FTTx產業交流會--FTTx Alliance Taiwan

工研院電通所 楊舜凱鄭至峰劉其堅顏瑞祥賴逸龍

(來自新電子雜誌2004年八月號)

摘要

現今人們對各種資訊應用的渴望驅動下，網路的頻寬成為無盡的追求目標。擁有高頻寬、大容量等特性的光纖，將逐漸取代傳統銅線傳輸，成為下一代網路媒介佈署的不二之選。光纖佈建已快速從骨幹、都會網路朝向接取網路發展，造成眾多寬頻光接取網路(FTTx)技術的競相出現，由FSAN和ITU-T制定的A/B/GPON，就是實現寬頻光接取網路最有潛力的技術。

現在大部分區域網路(LAN)都運作在100Mbit/s的頻寬上，許多大規模的商業公司也正邁向Gigabit Ethernet的1000Mbit/s頻寬。而在都會網路(MAN)核心與都會接取網路上，SONET/SDH/GE的頻寬容量非常充裕，這使得接近用戶端的接取網路產生了嚴重的頻寬瓶頸。與電纜傳輸相比較，光纖傳輸具有容量大、損耗小、防電磁干擾能力強等優點，因而，隨著光纖傳輸的成本逐步下降，接取網路的光纖化是必然的發展趨勢。 FTTx技術主要用於接取網路光纖化，範圍從區域電信機房局端設備到用戶終端設備，重要之局端設備為包括光線路終端 (Optical Line Terminal; OLT)、用戶終端設備為光網路單元(Optical Network Unit; ONU)或光網路終端(Optical Network Terminal; ONT)。光纖連接ONU主要有兩種方式，一種是用光纖直接連接，屬於點對點形式拓樸(Point to Point; P2P)，優點有工作簡單、容易管理、光纖頻寬專屬，缺點是光纖使用量大、成本投資較大；另一種是用被動式光網路(Passive Optical Network; PON)技術，屬點對多點形式拓樸方式(Point to Multi-Point; P2MP)，用光分歧器(Optical Splitter)將光分成多路送往用戶端(目前最常見為16或32路)，優點是光纖使用量較少，節省建置維護的成本，實體拓樸圖如圖2。

圖1、PON的基本佈建拓樸
資料來源：NTT Access Network Service Systems Laboratories Vol. 1 No. 7 Oct. 2003

在PON發展歷史上，以FSAN(Full Service Access Network)與ITU-T制定的APON(ATM PON)最早，後來演變成BPON(Broadband PON)，標準規格趨於完整而周詳，但隨著運營商和客戶的需求與競爭對手EPON的出現，功能開始朝向提昇速率與支援多服務(Multi-Service)發展，並演進成GPON(Gigabit-capable PON)。

PON技術研究及發展可以追溯至1995年，由21個全球主要電信運營商組合的FSAN組織，經由努力不懈，1998年10月通過以ATM協定為基礎的PON網路標準APON-G.983.1，隨後幾年又陸續通過其它重要的標準與修訂(表一所示)，由於技術採用成熟的ATM，因此APON提供用戶良好的服務品質。不過後來由於加強支援影像的服務，修訂成BPON標準。

2001年1月，FSAN組織針對1Gbit/s以上的PON標準進行研究。面對APON的傳送效率低，而EPON無法提供良好網路監測管理及品質服務保證的問題，希望能夠提出一個在PON網路上支援更高的速率，又可以支援多種服務，效能達最佳化的新方案。因此美歐日的運營商聯合提出了一份GSR(GPON Service Requirement)建議案，也成為後來ITU-T GPON(Gigabit PON)標準的基礎。在2003年3月，ITU-T在G.984.1文件對GPON的一般特性做了描述，另外在G.984.2文件對GPON的實體媒介層做了規定。而2004年2月初步完成的G.984.3文件，定義GPON傳輸聚合(Transmission Conversion; TC)層的規定，發展如圖3所示。

PON技術主要包括A/BPON、EPON以及GPON等。其中以GPON的頻寬利用率及傳輸速率最為優良。另外，為了同時支援語音、資料和視訊的應用，每個用戶的頻寬分配可以是靜態的，也可以是動態的。 GPON技術的優點可歸納為以下幾個方面：

1. 光纖接取網路是最能適應未來發展的解決方案，特別是和其它現有技術，如ATM、Ethernet、WDM型結合而形成的各種GPON技術已被證明是目前綜合寬頻接取層最經濟有效的方式。

2.與銅線電纜相比，GPON可減少維護費用，並徹底避免掉雜訊干擾。

4GPON在一定程度上對其所使用的傳輸媒介是通透的，升級起來比較容易。

5. GPON是當前眾多解決接取網路瓶頸技術中唯一可在單一波長下提供2.5G的頻寬，同時可傳送多個波長在一條光纖上。

6. 對於接取層來說，GPON具有高速率、高頻寬及非對稱性，更能適應未來的FTTx寬頻市場。

APON是最早出現的PON網路技術解決方案，但隨著運營商和客戶的需求與競爭對手EPON的出現，開始演化成BPON與GPON。GPON目前是解決寬頻多服務接取最理想的方式，提供高速與QoS保證能力，包含TDM、Data、Video等混合式保證要求。同時，GPON強大的保護機制以及電信運營級的服務管理和網路監控能力，對那些網路可靠度和生存性要求很高的運營商和用戶來說，具有很大的吸引力。隨著未來GPON技術的發展完整和大規模的應用下，相信GPON系統的成本會大幅下降，在未來的FTTx市場中，GPON將有很好的發展前景。