寬帶接入FTTH之GTTH光纖接入系統

2019-11-04 22:47:06

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供稿：網友

　　由于經濟與文明的不斷進步，所以在未米的信息時代中，人類對寬帶多媒體信息服務的需求將越來越大。以辛帶雙工的電話通信網絡和單向的CATV網絡為代表的傳統接入網已不能滿足人類的要求。新型的高速、寬帶接入網技術不斷涌現。在傳統CATV網絡基礎之上發展起來的雙向HFC（混合光纖同軸電纜吸FTTC（光纖到路邊）的SDV（交換式數字視頻）系統剛剛面市，一種面向未來的新型超大容量的FTTH（光纖到戶）光纖接入網之GThH（Gigabit－To－The－Home）系統就已初露端倪。
　　
　　GTTH系統結構及所提供的服務
　　在局端，來自ATM、STM和其他專用的傳輸模式的數據流在SLT（用戶線路終端）內被時分復用在一起，經過電／光轉換送至光纖傳輸線路。在用戶端的ONU（光纖網絡單元）內，信號經過光／電轉換、解復用后送到用戶終端。GTTH系統具有如下特點：
　　
　　1．GTTH系統基于PON（無源光網絡）技術，由FTTH系統升級而來，基于先進的光電子技術，保證了其能以相對低廉的代價提供速率高達2.5Gbit／s的下行數據流和156Mbit／s的上行數據流具有超大的帶寬。
　　
　　2．由于其超大的容量，因而除了可提供傳統的POTS、N－ISDN等服務，還可以輕易地同時提供多種高速、寬帶服務。如HDTV廣播、數字電視廣播、3-D視頻服務。若將1.2Gbit／S的速率提供給MPEG－2格式的6Mbit／s數字電視，那么可以同時傳輸200路節目。GTTH還可利用額外的下行帶寬，提供超高速的下載服務和稍低速的上載服務。如準VOD服務（只要簡單的網絡控制）；高速下載一些大容量的數據文件，如計算機軟件、游戲軟件、電子出版物如報紙及電影。若假定提供給文件傳輸的速率是622Mbit／S，那么，傳輸2小時的電影文件（5.4GB）只需72s。
　　
　　3.GTTH系統具有很強的靈活性，可以集成各種格式、協議和傳輸模式的數據服務。目前基于ATM的寬帶網是研究的熱點，但是，ATM也有它的不成熟、不完善之處，仍然存在許多問題。如QOS、信元丟失、高昂的成本等問題。所以有必要保留STM（同步傳輸模式）等其他傳輸模式。GTTH綜合了ATM和STM等其他傳輸模式，適應性相當廣泛。
　　
　　4．GTTH系統信號的傳輸基于先進波分復用技術，1.5pm的頻帶用于下行傳輸，1.3pm的帶寬用于上行傳輸，保證了無沖突雙向傳輸，無復雜的接人控制協議。
　　
　　5.GTTH系統為用戶提供了多個接口，多種終端接入的能力。基于多接口的結構，2.5Gbit／s的下行信道被分成16個單元，每個單元156Mbit／s，在中心局端的用戶線終端（SLT）所有的單元信道被逐比特地復用在一起，在光纖網絡單元（ONU）被解復用（ONU）裝在家庭或辦公室，即用戶端）。單元信道可以獨立地使用。GTTH可以集成各種各樣的系統和服務，即使它們的信號格式、傳輸協議、傳輸模式（ATM或STM）不同也沒有關系。GTTH綜合了基于ATM－PON的寬帶通信系統、使用MPEG－2傳輸流的數字廣播系統和其他的一些有自己的傳輸模式的專用系統。每個系統與用戶端都通過一塊線路接口卡聯系，這樣一來，系統更改。服務升級、新服務引入都簡單而靈活，通過更換接口卡即可實現。另外的一個基于單元信道劃分的優越之處就是減小了用戶接口卡的速率。2.5Gbit／S的速率在ONU端就被解復用了，用戶只從ONU接收156Mbit／s的下行信號，由此CMOS集成電路的實現復雜度大大下降。
　　
　　NEC公司的GTTH演示系統
　　對于GTTH系統的實用化，最大的障礙是它的成本。為了降低它的成本，必須降低其中要害的高速光電器件的成本，尤其是用戶端ONU中的光接收機和解復用器的成本。
　　
　　NEC公司已經研制出了高速的CMOS復用／解復用芯片、波導P-i-n光電二極管和單芯片接收機等GTTH的要害器件。NEC公司的復用和解復用芯片采用了高速的0.5pm的CMOS技術，可以處理最高速度達3Gbit／s的數字信號，且功耗非常小。而且由于CMOS工藝具有易于大規模集成的特性，所以可以進一步給復用器和解復用器芯片增加某些功能，如信道識別和選擇、糾錯、信號加擾等。其單芯片接收機集成了接收光信號的所有電路，如前級放大器、自動增益控制（AGC）電路、鎖柏環（PLL）電路等模塊，無需任何輔助電路就可完成提取定時、重整波形、碼元再生等功能。它可處理速率為2.5Gbit／s的信號。波導p-i-n光電二極管與單芯片接收機組成了一部結構緊湊的、免調試的光接收機。
　　
　　其中單芯片接收機的敏感度是一19.5dBm，即在10-9的誤比特率時，接收機所要求的最小信號功率是一19.5dBm。通常局端的SLT（用戶線路終端）的輸出功率是6－11dBm，即單芯片接收機具有25－30dB的性能裕量，這足以補償光纖傳輸引入的損耗。假如使用雪崩二極管（APD），此性能裕量還可提高10dB。NEC已經研制了一種超晶格的APD，且其成本較低。
　　
　　NEC的演示系統主要提供數字視頻廣播、超高速下載服務（如基于ATM的文件傳輸和Internet訪問）。視頻廣播使用的是6Mbit／S的MPEG－2傳輸流，演示系統將兩路MPEG－2傳輸流經過8B10B編碼后，與啞數據流復用為156Mhit／S的單元信道速率數據，在ONU內部，一個視頻解復用器芯片可以應用戶的請求，解出某一路MPEG－2傳輸流。另外，該芯片還提供了單元信道識別、10B／8B津碼的功能。演示系統還演示了在10ms內快速選擇一路數字視頻廣播和120Mbit／s速率的快速下載能力。
　　
　　FTTH系統向GTTH系統的升級
　　在日本，超大容量、高度靈活的GTTH系統將逐漸向商業和居民住宅區滲透。這是閑為日本已經將基于PON結構的FTTH作為下一代接入網的發展方向，計劃用窄帶的PON系統提供N－ISDN和POTS服務，用ATM－PON系統提供基于ATM信無的多媒體服務。而GTTH包容了ATM－PON系統，而且對它是全兼容的。這意味著，ATM－PON系統的上行和下行信號可以分別通過GTTH系統的1.3pm和1.5pm的光纖傳輸，而不需要改變它的信號格式。接入方式和OAM系統。而現存的POTS、N－ISDN、雙向多媒體服務（如VOD、高速Internet訪問、視頻會議等）將可以由GTTH系統的ATM－PON子系統來提供。因而由FTTH升級至GTTH是可行的。
　　
　　除了支持寬帶雙向數據服務外，GTTH還可以提供超大容量的數字視頻廣播服務。這是絕無僅有的。GTTH系統能提供所有現存接入系統都不能及的大容量的HDTV和數字視頻廣播服務。因而在將來，FTTH也有必要升級至GTTH系統。GTTH系統將是繼FTTH系統之后的時代的寵兒

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