PON芯片的發(fā)展趨勢

    無源光網(wǎng)絡(PON)的傳送帶寬可以與VDSL一樣甚至更高，同時傳輸距離遠遠長于VDSL，可以作為一種提供高速寬帶服務的優(yōu)秀替代產(chǎn)品。但是，芯片組的高造價和復雜性，延緩了PON系統(tǒng)的部署。

    隨著PON市場的成長，供應商開始投資于開發(fā)具有更高集成度的芯片。這種集成，伴隨尺寸的減小，使得PON設備的每端口價格不斷下降，從而進一步推動了這一技術的發(fā)展。

    局端設備趨勢

    由于大多數(shù)光線路終端(OLT)采用的上聯(lián)口是基于IP/MPLS的，供應商都在探索通過使用以太網(wǎng)背板來簡化設計并減少成本的方案。這種方案使得原始設備制造商們可以在干線卡上配以低成本的以太網(wǎng)交換芯片來代替更為昂貴的基于ATM交換的板卡。為了支持以太網(wǎng)背板，PON芯片供應商將提供xMII和GMII接口。為了后向兼容性，DSL供應商將繼續(xù)提供傳統(tǒng)的Utopia Level 2接口給ATM處理器。

    一方面，在接入網(wǎng)市場流行的超額訂購要求局端設備能夠對單個業(yè)務流進行整形；另一方面，與數(shù)據(jù)傳送混合在一起，無法保障語音和視頻服務的可靠性。為了支持不同的服務，線速分類和過濾功能也是必需的?？傊@些功能特性使得提供三重業(yè)務、分級的數(shù)據(jù)帶寬(例如，金/銀/銅級)和其它業(yè)務成為可能。為了支持多協(xié)議和業(yè)務管理，PON器件一般都集成帶有硬件加速器的中央處理器。

    OLT芯片趨勢

    我們這里討論的第一類基于PON技術的OLT芯片用于部署EOPN。它們由一個PON控制器、突發(fā)模式收發(fā)器和一些光學組件組成。這個芯片組將通過連接一個以太網(wǎng)交換芯片構成OLT線路卡再連接到以太網(wǎng)(XAUI)背板。大部分第一代的解決方案都是針對單PON口進行優(yōu)化的。每個PON連接采用一個PON控制器，該控制器集成了一個相當強大的中央處理器來進行協(xié)議互操作并管理控制通道。因此，單端口的線路卡一般不需要另一個網(wǎng)絡處理器。然而，用于從多張線路卡匯聚數(shù)據(jù)的中央干線卡可能需要一個網(wǎng)絡處理器進行業(yè)務管理。

    相比EPON控制器，GPON控制器在提高帶寬的同時能支持更多種業(yè)務。2.5Gbits/sec的數(shù)據(jù)速率要求GPON控制器比EPON控制器能支持更多的以太網(wǎng)端口，因此也必須相應提高內(nèi)部狀態(tài)機和中央處理器的性能。

    由于原始設備制造商將開發(fā)多端口的線路卡，下一代的PON器件將是多端口結構。例如，這種器件可能包含一個4端口GPON控制器和一個用于連接網(wǎng)絡處理器的SPI-4.2接口。在多端口架構下，PON控制器的處理能力將完全用于PON層的傳輸，業(yè)務管理將需要另外一個獨立的網(wǎng)絡處理器來執(zhí)行。上述因素驅動了對帶有低成本、低功耗、高密度線路卡的多端口設備的需求。

    EPON供應商目前采用0.18微米工藝來控制開發(fā)和制造成本。他們可以通過采用0.13微米工藝減小器件尺寸從而減少功耗和成本。減小器件尺寸的0.13微米工藝還可以讓PON供貨商有可能開發(fā)多端口控制器。SPI-4.2接口和更快的中央處理器同樣需要更先進的工藝。

    由于突發(fā)模式收發(fā)模塊用到的混合工藝，它不大可能與PON控制器集成在一起。許多PON供應商也需要依賴第三方來提供突發(fā)模式收發(fā)器。但由于原始設備供應商們傾向于尋找完整的解決方案，這些PON控制器供應商將需要與收發(fā)模塊供應商緊密合作，某些情況下，還要捆綁在一起進行開發(fā)。

    CPE趨勢

    用戶駐地設備(CPE)包括獨立調(diào)制解調(diào)器和SOHO網(wǎng)關。與調(diào)制解調(diào)器相比，網(wǎng)關加入了更多功能，比如防火墻/NAT、無線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)交換以及語音接口。至少到明年為止，PON將主要作為調(diào)制解調(diào)器銷售，之后，像DSL一樣，PON將發(fā)展成集成網(wǎng)關，因而將需要集成度更高的處理器。

    由于其前期在部署上的領先優(yōu)勢，EPON將領先開始向PON集成處理器的遷移。由于最近收購了Passave，PMC-Sierra已定于今年晚些時候發(fā)布第一款集成PON處理器。關于GPON，第一步是在2007年開發(fā)出供獨立調(diào)制解調(diào)器使用的控制芯片，GPON的集成處理器將晚些出現(xiàn)。

    CPE芯片趨勢

    PON芯片組包括一個EPON/GPON控制器、突發(fā)模式收發(fā)器和其它光學組件。PON控制芯片合并了一個中央處理器和硬件加速器。某些供應商，比如PMC/Passave，已經(jīng)集成了一個ARM9中央處理器，為諸如web服務和VoIP等網(wǎng)關功能提供了處理能力。多數(shù)處理器通過外接DSP來支持語音，集成了語音處理功能的產(chǎn)品減少了成本和功耗，隨著基于包的語音傳送技術越來越流行，這種產(chǎn)品將獲得更多的優(yōu)勢。

    盡管PON控制器通過集成包存儲器來減少外部器件的數(shù)量，它們?nèi)匀粸槟切┬枰~外包存儲的應用提供一個外部存儲器接口。基于越來越高的數(shù)據(jù)速率，PON控制器提供xMII接口連接外部的PHY或以太網(wǎng)交換芯片，從而提供快速以太網(wǎng)或千兆以太網(wǎng)。PON控制器可能集成一個快速以太網(wǎng)PHY，因為IP供應商已經(jīng)能提供該項技術了，但是近期不太可能集成千兆以太網(wǎng)PHY，因為這將大幅提高成本和復雜度。

    除了以太網(wǎng)接口，GPON控制器支持TDM和ATM業(yè)務。TDM需要一個外部編解碼器，這是另一個涉及混合信號因而更適合處于控制器外部的芯片。不同類型的數(shù)據(jù)需要橋接到廣域網(wǎng)，需要協(xié)議互換以及匯聚。這些功能的結合，需要一個比DSL數(shù)據(jù)調(diào)制器或EPON控制器性能更高的中央處理器。

    突發(fā)模式收發(fā)器和光學組件需要混合信號技術以及與PON控制器不同的制造工藝。因此，這部分在近幾年將不會被集成到PON控制器中。集成的趨勢更可能產(chǎn)生一個能提供全部收發(fā)功能的器件，包括跨阻抗放大器、限幅放大器、自動增益控制和時鐘數(shù)據(jù)恢復。