光纖通訊網(wǎng)路穩定性FTTH PON測試攸關(guān)

以網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和應用趨勢來(lái)看，光纖路由己逐漸地由核心骨干往接取客戶(hù)端大量布建，其中日本在今年將達成100%光纖到戶(hù)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FTTH最佳應用之一。本文將說(shuō)明FTTx相關(guān)技術(shù)及應用趨勢，并以設備研發(fā)、系統建置及電信營(yíng)運的角度探討相關(guān)量測項目，作為后續發(fā)展及建設的參考。

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，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、穩定與快速提供寬頻的網(wǎng)絡(luò )，提供語(yǔ)音、數據與影像(TriplePlayer)的服務(wù)是政府國家型電信計畫(huà)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(yíng)運堪稱(chēng)全球第一，預估在今年即可達成100%的光纖到府布建率，主要運營(yíng)商NTT可視為全球標竿。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(kāi)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(zhù)寬頻服務(wù)與數字內容的成長(cháng)而增加。歐洲市場(chǎng)也將于2005年陸續推出;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)」的試運轉;而韓國最大的通訊運營(yíng)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(zhù)去年中華電信研究所在新竹科學(xué)園區及南港軟件園區的Ethernet-PON網(wǎng)絡(luò )試運轉后，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(zhù)相關(guān)的試運轉測試。

根據Infonetics Research于2004年5月發(fā)表的市調報告指出，到2007年時(shí)，全球的EPON局用端設備埠數將超過(guò)72萬(wàn)埠，年平均復合成長(cháng)率則超過(guò)50%。

FTTx主要技術(shù)及應用

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(wú)法提供的高速數據服務(wù)予終端用戶(hù)，我們依據光纖到終端用戶(hù)的不同距離來(lái)作分類(lèi)，常見(jiàn)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(hù)群，包含公司行號、學(xué)校機關(guān)、網(wǎng)咖與偏遠地區的用戶(hù)。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(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò )完整的路由保護與電路Q(chēng)oS的品質(zhì)提供，滿(mǎn)足各種通訊服務(wù)之客戶(hù)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備來(lái)提供相關(guān)電信服務(wù)，主要提供的客戶(hù)為集團企業(yè)、集合式商業(yè)大樓或大型區域住宅等。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)以提供多樣化的數據服務(wù)。

FTTN(FiberToThe Neighborhood)

光纖主要布建至大樓群的某一棟，并經(jīng)由該棟的接取設備提供其它數據與語(yǔ)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(wú)管道布放限制的區域較為適用。常見(jiàn)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(hù)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、高穩定性，且滿(mǎn)足語(yǔ)音、數據及影像服務(wù)需求的家庭用戶(hù)。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的綜合應用，即將光纖直接接入客戶(hù)瑞的設備(CustomerPremiseEquipment,CPE)，以提供高速寬頻與多媒體的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。常見(jiàn)的技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )同FTTB及FTTH或兩者的綜合應用。

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系統中又有那些區別?是諸多電信、ISP與Cable營(yíng)運業(yè)者所疑惑的問(wèn)題，故筆者將作以下扼要的說(shuō)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(xiàn)為主的xDSL，直接提供高達10Mbps以上的高速網(wǎng)絡(luò )予終端用戶(hù);同時(shí)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(hù)的分支光纖，以及用戶(hù)家中的室內光纖等皆是，使得傳輸信號品質(zhì)不再受電器特性的影響。

.語(yǔ)音、數據及影像頻帶規范：在PON協(xié)議中已分別定義語(yǔ)音及數據的上傳頻帶為1260～1360nm;下載的頻帶為1480～1500nm(單芯光纖);而1539～1565nm則為數字服務(wù)專(zhuān)用、1550～1560nm為提供影像服務(wù)的頻寬，故容易在各規范的頻帶內提供相對應的服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò )監控及障礙分析的查修。

節省成本

如圖4所示，使用傳統FTTH的網(wǎng)絡(luò )在有N個(gè)客戶(hù)時(shí)，必須具備N(xiāo)條光纖，以及2N個(gè)Transceiver;但在運用PON網(wǎng)絡(luò )時(shí)僅需建設一條光纖，與N+1個(gè)Transceiver，且毋需擔心中繼設備的潰電問(wèn)題。因此不但有效節省網(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PON規范共分為三大項，包含：(1)單一分歧器接32支路的網(wǎng)絡(luò )架構;(2)樹(shù)狀及支路的架構(具備2組以上的分歧器);以及(3)混合型的網(wǎng)絡(luò )，故系統業(yè)者可以依實(shí)際地理特性作不同網(wǎng)絡(luò )的規劃及建置。

因此，在語(yǔ)音、數據與影像服務(wù)需求趨勢的推力，以及具備高速穩定品質(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(dòng)寬頻到家FTTH的主要應用架構。

其中在1998年10月ITU-TG.983x定義以ATM為主的PON網(wǎng)絡(luò )提供數據及語(yǔ)音的服務(wù)，我們稱(chēng)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的標準。而為了著(zhù)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)規范，以利相關(guān)業(yè)者投入及整合現有電信網(wǎng)絡(luò )之服務(wù)。表1則列出各PON技術(shù)規范下所對應的上傳與下載傳輸速率及使用的波長(cháng)。

為了解決上傳時(shí)各用戶(hù)ONU(Optical Network Unit)必須以TDM排隊方式回傳訊息予局端的OLT(Optical Line Terminal)所設計的Guide Time與造成的延遲等問(wèn)題，使得WDM-PON的使用將成PON網(wǎng)絡(luò )未來(lái)較佳的選擇方案之一?，F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)國內用戶(hù)，該公司資深主管許智明經(jīng)理補充說(shuō)明。

PON前置測試攸關(guān)網(wǎng)絡(luò )穩定性

依據終端用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )使用的高品質(zhì)期待，我們發(fā)現有著(zhù)如下要求的項目：

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

.數據傳輸頻寬真的能達到全速率嗎?即是否為FullWiredSpeed的Throughput傳輸容量?有無(wú)封包的遺失?以及延遲時(shí)間是如何?

.提供快速服務(wù)開(kāi)通與高標準的服務(wù)等級同意文件(SLA;ServiceLevelAgreement)。即提供完整網(wǎng)管平臺與嚴謹的電路零誤碼保證。

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

PON光纖品質(zhì)量測

光時(shí)域反射儀(OTDR;OpticalTimeDomainReflectometer)量測：包含使用1310nm、1490nm、1550nm以及1650nm等波長(cháng)進(jìn)行事件的量測。量測的重點(diǎn)在于驗證局端至Splitter、Splitter至各客戶(hù)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時(shí)是否正確，以作為日后營(yíng)運之In Service電路監控、新增ONU線(xiàn)路品質(zhì)確認，以及障礙查修之核對。然而，必需使用規格小于1公尺的事件盲區、高分辨率、具備15秒內快速量測能力與合宜動(dòng)態(tài)范圍的Access Master PON OTDR儀器，才能得到各事件精確的量測及提供各客戶(hù)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則出現如黑色曲線(xiàn)一般，無(wú)法真實(shí)量測出1.5m局內光纖的事件點(diǎn)，唯有使用Access Master PON OTDR以產(chǎn)生如淺色曲線(xiàn)并反應現場(chǎng)實(shí)際線(xiàn)路情形。

OLT及ONU網(wǎng)絡(luò )流量測試

當設備分別建置在網(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)及穩定性，包含：

.Layer1：FramedBER與UnFramed BER測試，以驗證OLT、光纖及ONU整體系統的誤碼情形。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(lái)作為資料傳送的pattern，并依此來(lái)確認不同的pattern在網(wǎng)絡(luò )中之誤碼的情形。

.Layer2：MAC最大容量測試，以確認OLT可容納多少Access用戶(hù)同時(shí)上線(xiàn)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(cháng)度的壓力測試(Throughput)、延遲訊務(wù)(Latency)等量測，以確認流量經(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)、限速測試(RateLimiting)、JumboFrame等測試，以及訊務(wù)權重及QoS等分析等皆為重點(diǎn)量測項目。

其中的測試架構如圖6所示，由IP測試儀器產(chǎn)生Gigabit流量灌入OLT，并執行前述之各測試項目，同時(shí)透過(guò)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)前執行完整的OLT對多個(gè)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(hù)對PON網(wǎng)絡(luò )驗收標準的差異，如何有效執行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)者相當重視的一環(huán)。

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

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

.可于15秒內快速量測，并符合事件盲區小于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Packet正常、小于與大于標準(含JumboFrame)訊框之數量，以及碰撞統計與檢查訊框序列之信息。

.提供PPPoE、DHCP及VLAN的測試能力。

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

.遠程DownLoad測試：如實(shí)線(xiàn)之測試架構，將AccessMaster掛于客戶(hù)端，再連上遠程之DownLoad Server后進(jìn)行資料下載，并從儀器之Throughput功能來(lái)確認網(wǎng)絡(luò )之傳輸品質(zhì)。

.OLT至ONUThroughput測試：如虛線(xiàn)之測試架構，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(shí)，對于PON網(wǎng)絡(luò )與客戶(hù)CPE之整合互連能力的驗證亦是執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(hù)端設備作IPPing及執行TraceRoute等項目，以驗證網(wǎng)絡(luò )與客戶(hù)設備之連結情形。

全球FTTx網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)由試用階段正式開(kāi)始進(jìn)入小量導入之工程，而臺灣也不例外。由NTT及YahooBB!在日本全力投入GE-PON趨勢來(lái)看，不論是PON設備的需求及網(wǎng)絡(luò )建置之規劃將陸續增加。

除了之外，要如何提供優(yōu)質(zhì)的PON的網(wǎng)絡(luò )以滿(mǎn)足TriplePlayer的相關(guān)應用之絕佳平臺，則是考驗著(zhù)服務(wù)供貨商在網(wǎng)絡(luò )規劃、系統建置以及包含PON光纖與設備EndtoEnd流量之整體的測試能力結果。

我們期待在政府寬頻網(wǎng)絡(luò )的計畫(huà)之下，透過(guò)FTTH光纖到戶(hù)的PON網(wǎng)絡(luò )應用方案，快速提供全民高品質(zhì)、多元應用，以及穩定的便民服務(wù)，同時(shí)滿(mǎn)足營(yíng)運商對網(wǎng)絡(luò )低成本，與低維護費用的投入誘因，以創(chuàng )造政府政策、人民福利以及網(wǎng)絡(luò )供貨商三贏(yíng)的服務(wù)。