GPON解决方案朝SoC发展

作者：卫玲、黄莺

支持无源光网络(PON)标准的芯片厂商正持续增加，并分化为两个竞争的阵营。国际电信联盟(ITU)的Gigabit无源光纤网络(GPON)被欧洲和亚洲部份地区的全业务接入网络(FSAN)支持者所倡导，它源于采用异步传输模式(ATM)的宽带PON(BPON)和ATM PON标准，但能有效地支持以太网络和IP数据串流。IEEE的以太网络PON(EPON)则在日本和美国广受青睐，它使用本地以太网络帧结构，并承诺可以升级到Gigabit和10-Gigabit的速率。

最近，Broadlight公司宣布了针对GPON标准的系统单芯片(SoC)策略，无独有偶，飞思卡尔半导体将与PON和DSL系统主导厂商阿尔卡特携手打造GPON的SoC解决方案。另一方面，Passave Technologies和Teknovus等新兴的半导体公司发布了采用EPON的动态带宽分配(DBA)策略。

由于采用的是光纤，GPON具有的优势包括：光纤的使用寿命(80-100年)远远高于铜线(20-30年)；光纤的成本以及维护成本都远低于铜线。相比通过以太网络传输的EPON，GPON具有更高的传输速度和更远的传输距离，如下行速率可达到1.244Gbps和2.488Gbps，上行速率可达155Mbps和622Mbps，或者更高，传输距离可达到60公里，而EPON只提供1.25Gbps和622Mbps的下行和上行速率，传输距离也只是20公里。此外，EPON只支持32个用户，而GPON支持64个用户。

Broadlight公司以前对宽带PON收发器采用了一种‘端到端’策略，而现在对GPON也如法炮制。Broadligt提供从局端到客户端的GPON解决方案，具有与BPON的互通性。在局端，它可以为光线路局端设备(OLT)提供一种采用FPGA的通用MAC芯片。这种BL3000芯片支持数据封包和时分复用(TDM)业务，包括GPON封装模式(GEM)，理论上传输距离可达60公里。

对于客户端设备，Broadlight准备了一款SoC芯片，即BL2000。由于客户端市场需要的是成本较低的方案，因此，BL2000为了降低成本及维护成本，把过去的几个芯片完全整合在一个芯片中，包括采用GEM机制提供封包和TDM服务的GPON ITU-T G.984 MAC；支持与低成本GPON 2和3波长收发器的无缝接口的1.25 和 2.5Gbps SerDes，以及CDR电路；用于线速率级数据路径分类和过滤的高性能封包处理器，其带宽和处理能力满足IPTV应用的要求；10/100/1000 以太网络MAC；针对配套TDM GEM FPGA的TDM GEM接口；嵌入式MIPS CPU，提供了一个通用高效的信号传输和控制平面；以及PON处理器。

BL2000系列包括BL2230、2238、2330、2338、2630、2638，其中，2230、2238是BPON ONT Soc，而2330、2338是GPON ONT SoC，2630、2638是G/B PON ONT SoC。这些产品将在明年1月投产。

BL2000适合应用在单一家庭、小型商业单位、多租用户，以及住宅单元中。在系统解决方案中，BL2000可以透过GMII连接到以太网络交换机，以支持Megabit/Gigabit以太网络，透过PBI连接到VoIP DSP以支持语音功能，透过GEM I/F连接到该公司的TDM/GEM FPGA以支持对T1/E1/J1的TDM传输。 

“我们期望在住宅与商业等高密度应用区中反映出EPON的真正优势，”Broadlight公司行销总监Dan Parsons表示，“但即使在家庭应用中，当你导入多个视频串流时，GPON也将展现出其服务优势。随着一个家庭拥有多台电视，我们预计对多视频串流的需求将加速。”

与Broadlight一样曾耕耘于BPON市场的飞思卡尔半导体也开始瞄准了GPON市场，并选择了与阿尔卡特合作。

飞思卡尔PON项目经理Niket Jindal表示，阿尔卡特对推动PON市场的发展抱以相当认真的态度，它将为飞思卡尔提供媒体存取控制层(MAC)数字IP，以作为飞思卡尔商用市场解决方案的一部份。

飞思卡尔将把此IP与DSP模块整合在一起，用于VoIP及其它功能；把此IP与混合信号处理模块整合在一起用于时钟和数据恢复，以及G.984加密核心。这些芯片将支持上行1.25Gbps和下行2.5Gbps的带宽，还将包括两个Gigabit以太网络端口。

Jindal说：“在进入宽带PON市场时，我们的第一代解决方案由FPGA、处理器和时钟恢复电路等三块独立芯片构成。我们与阿尔卡特同意一起推动GPON的快速发展，将就这些SoC设计展开密切合作。我们的首款SoC将采用90nm制程制造。”

虽然他们的设计将明显偏重于以前的客户端组件，不过，该SoC方案将包括光网络终端(ONT)和光线路终端(OLT)设备。

强化DBA

Passave和Teknovus一直强调他们透过动态带宽分配的能力对以太网络上的各种混合业务提供支持。

Passave公司宣称，前向纠错和软件DBA的结合使其架构完全适合三重应用PON。

Teknovus表示，利用集中调度和每个光纤网络单元(ONU)的多重逻辑链路，以硬件为基础的DBA是厂商能设立起多个‘强固保证’服务水准协议(SLA)的唯一方法。Teknovus目前正与日本KDDI公司展开光纤到户(FTTH)的合作。

“DBA本身成就不了什么事，除非能有一个适当的优先等级调度程序作为补充，”Teknovus公司的高级EPON架构师Glen Kramer表示，“我们总是相信要为不同服务分配单独的虚拟链路。从一开始设计架构时，我们就为每个服务指定一个通道。”

在KDDI的案例中，这允许厂商有效地提供多个IPTV数据串流。KDDI是日本唯一提供IPTV服务的PON厂商。如果厂商只能为每个ONU指定一个逻辑链路ID(LLID)，一个单独的ONU就能调度服务，但只涉及自身，而无关其它ONU。在高密度应用中，这能导致IPTV和其它高端服务的无效发送，Kramer指出。

Teknovus针对OLT应用的TK3721芯片使得每个ONU支持多达239个LLID，而硬件的进步将使这个数字更加扩增。“最近，NTT的一项研究显示，每一个ONU应该支持256个 LLID，”Kramer表示，“只有利用硬件DBA，才能很容易达到这个数字。”

Teknovus和Broadlight都同意，EPON和GPON/BPON孰胜孰负只有在厂商决定哪种类型的架构能够为三重混合服务提供最佳支持时才能见分晓。一方面，Teknovus公司表示韩国市场对EPON的支持不断增强，另一方面，全业务接入网络的倡导者们在欧洲和美国持续赢得GPON的新支持者。