光纖通訊網(wǎng)路穩(wěn)定性FTTH PON測(cè)試攸關(guān)

以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用趨勢(shì)來看，光纖路由己逐漸地由核心骨干往接取客戶端大量布建，其中日本在今年將達(dá)成100%光纖到戶的滲透率;而被動(dòng)式光網(wǎng)絡(luò)所提供的以太網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)則是實(shí)現(xiàn)FTTH最佳應(yīng)用之一。本文將說明FTTx相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)，并以設(shè)備研發(fā)、系統(tǒng)建置及電信營運(yùn)的角度探討相關(guān)量測(cè)項(xiàng)目，作為后續(xù)發(fā)展及建設(shè)的參考。

頻寬網(wǎng)絡(luò)的布建與使用率不僅是各電信業(yè)者爭(zhēng)相努力的目標(biāo)，更是國家競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)比與發(fā)展科技優(yōu)勢(shì)的重要指針。因此，如何藉由高速、穩(wěn)定與快速提供寬頻的網(wǎng)絡(luò)，提供語音、數(shù)據(jù)與影像(TriplePlayer)的服務(wù)是政府國家型電信計(jì)畫與各電信服務(wù)業(yè)者所努力的方向。

Cable業(yè)者積極投入TriplePlay

日本在FTTH的推行及營運(yùn)堪稱全球第一，預(yù)估在今年即可達(dá)成100%的光纖到府布建率，主要運(yùn)營商N(yùn)TT可視為全球標(biāo)竿。截至2004年底主要服務(wù)業(yè)者的市占比例，其中最值得關(guān)注的就是YahooBB!與NTT在GE-PON網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

其次美國雖然在1995年即開始推動(dòng)FTTH業(yè)務(wù)，但明顯的業(yè)務(wù)量確是在2004年起伴隨著寬頻服務(wù)與數(shù)字內(nèi)容的成長(zhǎng)而增加。歐洲市場(chǎng)也將于2005年陸續(xù)推出;而較引人注意的是大陸與韓國的推展，中國大陸雖然在寬頻通訊建置上落后歐美日韓等國家，但是FTTH的推動(dòng)與技術(shù)發(fā)展卻是相關(guān)積極，自2002起即陸續(xù)推動(dòng)PON網(wǎng)絡(luò)的試用，在2004年起更首先在武漢進(jìn)行「波分多任務(wù)被動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WavelengthDivisionMultiplexing- Passive Optical Network;WDM-PON)」的試運(yùn)轉(zhuǎn);而韓國最大的通訊運(yùn)營商KT亦在今年1月10日起于光州市正式提供WDM-PON的示范服務(wù)。臺(tái)灣隨著去年中華電信研究所在新竹科學(xué)園區(qū)及南港軟件園區(qū)的Ethernet-PON網(wǎng)絡(luò)試運(yùn)轉(zhuǎn)后，即將于今年進(jìn)行小量的建置。除此之外，欲投入Triple Play的Cable業(yè)者成為另一股勢(shì)力，也正積極布局及進(jìn)行著相關(guān)的試運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試。

根據(jù)Infonetics Research于2004年5月發(fā)表的市調(diào)報(bào)告指出，到2007年時(shí)，全球的EPON局用端設(shè)備埠數(shù)將超過72萬埠，年平均復(fù)合成長(zhǎng)率則超過50%。

FTTx主要技術(shù)及應(yīng)用

FTTx技術(shù)主要使用于全光纖化的接取網(wǎng)絡(luò)，以取代銅軸電纜所無法提供的高速數(shù)據(jù)服務(wù)予終端用戶，我們依據(jù)光纖到終端用戶的不同距離來作分類，常見包含以下幾種服務(wù)及如圖3所示：

FTTC(Fiber To The Curb/Cabinet)

光纖到交換箱(Fiber-To-TheCabinet,FTTCab)或光纖到路邊(FiberTo The Curb, FTTC)。其中主要服務(wù)為提供較為分散的客戶群，包含公司行號(hào)、學(xué)校機(jī)關(guān)、網(wǎng)咖與偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶。而且主要使用的技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)為EOS(Ethernet Over SONET/SDH)或NG-SDH(Next Generation Synchronous Digital Hierarchy)，透過傳輸網(wǎng)絡(luò)完整的路由保護(hù)與電路QoS的品質(zhì)提供，滿足各種通訊服務(wù)之客戶需求。

FTTB(Fiber To The Building)

即光纖布建到大樓后，再由大樓電信室的接取設(shè)備來提供相關(guān)電信服務(wù)，主要提供的客戶為集團(tuán)企業(yè)、集合式商業(yè)大樓或大型區(qū)域住宅等。主要使用的技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)為MEN(Metropolotan Ethernet Network)加MC(Media Converter)、IP-DSLAM(Internet Protocol-Digital Subscriber Line Access Multiplexer)以提供多樣化的數(shù)據(jù)服務(wù)。

FTTN(FiberToThe Neighborhood)

光纖主要布建至大樓群的某一棟，并經(jīng)由該棟的接取設(shè)備提供其它數(shù)據(jù)與語音網(wǎng)絡(luò)服務(wù)予周邊的其它大樓，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使用密度低且無管道布放限制的區(qū)域較為適用。常見的技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)為xDSL、DLC及SDH等多功能接取及傳輸網(wǎng)絡(luò)。

FTTH(Fiber To TheHome)

光纖到家是最終電信網(wǎng)絡(luò)所欲提供的TriplePlay寬頻解決方案。每戶提供一芯或二芯的光纖，利用被動(dòng)式光網(wǎng)絡(luò)PON以提供低成本、高穩(wěn)定性，且滿足語音、數(shù)據(jù)及影像服務(wù)需求的家庭用戶。目前使用的技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)包含E-PON、A/B-PON、G-PON，以及WDM-PON。

FTTP(Fiber To The Premise)

可視為FTTB及FTTH的綜合應(yīng)用，即將光纖直接接入客戶瑞的設(shè)備(CustomerPremiseEquipment,CPE)，以提供高速寬頻與多媒體的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。常見的技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)同F(xiàn)TTB及FTTH或兩者的綜合應(yīng)用。

PON網(wǎng)絡(luò)建置及技術(shù)演進(jìn)

為何需要建置PON網(wǎng)絡(luò)?它又有那些優(yōu)勢(shì)?而在不同的PON系統(tǒng)中又有那些區(qū)別?是諸多電信、ISP與Cable營運(yùn)業(yè)者所疑惑的問題，故筆者將作以下扼要的說明。

快速提供TriplePlay的不二選擇

.頻寬與電路品質(zhì)優(yōu)勢(shì)：克服目前以銅軸雙絞線為主的xDSL，直接提供高達(dá)10Mbps以上的高速網(wǎng)絡(luò)予終端用戶;同時(shí)因使用全段的光纖網(wǎng)絡(luò)，包括局端機(jī)房至分歧器的骨干光纖;分歧器至家庭用戶的分支光纖，以及用戶家中的室內(nèi)光纖等皆是，使得傳輸信號(hào)品質(zhì)不再受電器特性的影響。

.語音、數(shù)據(jù)及影像頻帶規(guī)范：在PON協(xié)議中已分別定義語音及數(shù)據(jù)的上傳頻帶為1260～1360nm;下載的頻帶為1480～1500nm(單芯光纖);而1539～1565nm則為數(shù)字服務(wù)專用、1550～1560nm為提供影像服務(wù)的頻寬，故容易在各規(guī)范的頻帶內(nèi)提供相對(duì)應(yīng)的服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及障礙分析的查修。

節(jié)省成本

如圖4所示，使用傳統(tǒng)FTTH的網(wǎng)絡(luò)在有N個(gè)客戶時(shí)，必須具備N條光纖，以及2N個(gè)Transceiver;但在運(yùn)用PON網(wǎng)絡(luò)時(shí)僅需建設(shè)一條光纖，與N+1個(gè)Transceiver，且毋需擔(dān)心中繼設(shè)備的潰電問題。因此不但有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建置前的成本花費(fèi)之外，更對(duì)日后網(wǎng)絡(luò)上的維運(yùn)及設(shè)備備料的低成本提供了絕佳的效益。

彈性網(wǎng)絡(luò)建置

依據(jù)PON規(guī)范共分為三大項(xiàng)，包含：(1)單一分歧器接32支路的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);(2)樹狀及支路的架構(gòu)(具備2組以上的分歧器);以及(3)混合型的網(wǎng)絡(luò)，故系統(tǒng)業(yè)者可以依實(shí)際地理特性作不同網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃及建置。

因此，在語音、數(shù)據(jù)與影像服務(wù)需求趨勢(shì)的推力，以及具備高速穩(wěn)定品質(zhì)、快速供裝、建置與維運(yùn)低成本誘因的拉力下，使得PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為各國推動(dòng)寬頻到家FTTH的主要應(yīng)用架構(gòu)。

其中在1998年10月ITU-TG.983x定義以ATM為主的PON網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)及語音的服務(wù)，我們稱之為A/B-PON;為了提升服務(wù)效率，ITU-T于2003年11月以G.984x的Gigabit傳輸服務(wù)定義了G-PON的標(biāo)準(zhǔn)。而為了著眼于Ethernet網(wǎng)絡(luò)大量布建的趨勢(shì)，故于去年6月由IEEE提出802.3ahE-PON的技術(shù)規(guī)范，以利相關(guān)業(yè)者投入及整合現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)之服務(wù)。表1則列出各PON技術(shù)規(guī)范下所對(duì)應(yīng)的上傳與下載傳輸速率及使用的波長(zhǎng)。

為了解決上傳時(shí)各用戶ONU(Optical Network Unit)必須以TDM排隊(duì)方式回傳訊息予局端的OLT(Optical Line Terminal)所設(shè)計(jì)的Guide Time與造成的延遲等問題，使得WDM-PON的使用將成PON網(wǎng)絡(luò)未來較佳的選擇方案之一?，F(xiàn)階段位于武漢之宜捷威科技Faztec Optronics (www.faztec.com )已發(fā)展出包含安立誤碼儀之ONU(Optical Network Unit) 與OLT(Optical Line Terminal)完整測(cè)試之PON Test System可服務(wù)國內(nèi)用戶，該公司資深主管許智明經(jīng)理補(bǔ)充說明。

PON前置測(cè)試攸關(guān)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性

依據(jù)終端用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用的高品質(zhì)期待，我們發(fā)現(xiàn)有著如下要求的項(xiàng)目：

.能否提供良好的語音品質(zhì)?即語音封包在PON網(wǎng)絡(luò)中是否造成延遲情形?

.數(shù)據(jù)傳輸頻寬真的能達(dá)到全速率嗎?即是否為FullWiredSpeed的Throughput傳輸容量?有無封包的遺失?以及延遲時(shí)間是如何?

.提供快速服務(wù)開通與高標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)等級(jí)同意文件(SLA;ServiceLevelAgreement)。即提供完整網(wǎng)管平臺(tái)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娐妨阏`碼保證。

因此，如何確保網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)的高穩(wěn)定性即考驗(yàn)著PON服務(wù)商的前置測(cè)試工作、服務(wù)中的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力，以及障礙發(fā)生時(shí)的快速查修能力，其中包含以下項(xiàng)目：

PON光纖品質(zhì)量測(cè)

光時(shí)域反射儀(OTDR;OpticalTimeDomainReflectometer)量測(cè)：包含使用1310nm、1490nm、1550nm以及1650nm等波長(zhǎng)進(jìn)行事件的量測(cè)。量測(cè)的重點(diǎn)在于驗(yàn)證局端至Splitter、Splitter至各客戶端光纖的熔接、接頭與距離等所造成的損失，并驗(yàn)證各光纖距離與鋪設(shè)時(shí)是否正確，以作為日后營運(yùn)之In Service電路監(jiān)控、新增ONU線路品質(zhì)確認(rèn)，以及障礙查修之核對(duì)。然而，必需使用規(guī)格小于1公尺的事件盲區(qū)、高分辨率、具備15秒內(nèi)快速量測(cè)能力與合宜動(dòng)態(tài)范圍的Access Master PON OTDR儀器，才能得到各事件精確的量測(cè)及提供各客戶端正確的光纖距離與損失之信息，對(duì)于量測(cè)1.5m、4m以及10m的PON網(wǎng)絡(luò)，若使用傳的OTDR則出現(xiàn)如黑色曲線一般，無法真實(shí)量測(cè)出1.5m局內(nèi)光纖的事件點(diǎn)，唯有使用Access Master PON OTDR以產(chǎn)生如淺色曲線并反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際線路情形。

OLT及ONU網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)試

當(dāng)設(shè)備分別建置在網(wǎng)絡(luò)上，則至少需要提供其Layer1～Layer3各層的訊務(wù)測(cè)試，以驗(yàn)證流量傳輸之品質(zhì)及穩(wěn)定性，包含：

.Layer1：FramedBER與UnFramed BER測(cè)試，以驗(yàn)證OLT、光纖及ONU整體系統(tǒng)的誤碼情形。一般是使用虛擬隨機(jī)序列位碼(PRBS;Pseudo Random Binary Sequence)與全0或全1等來作為資料傳送的pattern，并依此來確認(rèn)不同的pattern在網(wǎng)絡(luò)中之誤碼的情形。

.Layer2：MAC最大容量測(cè)試，以確認(rèn)OLT可容納多少Access用戶同時(shí)上線的最大容量，以及驗(yàn)證OLT對(duì)MAC信息處理之方式。

.Layer3：PacketJitter或FrameArrival Time，以及不同Packet長(zhǎng)度的壓力測(cè)試(Throughput)、延遲訊務(wù)(Latency)等量測(cè)，以確認(rèn)流量經(jīng)OLT up link送入后，至PON光纖網(wǎng)絡(luò)，再由ONU down link的End to End流量品質(zhì)。若Packet由眾多ONU同時(shí)送入時(shí)則另需考量不同Packet流量的Guard Time，以避免資料的碰撞。

.其它：包含誤碼插入(ErrorInsertion)、限速測(cè)試(RateLimiting)、JumboFrame等測(cè)試，以及訊務(wù)權(quán)重及QoS等分析等皆為重點(diǎn)量測(cè)項(xiàng)目。

其中的測(cè)試架構(gòu)如圖6所示，由IP測(cè)試儀器產(chǎn)生Gigabit流量灌入OLT，并執(zhí)行前述之各測(cè)試項(xiàng)目，同時(shí)透過測(cè)試儀器具備Layer1～4流量的產(chǎn)生、MAC與IP及協(xié)議訊務(wù)的監(jiān)控、以及各Layer協(xié)議的decode能力，而有效地對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)前執(zhí)行完整的OLT對(duì)多個(gè)ONU之EndtoEnd流量品質(zhì)測(cè)試。

AllinOne的PON光纖與網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

基于不同客戶對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的差異，如何有效執(zhí)行PON光纖與網(wǎng)絡(luò)的建置驗(yàn)收與測(cè)試?并快速提供服務(wù)及迅速排除服務(wù)中的障礙，此是PON服務(wù)業(yè)者相當(dāng)重視的一環(huán)。

其中AccessMasterPONOTDR即可以快速地滿足上述的要求，其所具備的測(cè)試能力說明如下：

.在2.2公斤內(nèi)提供多波長(zhǎng)的OTDR、PowerMeter、LightSource及可見光集于一測(cè)試平臺(tái)，減輕測(cè)試及維運(yùn)人員多臺(tái)測(cè)試儀器調(diào)度及使用不便的困擾。

.可于15秒內(nèi)快速量測(cè)，并符合事件盲區(qū)小于1公尺、高分辨率的PON光纖網(wǎng)絡(luò)。

.對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行Ping、TraceRoute、Throughput，以及計(jì)數(shù)Packet正常、小于與大于標(biāo)準(zhǔn)(含JumboFrame)訊框之?dāng)?shù)量，以及碰撞統(tǒng)計(jì)與檢查訊框序列之信息。

.提供PPPoE、DHCP及VLAN的測(cè)試能力。

當(dāng)完成PON光纖之測(cè)試、安裝設(shè)備OLT及ONU后，即可立即進(jìn)行Throughput測(cè)試對(duì)用戶作電路驗(yàn)收之工作。其中包含以下二種測(cè)試方式：

.遠(yuǎn)程DownLoad測(cè)試：如實(shí)線之測(cè)試架構(gòu)，將AccessMaster掛于客戶端，再連上遠(yuǎn)程之DownLoad Server后進(jìn)行資料下載，并從儀器之Throughput功能來確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)之傳輸品質(zhì)。

.OLT至ONUThroughput測(cè)試：如虛線之測(cè)試架構(gòu)，將AccessMaster分別掛測(cè)于OLTUp Link及ONU Down Link端，同步產(chǎn)生流量及作Throughput之測(cè)試。

同時(shí)，對(duì)于PON網(wǎng)絡(luò)與客戶CPE之整合互連能力的驗(yàn)證亦是執(zhí)行測(cè)試或驗(yàn)收工作中不可缺少的項(xiàng)目。

因此，就如同圖8所示，將AccessMaster掛測(cè)于OLT端，之后分別對(duì)客戶端設(shè)備作IPPing及執(zhí)行TraceRoute等項(xiàng)目，以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)與客戶設(shè)備之連結(jié)情形。

全球FTTx網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由試用階段正式開始進(jìn)入小量導(dǎo)入之工程，而臺(tái)灣也不例外。由NTT及YahooBB!在日本全力投入GE-PON趨勢(shì)來看，不論是PON設(shè)備的需求及網(wǎng)絡(luò)建置之規(guī)劃將陸續(xù)增加。

除了之外，要如何提供優(yōu)質(zhì)的PON的網(wǎng)絡(luò)以滿足TriplePlayer的相關(guān)應(yīng)用之絕佳平臺(tái)，則是考驗(yàn)著服務(wù)供貨商在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、系統(tǒng)建置以及包含PON光纖與設(shè)備EndtoEnd流量之整體的測(cè)試能力結(jié)果。

我們期待在政府寬頻網(wǎng)絡(luò)的計(jì)畫之下，透過FTTH光纖到戶的PON網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案，快速提供全民高品質(zhì)、多元應(yīng)用，以及穩(wěn)定的便民服務(wù)，同時(shí)滿足營運(yùn)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)低成本，與低維護(hù)費(fèi)用的投入誘因，以創(chuàng)造政府政策、人民福利以及網(wǎng)絡(luò)供貨商三贏的服務(wù)。