全光化寬頻接取窒礙難行　VDSL力守最後一哩

由於成本的緣故，徹底光化的網路架構目前仍猶如鳳毛麟角般稀有，即使是最著名的光纖到府(FTTH)服務部署案例，也並未採取全面光化的架構。目前全球絕大多數的營運商均採用混合式的架構，例如日本、南韓、北美和台灣的主要網路營運商，均打算在部分最後一哩線路或多住戶單元(MDU)中繼續沿用目前既有的銅纜基礎設備，以避免破壞建築並加快從新寬頻服務中回收投資的速度。  

第二代超高速數位用戶迴路(VDSL2)在這些混合式網路架構中扮演重要的角色。在VDSL2的協助下，營運商可以透過既有銅纜線路提供給用戶上下行均可達100Mbit/s的對稱頻寬，以支援網路電視(IPTV)、網路遊戲、P2P分享以及其他對頻寬需求極高的應用。  

全面光化的光纖到府架構當然也能游刃有餘地支援上述應用，但由於其基礎設施必須重新布建，因此其成本高昂且曠日費時。以目前有全光化接取服務的美國Verizon與日本NTT為例，這兩家公司曾於2006年透露其每戶建置成本介於1,000～1,750美元之間。其他宣布將投資提供光纖到府服務的電信業者，如南韓KT與台灣中華電信雖未對外透露其每戶的建置成本，但業界普遍認為其成本應與上述數字差距不遠。如此高昂的建置成本使網路營運商必須更有耐心地等待投資回收完成。  

混合式架構讓魚與熊掌可以兼得  

在寬頻接取網路全面光化窒礙難行的現實下，業界提出許多因應之道，如光纖到大樓(FTTB)、光纖到節點(FTTN)、光纖到遠端(FTTR)、光纖到交換箱(FTTC)等，統稱為FTTx。其中FTTB因為適用於人口稠密、遍布多住戶單元型建築物如出租公寓、住宅大樓、旅館等的都會地帶，因此特別受到矚目。  

在FTTB架構中，營運商只須將光纖網路布建到每一棟建築，然後建築物內部的網路接取則由運行在既存銅纜基礎設備上的VDSL2接手。在許多情況下，這樣的架構是對現有的高樓層建築物提供高速寬頻網路接取的唯一選擇，因為這類建築物的垂直管線通道通常空間狹小，且當初在設計施工時，建設公司通常不會預留太多空間給其他纜線使用(圖1)。許多亞洲、歐洲與北美的電信業者，在都會區都是採用FTTB架構來提供寬頻網路服務。

圖1　FTTB架構

利用已經布建在垂直管線通道的銅纜基礎設備來提供VDSL2接取，營運商可以將銅纜的效益發揮到最大，以高頻寬平台提供更多高價值的服務，因為相較於銅纜外線，建築物內部的銅纜線路長度較短，而且受到妥善保護。例如，透過VDSL2，電信業者可以完整利用30MHz的頻譜提供高達100Mbit/s的上下行對稱頻寬，這樣的高頻寬是電信業者行銷宣傳的利器，因為這是目前最快速的最後一哩接取服務。更重要的是，電信業者可利用這個平台提供高畫質網路電視(IPTV)與其他先進寬頻服務，以創造新的營收來源。  

除了FTTB之外，FTTN、FTTR、FTTC等混合式架構也都是同類型的深光纖(Deep Fiber)架構。透過在銅纜端採用VDSL2技術，其實混合式架構跟全面光化的FTTH架構所能滿足的應用需求差異不大，但混合式架構有顯著的成本優勢(表1)。在FTTN/ FTTR/FTTC架構中，光纖網路的終點設在一個遠端終端設備(通常是路邊的交換箱)，再由此交換箱對鄰近地區提供服務。因此，交換箱必須肩負起將光訊號轉換成電子訊號的責任。目前全球有許多電信業者也採用這種架構，如歐洲的Belgacom、德意志電信(Deutsche Telekom)與Swisscom；北美則有AT&T採用這種架構。表2為全球各大電信業者所採用的光纖布建架構。

表1　FTTH與各種混合式架構的優劣勢比較
架構	FTTH	FTTB+VDSL2	FTTN/FTTR/FTTC+VDSL2
優勢	˙毋須擔心未來擴充 ˙頻寬最高 ˙效能最優異 ˙可支援互動式三合一服務	˙建築物內布線毋須更換 ˙服務上市時程快 ˙可達成100Mbit/s上下行同步	˙布建成本最低，每戶僅須300～400美元 ˙服務上市時程最快 ˙投資回收快
劣勢	˙成本高昂，每戶布建成本可達1,000～2,000美元 ˙施工時間漫長，干擾消費者	˙只適合運用在高樓層建築密佈的都會區	˙ 效能受線路長度影響 ˙銅纜的串音與噪訊會降低網路效能

表2　全球各大電信業者所採用的光纖布建架構
架構	FTTH	FTTB+VDSL2	FTTN/FTTR/FTTC+VDSL2
採用業者	Verizon	KT	AT&T
	NTT	NTT	Belgacom
			Swisscom
			Deutsche Telekom

使用FTTN/FTTR/FTTC架構可以讓營運商在營運區域的中心點布建一條高容量的光纖線路，然後由該節點設備向鄰近地區提供服務。對電信業者而言，這類架構有三大好處：首先，對營運區域的客戶所造成的干擾較少，因為電信業者可以利用更多已經鋪設好的銅纜線路，不須四處開挖以埋設新的線路；第二，施工期更短，能加快服務的推出時間，進而加速投資回收的速度；第三，由於大量利用現有的設備與線路，因此電信業者的投資負擔較低。  

但這種架構所能提供的升級性相對有限，因此普遍被認為是一種過渡性的架構。若營運商要進一步升級頻寬以提供更多網路電視等高附加價值的服務，仍必須要將光纖節點推進到離用戶更接近的地方，以確保用戶體驗與服務品質。值得一提的是，在上述四種FTTx架構中，扣除適合應用於都會地區的FTTB之外，FTTC由於將光纖延伸到離用戶非常接近的節點，因此被認為是一種適合運用於郊區住宅區的架構。FTTC將光纖延伸到用戶住宅附近的電信交換箱，再利用既有的銅纜線路提供用戶寬頻網路接取，可避免線路施工對使用者帶來不便與干擾。  

事實上，在講求隱私權與生活品質的歐美社會，電信業者要推行FTTH最大的阻力除了成本考量外，就在於用戶不願意讓施工單位進入自家的庭院大舉開挖，然後再登堂入室地到住宅內部鋪設線路跟安裝設備。因此電信業者只能退而求其次，採用FTTC的方式來布建寬頻網路。與FTTN/FTTR相比，FTTC的光纖線路更深入最後一哩，因此造價更高，但能提供更高的頻寬升級性是其主要優點。  

VDSL為光纖布建的關鍵元素  

雖然FTTH、FTTB、FTTN/FTTR/FTTC等光纖網路架構的布建成本差異極大，但在正確的條件下，不同光纖網路的效能卻是可以比較的。  

表3為目前三大光纖網路布建的技術主流--乙太被動光纖網路(EPON)、超高速被動光纖網路(GPON)與VDSL的比較，這三種技術目前在全球各地都有布建實例。通常營運商在布建光纖到府時，會從EPON和GPON這兩種技術中做出選擇，然後以VDSL技術做為最後一哩，因此VDSL已經被整合成為光纖網路架構中不可或缺的重要環節。

表3　三大光纖網路布建的技術主流比較
EPON	GPON	VDSL
資料串流頻寬最高達1Gbit/s	下行頻寬可達1.2Gbit/s或2.5Gbit/s；上行頻寬可達622Mbit/s、1.2Gbit/s或2.5Gbit/s。	VDSL2有八種不同子規格，最高可支援100Mbit/s對稱上下行，亦可依實際需要調整上下行比例。
支援廣播下行與TDM上行	以TDM進行廣播下行；以TDMA進行上行	採用獨立多音頻調變，上下行皆採FDD
每埠支援三十二名用戶	最高支援六十四名用戶	1:1連接
距離可達20公里	距離可達37公里	線路長度最長可達6～7公里，但短距離時效率較佳

資料來源：Dell'Oro Group, Access Report: Five Year Forecast 2007-2011  

目前EPON技術在日本非常流行，同時也開始擴散到其他亞洲國家，如中國大陸與南韓。EPON是一種以乙太網技術為基礎的被動光纖網路，其標準為國際電子電機工程師協會(IEEE)所制定的IEEE P802.3ah。根據目前的標準，EPON可提供1Gbit/s的資料串流頻寬，光纖線路終端(OLT)與光纖網路終端(ONT)之間的距離可達20公里。每一埠EPON連接埠可支援三十二名用戶。  

GPON技術則是國際電信聯盟的ITU-T G984.1、G984.2、G984.3、G984.4與G984.5標準。該技術可望為歐洲與北美的光纖到府服務所採用。GPON是一種基於通用訊框協定(GFP)的技術，具備開放式的介面，因此可很有效率地運用在不同的傳輸協定上。GPON可以提供2.5Gbit/s上下行對稱與非對稱傳輸頻寬，涵蓋距離最遠可達37公里。每一埠GPON連接埠可支援六十四名用戶。G984.4與G984.5標準則各自增加了動態頻寬指派(Dynamic Bandwidth Assignment, DBA)機制與保護選項功能，以強化GPON在實際環境中的服務品質。  

VDSL2雖然是以銅纜為基礎的寬頻接取技術，但事實上已被視為光纖網路架構中不可或缺的一環。VDSL2是一種專門為接取網路應用所設計的實體層技術，採用獨立多音頻調變技術以提供消費者更高的接取頻寬。依其所支援的訊號傳輸距離，VDSL2有短距離到超長距離等八種不同的子規格，以滿足不同的應用需求。新的VDSL2技術還支援其他新功能，如內建服務品質(QoS)機制、脈衝噪訊保護(INP)、無縫式速率調整(Seamless Rate Adaptation, SRA)、快速速率調整(Rapid Rate Adaptation, RRA)(圖2)、通道綑綁(Channel Bounding)等功能。這些功能都有助於提升VDSL的服務品質。

圖2　為了滿足IPTV應用需求，RRA等頻寬配置技術將是VDSL的標準功能。

VDSL2的另一項技術優勢在於支援端對端(End to End)的網際網路通訊協定(IP)傳輸。所有新部署的接取網路都已經支援IP通訊技術，因此，當電信業者將光纖終點推進到用戶端附近，準備開始提供IP視訊節目等加值服務以增加營收時，VDSL2可允許營運商直接利用現有的設備快速達成目標。  

一步到位風險過高　循序漸進方能實現光纖到府遠景  

雖然FTTH架構是讓電信業者一勞永逸解決頻寬升級挑戰的最佳解決方案，但高昂的布建成本與漫長的施工時間已足以讓營運商裹足不前。不過，在三合一服務等先進加值應用的誘使下，營運商仍有足夠的動機(或被迫)進行頻寬升級投資。因此，在考量應用需求與建置成本後，混合式的FTTx架構仍將是電信業者在實際進行網路布建時的真正選擇。  

(本文作者任職於Ikanos)