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文．Venkat Sundaresan 单位：Ikanos公司
对许多电信运营商而言，打造家家户户有光纤所须付出的代价太过高昂，但运营商一方面无法负担彻底翻修网络架构的成本，另一方面又不能承担在三合一服务上落后给其它竞争者的风险。为了解决这个矛盾，光纤与VDSL的混合式架构遂应运而生。
由于成本的缘故，彻底光纤化的网络架构目前仍犹如凤毛麟角般稀有，即使是最著名的光纤到户(FTTH)服务部署案例，也并未采取全面光化的架构。目前全球绝大多数的运营商均采用混合式的架构，例如日本、韩国、北美和中国的主要电信运营商，均打算在部分最后一公里线路或多住户单元(MDU)中继续沿用目前既有的铜缆基础设备，以避免破坏建筑并加快从新宽带服务中回收投资的速度。
第二代超高速数字用户回路(VDSL2)在这些混合式网络架构中扮演重要的角色。在VDSL2的协助下，运营商可以通过既有铜缆线路提供给用户上下行均可达100Mbit/s的对称带宽，以支持网络电视(IPTV)、网络游戏、P2P分享以及其它对带宽需求极高的应用。
全面光化的光纤到户架构当然也能游刃有余地支持上述应用，但由于其基础设施必须重新铺设，因此其成本高昂且旷日费时。以目前有全光化接入服务的美国Verizon与日本NTT为例，这两家公司曾于2006年透露其每户建网成本介于1,000～1,750美元之间。其它宣布将投资提供光纤到户服务的电信运营商，如韩国KT与台湾中华电信虽未对外透露其每户的建网成本，但业界普遍认为其成本应与上述数字差距不远。如此高昂的建网成本使运营商必须更有耐心地等待投资回收完成。
混合式架构让鱼与熊掌可以兼得
在宽带接入网络全面光化窒碍难行的现实下，业界提出许多因应之道，如光纤到大楼(FTTB)、光纤到节点(FTTN)、光纤到远程(FTTR)、光纤到交换箱(FTTC)等，统称为FTTx。其中FTTB因为适用于人口稠密、遍布多住户单元型建筑物如出租公寓、住宅大楼、旅馆等的都会地带，因此特别受到瞩目。
在FTTB架构中，运营商只须将光纤网络铺设到每一栋建筑，然后建筑物内部的网络接入则由运行在既存铜缆基础设备上的VDSL2接手。在许多情况下，这样的架构是对现有的高楼层建筑物提供高速宽带网络接入的唯一选择，因为这类建筑物的垂直管线通道通常空间狭小，且当初在设计施工时，建设公司通常不会预留太多空间给其它缆线使用(图1)。许多亚洲、欧洲与北美的电信运营商，在都会区都是采用FTTB架构来提供宽带网络服务。
图1 FTTB架构
利用已经铺设在垂直管线通道的铜缆基础设备来提供VDSL2接入，运营商可以将铜缆的效益发挥到最大，以高带宽平台提供更多高价值的服务，因为相较于铜缆外线，建筑物内部的铜缆线路长度较短，而且受到妥善保护。例如，通过VDSL2，电信运营商可以完整利用30MHz的频谱提供高达100Mbit/s的上下行对称带宽，这样的高带宽是电信运营商营销宣传的利器，因为这是目前最快速的最后一公里接入服务。更重要的是，电信运营商可利用这个平台提供高画质网络电视(IPTV)与其它先进宽带服务，以创造新的收入来源。
除了FTTB之外，FTTN、FTTR、FTTC等混合式架构也都是同类型的深光纤(Deep Fiber)架构。通过在铜缆端采用VDSL2技术，其实混合式架构跟全面光化的FTTH架构所能满足的应用需求差异不大，但混合式架构有显著的成本优势(表1)。在FTTN/ FTTR/FTTC架构中，光纤网络的终点设在一个远程终端设备(通常是路边的交换箱)，再由此交换箱对邻近地区提供服务。因此，交换箱必须肩负起将光信号转换成电子信号的责任。目前全球有许多电信运营商也采用这种架构，如欧洲的Belgacom、德意志电信(Deutsche Telekom)与Swisscom；北美则有AT&T采用这种架构。表2为全球各大电信运营商所采用的光纤铺设架构。
使用FTTN/FTTR/FTTC架构可以让运营商在运营区域的中心点铺设一条高容量的光纤线路，然后由该节点设备向邻近地区提供服务。对电信运营商而言，这类架构有三大好处：首先，对运营区域的客户所造成的干扰较少，因为电信运营商可以利用更多已经铺设好的铜缆线路，不须四处开挖以埋设新的线路；第二，施工期更短，能加快服务的推出时间，进而加速投资回收的速度；第三，由于大量利用现有的设备与线路，因此电信运营商的投资负担较低。
但这种架构所能提供的升级性相对有限，因此普遍被认为是一种过渡性的架构。若运营商要进一步升级带宽以提供更多网络电视等高附加价值的服务，仍必须要将光纤节点推进到离用户更接近的地方，以确保用户体验与服务质量。值得一提的是，在上述四种FTTx架构中，扣除适合应用于城市区域的FTTB之外，FTTC由于将光纤延伸到离用户非常接近的节点，因此被认为是一种适合运用于郊区住宅区的架构。FTTC将光纤延伸到用户住宅附近的电信交换箱，再利用既有的铜缆线路提供用户宽带网络接入，可避免线路施工对使用者带来不便与干扰。
事实上，在讲求隐私权与生活质量的欧美社会，电信运营商要推行FTTH最大的阻力除了成本考虑外，就在于用户不愿意让施工单位进入自家的庭院大举开挖，然后再登堂入室地到住宅内部铺设线路跟安装设备。因此电信运营商只能退而求其次，采用FTTC的方式来铺设宽带网络。与FTTN/FTTR相比，FTTC的光纤线路更深入最后一公里，因此造价更高，但能提供更高的带宽升级性是其主要优点。
VDSL为光纤铺设的关键元素
虽然FTTH、FTTB、FTTN/FTTR/FTTC等光纤网络架构的铺设成本差异极大，但在正确的条件下，不同光纤网络的效能却是可以比较的。
表3为目前三大光纤网络铺设的技术主流--以太无源光纤网络(EPON)、超高速无源光纤网络(GPON)与VDSL的比较，这三种技术目前在全球各地都有铺设实例。通常运营商在铺设光纤到户时，会从EPON和GPON这两种技术中做出选择，然后以VDSL技术做为最后一公里，因此VDSL已经被整合成为光纤网络架构中不可或缺的重要环节。
表3 三大光纤网络铺设的技术主流比较 
目前EPON技术在日本非常流行，同时也开始扩散到其它亚洲国家，如中国与韩国。EPON是一种以以太网技术为基础的无源光网络，其标准为国际电子电机工程师协会(IEEE)所制定的IEEE P802.3ah。根据目前的标准，EPON可提供1Gbit/s的数据串流带宽，光纤线路终端(OLT)与光纤网络终端(ONT)之间的距离可达20公里。每一端口EPON连接端口可支持三十二名用户。
GPON技术则是国际电信联盟的ITU-T G984.1、G984.2、G984.3、G984.4与G984.5标准。该技术可望为欧洲与北美的光纤到户服务所采用。GPON是一种基于通用祯协议(GFP)的技术，具备开放式的接口，因此可很有效率地运用在不同的传输协议上。GPON可以提供2.5Gbit/s上下行对称与非对称传输带宽，涵盖距离最远可达37公里。每一端口GPON连接端口可支持六十四名用户。G984.4与G984.5标准则各自增加了动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Assignment, DBA)机制与保护选项功能，以强化GPON在实际环境中的服务质量。
VDSL2虽然是以铜缆为基础的宽带接入技术，但事实上已被视为光纤网络架构中不可或缺的一环。VDSL2是一种专门为接入网络应用所设计的物理层技术，采用独立多音频调制技术以提供消费者更高的接入带宽。依其所支持的信号传输距离，VDSL2有短距离到超长距离等八种不同的子规格，以满足不同的应用需求。新的VDSL2技术还支持其它新功能，如内建服务质量(QoS)机制、脉冲噪讯保护(INP)、无缝式速率调整(Seamless Rate Adaptation, SRA)、快速速率调整(Rapid Rate Adaptation, RRA)(图2)、通道捆绑(Channel Bounding)等功能。这些功能都有助于提升VDSL的服务质量。
图2 为了满足IPTV应用需求，RRA等带宽配置技术将是VDSL的标准功能。
VDSL2的另一项技术优势在于支持端对端(End to End)的因特网通讯协议(IP)传输。所有新部署的接入网络都已经支持IP通讯技术，因此，当电信运营商将光纤终点推进到客户端附近，准备开始提供IP视频节目等增值服务以增加营收时，VDSL2可允许运营商直接利用现有的设备快速达成目标。
一步到位风险过高 循序渐进方能实现光纤到户远景
虽然FTTH架构是让电信运营商一劳永逸解决带宽升级挑战的最佳解决方案，但高昂的铺设成本与漫长的施工时间已足以让运营商裹足不前。不过，在三合一服务等先进增值应用的诱使下，运营商仍有足够的动机(或被迫)进行带宽升级投资。因此，在考虑应用需求与建网成本后，混合式的FTTx架构仍将是电信运营商在实际进行网络铺设时的真正选择。
