宽带接入FTTH之GTTH光纤接入系统概况

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<span><p class="MsoNormal" style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt;"><span><strong>宽带接入<font face="Times New Roman">FTTH</font>之<font face="Times New Roman">GTTH</font>光纤接入系统概况<p></p></strong></span></p><p><font size="2"><font color="#333333"><font face="宋体">　　由于经济与文明的不断进步，所以在未来的信息时代中，人类对宽带多媒体信息服务的需求将越来越大。<span lang="EN-US">
                                                </span></font></font></font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　以辛带双工的电话通信网络和单向的<span lang="EN-US">CATV</span>网络为代表的传统接入网已不能满足人类的要求。新型的高速、宽带接入网技术不断涌现。在传统<span lang="EN-US">CATV</span>网络基础之上发展起来的双向<span lang="EN-US">HFC</span>（混合光纤同轴电缆吸<span lang="EN-US">FTTC</span>（光纤到路边）的<span lang="EN-US">SDV</span>（交换式数字视频）系统刚刚面市，一种面向未来的新型超大容量的<span lang="EN-US">FTTH</span>（光纤到户）光纤接入网之<span lang="EN-US">GThH</span>（<span lang="EN-US">Gigabit</span>－<span lang="EN-US">To</span>－<span lang="EN-US">The</span>－<span lang="EN-US">Home</span>）系统就已初露端倪。</font></p><p><font size="2"><font color="#333333"><font face="宋体"><span lang="EN-US">GTTH</span>系统结构及所提供的服务</font></font></font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　在局端，来自<span lang="EN-US">ATM</span>、<span lang="EN-US">STM</span>和其他专用的传输模式的数据流在<span lang="EN-US">SLT</span>（用户线路终端）内被时分复用在一起，经过电／光转换送至光纤传输线路。在用户端的<span lang="EN-US">ONU</span>（光纤网络单元）内，信号经过光／电转换、解复用后送到用户终端。<span lang="EN-US">GTTH</span>系统具有如下特点：</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　<span lang="EN-US">1</span>．<span lang="EN-US">GTTH</span>系统基于<span lang="EN-US">ON</span>（无源光网络）技术，由<span lang="EN-US">FTTH</span>系统升级而来，基于先进的光电子技术，保证了其能以相对低廉的代价提供速率高达<span lang="EN-US">2.5Gbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>的下行数据流和<span lang="EN-US">156Mbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>的上行数据流具有超大的带宽。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　<span lang="EN-US">2</span>．由于其超大的容量，因而除了可提供传统的<span lang="EN-US">OTS</span>、<span lang="EN-US">N</span>－<span lang="EN-US">ISDN</span>等服务，还可以轻易地同时提供多种高速、宽带服务。如<span lang="EN-US">HDTV</span>广播、数字电视广播、<span lang="EN-US">3-D</span>视频服务。若将<span lang="EN-US">1.2Gbit</span>／<span lang="EN-US">S</span>的速率提供给<span lang="EN-US">MPEG</span>－<span lang="EN-US">2</span>格式的<span lang="EN-US">6Mbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>数字电视，那么可以同时传输<span lang="EN-US">200</span>路节目。<span lang="EN-US">GTTH</span>还可利用额外的下行带宽，提供超高速的下载服务和稍低速的上载服务。如准<span lang="EN-US">VOD</span>服务（只要简单的网络控制）；高速下载一些大容量的数据文件，如计算机App、游戏App、电子出版物如报纸及影片。若假定提供给文件传输的速率是<span lang="EN-US">622Mbit</span>／<span lang="EN-US">S</span>，那么，传输<span lang="EN-US">2</span>小时的影片文件（<span lang="EN-US">5.4GB</span>）只需<span lang="EN-US">72s</span>。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　<span lang="EN-US">3.GTTH</span>系统具有很强的灵活性，可以集成各种格式、协议和传输模式的数据服务。目前基于<span lang="EN-US">ATM</span>的宽带网是研究的热点，但是，<span lang="EN-US">ATM</span>也有它的不成熟、不完善之处，仍然存在许多问题。如<span lang="EN-US">QOS</span>、信元丢失、高昂的成本等问题。所以有必要保留<span lang="EN-US">STM</span>（同步传输模式）等其他传输模式。<span lang="EN-US">GTTH</span>综合了<span lang="EN-US">ATM</span>和<span lang="EN-US">STM</span>等其他传输模式，适应性相当广泛。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　<span lang="EN-US">4</span>．<span lang="EN-US">GTTH</span>系统信号的传输基于先进波分复用技术，<span lang="EN-US">1.5pm</span>的频带用于下行传输，<span lang="EN-US">1.3pm</span>的带宽用于上行传输，保证了无冲突双向传输，无复杂的接人控制协议。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　<span lang="EN-US">5.GTTH</span>系统为用户提供了多个接口，多种终端接入的能力。基于多接口的结构，<span lang="EN-US">2.5Gbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>的下行信道被分成<span lang="EN-US">16</span>个单元，每个单元<span lang="EN-US">156Mbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>，在中心局端的用户线终端（<span lang="EN-US">SLT</span>）所有的单元信道被逐比特地复用在一起，在光纤网络单元（<span lang="EN-US">ONU</span>）被解复用（<span lang="EN-US">ONU</span>）装在家庭或办公室，即用户端）。单元信道可以独立地使用。<span lang="EN-US">GTTH</span>可以集成各种各样的系统和服务，即使它们的信号格式、传输协议、传输模式（<span lang="EN-US">ATM</span>或<span lang="EN-US">STM</span>）不同也没有关系。<span lang="EN-US">GTTH</span>综合了基于<span lang="EN-US">ATM</span>－<span lang="EN-US">ON</span>的宽带通信系统、使用<span lang="EN-US">MPEG</span>－<span lang="EN-US">2</span>传输流的数字广播系统和其他的一些有自己的传输模式的专用系统。每个系统与用户端都通过一块线路接口卡联系，这样一来，系统更改。服务升级、新服务引入都简单而灵活，通过更换接口卡即可实现。另外的一个基于单元信道划分的优越之处就是减小了用户接口卡的速率。<span lang="EN-US">2.5Gbit</span>／<span lang="EN-US">S</span>的速率在<span lang="EN-US">ONU</span>端就被解复用了，用户只从<span lang="EN-US">ONU</span>接收<span lang="EN-US">156Mbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>的下行信号，由此<span lang="EN-US">CMOS</span>集成电路的实现复杂度下降。</font></p><p><font size="2"><font color="#333333"><font face="宋体"><span lang="EN-US">NEC</span>企业的<span lang="EN-US">GTTH</span>演示系统</font></font></font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　对于<span lang="EN-US">GTTH</span>系统的实用化，最大的障碍是它的成本。为了降低它的成本，必须降低其中关键的高速光电器件的成本，尤其是用户端<span lang="EN-US">ONU</span>中的光接收机和解复用器的成本。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　<span lang="EN-US">NEC</span>企业已经研制出了高速的<span lang="EN-US">CMOS</span>复用／解复用芯片、波导<span lang="EN-US">-i-n</span>光电二极管和单芯片接收机等<span lang="EN-US">GTTH</span>的关键器件。<span lang="EN-US">NEC</span>企业的复用和解复用芯片采用了高速的<span lang="EN-US">0.5pm</span>的<span lang="EN-US">CMOS</span>技术，可以处理最高速度达<span lang="EN-US">3Gbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>的数字信号，且功耗非常小。而且由于<span lang="EN-US">CMOS</span>工艺具有易于大规模集成的特性，所以可以进一步给复用器和解复用器芯片增加某些功能，如信道识别和选择、纠错、信号加扰等。其单芯片接收机集成了接收光信号的所有电路，如前级放大器、自动增益控制（<span lang="EN-US">AGC</span>）电路、锁柏环（<span lang="EN-US">LL</span>）电路等模块，无需任何辅助电路就可完成提取定时、重整波形、码元再生等功能。它可处理速率为<span lang="EN-US">2.5Gbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>的信号。波导<span lang="EN-US">p-i-n</span>光电二极管与单芯片接收机组成了一部结构紧凑的、免调试的光接收机。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　其中单芯片接收机的敏感度是一<span lang="EN-US">19.5dBm</span>，即在<span lang="EN-US">10-9</span>的误比特率时，接收机所要求的最小信号功率是一<span lang="EN-US">19.5dBm</span>。通常局端的<span lang="EN-US">SLT</span>（用户线路终端）的输出功率是<span lang="EN-US">6</span>－<span lang="EN-US">11dBm</span>，即单芯片接收机具有<span lang="EN-US">25</span>－<span lang="EN-US">30dB</span>的性能裕量，这足以补偿光纤传输引入的损耗。如果使用雪崩二极管（<span lang="EN-US">APD</span>），此性能裕量还可提高<span lang="EN-US">10dB</span>。<span lang="EN-US">NEC</span>已经研制了一种超晶格的<span lang="EN-US">APD</span>，且其成本较低。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　<span lang="EN-US">NEC</span>的演示系统主要提供数字视频广播、超高速下载服务（如基于<span lang="EN-US">ATM</span>的文件传输和<span lang="EN-US">Internet</span>访问）。视频广播使用的是<span lang="EN-US">6Mbit</span>／<span lang="EN-US">S</span>的<span lang="EN-US">MPEG</span>－<span lang="EN-US">2</span>传输流，演示系统将两路<span lang="EN-US">MPEG</span>－<span lang="EN-US">2</span>传输流经过<span lang="EN-US">8B10B</span>编码后，与哑数据流复用为<span lang="EN-US">156Mhit</span>／<span lang="EN-US">S</span>的单元信道速率数据，在<span lang="EN-US">ONU</span>内部，一个视频解复用器芯片可以应用户的请求，解出某一路<span lang="EN-US">MPEG</span>－<span lang="EN-US">2</span>传输流。另外，该芯片还提供了单元信道识别、<span lang="EN-US">10B</span>／<span lang="EN-US">8B</span>津码的功能。演示系统还演示了在<span lang="EN-US">10ms</span>内快速选择一路数字视频广播和<span lang="EN-US">120Mbit</span>／<span lang="EN-US">s</span>速率的快速下载能力。</font></p><p><font size="2"><font color="#333333"><font face="宋体"><span lang="EN-US">FTTH</span>系统向<span lang="EN-US">GTTH</span>系统的升级</font></font></font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　在日本，超大容量、高度灵活的<span lang="EN-US">GTTH</span>系统将逐渐向商业和居民住宅区渗透。这是闲为日本已经将基于<span lang="EN-US">PON</span>结构的<span lang="EN-US">FTTH</span>作为下一代接入网的发展方向，计划用窄带的<span lang="EN-US">PON</span>系统提供<span lang="EN-US">N</span>－<span lang="EN-US">ISDN</span>和<span lang="EN-US">POTS</span>服务，用<span lang="EN-US">ATM</span>－<span lang="EN-US">PON</span>系统提供基于<span lang="EN-US">ATM</span>信无的多媒体服务。而<span lang="EN-US">GTTH</span>包容了<span lang="EN-US">ATM</span>－<span lang="EN-US">PON</span>系统，而且对它是全兼容的。这意味着，<span lang="EN-US">ATM</span>－<span lang="EN-US">PON</span>系统的上行和下行信号可以分别通过<span lang="EN-US">GTTH</span>系统的<span lang="EN-US">1.3pm</span>和<span lang="EN-US">1.5pm</span>的光纤传输，而不需要改变它的信号格式。接入方式和<span lang="EN-US">OAM</span>系统。而现存的<span lang="EN-US">POTS</span>、<span lang="EN-US">N</span>－<span lang="EN-US">ISDN</span>、双向多媒体服务（如<span lang="EN-US">VOD</span>、高速<span lang="EN-US">Internet</span>访问、视频会议等）将可以由<span lang="EN-US">GTTH</span>系统的<span lang="EN-US">ATM</span>－<span lang="EN-US">PON</span>子系统来提供。因而由<span lang="EN-US">FTTH</span>升级至<span lang="EN-US">GTTH</span>是可行的。</font></p><p><font face="宋体" color="#333333" size="2">　　除了支撑宽带双向数据服务外，<span lang="EN-US">GTTH</span>还可以提供超大容量的数字视频广播服务。这是绝无仅有的。<span lang="EN-US">GTTH</span>系统能提供所有现存接入系统都不能及的大容量的<span lang="EN-US">HDTV</span>和数字视频广播服务。因而在将来，<span lang="EN-US">FTTH</span>也有必要升级至<span lang="EN-US">GTTH</span>系统。<span lang="EN-US">GTTH</span>系统将是继<span lang="EN-US">FTTH</span>系统之后的时代的宠儿。</font></p><p class="MsoNormal" style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt;"><span lang="EN-US"><p><font face="Times New Roman">&nbsp;</font></p></span></p><p></p></span>