物聯網驅動網路流量爆炸性成長，並衝擊光纖網路市場。展望2016年，光纖網路速度將持續攀升，以16QAM調變格式為基礎的高速200G與單載波400G早期市場將開始成形。
隨著科技蓬勃發展，網路設備與技術廠商也必須不斷追求創新，以能為顧客帶來更新、更有效的流量傳輸方式。光纖網路(Optical Networking, ON)市場目前正值動盪時期，為了與更靈活的網路內容供應商競爭，傳統通訊服務供應商(CSP)無不積極尋求網路轉型，營運商與廠商之間的整合成了今日最普遍的現象。本文將要探討光纖網路市場在2016年後即將面臨的主要發展趨勢。
由於營運商普遍期望加速轉型過程，儘快升級採用雲端軟體驅動系統，電信網路在此趨勢下便首當其衝。在整個網路基礎建設生態系統中都能看到類似的轉型動作，對於支援大量資料傳輸的光纖網路設備市場來說，也帶來了不小的影響。
如此影響可從幾個面向看出，首先是設備的設計、建置、管理方式的變化，此外還有能支援流量激增的新技術，這些因素將會影響網路設備供應商(NEP)未來在市場上的競爭力。
此文將會探討光纖網路設備市場在2016年以及未來的主要發展趨勢，內容包含下述三項趨勢：
流量成長與性質急遽變化電信網路建置亂陣腳
流量的指數性成長將成為未來十年直接影響光纖網路演化的最大因素。接下來五年，全球行動與消費者固定寬頻網路的總資料流量將會以25%的年複合成長率(Compound Annual Growth Rate, CAGR)攀升，在2020年前可望突破一百萬PB(Petabyte)的資料量。為了在使用者與應用裝置之間(南北向)、以及資料中心應用裝置之間(東西向)建立連線，潛在的應用也需要倚賴光纖網路。兩種資料傳輸方向的成長都不容小覷，但東西向流量的增長更牽動了資料中心互連的高容量需求。此外，電信服務供應商目前正面臨加密影片的大幅成長，由於此類影片無法監控，也無法個別儲存或是優化，唯一的處理方式只有增加更多容量。
採用雲端服務對於光纖網路市場是極為有力的影響因素，也是左右網路演化的主要驅動力。無論是一般消費者或企業用戶，皆越來越常透過雲端取得線上應用、服務和工具(例如非電信服務)等。市場研究單位Ovum最新的企業調查顯示，有70%的企業在2015年底前已採用或正規劃採用雲端基礎設備服務。
物聯網(Internet of Things, IoT)的成長也會為網路帶來驚人影響，未來將會依照數量級(Orders of Magnitude)增加終端節點與流量。根據Ovum資料顯示，光是行動通訊，全球機器對機器(M2M)的連線數量在2019年可望達到5億2千9百萬，年複合成長率為17%。思科(Cisco)、愛立信(Ericsson)、華為及其他廠牌則預估物聯網連線量在2020年前將會衝破500億。
行動網路朝向5G發展的趨勢，雖然不算是主要的驅動元素，但同樣也增加了資料中心互連的流量。長程演進計畫(LTE)需要3G網路的十倍頻寬、先進長程演進計畫(LTE-A)的需求則是LTE的六倍，也就是將近百倍的3G網路頻寬。除了4G網路，目前仍在發展中的5G網路也需要更高容量，加上追求降低成本，在雲端無線接取網路(C-RAN)及光纖前段(Fronthaul)方面的需求也因應而生。營運商最終也將會為資料中心環境中的無線接取網路(RAN)進行虛擬化，這也更進一步刺激資料中心互連需求。
資料中心急速成長的另一個關鍵，在於通訊服務供應商朝向網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization, NFV)架構的發展。服務供應商、超大規模OTT資料中心營運商、甚或是設備及軟體廠商，這些標準組織無不全力支持此發展趨勢。雖然標準、網路、產品架構及生態系統至今皆尚未成形，此發展在各方面都具備資料中心架構的特性，且在未來數十年會帶來大量的資料中心互連需求。
最後，民眾在日常生活中將會發現接收內容的方式開始出現急遽轉變，亦即內容製作、散布與付款的方式將大不相同。現在有62%的消費者會觀看網路影片，Netflix與YouTube隨意一晚就能占據50%以上的流量。相較於OTT影片所需的資料量，語音服務流量可說是微乎其微，如此累積下來，電信商在2019年前預計會將2億9千3百萬的語音服務營收拱手讓給OTT廠商。甫進入市場的4K影片也會帶來撼動市場的大量頻寬需求，而未來還會有8K影片帶來的挑戰。
資料流量南北轉東西向
本文前段所提及的市場趨勢使得光纖網路的發展腳步大亂。電信服務供應商的中央辦公室慢慢轉變為資料中心，而OTT業者則開始提供更多電信服務。在傳統電信網路中，流量通常是從使用者端通向網路(中央辦公室)，接著再逆向傳回，此路線一般稱作南北向流量。由OTT供應商與電信公司所建置的資料中心數量持續增長，流量也因此受到極大影響。資料中心網路內大部分的流量都是由資料中心間的M2M流量所帶來的，稱作東西向流量。在OTT網路內容供應商相關的討論中可以發現，東西向的資料中心互連在整體流量中就占了90%，南北向流向僅有10%。
流量模式的變化是極其重要的典範轉移(Paradigm Shift)，也促使營運商重新思考網路建置的方式。現在市場需要的不是四處利用複雜的IP選路(Routing)模式，而是需要經過簡化的網路架構模組，藉由匯聚到有效平台上，將電信網路中傳統功能性層級扁平化。
產業發展速度超越兆位元
光纖傳輸的領域總是不斷追求更高頻寬的速度，除了花錢耗時，也常需要網路營運商替換網路架構中的關鍵元素。在1990年代時目睹了2.5G升級到10G的過程，並在跨越千禧年時見證40G的發展。
同調數位訊號處理(Digital Signal Processing, DSP)的出現改變了遊戲規則，為100G的主流部署鋪好道路。自2010年引入同調100G(Coherent 100G)以來，眾廠商在全球已產出超過28萬張100G與線路卡，此外在2014年也開始生產16QAM 200G/400G，截至目前已送出3千5百張線路卡。
雖然100G傳輸的時代尚未到來，以16QAM調變格式為基礎的高速200G與400G早期市場已開始慢慢成形。圖1呈現2014第三季至2015第二季之間所產出的線邊介面(Line-side Interface)分布與總容量，其中不同顏色對應到不同速度的介面，指針則代表在連續四季間出產的總容量。如圖1所示，允許運用16QAM的200G以及400G僅占總產出頻寬的些許比例，但隨著更多廠商引入容量，此數字也會跟著急遽成長，營運商則會開始選擇建置，當然價格也會跟著下降。
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| 圖1 各速度線邊介面分布 |
晶片製造商在過去三十年來不斷追求更高容量，在理想情況下，未來各廠商也會依循相同模式持續增加容量。但噪音所帶來的傳輸限制，使得今日城域(Metro)與長程(Long-haul)傳輸網路所使用的單一光纖也有傳輸容量的上限，此現象稱為「薛農極限(Shannon Limit)」，證明技術上確實存在著難以跨越的障礙。
儘管如此，現今技術還是有辦法能改善頻譜效率並增加光纖的乘載容量。光纖物理學家持續引進全新調變格式、全新光纖類型、超頻(Superchannel)傳輸、以及空間多工傳輸(Spatial Division Multiplexing, SDM)，努力將不可能轉為可能。
放眼2016，在經過產業的現場試驗以及普遍建置的早期採用階段之後，Ovum期望能看到16QAM 200G的採用度有明顯增長。若使用和100G設備相同的數位訊號處理晶片，200G能提供到兩倍的頻寬。這表示廠商確實需要訂出較高的價位，但整體費用還是比兩倍100G還要低。同時，也因為每個位元的傳輸成本較低，對於城域距離來說便成了不需三思的選擇。
網路內容供應商已開始採用該技術進行城域資料中心互連，此外也出現一些廠商採用結合拉曼放大(Raman Amplification)技術的長程以及距離稍短的海底連線。
在建置16QAM時，網路營運商犧牲了一些距離。為彌補並進一步提供其他選擇性，各廠商引進了8QAM調變格式，提供比100G更高的頻道速度(通常是150G/300G兩種載波)，觸及表現也較200G/400G來得理想。
高速光纖未來發展的下一步將會是單次載波(Single-subcarrier)400G的研發。元件廠商已為此引進全新調變器、接收器、以及較窄的雷射儀器，Ovum預計系統廠商所研發的下一代數位訊號處理也會跟進支援。相較於需要加倍雷射以及接收器的雙頻系統，單頻400G成本低得多，還能提供更理想的頻譜效率。
(本文作者為Ovum智慧網路首席分析師)