GPON(千兆位無源光網絡)技術是FTTB和FTTH應用中采用的一種關鍵新興接入技術，它能提供可擴展和極具成本效益的架構，可滿足高清電視(HDTV)或云計算等先進應用提出的不斷增長的帶寬需求。全球領先的網絡運營商都將GPON作為他們PON技術的首選。在今后幾年中全球對GPON基礎設施的投資有望達到數十億美元。

成本最優(yōu)化、高能效、多樣性和可擴展性、網絡穩(wěn)定性、互操作性被認為是運營商部署GPON基礎設施的關鍵要求。極具創(chuàng)新性的GPON系統級芯片解決方案正好可以滿足這些要求，并支持網絡運營商成功部署一個高效率的GPON網絡。

GPON技術提供了強大的點到多點解決方案，可滿足日益高漲的帶寬需求，同時確保通信基礎設施的接入部分具有較低的維護成本。GPON網絡由位于中心局的光線路終端(OLT)和位于用戶站點的多個光網絡單元(ONU)組成。根據不同的FTTH/FTTB用戶場合，高帶寬的GPON鏈路可以在多種不同的用戶側設備中終結，比如SFU(單家庭單元)、SBU(單商業(yè)單元)、HGU(家庭網關單元)、MDU(多住戶單元)或CBU(蜂窩回傳單元)。

GPON將是今后幾年的主要PON標準

國際電信聯盟(ITU)、FSAN和電子與電氣工程師協會(IEEE)這幾個標準組織已經規(guī)定了多種不同的PON標準。在ITU內部，最早的版本是異步傳輸模式PON(APON)標準，然后是寬帶PON(BPON)標準(ITU-T G.983)。接著演變?yōu)镮TU-T G.984或所謂的千兆位PON(GPON)標準，該標準于2008年3月獲得批準。GPON標準在總帶寬和帶寬效率方面實現了額外的性能提升，下行帶寬達2.488Gbps，上行帶寬達1.244Gbps。GPON標準在除了日本之外的所有地區(qū)都得到了廣泛應用。ITU和FSAN(全服務接入網絡)工作組正在研究下一代GPON標準，即10G GPON，并有望于2014年正式發(fā)布。

在IEEE內部，IEEE 802.3以太網PON(EPON或GEPON)標準完成于2004年。EPON標準主要被日本和中國的運營商所采納。GPON和EPON標準的關鍵區(qū)別在于數據速率和帶寬利用率。

在今后幾年中，PON設備收入前景十分看好。據Infonetics公司的市場研究人員(2010年第2季度)預測，2009年至2014年PON收入的年復合增長率(CAGR)將達22.5%。然而，下一代10G PON系統在2014年前不會得到大規(guī)模應用。因此在今后幾年中，市場將由GPON主導。Infonetics公司預測，GPON FTTH用戶將從2009年的290萬增加到2014年的4600萬以上，而GPON ONU設備市場收入到2014年有望達到25億美元。

關鍵的運營商要求

運營商在部署GPON設備過程中面臨的主要挑戰(zhàn)是成本下降(OPEX)，進而要求更高的能效。光接口側較高的元件成本占網絡設備成本的大部分。換句話說，對降低功耗的高能效要求需要高功效的GPON設備。此外，實際部署的FTTx ONU/ONT設備有許多種，因此需要可擴展、成本最優(yōu)化的高性能GPON系統級芯片(SoC)解決方案。最后但同樣重要的是，網絡穩(wěn)定性和互操作性必須得到保證。服務質量(QoS)能力和光接口是提高光網絡魯棒性面臨的挑戰(zhàn)，比如激光器老化和ONU。另外，必須確保GPON設備從一開始就具有可互操作性，以支持大批量部署不同的OLT和ONU解決方案。

成本優(yōu)化

從目前的GPON SFU解決方案看，光接口占成本的主要部分。在典型的SFU實現(4個1000Base-T，2個POTS)中，GPON光收發(fā)模塊約占50%的材料清單(BOM)成本。典型的SFF(小外形尺寸)光模塊集成有BOSA(BiDi-光學子組件)、發(fā)送方向的激光器和監(jiān)視二極管、接收方向的雪崩光電二極管(APD)和跨導放大器(TIA))以及激光驅動器、限幅放大器、EEPROM、光信號控制——APD高壓控制電路。

光接口占GPON部署成本中的主要部分。

Lantiq的創(chuàng)新

Lantiq公司針對ONU應用開發(fā)出了世界上第一款集成有光信號控制電路的GPON SoC。這些FALC ON器件中集成的特色功能允許GPON ONU制造商將光學元件部分的BOM成本降低達40%，同時還能降低系統功耗，改進光網絡的總體魯棒性，并減小ONU網絡設備的外形尺寸。

新的GPON芯片組系列成員都集成有突發(fā)模式的激光驅動器和APD/PIN－接收機－控制電路，因此能夠直接連接低成本的BOSA。這種獨特的方法使得系統集成商無需昂貴且占用大面積的光信號收發(fā)器模塊就能提供GPON ONU解決方案。

整個ONU解決方案尺寸僅為50mm x 80mm。

此外，通過有效整合光信號控制電路、ITU-T G.984兼容GPON MAC及片上CPU，這些SoC支持自動校準和對光學元件變化的補償，因而能實現高效的制造過程、長期的穩(wěn)定性、改進的光網絡魯棒性和總體光系統性能，最終滿足ITU-T G.984.2標準要求。借助專用的固件，這些新的GPON SoC可以完成激光器工作參數及激光器參數漂移測量的自我學習。

能效數據

如今電信設備的能效值已經變得非常重要，并得到了多個標準組織的關注。對于作為接入網一部分的PON網絡來說，節(jié)能的重要性可以簡單地表示為以下兩個數字，即接入網對整個網絡的功耗的貢獻度接近80%，而僅CPE設備的貢獻度就高達60%。顯然需要最大限度地降低ONU的功耗。作為單芯片GPON ONU系統解決方案的FALC ON與智能高效的電源管理單元的組合可以完美地滿足節(jié)能要求。

電源管理單元(PMU)是專門針對GPON ONU系統裁剪過的，允許為所有FTTx部署場合提供可縮放的平臺。該器件提供了系統電源管理所需的全部功能，并且具有最少的外部元件BOM。這個PMU只要求一個外部3.3V電源，它能夠使用高效的片上DC/DC轉換器為系統提供不同的電壓。另外，它還能產生一個上電復位信號。這種靈活的電源管理機制是一種軟硬件組合方法，其中還包含網絡系統級節(jié)能概念。這種高度集成的PMU可以有效地控制整個設備的功耗。對于特定應用而言，基本上只有需要的模塊和接口才被激活，沒有使用的模塊不會被激活，從而達到最佳節(jié)能效果。片上以太網PHY完全支持高能效的以太網，而且以太網MAC和以太網PHY都符合IEEE 802.3az規(guī)范。[!--empirenews.page--]

另外，由于提高了光接口的集成度，取消了外部元件和高速接口，因此系統功耗有顯著降低。而且激光驅動器只在上行傳輸進行期間激活。所有上述節(jié)能措施使得ONU的擁有成本大幅降低，并延長了電池續(xù)航時間。

基于Lantiq GPON SoC的ONU設備的功耗顯著低于2011/2012版的歐洲行為準則(CoC)要求，而且也低于最新規(guī)定的2013/2014版效率要求。

多樣性和可擴展性

隨著各種FTTx GPON ONU設備的部署，迫切需要可擴展、靈活和成本最優(yōu)的GPON SoC。目前已得到廣泛部署的設備包括帶一個或多個LAN端口的SFU，或支持語音的SFU以及MDU或CBU?？蓴U展、成本最優(yōu)的SoC可以滿足所有ONU應用要求。集成有光信號控制電路、智能高效電源管理功能的這種可擴展芯片可提供多達4個GE LAN端口(帶2個/4個集成式1000B-T/100B-T PHY)，并提供多達4個FXS端口的集成式語音處理功能，還能為移動回傳提供具有高性能業(yè)務管理功能的線速數據包處理器以及日期/PPS同步時間接口。

網絡穩(wěn)定性

片上自動校準和光學元件補償功能可實現長期穩(wěn)定性和改進的網絡魯棒性。典型的激光器老化可得到自動補償。

在GPON系統中，下行數據包從OLT傳輸到多個ONU，上行數據包則從ONU傳回OLT。在正常工作期間，ONU只在所分配的時隙內向OLT發(fā)送數據包。一個可能存在的問題是，當設備發(fā)生故障時，ONU可能在自己的TDM(時分復用)上行時隙之外發(fā)送數據。如果第一個ONU在已經分配給第二個ONU的時隙內發(fā)送數據，就會出現兩個ONU試圖同時發(fā)送數據的沖突情況，這時OLT就無法正確接收到數據包。在最壞的情況下，光分配網絡(ODN)的整個上行業(yè)務都可能被破壞。在所分配的上行時隙之外傳送數據的ONU被稱為“流氓ONU”。

標準光信號模塊解決方案無法做到完善的ONU檢測和基于硬件的防護功能，而分立式光信號解決方案要求附加外部元件，增加BOM。FALC ON系列產品提供了流氓ONU檢測和防護功能，可以在突發(fā)信號傳輸期間和突發(fā)信號傳輸之后監(jiān)視上行傳輸，并在故障發(fā)生時自動關閉。

FALC ON FTTx系列

FALC ON FTTx解決方案可以實現功耗的降低、網絡魯棒性的提高以及成本的顯著節(jié)省。這些器件采用僅17x17mm的芯片封裝尺寸，因此可以實現外形尺寸非常小的解決方案。例如，只帶一個1000 Bast-T LAN端口的FLAC ON型SFU比名片(50mmx80mm)還要小。

FALC ON：首款集成了光信號控制電路的GPON-SoC。

FALC ON FTTx系列可以用于所有FTTx部署場合。器件的光信號側可以直接連接低成本的BIDI光學子組件、光子IC或光信號收發(fā)模塊，用戶側可以提供最多4個GE接口用于數據業(yè)務。集成式10/100/1000 BASE-T以太網PHY可直接連接標準磁性元件，實現兩個1000 BASE-T或4個10/100 BASE-T鏈路。片上語音處理功能加上外部SLIC器件可實現最多4個FXS端口。這些產品集成了突發(fā)模式的激光驅動器、后置放大器、時鐘數據恢復電路以及GPON ONU MAC和片上CPU，能以智能、極具成本效益的方式管理光信號接口并提高總體光信號系統性能，并超越ITU-T G.984.2標準定義的水平。由于集成了單一基準時鐘和DC/DC開關型電壓轉換器，因此可以使用單3.3V電源，從而優(yōu)化了ONU的材料清單。功能強大的嵌入式線速網絡處理器和基于硬件的業(yè)務管理功能獨立于CPU應用程序處理，可靈活地支持所有寬帶論壇TR-156和ITU-T OMCI G.984.4/G.988要求。

FALC ON系列包含了針對多種FTTH/FTTB應用的SoC。FALC ON-D(PEF98010)主要針對僅傳輸數據的GPON SFU應用；FALC ON-V(PEF98020)主要針對同時傳輸語音與數據的GPON SFU；而FALC ON-M(PEF98030)是MDU和CBU應用的理想之選。FALC ON交貨時提供有靈活的軟件架構，能夠平滑地集成進任何用戶環(huán)境。系列產品中的所有成員都采用304引腳的PG-LFBGA封裝。