外一项成本降低是通过 ITU 关于 GPON 设备互操作性的倡议实现的。互操作性提供了普遍性，支持大批量、低成本 PON CPE 的制造。

             

                                  图 1 ‘三重’GPON 网络图  

第一代 PON CPE 体系结构  

第一代 PON CPE 由许多分立器件组成，导致很大的材料单 (BOM) 和制造成本，如图 2 所示。尽管成本一直都是一个因素，第一代 PON CPE 关心更多的则是‘赢得业务’所需的特性和功能。为了达到 PON CPE 批量生产的目的，IC 和光器件技术厂商们进一步集成通用功能，以降低成本。

             

                               图 2 第一代 PON ONT 框图  

光收发器负责实现用户驻地和中心局 (CO) 之间的物理连接。它以 1490 nm 波长接收数据，以 1310 nm 波长发送突发通信。还有一个可选的第三波长， 1550 nm，用于模拟视频广播。

时钟数据恢复 (CDR) 器件接收来自光收发器的串行位流，恢复作为整个 CPE 参考的时钟，并将高速串行流转换到低速并行接口。

媒体存取控制器 (MAC) 负责 PON 系统独特的传输控制协议。PON MAC 控制 PON 突发模式数据传输。突发数据是从距 CO 不同距离的众多家庭中发送出来的。必须使用 CO中的 OLT（光线路终端器）卡以协同方式接收上行数据，以确保来自每个家庭的数据突发不会相互冲突。下行数据是从 CO 向各个家庭播送，此时 MAC 必须过滤去往每个家庭的数据。CPE 和 CO 之间的通信线路要求在每个家庭有一个 CPE MAC，在中心局有一个 CO MAC（一个对应 64 个家庭）。

ONT 系统芯片 (SoC) 是负责控制 CPE 和向用户提供数据、语音和 IPTV 业务的器件。该器件集成了控制处理器、数据处理以太网和语音接口。该 SoC 还提供了以太网网桥，以及对 IPTV、OAM&P 和 VoIP 信令的 IGMP 侦听。其中有些器件还集成了额外的数据功能，如增强安全性的 IPSec 、USB 端口和 WiFi 接口。

当前PON CPE 体系结构

芯片集成的第一层次已经在当前的宽带 PON (BPON) O NT 中实现。例如，BroadLight XN230 器件将 CDR 和 PON MAC 功能集成到一个单一芯片内。

芯片集成的下一步骤是集成 CDR、PON MAC 和 ONT SoC。这一发展遵循 DSL 和电缆调制解调器等其他接入技术的发展道路。PON 领域的基本区别在于需要高性能处理器的较高包吞吐率。这一阶段做得最好的例子之一就是 BroadLight 公司提供的最新 BL2000 器件。这是一款成本很低的器件，配有一个独特的包处理器，可以通过微码以线速处理包，从而对未来特性提供了很大的灵活性。再加上集成的 CDR、一个可用时用于 BPON 和 GPON 的双 MAC、通用处理器和用户接口，BL2000 为 PON CPE 创立了一种新的芯片集成标准。图3显示了下一代的 PON CPE 体系结构。

            

                                图3 下一代 PON ONT 框图