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

以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用趨勢來看，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;而被動式光網(wǎng)絡(luò)所提供的以太網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)則是實現(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，并以設(shè)備研發(fā)、系統(tǒng)建置及電信營運的角度探討相關(guān)量測項目，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)者爭相努力的目標(biāo)，更是國家競爭力評比與發(fā)展科技優(yōu)勢的重要指針。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，主要運營商NTT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)容的成長而增加。歐洲市場也將于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的推動與技術(shù)發(fā)展卻是相關(guān)積極，自2002起即陸續(xù)推動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)被動光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WavelengthDivisionMultiplexing- Passive Optical Network;WDM-PON)」的試運轉(zhuǎn);而韓國最大的通訊運營商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)者成為另一股勢力，也正積極布局及進(jìn)行著相關(guān)的試運轉(zhuǎn)測試。

根據(jù)Infonetics Research于2004年5月發(fā)表的市調(diào)報告指出，到2007年時，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、學(xué)校機關(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?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：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;同時因使用全段的光纖網(wǎng)絡(luò)，包括局端機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個客戶時，必須具備N條光纖，以及2N個Transceiver;但在運用PON網(wǎng)絡(luò)時僅需建設(shè)一條光纖，與N+1個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)建置前的成本花費之外，更對日后網(wǎng)絡(luò)上的維運及設(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，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)需求趨勢的推力，以及具備高速穩(wěn)定品質(zhì)、快速供裝、建置與維運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，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)范下所對應(yīng)的上傳與下載傳輸速率及使用的波長。

為了解決上傳時各用戶ONU(Optical Network Unit)必須以TDM排隊方式回傳訊息予局端的OLT(Optical Line Terminal)所設(shè)計的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)理補充說明。

PON前置測試攸關(guān)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性

依據(jù)終端用戶對網(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)等級同意文件(SLA;ServiceLevelAgreement)。即提供完整網(wǎng)管平臺與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娐妨阏`碼保證。

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

PON光纖品質(zhì)量測

光時域反射儀(OTDR;OpticalTimeDomainReflectometer)量測：包含使用1310nm、1490nm、1550nm以及1650nm等波長進(jìn)行事件的量測。量測的重點在于驗證局端至Splitter、Splitter至各客戶端光纖的熔接、接頭與距離等所造成的損失，并驗證各光纖距離與鋪設(shè)時是否正確，以作為日后營運之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。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)快速量測能力與合宜動態(tài)范圍的Access Master PON OTDR儀器，才能得到各事件精確的量測及提供各客戶端正確的光纖距離與損失之信息，對于量測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，無法真實量測出1.5m局內(nèi)光纖的事件點，唯有使用Access Master PON OTDR以產(chǎn)生如淺色曲線并反應(yīng)現(xiàn)場實際線路情形。

OLT及ONU網(wǎng)絡(luò)流量測試

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)測試，以驗證流量傳輸之品質(zhì)及穩(wěn)定性，包含：

.Layer1：FramedBER與UnFramed BER測試，以驗證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最大容量測試，以確認(rèn)OLT可容納多少Access用戶同時上線的最大容量，以及驗證OLT對MAC信息處理之方式。

.Layer3：PacketJitter或FrameArrival Time，以及不同Packet長度的壓力測試(Throughput)、延遲訊務(wù)(Latency)等量測，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同時送入時則另需考量不同Packet流量的Guard Time，以避免資料的碰撞。

.其它：包含誤碼插入(ErrorInsertion)、限速測試(RateLimiting)、JumboFrame等測試，以及訊務(wù)權(quán)重及QoS等分析等皆為重點量測項目。

其中的測試架構(gòu)如圖6所示，由IP測試儀器產(chǎn)生Gigabit流量灌入OLT，并執(zhí)行前述之各測試項目，同時透過測試儀器具備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，而有效地對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)前執(zhí)行完整的OLT對多個ONU之EndtoEnd流量品質(zhì)測試。

AllinOne的PON光纖與網(wǎng)絡(luò)測試

基于不同客戶對PON網(wǎng)絡(luò)驗收標(biāo)準(zhǔn)的差異，如何有效執(zhí)行PON光纖與網(wǎng)絡(luò)的建置驗收與測試?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，其所具備的測試能力說明如下：

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

.可于15秒內(nèi)快速量測，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PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行Ping、TraceRoute、Throughput，以及計數(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)計與檢查訊框序列之信息。

.提供PPPoE、DHCP及VLAN的測試能力。

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

.遠(yuǎn)程DownLoad測試：如實線之測試架構(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測試：如虛線之測試架構(gòu)，將AccessMaster分別掛測于OLTUp Link及ONU Down Link端，同步產(chǎn)生流量及作Throughput之測試。

同時，對于PON網(wǎng)絡(luò)與客戶CPE之整合互連能力的驗證亦是執(zhí)行測試或驗收工作中不可缺少的項目。

因此，就如同圖8所示，將AccessMaster掛測于OLT端，之后分別對客戶端設(shè)備作IPPing及執(zhí)行TraceRoute等項目，以驗證網(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，而臺灣也不例外。由NTT及YahooBB!在日本全力投入GE-PON趨勢來看，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，則是考驗著服務(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流量之整體的測試能力結(jié)果。

我們期待在政府寬頻網(wǎng)絡(luò)的計畫之下，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)，同時滿足營運商對網(wǎng)絡(luò)低成本，與低維護(hù)費用的投入誘因，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)。