GPON解決方案朝SoC發展

支援被動光纖網路(PON)標準的晶片廠商正持續增加，並分化為兩個競爭的陣營。國際電信聯盟(ITU)的Gigabit被動光纖網路(GPON)被歐洲和亞洲部份地區的全業務接取網路(FSAN)支援者所倡導，它源於採用非同步傳輸模式(ATM)的寬頻PON(BPON)和ATM PON標準，但能有效地支援乙太網路和IP數據串流。IEEE的乙太網路PON(EPON)則在日本和美國廣受青睞，它使用本地乙太網路訊框結構，並承諾可以升級到Gigabit和10-Gigabit的速率。

最近，Broadlight公司宣佈了針對GPON標準的系統單晶片(SoC)策略，無獨有偶，飛思卡爾半導體將與PON和DSL系統主導廠商阿爾卡特攜手打造GPON的SoC解決方案。另一方面，Passave Technologies和Teknovus等新興的半導體公司發佈了採用EPON的動態頻寬分配(DBA)策略。

由於採用的是光纖，GPON具有的優勢包括：光纖的使用壽命(80-100年)遠遠高於銅線(20-30年)；光纖的成本以及維護成本都遠低於銅線。相較於透過乙太網路傳輸的EPON，GPON具有更高的傳輸速度和更遠的傳輸距離，如下行速率可達到1.244Gbps和2.488Gbps，上行速率可達155Mbps和622Mbps，或者更高，傳輸距離可達到60公里，而EPON只提供1.25Gbps和622Mbps的下行和上行速率，傳輸距離也只是20公里。此外，EPON只支援32個用戶，而GPON支援64個用戶。

Broadlight公司以前對寬頻PON收發器採用了一種‘端到端’策略，而現在對GPON也如法炮製。Broadligt提供從局端到用戶端的GPON解決方案，具有與BPON的互通性。在局端，它可以為光線路局端設備(OLT)提供一種採用FPGA的通用MAC晶片。這種BL3000晶片支援數據封包和分時多工(TDM)業務，包括GPON封裝模式(GEM)，理論上傳輸距離可達60公里。

對於網路局端設備，Broadlight準備了一款SoC晶片，即BL2000。由於用戶端市場需要的是成本較低的方案，因此，BL2000為了降低成本及維護成本，把過去的幾個晶片完全整合在一個晶片中，包括採用GEM機制提供封包和TDM服務的GPON ITU-T G.984 MAC；支援與低成本GPON 2和3波長收發器的無縫介面的1.25 和 2.5Gbps SerDes，以及CDR電路；用於線速率級數據路徑分類和過濾的高性能封包處理器，其頻寬和處理能力滿足IPTV應用的要求；10/100/1000 乙太網路MAC；針對配套TDM GEM FPGA的TDM GEM介面；嵌入式MIPS CPU，提供了一個通用高效的訊號傳輸和控制平面；以及PON處理器。

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。這些產品將在明年1月投產。

BL2000適合應用在單一家庭、小型商業單位、多租用戶，以及住宅單元中。在系統解決方案中，BL2000可以透過GMII連接到乙太網路交換機，以支援Megabit/Gigabit乙太網路，透過PBI連接到VoIP DSP以支援語音功能，透過GEM I/F連接到該公司的TDM/GEM FPGA以支援對T1/E1/J1的TDM傳輸。

圖1： BL2000系列SoC架構圖

“我們期望在住宅與商業等高密度應用區中反映出EPON的真正優勢，”Broadlight公司行銷總監Dan Parsons表示，“但即使在家庭應用中，當你導入多個視訊串流時，GPON也將展現出其服務優勢。隨著一個家庭擁有多台電視，我們預計對多視訊串流的需求將加速。”

與Broadlight一樣曾耕耘於BPON市場的飛思卡爾半導體也開始瞄準了GPON市場，並選擇了與阿爾卡特合作。

飛思卡爾PON專案經理Niket Jindal表示，阿爾卡特對推動PON市場的發展抱以相當認真的態度，它將為飛思卡爾提供媒體存取控制層(MAC)數位IP，以作為飛思卡爾商用市場解決方案的一部份。

飛思卡爾將把此IP與DSP模組整合在一起，用於VoIP及其它功能；把此IP與混合訊號處理模組整合在一起用於時脈和數據恢復，以及G.984加密核心。這些晶片將支援上行1.25Gbps和下行2.5Gbps的頻寬，還將包括兩個Gigabit乙太網路埠。

Jindal說：“在進入寬頻PON市場時，我們的第一代解決方案由FPGA、處理器和時脈恢復電路等三塊獨立晶片構成。我們與阿爾卡特同意一起推動GPON的快速發展，將就這些SoC設計展開密切合作。我們的首款SoC將採用90nm製程製造。”

雖然他們的設計將明顯偏重於以前的用戶端元件，不過，該SoC方案將包括光纖網路局端設備(ONT)和光線路局端(OLT)設備。

強化DBA

Passave和Teknovus一直強調他們透過動態頻寬分配的能力對乙太網路上的各種混合業務提供支援。

Passave公司宣稱，前向糾錯和軟體DBA的結合使其架構完全適合三重應用PON。

Teknovus表示，利用集中調度和每個光纖網路單元(ONU)的多重邏輯鏈路，以硬體為基礎的DBA是廠商能設立起多個‘強固保證’服務水準協議(SLA)的唯一方法。Teknovus目前正與日本KDDI公司展開光纖到戶(FTTH)的合作。

“DBA本身成就不了什麼事，除非能有一個適當的優先等級調度程式作為補充，”Teknovus公司的高階EPON架構師Glen Kramer表示，“我們總是相信要為不同服務分配單獨的虛擬鏈路。從一開始設計架構時，我們就為每個服務指定一個管道。”

在KDDI的案例中，這允許廠商有效地提供多個IPTV數據串流。KDDI是日本唯一提供IPTV服務的PON廠商。如果廠商只能為每個ONU指定一個邏輯鏈路ID(LLID)，一個單獨的ONU就能調度服務，但只涉及自身，而無關其它ONU。在高密度應用中，這能導致IPTV和其它高階服務的無效發送，Kramer指出。

Teknovus針對OLT應用的TK3721晶片使得每個ONU支援多達239個LLID，而硬體的進步將使這個數字更加擴增。“最近，NTT的一項研究顯示，每一個ONU應該支援256個 LLID，”Kramer表示，“只有利用硬體DBA，才能很容易達到這個數字。”

Teknovus和Broadlight都同意，EPON和GPON/BPON孰勝孰負只有在廠商決定哪種類型的架構能夠為三重混合服務提供最佳支援時才能見分曉。一方面，Teknovus公司表示韓國市場對EPON的支援不斷增強，另一方面，全業務接取網路的倡導者們在歐洲和美國持續贏得GPON的新支持者。

作者：衛玲、黃鶯