能夠支持三重應用(即支持語音、視頻和數(shù)據(jù))服務且能到通過最后一英里到達用戶，例如持續(xù)發(fā)展的小商業(yè)戶和住宅。FTTx中的主角是GPON(吉比特無源光網(wǎng)絡，Gigabit Passive Optical Network)，它提供較高的帶寬替代DSL和電纜的光纖網(wǎng)絡。FTTx為最后一英里家用光網(wǎng)絡，諸如光纖到戶(FTTH)，光纖到樓(FTTB)，光纖到路邊(FTTC)，光纖到節(jié)點(FTTN)等。
隨著下行數(shù)據(jù)速率高達2.5Gbps，以及改進現(xiàn)存的電信設施的需求，針對這些最后一英里的應用，GPON網(wǎng)絡是受歡迎的選擇。由于有效地增加了帶寬，預計GPON會超過EPON(以太無源光網(wǎng)絡，Ethernet Passive Optical Network)，因此會選擇GPON作為將來最后一英里的網(wǎng)絡技術。
GPON功能一覽
GPON是時分復用(TDM)系統(tǒng)，基于現(xiàn)存設施的再使用，從遠端傳送數(shù)據(jù)時，時隙分配給終端用戶。如圖一所示，在GPON中有兩個主要的數(shù)據(jù)流。下行方向從OLT(光線路終端，Optical Line Terminal)到光分路器，傳播數(shù)據(jù)到多個光網(wǎng)絡單元ONU(Optical Network Units)。在上行方向，這個過程相反。給每個用戶(ONU)分配一個時隙以便傳送數(shù)據(jù)，隨后在單根光纖上與其它數(shù)據(jù)結合在一起發(fā)送到中央辦公設備(OLT)。ONU是互相分開的，ONU源數(shù)據(jù)是由突發(fā)數(shù)據(jù)組成的，由于多個ONU的不同光長度，在上行數(shù)據(jù)里內(nèi)部的相位有變化，并將發(fā)生沖突。OLT的挑戰(zhàn)是修正每個ONU的排列，并確保在上行光鏈路中每個突發(fā)數(shù)據(jù)同步。
迄今為止對這些特殊的BMR還沒有特殊的解決方案。然而隨著FPGA的出現(xiàn)，它們支持快速鎖定，執(zhí)行時間短，集成的BMR功能支持達2Gbps的速度。
理想的BMR
如前所述，為了處理上行通路的動態(tài)性質(zhì)，BMR必須滿足一組特定的要求。理想的BMR應有非常快的鎖定時間，支持高速串行數(shù)據(jù)速率，同時又保持最小的尺寸和最小的功耗。傳統(tǒng)的BMR已提供了針對GPON的數(shù)據(jù)速率，但在成本、功耗和電路板的面積方面做了一些折衷。另外一方面，過去FPGA提供靈活性和很高的集成度，但這些FPGA的SERDES不能滿足GPON所要求的鎖定時間和數(shù)據(jù)速率的要求。理想的解決方案取決于BMR和FPGA?，F(xiàn)在的解決方案是目前FPGA的I/O能力。這些編程平臺的獨特功能是在每個引腳上端接上行PON通路，與傳統(tǒng)的BMR器件相比較，提供了節(jié)省成本和可升級的解決方案。目前使用的最普通的方法是用FPGA采樣輸入數(shù)據(jù)。
這個方法所關注的是性能和功耗。FPGA對PON終端提供了另外一種方法，這種FPGA是LatticeSC系列。這些器件通過合并每個I/O內(nèi)的特殊邏輯來應對BMR的挑戰(zhàn)，可動態(tài)地適應不同的線而無需使用FPGA邏輯。
如圖二所示，嵌入在每個I/O中的是輸入延時塊(INDEL)和自適應輸入邏輯(AIL)，動態(tài)地補償時序相位變化，使每個引腳的速度達2Gbps。終端的結果是完整的I/O系統(tǒng)，支持快速鎖定時間和傳統(tǒng)BMR的性能，但具有很高的集成度，而且是低功耗的編程平臺。
傳統(tǒng)的BMR使用時鐘數(shù)據(jù)恢復(CDR)在OLT中產(chǎn)生上行采樣時鐘。如前所述，用于GPON應用的時鐘方法要求專用的大功率電路，以滿足挑戰(zhàn)性的速度和上行通路的鎖定時間要求。因為GPON的物理層是基于現(xiàn)有的TDM設備，GPON其本身的性質(zhì)是時間環(huán)，意為在OLT本地的參考時鐘可以作為參考時鐘來采樣輸入數(shù)據(jù)。AIL利用這個本地OLT時鐘源產(chǎn)生本地的625MHz時鐘。這個時鐘用來對輸入數(shù)據(jù)采樣，對連續(xù)突發(fā)模式進行動態(tài)延時，端接多個ONU時補償上行通路的相位變化。
128個抽頭的延時(每個45ps)使能多個輸入數(shù)據(jù)的連續(xù)周期，在延時鏈路中任何時間都能進行采樣。自適應輸入邏輯(AIL)監(jiān)控這個輸入數(shù)據(jù)的多個采樣，動態(tài)調(diào)整時鐘，數(shù)據(jù)相位關系，直到找到有效的采樣點。含有數(shù)據(jù)、轉換、抖動和噪聲的輸入數(shù)據(jù)信號通過延時鏈路。于是AIL通過延時鏈滑動捕獲窗，根據(jù)單獨的數(shù)據(jù)轉換尋找穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，AIL將繼續(xù)監(jiān)控輸入和數(shù)據(jù)，動態(tài)補償由于工藝、電壓和溫度而引起的低頻抖動，漂移和變化。用延時鏈建立數(shù)據(jù)的多個復本的新方法提供了比用高速時鐘采樣數(shù)據(jù)功耗低的解決方案。圖三為對AIL方法的觀察。
基于數(shù)據(jù)轉換，AIL繼續(xù)監(jiān)控和移動窗口。算法與窗口設計使AIL容忍高頻抖動，通過連續(xù)監(jiān)控相位關系移動窗口以保持無噪聲的環(huán)境對低頻抖動做出反應。
一旦窗口發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉換的位置，邊沿檢測寄存器擔當緩沖器的功能對付高頻抖動。圖八展示了高頻抖動的發(fā)生，并且侵入了AIL窗。如果檢測到4個連續(xù)時間的傳送，窗口將發(fā)生移動，如果首個傳送全部能看見，AIL會對此容忍，因為這不足以影響在窗中間的中心抽頭寄存器的采樣數(shù)據(jù)。
結論
把更高的帶寬帶給第一英里客戶的技術革新導致了GPON技術的流行。如今有各種可行的解決方案，不斷進步的技術將取決于將來能實現(xiàn)多快，節(jié)省成本的解決方案。具有穩(wěn)定性能用于BMR的集成OLT接收器用單個、可升級的小尺寸封裝，且只有現(xiàn)在解決方案一半功率的解決方案最終將加速GPON技術的流行。