成本最佳化考量千頭萬緒　光纖網路布建吹起共構風

光纖網路布建的考量因素繁雜，相關投資金額又往往有如天文數字，為了有效控制網路布建的資本支出(CAPEX)與後續的維運成本(OPEX)，網路整合業者目前都提供完整涵蓋設計、工程、專案管理、維運光纖網路所需的解決方案，讓電信業者可以視實際狀況把光纖接取延伸到最具經濟效益的節點，亦即FTTx。在網路整合業者的支援下，營運商可以有效率地提供服務給不斷成長的客戶群。  

本文將從現場測試與日益增加的FTTx實際布建經驗來驗證被動光纖網路的設計與布建概念，並指出一些營運商在布建網路時所可能遭遇到的陷阱。  

布建環境特性各異　成本最佳化沒有單一解答  

激烈爭論何種布建架構才是正確的FTTx布建方式的年代已經過去了。絕大多數的業界成員都已經體認到，明智地混合各種技術，將光纖接取延伸到最具經濟效應的節點，讓電信業者可以用最具競爭力的方式提供用戶各種需要高頻寬的服務，才是真正的重點。要針對本地的實際需要決定該採用哪些技術，需要對各種技術與解決方案都具備廣泛的了解，而且還要知道該如何有效率地將這些不同技術實作結合在一起。  

根據業界普遍接受的經驗法則，一個光纖接取網路的布建資本支出中，約有三分之二花費在被動基礎設備的投資上。但就像其他經驗法則一樣，這個經驗法則本身也值得被進一步檢視，因為被動基礎設備必須是網路中最可靠、也最必須經得起時間考驗的環節，而且被動基礎設備的更換不易，因此必須從布建之初就審慎從事。  

特別是在外線(Outside Plant, OSP)部分，其設計必須考量到當地環境的複雜特性，同時將現有技術的需求以及未來的升級規畫都一併設想。此外，施工的工法及其成本結構也是進行設計時的重點。在進行實際布建時，營運商必須有一個面面俱到的專案管理團隊來確保路權許可、管理承包商與供應商、控制時間與預算並與整個專案中的各方快速公開地進行溝通，以協調各方的期待與需求。  

中央式vs.分散式　外線工程設計各有利弊  

一個前瞻性的光纖網路架構必須考慮到營運商向用戶提供的服務包裹方案、設備的實際狀況與用戶的分級。根據光分歧器布建的位置，有中央式架構(圖1)與分散式架構(圖2)兩種主要的被動光纖網路拓撲結構可以滿足大眾市場對光纖到府的需求，設計工程師可以視其實際狀況選擇其中一種。

圖1　中央式光分歧器架構

圖2　分散式光分歧器架構

中央式架構由於允許營運商對分歧器的輸出進行各種調整修補，因此營運商可以非常彈性地進行訂戶頻寬畫分，因此當營運商要升級頻寬時較為有利，且可以用模組化的方式增加網路的規模。  

相較之下，分散式架構由於使用的光纖數量較少、交接點較少且設備的尺寸也比較小，因此在某些環境下，其成本效益比中央式架構更佳。  

超高速被動光纖網路(GPON)標準由於具備2.4Gbit/s下行頻寬、1.2Gbit/s上行頻寬，且最大分光比可達1：64，因此在進行網路規畫時可以有更大的彈性來滿足不同需求，須要進一步考量。雖然GPON的理論最大涵蓋距離可達60公里，但在實際環境中的各項參數影響下，20公里是比較安全的涵蓋距離。如果目標涵蓋距離超過20公里，必須搭配其他配套方案。  

如果光纖網路的布建區域為建築物密集的地區，由於與既存的銅纜線路和傳統接取服務(如xDSL)重疊，因此相較於營運商可以從零開始進行布建的新開發區域(Green Field)，在這類地區的用戶採用光纖到府服務的比率通常較低。因為網路的布建計畫與設計好壞，會影響用戶對光纖服務的接受度(圖3)。

圖3　GPON網路規畫考量要點

雖然了解用戶目前對頻寬的需求對於工程師進行網路設計而言有很大的益處，但在進行網路容量規畫時，更應該花費心力在精算未來的頻寬需求上，特別是部署區域充斥高層建築物(Multi-Story Building)時，精準預估未來的頻寬需求更是關鍵。這些預估應包含的項目包含：優先區域預選、地點列表、需求的名稱與類型以及用戶可能需要的服務與頻寬。營運商必須把用戶需求做出分類群組，才能形成有意義的服務區域，包含對需求進行優先排序以形成服務區域叢集(Cluster)與服務區域界定。  

雖然營運商是以提供給用戶單位(用戶家中或公寓)的頻寬高低以及GPON的光纖網路終端(ONT)做為計價收費的標準，設計人員在進行網路規畫時，應以將所有可能造成損失的因素都納入光損預算(Optical Loss Budget)的計算中，這些因素包含多波長、維護交接點、線路老化、環境以及未來可能導入的分波多工技術(WDM)。  

善用現有資源方可降低資本支出  

連接用戶端電子設備與局端(CO)的光纖外線可以分成饋線線路(Feeder)、分配線路(Distribution)與引入線路(Drop)。光纖外線是整個網路中最重要的環節，因為它的布建成本高昂，而且一旦布建後就很難更動。  

對營運商而言，開挖絕對是布建光纖網路的下下策。因為開挖的成本高昂，若要將網路布建的資本支出最佳化，自然應該從避免開挖著手。事實上，只要仔細分析，在布線區域裡常會有現成的管線通道基礎設施可用，與這些現成的管線共構可以省下不少成本。因此，營運商在進行網路規畫時，應該注意布線區域中是否有其他合作夥伴已經擁有現成的管線基礎設施，對方分享的意願如何。一些可能擁有現成管線的第三方業者包含電力公司、水公司、天然氣公司等等，大眾運輸公司與下水道的擁有者也是可以留意的對象。表1為各種可能的既存管線類型與路權擁有者，以及將光纖線路與不同管線類型共構所能享受到的優勢與劣勢比較。

表1　路權的類型與其優劣比較
路權類型	優勢	劣勢
公共道路	法令規範明確	須自行處理所有工程相關事宜
私有土地	表面開挖與回復工程需求較少，也較不須擔心其他第三方開挖不慎導致線路損壞	租金昂貴且須自行處理所有工程相關事宜
電力線路	完整的涵蓋範圍	管線空間狹窄
自來水線路	完整的涵蓋範圍	可用管線只到大型建築物，一般住家的配線管線太過狹窄難以共構
瓦斯線路	管線空間寬敞	只能運用在核心或主要網路，且有嚴格的安全規範
下水道	完整的涵蓋範圍，且管線空間寬敞	只能適用在具有良好下水道管理工程的地區
鐵路	同私有土地	只能適用於核心或主要網路
固網/有線電視業者	最完整的最後一哩線路涵蓋範圍	因為競爭的緣故，這類業者通常不願意合作

維運成本負擔不容輕忽  

許多營運商在進行網路布建時，往往只把重心放在縮減網路布建的資本支出上，因為縮減資本支出的效果是立即性的，可以從帳面上清楚看見成本數字縮減。相較之下，維運成本則是一種隱性的成本，會隨著時間增加而逐漸變成營運商的重擔。  

因此，針對維運成本進行最佳化可以帶來許多好處。例如以PON技術來布建接取網路，便可以省下大筆電費支出與供電系統的維護成本，而且PON的線路在其生命週期中原則上不須進行更換，只會依據布建時所選用的設計方案逐漸增加更多新線路，以支援更多用戶數量。  

GPON是一種精簡型的光纖網路技術，它所需要的主動式設備不多，因此其所需的局端空間很小，再加上從主網路到光分歧器間的光纖實體線路數量、交接點與連接器也少，因此光耗損較低，可能故障的節點也減少了。因此，整體而言，其GPON的維運成本相當經濟，如能搭配嚴謹的光纖管理規則，將有助降低網路故障排除的成本，進一步提升網路維運的成本效益。  

如果營運商在布建網路時使用可支援長距離通訊(大於20公里)的光纖線材，更可精簡局端設備的數量，因此營運商可以裁撤多餘的局端設備，或是在進行網路規畫時就大量減少局端設備的數量。這對於降低網路安裝成本和後續的租金與維運開銷都有很大的幫助，在某些案例中，營運商甚至可以出售閒置的局端建築或土地。  

全球各地政府的法規政策也會對光纖網路設計和布建成本造成深遠的影響。目前全球各地的主管單位普遍皆希望光纖纜線可以與其他既存的管線共構(公平存取)，有時政府單位也會投資鋪設被動光纖網路(開放存取)、加速光纖鬆綁(Fiber Unbunding)甚至光纖到府(圖4)。營運商在進行網路規畫時也必須將法規相關的因素納入考量，並據此進行規畫。

圖4　光纖與其他既存管線共構能顯著降低部署成本

對光纖網路的布建而言，專案管理跟網路設計與工程是一樣重要的因素。一個優秀的專案團隊應該由有經驗的專案經理領導，以確保各方資訊能迅速清楚地交換。專案經理對光纖網路的建置而言非常關鍵，因為他必須組織承包商和設備供應商的網路，並且對本地承包商的生態與網路中所採用的產品方案有深入的了解，方可確保網路的施工品質並在預定的時間和工程預算內完成任務。  

目前營運商進行大規模光纖網路布建以滿足用戶日益提升的頻寬需求時，GPON是最具經濟效益的選擇。GPON的外線很難靠著單一設計架構或工法就達到成本最佳化的目標，因為現場環境的變因太多，必須靈活應變。事實上，從最近的部署經驗來看，許多營運商都選擇用混合式的技術與工法來進行PON的 布建。  

為了確保服務成功，決策者必須用前瞻眼光來進行今日的網路設計，因為今天的投資必須能滿足快速演進的服務與資料酬載需求。這點非常關鍵，因為對營運商而言，若光纖網路必須經常投資更新設備以滿足各種新服務所需，其成本將成為不可負荷之重。  

營運商也必須與具備實際部署經驗的網路整合者合作，以管理為數眾多的供應商、承包商，同時和其他擁有路權的單位緊密配合。  

(本文作者任職於阿爾卡特朗訊)