100Mbps頻寬能做什麼？5秒鐘下載一首60分鐘的音樂，3分鐘下載一段45分鐘的電視節目，甚至下載一部DVD影片僅需約7分鐘。光纖到府(Fiber to the Home，FTTH)提供高頻寬(>100Mbps)接取服務，滿足民眾生活上各種需求...
100Mbps頻寬能做什麼？5秒鐘下載一首60分鐘的音樂，3分鐘下載一段45分鐘的電視節目，甚至下載一部DVD影片僅需約7分鐘。光纖到府(Fiber to the Home，FTTH)提供高頻寬(>100Mbps)接取服務，滿足民眾生活上各種需求，其技術解決方案不斷推陳出新，被動式乙太光纖網路(Ethernet Passive Optical Network，EPON)即是其中的重要解決方案之一。
EPON的概念自2000年提出後，歷經了近4年的產業定位辯證與技術規範討論，在2004年7月，國際電子電機工程師學會(IEEE)終於通過全球第一套完整的EPON標準(IEEE 802.3ah)。EPON提供點對多點的網路接取服務，並承襲了乙太網路技術既有的簡單、便宜、高頻寬等優勢；由於使用被動光元件的佈建方式，大幅地降低網路機房及設備維護的成本，亦節省了光纜的建置成本，是目前世界各地建置FTTH的首選技術。
EPON是一種基於被動式光纖網路架構(Passive Optical Network，PON)的乙太網路傳輸技術，它採用在一根光纖上以波分多工(Wavelength Division Multiplex，WDM)技術實現點對多點雙向通信，將乙太傳輸協定引進接取網路，完成一個從端點到端點、單一傳輸技術的寬頻網路環境(圖1下)，而免於處理各種不同協定間之轉換(圖1上)，同時順應了下世代網路(Next Generation Network，NGN)IP化之發展趨勢。
EPON系統基本上由局端設備(Optical Line Terminal，OLT)、遠端設備(Optical Network Unit，ONU)和被動式的光分歧器(Passive Optical Splitter)組成(圖2)。在傳輸速率及傳輸距離上，EPON可以支援1.25Gbps對稱速率，最大傳輸距離可達20公里，分歧器之分歧數量以1：16居多，但目前技術上則已達1：32。至於在光波長的運用上，EPON使用了1310nm、1490nm及1550nm三個波長，其中1310nm波長係負責承載由ONU端往OLT端傳送的上傳數據資料，而1490nm波長則係負責承載由OLT端往ONU端傳送的下傳數據資料，另外1550nm波長就負責承載CATV的類比電視頻道。
在OLT端，WDM負責在下傳(由OLT端往ONU端傳送)方向將1490nm及1550nm這2個波長耦合到單模光纖(Single Mode Fiber)上，同時也負責在上傳(由ONU端往OLT端傳送)方向將1310nm這個波長耦合給OLT的光模組(Optical Transceiver)接收。
OLT至ONU下行方向，是以點對多(P2MP)的方式進行廣播(Broadcast)，並交由用戶接收端擷取所需的訊號，此特性促使其容易提供video multicast/broadcast的服務。OLT至後端(局端)在上行方向，則提供Gigabit Ethernet網路介面連接。為了支援其它通行的協定，OLT還可支援ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的介面標準。在EPON的網管方面，OLT是主要的控制中心，實現網路管理的主要功能。
在ONU端，WDM負責在下傳(由OLT端往ONU端傳送)方向將1490nm及1550nm這2個波長分別耦合給ONU的光模組(Optical Transceiver)及CATV Receiver模組，同時也負責在上傳(由ONU端往OLT端傳送)方向將1310nm這個波長耦合到單模光纖上。
至於ONU上行傳輸的處理方式則十分複雜。ONU上行傳輸是以點對點(P2P)方式，按照OLT中的控制機制進行，採用分時多工(Time Division Multiplex，TDM)協定，此協定對每個ONU分配專用的傳輸時槽(Time Slot)，可以防止來自不同ONU的數據傳輸產生碰撞。
乙太網路以成熟的區域網路(LAN)應用逐漸往都會網路(MAN)、廣域網路(WAN)應用邁進，隨著其技術發展可以升級到10Gbps，使得EPON系統擁有相對成本低、維護簡單、容易擴展、易於升級的優勢，更因Ethernet all the way，消除了WAN與LAN網路上ATM和IP協定的轉換，對於向全IP網路過渡是一個很好的選擇。
EPON能提供FTTH、FTTB或FTTC的架構，以最經濟的光纜數與光收發器數目來達成服務相同的客戶數，亦可利用現有的銅線連到客戶，讓網路的佈建更具彈性且善用既有之投資。在頻寬的分配及保證上更建立了一套完整的動態頻寬配置(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)及服務品質保證(Quality of Service，QoS)機制，成為能提供語音、數據、影像應用及服務之全方位業務平台。
目前發展中的PON技術，除了EPON外，尚有APON、BPON、GPON等(表1)。自從1990年代中期，PON開始被採用至今，已經歷經數個發展階段，電信廠商和設備製造商開發了多種協定和技術，使PON解決方案能更好地滿足接取網路市場要求。PON標準最初基於ATM，並由ITU/FSAN定義了相應於G.983的建議，即APON。而由ITU/FSAN負責制定用來替換APON標準的Gigabit PON(GPON)標準，及由IEEE 802.3ah工作組負責制定的Ethernet PON(EPON)標準，則正在產業界及技術開發上互別苗頭。
在2000年12月，IEEE802.3成立了第一哩乙太網路(Ethernet First Mile，EFM)工作小組，致力於研究如何支援三種接取網路拓樸以及相應的實體層：銅線上乙太網路(EoCopper)，在750米的距離上傳送速率為10Mbps；點對點光纖上的乙太網路(P2P)，在最長10km上傳送速率可以達到1,000Mbps；點到多點基於光纖的乙太網路，即EPON，在最長10km上傳送速率可以達到1,000Mbps。此外，該工作小組定義了乙太網路的執行、管理、維護(Operations, Administration and Maintenance，OAM)，使其具有遠端故障顯示、遠端環回和鏈路監測等功能。
根據IDC公司2004年對全球各區2003～2008年EPON營收的預測(表2)，2007年全球EPON營收將可達10億美金以上，其中99%是來自於亞太地區，這股發展趨勢的確已在亞太地區各國政府政策的推動、電信運營商的網路試運轉及電信設備商的產品紛紛推出中明顯感受到。
亞洲地區推動光纖到家(FTTH)最為積極，而日本的成果與經驗也最受國際所注目。2004年日本開始採用EPON解決方案，NTT新一波EPON標案自2004年夏陸續交貨，SoftBank BB也在2004年7月進行了近年來最大規模的Gigabit EPON設備採購標案，被動乙太光纖網路(EPON)市場起跑的號角已正式響起。
在日本FTTH成績的激勵下，緊鄰日本的韓國、大陸及台灣也紛紛開始投入FTTH網路之規劃，以日、韓、中、台等地的FTTH接取解決方案來看，在所有PON中，尤以EPON聲勢快速增長是最重要的趨勢。根據Probe Group的預估，2003年FTTH PON市場總值近逼5,000萬美元、FTTB PON市場總值則突破1.1億美元，在2003～2008年，全球PON市場的複合年增長率將達到39.3%。由於APON缺乏完善的視訊能力，而且數據轉換過於複雜，使得單位頻寬的使用成本偏高，造成即使日本本土ATM資源豐富，APON解決方案卻無法吸引日本業者採用。故以價格策略為導向的業者，便開始選擇EPON來提供FTTH之服務。
目前可提供EPON產品的系統供應商有Alloptic、Utstarcom、Fujitsu、Salira、NEC、Sumitomo、OKI、Quantum Bridge、Terawave、格林威爾、烽火…等。EPON設備中之關鍵晶片供應商方面有Passave、Teknovus及Centillium。Passave及Teknovus可提供OLT及ONU之晶片，進入市場較早，已有多家廠商採用其晶片；Centillium僅提供ONU之晶片組，但由於其亦為最新加入者，在產品整合度上也較高。CPU、MAC、SERDES、Layer-2+開關和封包BUFF等關鍵技術是否整合在一個單獨的晶片上，其性能如何，也成為EPON晶片廠商產品最大差異之處。
至於光主動元件部分則以Burst Mode光訊號收發器(Burst Mode Transceivers)為EPON中最關鍵之元件。訊號檢測精準度、封裝技術及價格競爭上都是此一元件最重要待克服之點。目前可提供此元件之廠商有Sigmalinks、Zenko、Optical Zonu、Infineon、Lightron等，台灣廠商則僅能提供單光纖雙向傳接模組(Bi-Directional Module)，並無法符合EPON架構所需之變異性較大之訊號負載量。
2004年12月14日在台北舉行的「亞太地區EPON(Ethernet Passive Optical Network)網路試運轉技術研討與交流會」，邀請了日本、大陸及我國多個EPON網路試運轉專案的負責人，介紹各專案的推動背景、建置現況及試運轉心得，分享EPON達成各國FTTH解決方案的經驗過程。
中華電信研究所2004年在新竹科學園區進行了EPON試運轉之計畫。該項試運轉使用美國Alloptics設備，用戶包括企業、學校、集合式住宅/社區、獨棟住宅、集合式廠辦等共70餘戶。目前提供10/100Mbps寬頻上網服務，後續將提供MoD及VoIP服務。中華電信此項試運轉除了設備功能測試外，另一個重點是進行光纖到家，從用戶迴路基礎網路建置、網路規劃建置、服務供裝維運與障礙查測技術評估。經過2004年的現場試用之後，中華電信2005年將進入小量商用階段。
工研院電通所自2003年開始EPON局端OLT與遠端ONU系統的開發，所依據的規格不但符合最新的IEEE標準規範，也參考了各地運營商的不同需求；將可提供8個EPON之網路服務整合於1U之局端設備中。提供給電信營運商的高密度設計，最具節省局端空間及降低成本之優勢，彈性之上傳介面設計可根據用戶的頻寬需求及介面作選擇，動態頻寬配置之特點更可創造營運之最大利潤，成功克服了散熱及QoS問題，亦同時完成了兼具遠端監控與服務提供的網管系統；在用戶端ONU系統之設計上，提供了高達1Gbps之頻寬，更創新整合了CATV之應用。工研院電通所研發完成之被動式光纖乙太網路系統，以最低的成本及最小的尺寸，提供最多的用戶數，為運營商提供了最具競爭力的解決方案，本系統的成功開發，可徹底解決目前接取網路頻寬不足的窘境，並可支援未來多樣化的寬頻服務。
在成功開發出EPON系統成果同時，工研院電通所亦在工業局「寬頻暨無線通訊產業發展推動計畫」支持下，於2004年底在台北市南港軟體工業園區建置了「被動式乙太光纖網路(EPON)全方位業務解決方案」示範應用點，運用實體網路媒介，藉由工研院電通所提供之EPON系統成果之傳輸，提供HDTV及CATV多媒體網路服務，體現EPON網路帶來的高品質Triple Play服務(圖3)。
此次EPON全方位業務解決方案示範應用，同時實現了兩項高頻寬影音內容應用之服務─有線電視(CATV)及高畫質數位電視(HDTV)，結合了國內運營商及設備商，包含有提供HDTV Set及IP Set-top-box之普騰傳訊、提供HDTV Content之中視資訊科技、提供EDFA及WDM的上銓光纖、提供E/O Converter之新怡力科技及提供EPON局端及用戶端設備之工研院電通所，具體體現了一套應用的整合式方案，除可作為未來相關應用推廣的參考外，更可將實測光模組及建置雙向高速寬頻環境等經驗分享給國內廠商，加速國內EPON相關設備及零組件上、中、下游產業的發展。
日本NTT公司經過技術評估、雛形產品研發測試及商用產品研發測試三個階段後，目前已完成EPON所有技術準備工作。2005年起，NTT將停止其它FTTH佈建方案(如MC、BPON等)，開始大規模EPON網路建置，以提供FTTH服務。值得一提的是NTT已成功要求EPON網路晶片商/日本設備供應商彼此產品互通，包括DBA、Security及網管等非標準規範部分，這使得EPON未來的建置維運門檻大幅降低。
日本電信設備商富士通公司在2001年首先推出100M EPON產品，目前在日本已累計銷售超過15萬個端口。2004年更推出了符合IEEE802.3ah的EPON產品，至今取得多個日本電信運營商的標案，也成功獲選為NTT四個主要EPON設備供應商之一。富士通(中國)則在2002年3月在上海構築了中國第一個EPON工程。至今已在大陸10多個地方組建EPON的試驗網，並在各地完成了20多個EPON商務項目產品。2005年具備TDM功能的EPON產品將在中國大陸推出，瞄準大陸大型運營商，為其提供整套FTTx的接入網路解決方案。
中國大陸華中科技大學與大陸飛鴻光網路系統公司合作，推出以WaveEPON的波分多工EPON技術開發之產品，並在武漢市政府第一期FTTH示範工程中，成功建置服務158戶用戶，並在價格、穩定性與效能上擊敗烽火、藤蒼、富士通、Wave7optics等公司產品，獲選進入第二期2000戶的FTTH示範工程建置。2005年底武漢市將進行第三期50000戶的FTTH示範工程建置，提供資訊、音頻與視頻等三網合一服務。WaveEPON技術為各個ONU不同的波長傳送上行資訊，華中科技大學認為將可免除TDMA EPON協定轉換、突發式收發模組與DBA等複雜的技術需求。
根據Infonetics Research 2004年5月發表的市調報告指出，到2007年時，全球的EPON局用端設備埠數將超過72萬埠，年平均複合成長率超過50%。在經濟部工業局支持下，工研院電通所將在2005年與中華電信研究所合作，建置高用戶數之EPON試用環境，對國產EPON產品進行全功能測試、壓力測試及互通測試，希望能加速台灣EPON技術的建立及政府光纖到府(FTTH)國家計畫推動的進程，進而協助廠商取得領先優勢。