光纖通訊網路穩定性FTTH PON測試攸關

以網絡技術和應用趨勢來看，光纖路由己逐漸地由核心骨幹往接取客戶端大量布建，其中日本在今年將達成100%光纖到戶的滲透率;而被動式光網絡所提供的乙太網絡接口服務則是實現FTTH最佳應用之一。本文將說明FTTx相關技術及應用趨勢，並以設備研發、系統建置及電信營運的角度探討相關量測項目，作為後續發展及建設的參考。

頻寬網絡的布建與使用率不僅是各電信業者爭相努力的目標，更是國家競爭力評比與發展科技優勢的重要指針。因此，如何藉由高速、穩定與快速提供寬頻的網絡，提供語音、數據與影像(TriplePlayer)的服務是政府國家型電信計畫與各電信服務業者所努力的方向。

Cable業者積極投入TriplePlay

日本在FTTH的推行及營運堪稱全球第一，預估在今年即可達成100%的光纖到府布建率，主要運營商NTT可視為全球標竿。截至2004年底主要服務業者的市佔比例，其中最值得關注的就是YahooBB!與NTT在GE-PON網絡的發展。

其次美國雖然在1995年即開始推動FTTH業務，但明顯的業務量確是在2004年起伴隨著寬頻服務與數字內容的成長而增加。歐洲市場也將於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後歐美日韓等國家，但是FTTH的推動與技術發展卻是相關積極，自2002起即陸續推動PON網絡的試用，在2004年起更首先在武漢進行「波分多任務被動光網絡技術(WavelengthDivisionMultiplexing- Passive Optical Network;WDM-PON)」的試運轉;而韓國最大的通訊運營商KT亦在今年1月10日起於光州市正式提供WDM-PON的示範服務。臺灣隨著去年中華電信研究所在新竹科學園區及南港軟體園區的Ethernet-PON網絡試運轉後，即將於今年進行小量的建置。除此之外，欲投入Triple Play的Cable業者成為另一股勢力，也正積極布局及進行著相關的試運轉測試。

根據Infonetics Research於2004年5月發表的市調報告指出，到2007年時，全球的EPON局用端設備埠數將超過72萬埠，年平均複合成長率則超過50%。

FTTx主要技術及應用

FTTx技術主要使用於全光纖化的接取網絡，以取代銅軸電纜所無法提供的高速數據服務予終端用戶，我們依據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)。其中主要服務為提供較為分散的客戶群，包含公司行號、學校機關、網咖與偏遠地區的用戶。而且主要使用的技術以及網絡為EOS(Ethernet Over SONET/SDH)或NG-SDH(Next Generation Synchronous Digital Hierarchy)，透過傳輸網絡完整的路由保護與電路QoS的品質提供，滿足各種通訊服務之客戶需求。

FTTB(Fiber To The Building)

即光纖布建到大樓後，再由大樓電信室的接取設備來提供相關電信服務，主要提供的客戶為集團企業、集合式商業大樓或大型區域住宅等。主要使用的技術及網絡為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。

FTTN(FiberToThe Neighborhood)

光纖主要布建至大樓群的某一棟，並經由該棟的接取設備提供其它數據與語音網絡服務予周邊的其它大樓，在網絡服務使用密度低且無管道布放限制的區域較為適用。常見的技術及網絡為xDSL、DLC及SDH等多功能接取及傳輸網絡。

FTTH(Fiber To TheHome)

光纖到家是最終電信網絡所欲提供的TriplePlay寬頻解決方案。每戶提供一芯或二芯的光纖，利用被動式光網絡PON以提供低成本、高穩定性，且滿足語音、數據及影像服務需求的家庭用戶。目前使用的技術及網絡包含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瑞的設備(CustomerPremiseEquipment,CPE)，以提供高速寬頻與多媒體的網絡服務。常見的技術及網絡同FTTB及FTTH或兩者的綜合應用。

PON網絡建置及技術演進

為何需要建置PON網絡?它又有那些優勢?而在不同的PON系統中又有那些區別?是諸多電信、ISP與Cable營運業者所疑惑的問題，故筆者將作以下扼要的說明。

快速提供TriplePlay的不二選擇

.頻寬與電路品質優勢：克服目前以銅軸雙絞線為主的xDSL，直接提供高達10Mbps以上的高速網絡予終端用戶;同時因使用全段的光纖網絡，包括局端機房至分歧器的骨幹光纖;分歧器至家庭用戶的分支光纖，以及用戶家中的室內光纖等皆是，使得傳輸信號品質不再受電器特性的影響。

.語音、數據及影像頻帶規範：在PON協議中已分別定義語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則為數字服務專用、1550～1560nm為提供影像服務的頻寬，故容易在各規範的頻帶內提供相對應的服務以及網絡監控及障礙分析的查修。

節省成本

如圖4所示，使用傳統FTTH的網絡在有N個客戶時，必須具備N條光纖，以及2N個Transceiver;但在運用PON網絡時僅需建設一條光纖，與N+1個Transceiver，且毋需擔心中繼設備的潰電問題。因此不但有效節省網絡建置前的成本花費之外，更對日後網絡上的維運及設備備料的低成本提供了絕佳的效益。

彈性網絡建置

依據PON規範共分為三大項，包含：(1)單一分歧器接32支路的網絡架構;(2)樹狀及支路的架構(具備2組以上的分歧器);以及(3)混合型的網絡，故系統業者可以依實際地理特性作不同網絡的規劃及建置。

因此，在語音、數據與影像服務需求趨勢的推力，以及具備高速穩定品質、快速供裝、建置與維運低成本誘因的拉力下，使得PON網絡技術成為各國推動寬頻到家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網絡提供數據及語音的服務，我們稱之為A/B-PON;為了提升服務效率，ITU-T於2003年11月以G.984x的Gigabit傳輸服務定義了G-PON的標準。而為了著眼於Ethernet網絡大量布建的趨勢，故於去年6月由IEEE提出802.3ahE-PON的技術規範，以利相關業者投入及整合現有電信網絡之服務。表1則列出各PON技術規範下所對應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)所設計的Guide Time與造成的延遲等問題，使得WDM-PON的使用將成PON網絡未來較佳的選擇方案之一。現階段位於武漢之宜捷威科技Faztec Optronics (www.faztec.com )已發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可服務國內用戶，該公司資深主管許智明經理補充說明。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201706/353761.htm

PON前置測試攸關網絡穩定性

依據終端用戶對網絡使用的高品質期待，我們發現有著如下要求的項目：

.能否提供良好的語音品質?即語音封包在PON網絡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?有無封包的遺失?以及延遲時間是如何?

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

因此，如何確保網絡營運的高穩定性即考驗著PON服務商的前置測試工作、服務中的網絡監控能力，以及障礙發生時的快速查修能力，其中包含以下項目：

PON光纖品質量測

光時域反射儀(OTDR;OpticalTimeDomainReflectometer)量測：包含使用1310nm、1490nm、1550nm以及1650nm等波長進行事件的量測。量測的重點在於驗證局端至Splitter、Splitter至各客戶端光纖的熔接、接頭與距離等所造成的損失，並驗證各光纖距離與鋪設時是否正確，以作為日後營運之In Service電路監控、新增ONU線路品質確認，以及障礙查修之核對。然而，必需使用規格小於1公尺的事件盲區、高解析度、具備15秒內快速量測能力與合宜動態範圍的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，對於量測1.5m、4m以及10m的PON網絡，若使用傳的OTDR則出現如黑色曲線一般，無法真實量測出1.5m局內光纖的事件點，唯有使用Access Master PON OTDR以產生如淺色曲線並反應現場實際線路情形。

OLT及ONU網絡流量測試

當設備分別建置在網絡上，則至少需要提供其Layer1～Layer3各層的訊務測試，以驗證流量傳輸之品質及穩定性，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等來作為資料傳送的pattern，並依此來確認不同的pattern在網絡中之誤碼的情形。

.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(Latency)等量測，以確認流量經OLT up link送入後，至PON光纖網絡，再由ONU down link的End to End流量品質。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，以及訊務權重及QoS等分析等皆為重點量測項目。

其中的測試架構如圖6所示，由IP測試儀器產生Gigabit流量灌入OLT，並執行前述之各測試項目，同時透過測試儀器具備Layer1～4流量的產生、MAC與IP及協議訊務的監控、以及各Layer協議的decode能力，而有效地對網絡服務前執行完整的OLT對多個ONU之EndtoEnd流量品質測試。

AllinOne的PON光纖與網絡測試

基於不同客戶對PON網絡驗收標準的差異，如何有效執行PON光纖與網絡的建置驗收與測試?並快速提供服務及迅速排除服務中的障礙，此是PON服務業者相當重視的一環。

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公斤內提供多波長的OTDR、PowerMeter、LightSource及可見光集於一測試平臺，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。

.可於15秒內快速量測，並符合事件盲區小於1公尺、高解析度的PON光纖網絡。

.對PON網絡進行Ping、TraceRoute、Throughput，以及計數Packet正常、小於與大於標準(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後，即可立即進行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：

.遠程DownLoad測試：如實線之測試架構，將AccessMaster掛於客戶端，再連上遠程之DownLoad Server後進行資料下載，並從儀器之Throughput功能來確認網絡之傳輸品質。

.OLT至ONUThroughput測試：如虛線之測試架構，將AccessMaster分別掛測於OLTUp Link及ONU Down Link端，同步產生流量及作Throughput之測試。

同時，對於PON網絡與客戶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掛測於OLT端，之後分別對客戶端設備作IPPing及執行TraceRoute等項目，以驗證網絡與客戶設備之連結情形。

全球FTTx網絡已經由試用階段正式開始進入小量導入之工程，而臺灣也不例外。由NTT及YahooBB!在日本全力投入GE-PON趨勢來看，不論是PON設備的需求及網絡建置之規劃將陸續增加。

除了之外，要如何提供優質的PON的網絡以滿足TriplePlayer的相關應用之絕佳平臺，則是考驗著服務供貨商在網絡規劃、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絡的計畫之下，透過FTTH光纖到戶的PON網絡應用方案，快速提供全民高品質、多元應用，以及穩定的便民服務，同時滿足營運商對網絡低成本，與低維護費用的投入誘因，以創造政府政策、人民福利以及網絡供貨商三贏的服務。