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文．Venkat Sundaresan 單位：Ikanos公司
對許多電信運(yùn)營商而言，打造家家戶戶有光纖所須付出的代價(jià)太過高昂，但運(yùn)營商一方面無法負(fù)擔(dān)徹底翻修網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的成本，另一方面又不能承擔(dān)在三合一服務(wù)上落后給其它競爭者的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)矛盾，光纖與VDSL的混合式架構(gòu)遂應(yīng)運(yùn)而生。
由于成本的緣故，徹底光纖化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)目前仍猶如鳳毛麟角般稀有，即使是最著名的光纖到戶(FTTH)服務(wù)部署案例，也并未采取全面光化的架構(gòu)。目前全球絕大多數(shù)的運(yùn)營商均采用混合式的架構(gòu)，例如日本、韓國、北美和中國的主要電信運(yùn)營商，均打算在部分最后一公里線路或多住戶單元(MDU)中繼續(xù)沿用目前既有的銅纜基礎(chǔ)設(shè)備，以避免破壞建筑并加快從新寬帶服務(wù)中回收投資的速度。
第二代超高速數(shù)字用戶回路(VDSL2)在這些混合式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中扮演重要的角色。在VDSL2的協(xié)助下，運(yùn)營商可以通過既有銅纜線路提供給用戶上下行均可達(dá)100Mbit/s的對稱帶寬，以支持網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)、網(wǎng)絡(luò)游戲、P2P分享以及其它對帶寬需求極高的應(yīng)用。
全面光化的光纖到戶架構(gòu)當(dāng)然也能游刃有余地支持上述應(yīng)用，但由于其基礎(chǔ)設(shè)施必須重新鋪設(shè)，因此其成本高昂且曠日費(fèi)時(shí)。以目前有全光化接入服務(wù)的美國Verizon與日本NTT為例，這兩家公司曾于2006年透露其每戶建網(wǎng)成本介于1,000～1,750美元之間。其它宣布將投資提供光纖到戶服務(wù)的電信運(yùn)營商，如韓國KT與臺(tái)灣中華電信雖未對外透露其每戶的建網(wǎng)成本，但業(yè)界普遍認(rèn)為其成本應(yīng)與上述數(shù)字差距不遠(yuǎn)。如此高昂的建網(wǎng)成本使運(yùn)營商必須更有耐心地等待投資回收完成。
混合式架構(gòu)讓魚與熊掌可以兼得
在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)全面光化窒礙難行的現(xiàn)實(shí)下，業(yè)界提出許多因應(yīng)之道，如光纖到大樓(FTTB)、光纖到節(jié)點(diǎn)(FTTN)、光纖到遠(yuǎn)程(FTTR)、光纖到交換箱(FTTC)等，統(tǒng)稱為FTTx。其中FTTB因?yàn)檫m用于人口稠密、遍布多住戶單元型建筑物如出租公寓、住宅大樓、旅館等的都會(huì)地帶，因此特別受到矚目。
在FTTB架構(gòu)中，運(yùn)營商只須將光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)到每一棟建筑，然后建筑物內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)接入則由運(yùn)行在既存銅纜基礎(chǔ)設(shè)備上的VDSL2接手。在許多情況下，這樣的架構(gòu)是對現(xiàn)有的高樓層建筑物提供高速寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的唯一選擇，因?yàn)檫@類建筑物的垂直管線通道通常空間狹小，且當(dāng)初在設(shè)計(jì)施工時(shí)，建設(shè)公司通常不會(huì)預(yù)留太多空間給其它纜線使用(圖1)。許多亞洲、歐洲與北美的電信運(yùn)營商，在都會(huì)區(qū)都是采用FTTB架構(gòu)來提供寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
圖1 FTTB架構(gòu)
利用已經(jīng)鋪設(shè)在垂直管線通道的銅纜基礎(chǔ)設(shè)備來提供VDSL2接入，運(yùn)營商可以將銅纜的效益發(fā)揮到最大，以高帶寬平臺(tái)提供更多高價(jià)值的服務(wù)，因?yàn)橄噍^于銅纜外線，建筑物內(nèi)部的銅纜線路長度較短，而且受到妥善保護(hù)。例如，通過VDSL2，電信運(yùn)營商可以完整利用30MHz的頻譜提供高達(dá)100Mbit/s的上下行對稱帶寬，這樣的高帶寬是電信運(yùn)營商營銷宣傳的利器，因?yàn)檫@是目前最快速的最后一公里接入服務(wù)。更重要的是，電信運(yùn)營商可利用這個(gè)平臺(tái)提供高畫質(zhì)網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)與其它先進(jìn)寬帶服務(wù)，以創(chuàng)造新的收入來源。
除了FTTB之外，F(xiàn)TTN、FTTR、FTTC等混合式架構(gòu)也都是同類型的深光纖(Deep Fiber)架構(gòu)。通過在銅纜端采用VDSL2技術(shù)，其實(shí)混合式架構(gòu)跟全面光化的FTTH架構(gòu)所能滿足的應(yīng)用需求差異不大，但混合式架構(gòu)有顯著的成本優(yōu)勢(表1)。在FTTN/ FTTR/FTTC架構(gòu)中，光纖網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)設(shè)在一個(gè)遠(yuǎn)程終端設(shè)備(通常是路邊的交換箱)，再由此交換箱對鄰近地區(qū)提供服務(wù)。因此，交換箱必須肩負(fù)起將光信號轉(zhuǎn)換成電子信號的責(zé)任。目前全球有許多電信運(yùn)營商也采用這種架構(gòu)，如歐洲的Belgacom、德意志電信(Deutsche Telekom)與Swisscom；北美則有AT&T采用這種架構(gòu)。表2為全球各大電信運(yùn)營商所采用的光纖鋪設(shè)架構(gòu)。
使用FTTN/FTTR/FTTC架構(gòu)可以讓運(yùn)營商在運(yùn)營區(qū)域的中心點(diǎn)鋪設(shè)一條高容量的光纖線路，然后由該節(jié)點(diǎn)設(shè)備向鄰近地區(qū)提供服務(wù)。對電信運(yùn)營商而言，這類架構(gòu)有三大好處：首先，對運(yùn)營區(qū)域的客戶所造成的干擾較少，因?yàn)殡娦胚\(yùn)營商可以利用更多已經(jīng)鋪設(shè)好的銅纜線路，不須四處開挖以埋設(shè)新的線路；第二，施工期更短，能加快服務(wù)的推出時(shí)間，進(jìn)而加速投資回收的速度；第三，由于大量利用現(xiàn)有的設(shè)備與線路，因此電信運(yùn)營商的投資負(fù)擔(dān)較低。
但這種架構(gòu)所能提供的升級性相對有限，因此普遍被認(rèn)為是一種過渡性的架構(gòu)。若運(yùn)營商要進(jìn)一步升級帶寬以提供更多網(wǎng)絡(luò)電視等高附加價(jià)值的服務(wù)，仍必須要將光纖節(jié)點(diǎn)推進(jìn)到離用戶更接近的地方，以確保用戶體驗(yàn)與服務(wù)質(zhì)量。值得一提的是，在上述四種FTTx架構(gòu)中，扣除適合應(yīng)用于城市區(qū)域的FTTB之外，F(xiàn)TTC由于將光纖延伸到離用戶非常接近的節(jié)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是一種適合運(yùn)用于郊區(qū)住宅區(qū)的架構(gòu)。FTTC將光纖延伸到用戶住宅附近的電信交換箱，再利用既有的銅纜線路提供用戶寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，可避免線路施工對使用者帶來不便與干擾。
事實(shí)上，在講求隱私權(quán)與生活質(zhì)量的歐美社會(huì)，電信運(yùn)營商要推行FTTH最大的阻力除了成本考慮外，就在于用戶不愿意讓施工單位進(jìn)入自家的庭院大舉開挖，然后再登堂入室地到住宅內(nèi)部鋪設(shè)線路跟安裝設(shè)備。因此電信運(yùn)營商只能退而求其次，采用FTTC的方式來鋪設(shè)寬帶網(wǎng)絡(luò)。與FTTN/FTTR相比，F(xiàn)TTC的光纖線路更深入最后一公里，因此造價(jià)更高，但能提供更高的帶寬升級性是其主要優(yōu)點(diǎn)。
VDSL為光纖鋪設(shè)的關(guān)鍵元素
雖然FTTH、FTTB、FTTN/FTTR/FTTC等光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的鋪設(shè)成本差異極大，但在正確的條件下，不同光纖網(wǎng)絡(luò)的效能卻是可以比較的。
表3為目前三大光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的技術(shù)主流--以太無源光纖網(wǎng)絡(luò)(EPON)、超高速無源光纖網(wǎng)絡(luò)(GPON)與VDSL的比較，這三種技術(shù)目前在全球各地都有鋪設(shè)實(shí)例。通常運(yùn)營商在鋪設(shè)光纖到戶時(shí)，會(huì)從EPON和GPON這兩種技術(shù)中做出選擇，然后以VDSL技術(shù)做為最后一公里，因此VDSL已經(jīng)被整合成為光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。
表3 三大光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的技術(shù)主流比較 
目前EPON技術(shù)在日本非常流行，同時(shí)也開始擴(kuò)散到其它亞洲國家，如中國與韓國。EPON是一種以以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的無源光網(wǎng)絡(luò)，其標(biāo)準(zhǔn)為國際電子電機(jī)工程師協(xié)會(huì)(IEEE)所制定的IEEE P802.3ah。根據(jù)目前的標(biāo)準(zhǔn)，EPON可提供1Gbit/s的數(shù)據(jù)串流帶寬，光纖線路終端(OLT)與光纖網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)之間的距離可達(dá)20公里。每一端口EPON連接端口可支持三十二名用戶。
GPON技術(shù)則是國際電信聯(lián)盟的ITU-T G984.1、G984.2、G984.3、G984.4與G984.5標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)可望為歐洲與北美的光纖到戶服務(wù)所采用。GPON是一種基于通用禎協(xié)議(GFP)的技術(shù)，具備開放式的接口，因此可很有效率地運(yùn)用在不同的傳輸協(xié)議上。GPON可以提供2.5Gbit/s上下行對稱與非對稱傳輸帶寬，涵蓋距離最遠(yuǎn)可達(dá)37公里。每一端口GPON連接端口可支持六十四名用戶。G984.4與G984.5標(biāo)準(zhǔn)則各自增加了動(dòng)態(tài)帶寬分配(Dynamic Bandwidth Assignment, DBA)機(jī)制與保護(hù)選項(xiàng)功能，以強(qiáng)化GPON在實(shí)際環(huán)境中的服務(wù)質(zhì)量。
VDSL2雖然是以銅纜為基礎(chǔ)的寬帶接入技術(shù)，但事實(shí)上已被視為光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中不可或缺的一環(huán)。VDSL2是一種專門為接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所設(shè)計(jì)的物理層技術(shù)，采用獨(dú)立多音頻調(diào)制技術(shù)以提供消費(fèi)者更高的接入帶寬。依其所支持的信號傳輸距離，VDSL2有短距離到超長距離等八種不同的子規(guī)格，以滿足不同的應(yīng)用需求。新的VDSL2技術(shù)還支持其它新功能，如內(nèi)建服務(wù)質(zhì)量(QoS)機(jī)制、脈沖噪訊保護(hù)(INP)、無縫式速率調(diào)整(Seamless Rate Adaptation, SRA)、快速速率調(diào)整(Rapid Rate Adaptation, RRA)(圖2)、通道捆綁(Channel Bounding)等功能。這些功能都有助于提升VDSL的服務(wù)質(zhì)量。
圖2 為了滿足IPTV應(yīng)用需求，RRA等帶寬配置技術(shù)將是VDSL的標(biāo)準(zhǔn)功能。
VDSL2的另一項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢在于支持端對端(End to End)的因特網(wǎng)通訊協(xié)議(IP)傳輸。所有新部署的接入網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)支持IP通訊技術(shù)，因此，當(dāng)電信運(yùn)營商將光纖終點(diǎn)推進(jìn)到客戶端附近，準(zhǔn)備開始提供IP視頻節(jié)目等增值服務(wù)以增加營收時(shí)，VDSL2可允許運(yùn)營商直接利用現(xiàn)有的設(shè)備快速達(dá)成目標(biāo)。
一步到位風(fēng)險(xiǎn)過高 循序漸進(jìn)方能實(shí)現(xiàn)光纖到戶遠(yuǎn)景
雖然FTTH架構(gòu)是讓電信運(yùn)營商一勞永逸解決帶寬升級挑戰(zhàn)的最佳解決方案，但高昂的鋪設(shè)成本與漫長的施工時(shí)間已足以讓運(yùn)營商裹足不前。不過，在三合一服務(wù)等先進(jìn)增值應(yīng)用的誘使下，運(yùn)營商仍有足夠的動(dòng)機(jī)(或被迫)進(jìn)行帶寬升級投資。因此，在考慮應(yīng)用需求與建網(wǎng)成本后，混合式的FTTx架構(gòu)仍將是電信運(yùn)營商在實(shí)際進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)時(shí)的真正選擇。
