「光富台灣新主張，光富歌兒大家唱，光纖到家傳四方…」的歌聲正從電視的一端播送著，抬頭仔細一看原來是建設公司廣告的光纖建案。其中吸引人的即是智慧型居住環境(Intelligent Community)的附加功能，不但提升了建築物的價值，更讓每位住戶體驗到寬頻網路所帶來的便利；相信光纖到家(FTTH)將會成為日後每一棟新蓋建築的基本配備，就像擁有電話線路一般。
關鍵應用創造FTTH成長
正因為光纖具備高速傳輸的優勢，在數位多媒體內容傳輸需求的推動下，消費市場對於光纖連網的接受度勢將愈來愈高。資策會資訊市場情報中心(MIC)預估，台灣光纖網路(FTTx)用戶數，至2008年時會達到一百萬戶，預期至2010年將超過二百五十萬戶。
此外，連接上網的平台將不再只有電腦而已，透過高速頻寬網路及穩定流量品質的光纖路由，無論是電視、影音家電、冰箱、冷氣機、洗衣機、電話等，搭配IPv6都可以與網路連線，提供更多樣的服務內容。除了家中的數位家電應用之外，更可以享受包含線上學習、醫療、娛樂、宅配及團購等更多的貼心生活服務。
數位家庭的智慧型居住環境如圖1所示，包含影音視訊的媒體流(Streaming)，如互動電視、隨選視訊等；網際網路，如個人化網頁服務平台、線上學習等；娛樂，如線上遊戲、旅遊情境體驗；平台管理(Control)，如使用集中或分散式控管數位家電及其監控使用效能等；居家安全(Security)，如視訊監控、線上醫療等；企業級服務(Corporate Access)，如數據網路專線、網路語音及影像服務等，所有的應用皆可以在FTTH環境下同時進行並保障其服務品質及內容。
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資料來源：光纖建築標章官方網站
圖1 智慧型居住環境 |
花在刀口上的網路架構
為了適應不同用戶對於關鍵應用的需求、同時考量各棟大樓型態的差異，以及地域區別或整合現有電信網路，如何滿足各式各樣用戶對於數位服務應用的需求，即成為FTTH營運業者導入系統的關鍵。
一般網路規畫的範疇包含光纖到大樓(Fiber To The Building, FTTB)、光纖到家(Fiber To The Home, FTTH)或稱光纖到用戶(Fiber To The User, FTTU)，及光纖到用戶設備(Fiber To The Premise, FTTP)、光纖到電信箱(Fiber To The Cabinet, FTTC)或光纖到節點(Fiber To The Node, FTTN)等多樣化的選擇。據觀察，國內目前電信及線纜(Cable)業者主要以FTTB為主打策略、真正光纖到家的FTTH其實不多，原因在於集合式住宅及商用大樓占據了絕大多數的比例，其中搭配的網路型態包含：
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對於最後一哩(Last Mile)仍舊以同軸雙絞線為主的用戶而言(圖2)，透過被動式光網路(PON)及ADSL/ADSL2+或VDSL的搭配，將是寬頻服務的最佳選擇；對於業者而言，亦可以有效益地整合現有線路來進行網路規畫。
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資料來源：http://www.exfo.ru/en/applications/FTTx-Overview.aspx
圖2 光纖到家網路示意圖 |
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相對於一般用戶，直接提供乙太網路(Ethernet)服務是企業用戶偏好的選擇，一來可以節省大寬頻服務電路專線費用，二來可以使用網路語音通訊協定(VoIP)及影像視訊會議等功能；若同時租用交換機與路由器時，亦可以有效配置話務及兼顧保密等安全性設定。 |
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對於綜合前兩項用戶於同一棟大樓的網路方案，目前以乙太網路架構的同步光纖網路(Ethernet-over-SONET, EoS)和乙太網路架構非同步數位階層(Ethernet over plesiochronous Digital Hierarchy, EoPDH)為最佳選擇，不但兼具傳統同軸雙絞線與數據服務提供的彈性，更可整合於目前已建設的傳統及數據網路，以及有效地控管網路管理平台。 |
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被視為終極全面光纖到家，提供最完整語音、數據及影像三合一匯流(Triple Play)服務的平台，同時也是宣告全光纖時代的來臨。為了配合高速、穩定及安全的流量服務，各營運業者在其骨幹、都會及接取路由網路的系統早已布建光纖電路，當最終用戶也使用光纖平台時，不但能有效提供服務寬頻及應用多樣性，對於服務品質、流量監控及安全性更可以大大提升；但初期用戶使用的頻寬及應用有限，故以平均用戶貢獻度(ARPU)考量，並非各營運業者會在初期建置的首選。 |
而依據國情及環境的不同，布建FTTH的戶外施工方法(Outside Plan)也大不相同(圖3)，日本在局端(Central Office, CO)配置PON系統光線路終端(OLT)後便直接與1：4分歧器相連，以地面下管道延伸至主要集合住宅區，並在就近處爬上電線桿以及作第二次的1：8分歧器，以作為大量用戶的服務延伸。與戶外施工方法類似的美國，其中1：32分歧器是直接布放在集合式住宅，就近作一次性地服務延伸，主要依地域因素而定。相對之下，歐洲國家的布建則將相關的光纖線路及分歧器皆配置在地面下管道，透過人孔或手孔來作施工安裝及維護。
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資料來源：Fujikura(2007)
圖3 各國布建FTTH網路型態 |
QoS決定光纖用戶成長幅度
相對於供裝前的各種系統規格審驗及應用服務品質之評比，用戶申裝的考驗將更為嚴峻。原因在於用戶申請的服務不再只有電話、或寬頻上網的單一服務；而是一個高速的數位匯流服務平台。過去的DSL或專線數據服務經驗並不能全然適用在此一平台上，而是要做好客戶在大頻寬及數位匯流應用的品質要求驗證，並透過節省時間及成本的工具快速完成工作要求。同時，縮短各種障礙查修及恢復服務電路以滿足客戶的要求，更是決定用戶成長幅度的重要關鍵項目之一。一般決定服務品質的三個重要工程階段分別包括：
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對於一對多的分歧光纖而言，如何掌握每一條到用戶端的光纖品質是布建系統前相當重要的資訊，對於每段線路品質的功率衰減情形將影響到系統傳送流量的穩定性。
一般會使用光時域反射器(Optical Time Domain Reflectometry, OTDR)來進行量測，但能否精準的驗證關鍵即在「事件盲區精確度」的好壞。主要營運商如NTT、Yahoo! BB、KDDI、CTC、CNC、Verizon等皆使用小於1公尺的規範來作驗證(圖4)，配合工程操作模式在具備80公分事件盲區的OTDR量測下，有效連續驗證多芯數的用戶端光纖品質。
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資料來源：安立知
圖4 FTTH光纖品質驗證 |
當光纖布建完成後，經驗法則是用戶將會逐一供裝而非同時提出服務需求，對於大頻寬及數位匯流服務而言，客戶將開始要求要看到測試報表的品質後才會簽回完工合約。因此，這一階段的重點在於有效人力運用及使用經濟及正確的驗證工具。如圖5所示，中心機房或頭端機房(HeadEnd, HE)將固定配置PON OLT設備，同時配掛數位匯流測試器(暫稱為A)；而用戶端則隨著PON用戶設備遠端設備(Optical Network Unit, ONU)設定好了之後，再加掛另一台數位匯流測試器(暫稱為B)，此時用戶端現場工程人員可將B設為主要控制端(Master)；而A則設定為附屬配合端(Slave)，如此即可同時控制兩台儀器作數據流量、VoIP語音及影音品質等驗證，驗證結束後一個按鈕立即出報表並完成客戶驗收的工作，如此不但可以減輕工程人力的配置，亦可提供快速供裝的量測模式。
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資料來源：安立知
圖5 FTTH用戶設備品質驗證 |
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第二階段，則是常態性網路監控及品質維護。在光纖中，目前主要以PON光纖監控系統為主(圖6)，對於上線服務的光纖以波長1,625奈米或1,650奈米作為即時品質的測試，透過門檻值的設定對於光纖衰減損失、事件數量及反射值異常的情形加以分析及提早通報給相關網路維運及查修單位，以趕在客戶服務劣化或中斷或申告之前，預先處理，以有效防治網路品質的漏洞。
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資料來源：Fujikura, FiMO System
圖6 PON光纖監控系統 |
同時，也可以針對沒有在使用的光纖芯數(Dark Fiber)作定期品質的監控，以維持隨時上線服務的準備或緊急備用之需；一般以波長1,310奈米或1,550奈米為主，而驗證的項目同上線服務光纖相同。此系統的優點在於不但可以即時監控光纖品質的狀態，一旦遇到問題還可以立即與圖資資料庫系統關聯，以取得真實問題點的所在位置，並以行動或電子郵件警告訊息通報相關單位處理。
此外，相對光纖的即時監控，系統的穩定性更是影響客戶直接的服務感受。一般以系統網路管理平台作為設備告警及錯誤的監控，但通常收到異常現象發生時，客戶的申報電話早已經來臨，故如何有效配合流量及協定監測儀器來輔助網管平台作數位匯流流量劣化及遇到問題的障礙分析，即成為PON系統平日重要的維運工作項目之一。
如圖7，在CO或HE端皆以具備主動產生或被動監控流量的架構下，作為即時網路流量與PON協定的分析架構。一般作法在上層L2/L3設備上以鏡像(Mirror)、磁帶(Tape)或穿透的方式作相關數據流量分析，舉凡監控每個用戶流量大小、掉封包情形、延遲狀態、封包抖動劣化分析及PON操作、管理、維運(OAM)及媒體接取層控制(MPCP)等協定內容作即時訊息的監控，以有效對應及分析網管平台出現的任何異狀。同時，此流量及協定分析平台亦可以開啟解碼(Decode)功能，並關聯到封包分析(Ethereal)或封包監聽(Sniffer)以利不同應用層流量的進階分析，並進而提供相關數據及圖形化之報表，以提供定期優化與維護工作所需。
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資料來源：安立知
圖7 FTTH設備品質維護及監控 |
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依據執行光纖到家服務多年的日本營運業者經驗，FTTH的重要障礙問題點並非來自於設備本身，大多數是發生在光纖線路上面。如圖8所示，局端及用戶端設備的損毀率並不高，同時在主要幹道上的光纖問題也不大；多數發生問題的地方來自於從第二次分歧到用戶家中的支路光纖，一般約50公尺到2公里。多半起因為不正常連接、過度彎曲、因災害或動物及昆蟲啃咬、不當施工品質，以及用戶本身不良操作所造成。
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資料來源：安立知
圖8 FTTH最常發現障礙的問題點 |
因此，FTTH光纖障礙排除的重點將放在此段線路上為主，若能有效控制此段光纖線路品質及查修的速度，也就能提升客戶服務的滿意呈度。
對於可能要隨時外出到支路光纖或用戶端查修光纖品質的工程人員而言，合適的波長、量測工具體積、量測精確度，以及附加的相關功能著實重要。如圖9所示，在用戶端以可攜式遊戲機大小相同的工具，使用波長780奈米來查修光纖，是目前NTT及其相關營運業者的首選。因低於一般接收範圍，介於1,200～1,600奈米間，此波長不會造成局端設備的壞損，及具備較低動態範圍與發射功率，另外又具備光功率計用以檢測局端設備發射光源能量、可見光源以確認光纖事件的確實障礙位置，以及光纖端面清潔之檢查。如此足以有效地讓工程人員便利且快速的發現及解決問題；而除了相關光及光纖量測功能之外，另可搭配不同模組以進行數據流量及波長分多工(Wavelength Division Multiplexer, WDM)的品質驗證。
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資料來源：安立知
圖9 FTTH用戶光纖障礙分析 |
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FTTH平台是真正落實數位匯流應用及服務的重要指標，全球各地無不也全力投入以提升國家寬頻評比之競爭力，相較其它亞洲國家，台灣目前在寬頻布建及使用率仍然落後日本及韓國許多。要讓「台灣光富」的願景實現，不單單需要政策之積極作為，營運單位亦扮演著相當重要的火車頭角色；從應用面著手，將目前的建案整合並推動相關內容服務平台，相信在提供優良網路服務及應用內容前提下配合著實惠的價格方案，用戶的接受度將可望大幅提升。