搶進最後一哩　10G EPON積極布局

最後一哩發展有商機  

從圖1可以看出，存取網路(Access Network)主要是由企業用戶和住宅用戶所組成。企業用戶一般說來較願意以較高的價格去購買較好的服務，例如較高的頻寬、較好的服務品質(QoS)與網路穩定度等；而住宅用戶主要是以價格考量。雖然最近的趨勢顯示，住宅用戶即使在使用價格很低的情況下，他們也都不願意忍受低頻寬。

圖1　存取網路之架構圖

在存取網路部分，住宅用戶長久以來主要採用數位用戶迴路(DSL)和線纜(Cable)兩種技術，而企業用戶主要採用點對點技術如光纖、銅線及微波。雖然習慣上常將「最後一哩」等同於「存取網路」，但這樣的用法是不太正確的。為了減少價格昂貴的局端(Central Office)數量，電信業者一直希望存取網路的距離能達到20公里或以上。而以銅導線為載體的寬頻技術，在20公里的傳輸距離限制裡，可以提供數十或數百Mbit/s之頻寬，但這似乎已是極限；反之，光纖理論上可提供數十Tbit/s頻寬。事實上，在成本考量的前提上，光纖已可提供數十Gbit/s頻寬供接入網使用。  

當電信業者想要增長接入網之傳輸距離，線材設備本身傳輸的穩定性可能變成一個問題。電信電信業者不願意花錢、花時間，而只是為了確認這些線材持續在傳送資料。被動光纖網路(PON)可移除在線材上所有主動元件(如電源)，主動元件僅在局端和用戶端，恰可解決此一問題。

10G EPON漸抬頭

EPON是採用IP和乙太網路(Ethernet)為基本傳輸機制的一種PON版本。EPON目前由1G、2.5G和10G等三代技術所組成。1G EPON布建於2004年，2.5G於2008年推出，10G EPON預定於2010年開始布建。  

10G EPON又有兩種版本，分別為非對稱式(Asymmetric)和對稱式(Symmetric)。非對稱式由10G下行頻寬(Downstream)和1G上行頻寬(Upstream)所組成。其中1G上行頻寬和1G EPON相同。對稱式則採用10G上行頻寬和下行頻寬。表1摘要三種世代EPON之重要特色。

網路設備供應商思科(Cisco)稍早時曾發表白皮書Approaching the Zettabyte Era，其中提到直至2012年之網際網路流量預測。其中一些結論與本文有高度相關，包括網際網路影音目前約占所有網路流量四分之一，各類影音流量總和在2012年之前將會占總流量的90%，YouTube的興起只是開始，線上影音將會經歷三波成長，且相較於過去預錄好的影音內容，未來考驗網際網路的將會是即時影像。  

而關於影音的三波成長(表2)，思科預測的第一波為2005～2010年，目前正經歷的這一波以PC為基礎的網際網路。伴隨著像YouTube等應用正驅動著網路流量的成長，在此波當中，網路流量是高度不對稱的，多數的流量集中在下行頻寬。值得注意是，目前電視內容非IP-base傳送， 仍然是纜線傳送。

第二波則是從電視延伸出的網際網路，時間是2010～2015年。一旦電視內容如廣播和隨選視訊(VoD)透過IP機上盒(STB)移入了網際網路，網路流量必然大幅增加。在第二波中，仍然是下行頻寬遠大於上行頻寬之非對稱式模式。  

到了第三波，也就是2015年以後，視訊電話、視訊會議及虛擬合作等應用會因為網路瓶頸而被妨礙。第三波將迫使網路支援並提供比以往更大上傳頻寬之對稱性架構。  

成本/營收須平衡  

電信業者長期以來面臨到兩個基本問題，也就是如何在降低成本同時，能增加更多營收。在營收方面，流量管理和QoS是增加營收的關鍵。在成本方面，要在毋須更新昂貴的光纖設備、全面更換局端設備或者更換已布建之用戶端設備(CPE)前提下，來進行客戶數擴充和頻寬的升級。  

思科的研究報導中指出，客戶並不接受以流量計費的方式，反而較願意接受以服務的方式來付費。電信業者所布建的網路必須能夠提供大量用戶、應用與服務。

除了彈性，電信業者必須有效率的使用網路。這意味著在為電信業者帶來額外營收的環境下，網路必須藉由提供差異化與加值服務，維持高使用率。而這些需求可以藉由服務等級協定(SLA)和流量管理(Traffic Management)來達到。SLA允許電信業者針對不同終端用戶來保證不同的QoS，甚至可以針對單一終端客戶，來提供不同型態的服務。電信業者可以在不同價格下，提供寬範圍的SLA。因此客戶可付低價來使用服務，當支付較高費率時，則可享用高價值服務。  

流量管理主要執行兩項重要功能，一是確保每一個SLA能被強制執行，以便使用者能獲得與他們付款相當的服務。二是維護整個網路流量，確保在網路高負載的情況下，還能維持每個SLA之優先級。  

舉例來說，電信業者提供兩種服務等級給客戶：最佳效用型(經濟型)和保證頻寬型(昂貴型)。最佳效用型之SLA通常有一個正常使用頻寬，但並不保證最小頻寬。保證頻寬型之SLA則明確定義最小頻寬與最大頻寬。當在網路使用尖峰時間，流量管理將限制最佳效用型之服務，以確保頻寬服務符合他們的契約。  

為了維持低成本，電信業者要求在局端和用戶端的網路設備盡可能低廉。當然維護和網路升級的成本也一樣重要。以細項來說，電信業者的網路必須支援共存(Co-existence)。共存是指在不須布建新基礎建設的前提下，必須同時支持新舊設備在同一個網路中。在已布建數以百萬計的終端設備下，以成本的角度來看，升級或是替換掉這些設備是不切實際的。新一代的終端設備必須在毋需新的光纖設備就能布建。因此新舊終端設備必須共存於同一個實體網路中(圖2)。

圖2　局端與用戶端共存架構

10G邁向融合  

前文所述三代EPON技術完全符合思科所提及三波之需求。目前第一代EPON對應到第一波，1Gbit/s的下載頻寬能夠支持像YouTube、標準畫質(SD)網路電視(IPTV)等電腦影像需求。

到了第二波Internet Video-to-TV，將會看到頻道的增加，畫質將轉進至高畫質和VoD應用的增加。第二波的應用服務仍屬於非對稱式服務，乃多由2.5G和10G非對稱式EPON來提供服務。第二波服務將隨著時間而逐漸增加，而且對價格波動是非常敏感的。2.5G EPON和10G EPON提供不同價格，可滿足電信業者針對他們提供的服務來擴充他們網路頻寬。  

最後，第三波Video Communication將會要求網路升級至10G以支援對稱式高頻寬網路。早期這些轉換大都由企業用戶來驅動。由於EPON網路支援共存，這些早期提供的商業服務在同一網路上，將可分享一些住宅用戶，如此又降低推出成本。電信業者最終將能夠提供對稱式服務給住宅用戶。  

目前有EPON和超高速被動光纖網路(GPON)兩種主要PON技術，EPON是以乙太網路為基礎並遵循IEEE標準而打造，至於GPON是由ATM導出的版本，並遵循國際電信組織(ITU)而規畫。EPON和GPON由於實體層不同導致晶片、硬體和光模組不一致，在目前1G/2.5G版本中並不相容。  

在10G網路版本之世代當中，ITU和IEEE正討論在實體層規格的整合計畫。這種GPON和EPON的競合關係將允許晶片、光元件和硬體平台高度相容，進而降低成本。屆時EPON和GPON的差異，將僅存在於高層，而通常由軟體來實現。電信業者將可在享受單一實體層成本的好處，並選擇10G PON的技術。  

簡言之，未來數年內，存取網路將會伴隨新服務如語音通訊而發生轉換，伴隨著新服務如影像通訊之誕生，將會推動高頻寬和流量管理的需求。此時電信業者會面對「如何讓存取網路滿足低成本要求，以及從這些新服務來增加營收？」的新議題。而正如本文所提，PON技術才是能滿足電信業者現在與未來所有要求之技術。  

這三代的EPON技術完全符合思科所預測的三波網路使用量需求。藉由支持次世代技術共存性與向下相容，EPON提供電信業者最後一哩之最佳解決方案。  

(本文作者為Teknovus 10G產品管理總監)