宽带接入FTTH之GTTH光纤接入系统简介

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。以辛带双工的电话通信网络和单向的CATV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CATV网络基础之上发展起来的双向HFC（混合光纤同轴电缆吸FTTC（光纤到路边）的SDV（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FTTH（光纤到户）光纤接入网之GThH（Gigabit－To－The－Home）系统就已初露端倪。

GTTH系统结构及所提供的服务

在局端，来自ATM、STM和其他专用的传输模式的数据流在SLT（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ONU（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。GTTH系统具有如下特点：

1．GTTH系统基于PON（无源光网络）技术，由FTTH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2.5Gbit／s的下行数据流和156Mbit／s的上行数据流具有超大的带宽。

2．由于其超大的容量，因而除了可提供传统的POTS、N－ISDN等服务，还可以轻易地同时提供多种高速、宽带服务。如HDTV广播、数字电视广播、3-D视频服务。若将1.2Gbit／S的速率提供给MPEG－2格式的6Mbit／s数字电视，那么可以同时传输200路节目。GTTH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VOD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，如计算机软件、游戏软件、电子出版物如报纸及电影。若假定提供给文件传输的速率是622Mbit／S，那么，传输2小时的电影文件（5.4GB）只需72s。

3.GTTH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ATM的宽带网是研究的热点，但是，ATM也有它的不成熟、不完善之处，仍然存在许多问题。如QOS、信元丢失、高昂的成本等问题。所以有必要保留STM（同步传输模式）等其他传输模式。GTTH综合了ATM和STM等其他传输模式，适应性相当广泛。

4．GTTH系统信号的传输基于先进波分复用技术，1.5pm的频带用于下行传输，1.3pm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。

5.GTTH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，2.5Gbit／s的下行信道被分成16个单元，每个单元156Mbit／s，在中心局端的用户线终端（SLT）所有的单元信道被逐比特地复用在一起，在光纤网络单元（ONU）被解复用（ONU）装在家庭或办公室，即用户端）。单元信道可以独立地使用。GTTH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（ATM或STM）不同也没有关系。GTTH综合了基于ATM－PON的宽带通信系统、使用MPEG－2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。2.5Gbit／S的速率在ONU端就被解复用了，用户只从ONU接收156Mbit／s的下行信号，由此CMOS集成电路的实现复杂度大大下降。

NEC公司的GTTH演示系统

对于GTTH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ONU中的光接收机和解复用器的成本。

NEC公司已经研制出了高速的CMOS复用／解复用芯片、波导P-i-n光电二极管和单芯片接收机等GTTH的关键器件。NEC公司的复用和解复用芯片采用了高速的0.5pm的CMOS技术，可以处理最高速度达3Gbit／s的数字信号，且功耗非常小。而且由于CMOS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（AGC）电路、锁柏环（PLL）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2.5Gbit／s的信号。波导p-i-n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。

其中单芯片接收机的敏感度是一19.5dBm，即在10-9的误比特率时，接收机所要求的最小信号功率是一19.5dBm。通常局端的SLT（用户线路终端）的输出功率是6－11dBm，即单芯片接收机具有25－30dB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（APD），此性能裕量还可提高10dB。NEC已经研制了一种超晶格的APD，且其成本较低。

NEC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ATM的文件传输和Internet访问）。视频广播使用的是6Mbit／S的MPEG－2传输流，演示系统将两路MPEG－2传输流经过8B10B编码后，与哑数据流复用为156Mhit／S的单元信道速率数据，在ONU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MPEG－2传输流。另外，该芯片还提供了单元信道识别、10B／8B津码的功能。演示系统还演示了在10ms内快速选择一路数字视频广播和120Mbit／s速率的快速下载能力。

FTTH系统向GTTH系统的升级

在日本，超大容量、高度灵活的GTTH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PON结构的FTTH作为下一代接入网的发展方向，计划用窄带的PON系统提供N－ISDN和POTS服务，用ATM－PON系统提供基于ATM信无的多媒体服务。而GTTH包容了ATM－PON系统，而且对它是全兼容的。这意味着，ATM－PON系统的上行和下行信号可以分别通过GTTH系统的1.3pm和1.5pm的光纤传输，而不需要改变它的信号格式。接入方式和OAM系统。而现存的POTS、N－ISDN、双向多媒体服务（如VOD、高速Internet访问、视频会议等）将可以由GTTH系统的ATM－PON子系统来提供。因而由FTTH升级至GTTH是可行的。

除了支持宽带双向数据服务外，GTTH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。GTTH系统能提供所有现存接入系统都不能及的大容量的HDTV和数字视频广播服务。因而在将来，FTTH也有必要升级至GTTH系统。GTTH系统将是继FTTH系统之后的时代的宠儿。