PON芯片的發(fā)展趨勢

    無源光網(wǎng)絡(luò)(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(shè)備的每端口價格不斷下降，從而進一步推動了這一技術(shù)的發(fā)展。

    局端設(shè)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(shè)計并減少成本的方案。這種方案使得原始設(shè)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(shè)備能夠?qū)蝹€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。總之，這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(shù)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(gòu)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(luò)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(luò)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(shè)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(jié)構(gòu)。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(luò)處理器的SPI-4.2接口。在多端口架構(gòu)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(luò)處理器來執(zhí)行。上述因素驅(qū)動了對帶有低成本、低功耗、高密度線路卡的多端口設(shè)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(shè)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(shè)備(CPE)包括獨立調(diào)制解調(diào)器和SOHO網(wǎng)關(guān)。與調(diào)制解調(diào)器相比，網(wǎng)關(guān)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(guān)，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(lǐng)先優(yōu)勢，EPON將領(lǐng)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(guān)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(guān)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(shù)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?；谠絹碓礁叩臄?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(shù)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(jié)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(shù)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。