光通訊應用技術與架構

一、光通訊應用變革 在這一波Triple Play趨勢，導致電信公司主導Voice、Data及Video的三機一體集中管理方式將訊號傳輸至家庭，造成頻寬增加，其IP化過程中衍生出VoIP及IPTV兩種新型產業，使Digital Home時代正式來臨。 光傳輸HDTV頻寬需求就需達到25Mbps以上，以目前佔整體寬頻比重達75%的主流ADSL2+最高傳輸速度26Mbps，未來頻寬已呈現不足。 而在根據CacheLogic的全球監控網路顯示，所有網際網路流量之中，P2P檔案共享平台的流量就佔了約60%，其中eDonkey已經取代了 BitTorrent的第一名的地位。BitTorrent就佔去所有網際網路流量的30%，另外沒有使用中央伺服器或追蹤網站的eDonkey系統消耗 了網際網路的頻寬居次。 在美國P2P網路通訊出現復甦的跡象，四種最受歡迎的檔案交換系統(eDonkey、BitTorrent、FastTrack與 Gnutella)所交換的檔案內容中，62%的內容是影片，11%是音樂相關，剩下的則是各類檔案類型，但此種網路下載方式仍需佔用大量頻寬。 然而目前最新在亞洲地區興起的PPStream、Afreeca、PPLive⋯.等一種以P2P共享機制建立的影音播放平台，有別於一 般單向的網路電視總是受限於頻寬與機器的負荷，當收看的人越多時，網路頻寬與伺服器等的需求量就越大，如果遇到如世界盃足球賽這樣的體育盛事，同時觀看的 人數可能數萬、數十萬，若要應付如此龐大的頻寬需求，可能不是一般網路公司或個人的人頻寬可以承受。 然而這種使用圖特的P2P-Streaming技術，透過P2P多人共享的機制，讓看過的人也可將影音內容分享給其他尚未看過的電腦，結 合全世界電腦的頻寬與運算能力，讓更多人可以同時欣賞到精彩的節目內容，頻寬需求較以往少的多了，使全球目前因FTTH的成本太高，而先期採用節省成本的 FTTx變通方案達到30M頻寬，已能夠獲得清晰的IPTV電視內容，滿足一般消費者需求。 二、光通訊技術與架構 光通訊產業自2001年網路泡沫化後，沈寂了一段時間，到了2005年全球光通訊產業已有回溫情況，最主要的推力為各地在寬頻網路建設的開始，以日本在政府推動FTTH(Fiber To The Home)相關建設上最為積極。 網路系統結構由局端設備（OLT）、遠端設備（ONU）所構成，以往光纖通訊設備骨幹網路(Backbone)以SDH/SONET為主， 目前主流的FTTH網路架構，大多的通訊服務業者，在機房的內部設置由OLT、VIDEO、WDM和Splitter等4個大部分，所配合而成的4分支線 路，並且在近旁的光纖接續盒（Fiber Optic Closure），配有了8分支的光訊號分配功能分光器設備。 WDM (Wavelength Division Multiplexing)技術為再一步提高光纖傳輸容量所因應而生產品，WDM為雙向性的被動元件，能在一條光纖內同時傳送數個不同波長的光信號，前端 以多工(Multiplexing)方式將不同波長的光訊號組合入一條光纖中，後端再以解多工(Demultiplexing)方式將不同波長的光訊號分 光，將可大幅提升傳輸容量，也免除了所費不貲的光纖再鋪設工程。 而DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）和WDM的差別在於DWDM必須在1550nm附近的波段(1530.33~1563.86，C Band)盡可能細分波長，每一波長之間約0.8nm、100GHZ。 通常WDM是指波長為4或小於4之系統，而DWDM則指波長數目為8或大於8之系統，目前市場主流為16波長，其次是32波長，8波長的產 品比重不大，市場未來波長數目將會增加至40波長，甚至達100波長以符合頻寬需求，未來只需隨技術發展更換更高階DWDM設備就可使原有的光纖網路頻寬 大幅成長，但由於DWDM設備價格昂貴，一般應用在管道間光纖鋪設使用已滿，需重新開挖道路、配置管線與光纖線路時，電信單位才會考量購置，在目前全球光 纖使用普及率僅日本較高外，其餘各國普及率不高情況下，大量採購機會著實不多。 在僅討論有線網路建置上，為縮短銅線使用距離將光纖進一步向用戶端延伸，光纖網路已從骨幹網路進一步擴充至城域網路，但在Last Mile上，電信公司由於需考量節點的用戶數量、用戶頻寬、管線資源、建置成本、維護成本等，而有了所謂FTTx架構，目前FTTx建置，分為FTTC (Fiber to the curb)、FTTB(Fiber to the building)和FTTH(Fiber to the home)三種。 在前兩種FTTC及FTTB架構下，Last Mile建置主要仍以舊電話線或網路線的銅線為傳輸介質，終端接取設備則包括ADSL、ADSL2+、VDSL、VDSL2和LAN，末端下載頻寬最高由ADSL的8M至VDSL2與LAN的100M。 但在FTTH架構，Last Mile則以光纖為傳輸介質，分為P2P和P2MP兩種架構，P2P以專線方式直接光纖到府，適合使用頻寬較大的高價值用戶，而P2MP則分為G-PON （Gigabit-capable Passive Optical Network）或是GE-PON（Gigabit-eather Passive Optical Network）系統，為控制光纖網路中的光纖數，來達到減少線路成本，所以目前大多都採用多重波長傳送技術，在這樣的技術中，需要將不同波長的光訊號合 耦合成在一條光纖中，以一道光波來傳遞訊息，並採光纖分光器，以TDM (Time Division Multiplexing)的技術來提升光訊號的發射頻率，提高傳輸容量，在TDM系統中，每一通訊站都給予一段存取通道的時間(時槽 Time Slot)，這段時間由通道上各站予以平分，輪流使用通道，其最大分支數為64（G-PON）或者是32（GE-PON），下傳（通訊服務業者到加入者） 的光訊號的波長為1,490nm，上傳（加入者到通訊服務業者）的光訊號為1,310nm。在1.25G的GEPON的32分光比與2.5G的GPON在 64分光比下，每個用戶的平均保證頻寬至少可達30M。