GPON(千兆位无源光网络)技术是FTTB和FTTH应用中采用的一种关键新兴接入技术，它能提供可扩展和极具成本效益的架构，可满足高清电视(HDTV)或云计算等先进应用提出的不断增长的带宽需求。全球领先的网络运营商都将GPON作为他们PON技术的首选。在今后几年中全球对GPON基础设施的投资有望达到数十亿美元。
成本最优化、高能效、多样性和可扩展性、网络稳定性、互操作性被认为是运营商部署GPON基础设施的关键要求。极具创新性的GPON系统级芯片解决方案正好可以满足这些要求，并支持网络运营商成功部署一个高效率的GPON网络。
GPON技术提供了强大的点到多点解决方案，可满足日益高涨的带宽需求，同时确保通信基础设施的接入部分具有较低的维护成本。GPON网络由位于中心局的光线路终端(OLT)和位于用户站点的多个光网络单元(ONU)组成。根据不同的FTTH/FTTB用户场合，高带宽的GPON链路可以在多种不同的用户侧设备中终结，比如SFU(单家庭单元)、SBU(单商业单元)、HGU(家庭网关单元)、MDU(多住户单元)或CBU(蜂窝回传单元)。
GPON将是今后几年的主要PON标准
国际电信联盟(ITU)、FSAN和电子与电气工程师协会(IEEE)这几个标准组织已经规定了多种不同的PON标准。在ITU内部，最早的版本是异步传输模式PON(APON)标准，然后是宽带PON(BPON)标准(ITU-TG.983)。接着演变为ITU-TG.984或所谓的千兆位PON(GPON)标准，该标准于2008年3月获得批准。GPON标准在总带宽和带宽效率方面实现了额外的性能提升，下行带宽达2.488Gbps，上行带宽达1.244Gbps。GPON标准在除了日本之外的所有地区都得到了广泛应用。ITU和FSAN(全服务接入网络)工作组正在研究下一代GPON标准，即10GGPON，并有望于2014年正式发布。
在IEEE内部，IEEE802.3以太网PON(EPON或GEPON)标准完成于2004年。EPON标准主要被日本和中国的运营商所采纳。GPON和EPON标准的关键区别在于数据速率和带宽利用率。
在今后几年中，PON设备收入前景十分看好。据Infonetics公司的市场研究人员(2010年第2季度)预测，2009年至2014年PON收入的年复合增长率(CAGR)将达22.5%。然而，下一代10GPON系统在2014年前不会得到大规模应用。因此在今后几年中，市场将由GPON主导。Infonetics公司预测，GPONFTTH用户将从2009年的290万增加到2014年的4600万以上，而GPONONU设备市场收入到2014年有望达到25亿美元。
关键的运营商要求
运营商在部署GPON设备过程中面临的主要挑战是成本下降(OPEX)，进而要求更高的能效。光接口侧较高的元件成本占网络设备成本的大部分。换句话说，对降低功耗的高能效要求需要高功效的GPON设备。此外，实际部署的FTTxONU/ONT设备有许多种，因此需要可扩展、成本最优化的高性能GPON系统级芯片(SoC)解决方案。最后但同样重要的是，网络稳定性和互操作性必须得到保证。服务质量(QoS)能力和光接口是提高光网络鲁棒性面临的挑战，比如激光器老化和ONU。另外，必须确保GPON设备从一开始就具有可互操作性，以支持大批量部署不同的OLT和ONU解决方案。
成本优化
从目前的GPONSFU解决方案看，光接口占成本的主要部分。在典型的SFU实现(4个1000Base-T，2个POTS)中，GPON光收发模块约占50%的材料清单(BOM)成本。典型的SFF(小外形尺寸)光模块集成有BOSA(BiDi-光学子组件)、发送方向的激光器和监视二极管、接收方向的雪崩光电二极管(APD)和跨导放大器(TIA))以及激光驱动器、限幅放大器、EEPROM、光信号控制——APD高压控制电路。
Lantiq的创新
Lantiq公司针对ONU应用开发出了世界上第一款集成有光信号控制电路的GPONSoC。这些FALCON器件中集成的特色功能允许GPONONU制造商将光学元件部分的BOM成本降低达40%，同时还能降低系统功耗，改进光网络的总体鲁棒性，并减小ONU网络设备的外形尺寸。
新的GPON芯片组系列成员都集成有突发模式的激光驱动器和APD/PIN－接收机－控制电路，因此能够直接连接低成本的BOSA。这种独特的方法使得系统集成商无需昂贵且占用大面积的光信号收发器模块就能提供GPONONU解决方案。
此外，通过有效整合光信号控制电路、ITU-TG.984兼容GPONMAC及片上CPU，这些SoC支持自动校准和对光学元件变化的补偿，因而能实现高效的制造过程、长期的稳定性、改进的光网络鲁棒性和总体光系统性能，最终满足ITU-TG.984.2标准要求。借助专用的固件，这些新的GPONSoC可以完成激光器工作参数及激光器参数漂移测量的自我学习。
能效数据
如今电信设备的能效值已经变得非常重要，并得到了多个标准组织的关注。对于作为接入网一部分的PON网络来说，节能的重要性可以简单地表示为以下两个数字，即接入网对整个网络的功耗的贡献度接近80%，而仅CPE设备的贡献度就高达60%。显然需要最大限度地降低ONU的功耗。作为单芯片GPONONU系统解决方案的FALCON与智能高效的电源管理单元的组合可以完美地满足节能要求。
电源管理单元(PMU)是专门针对GPONONU系统裁剪过的，允许为所有FTTx部署场合提供可缩放的平台。该器件提供了系统电源管理所需的全部功能，并且具有最少的外部元件BOM。这个PMU只要求一个外部3.3V电源，它能够使用高效的片上DC/DC转换器为系统提供不同的电压。另外，它还能产生一个上电复位信号。这种灵活的电源管理机制是一种软硬件组合方法，其中还包含网络系统级节能概念。这种高度集成的PMU可以有效地控制整个设备的功耗。对于特定应用而言，基本上只有需要的模块和接口才被激活，没有使用的模块不会被激活，从而达到最佳节能效果。片上以太网PHY完全支持高能效的以太网，而且以太网MAC和以太网PHY都符合IEEE802.3az规范。
[page]
另外，由于提高了光接口的集成度，取消了外部元件和高速接口，因此系统功耗有显著降低。而且激光驱动器只在上行传输进行期间激活。所有上述节能措施使得ONU的拥有成本大幅降低，并延长了电池续航时间。
基于LantiqGPONSoC的ONU设备的功耗显著低于2011/2012版的欧洲行为准则(CoC)要求，而且也低于最新规定的2013/2014版效率要求。
多样性和可扩展性
随着各种FTTxGPONONU设备的部署，迫切需要可扩展、灵活和成本最优的GPONSoC。目前已得到广泛部署的设备包括带一个或多个LAN端口的SFU，或支持语音的SFU以及MDU或CBU。可扩展、成本最优的SoC可以满足所有ONU应用要求。集成有光信号控制电路、智能高效电源管理功能的这种可扩展芯片可提供多达4个GELAN端口(带2个/4个集成式1000B-T/100B-TPHY)，并提供多达4个FXS端口的集成式语音处理功能，还能为移动回传提供具有高性能业务管理功能的线速数据包处理器以及日期/PPS同步时间接口。
网络稳定性
片上自动校准和光学元件补偿功能可实现长期稳定性和改进的网络鲁棒性。典型的激光器老化可得到自动补偿。
在GPON系统中，下行数据包从OLT传输到多个ONU，上行数据包则从ONU传回OLT。在正常工作期间，ONU只在所分配的时隙内向OLT发送数据包。一个可能存在的问题是，当设备发生故障时，ONU可能在自己的TDM(时分复用)上行时隙之外发送数据。如果第一个ONU在已经分配给第二个ONU的时隙内发送数据，就会出现两个ONU试图同时发送数据的冲突情况，这时OLT就无法正确接收到数据包。在最坏的情况下，光分配网络(ODN)的整个上行业务都可能被破坏。在所分配的上行时隙之外传送数据的ONU被称为“流氓ONU”。
标准光信号模块解决方案无法做到完善的ONU检测和基于硬件的防护功能，而分立式光信号解决方案要求附加外部元件，增加BOM。FALCON系列产品提供了流氓ONU检测和防护功能，可以在突发信号传输期间和突发信号传输之后监视上行传输，并在故障发生时自动关闭。
FALCONFTTx系列
FALCONFTTx解决方案可以实现功耗的降低、网络鲁棒性的提高以及成本的显著节省。这些器件采用仅17x17mm的芯片封装尺寸，因此可以实现外形尺寸非常小的解决方案。例如，只带一个1000Bast-TLAN端口的FLACON型SFU比名片(50mmx80mm)还要小。
FALCONFTTx系列可以用于所有FTTx部署场合。器件的光信号侧可以直接连接低成本的BIDI光学子组件、光子IC或光信号收发模块，用户侧可以提供最多4个GE接口用于数据业务。集成式10/100/1000BASE-T以太网PHY可直接连接标准磁性元件，实现两个1000BASE-T或4个10/100BASE-T链路。片上语音处理功能加上外部SLIC器件可实现最多4个FXS端口。这些产品集成了突发模式的激光驱动器、后置放大器、时钟数据恢复电路以及GPONONUMAC和片上CPU，能以智能、极具成本效益的方式管理光信号接口并提高总体光信号系统性能，并超越ITU-TG.984.2标准定义的水平。由于集成了单一基准时钟和DC/DC开关型电压转换器，因此可以使用单3.3V电源，从而优化了ONU的材料清单。功能强大的嵌入式线速网络处理器和基于硬件的业务管理功能独立于CPU应用程序处理，可灵活地支持所有宽带论坛TR-156和ITU-TOMCIG.984.4/G.988要求。
FALCON系列包含了针对多种FTTH/FTTB应用的SoC。FALCON-D(PEF98010)主要针对仅传输数据的GPONSFU应用；FALCON-V(PEF98020)主要针对同时传输语音与数据的GPONSFU；而FALCON-M(PEF98030)是MDU和CBU应用的理想之选。FALCON交货时提供有灵活的软件架构，能够平滑地集成进任何用户环境。系列产品中的所有成员都采用304引脚的PG-LFBGA封装。
