前言

網路架構一般可區分為長途（Long Haul）/骨幹（Backbone）網路、都會網路（Metropolitan Area Network；MAN）以及接取網路（Access Network）三部分。在長途/骨幹網路部分，由於過去兩年電信服務業者的大量投資，已建置了相當充裕，甚至是多餘的頻寬。而從接取端來說，區域網路的頻寬在過去幾年已由乙太網路（Ethernet）升級至高速乙太網路（Fast Ethernet），甚至Gigabit Ethernet頻寬也將逐漸普及；相對於骨幹網路以及區域網路的發展而言，都會/接取網路頻寬增加的速度遠遠落於兩者之後。研究機構Lehman Brothers估計過去五年間，骨幹網路頻寬成長了320倍，區域網路頻寬也成長了100倍，但是都會/接取網路只成長了16倍，因此都會/接取網路是目前整體網路架構中主要的瓶頸，同時也是未來幾年光纖網路佈建的重點，為解決都會網路的瓶頸，過去主要應用在骨幹網路上的高密度分波多工（DWDM）技術將逐漸進入都會網路，另一方面，在區域網路中廣泛應用且高度成熟的乙太網路技術，也將透過光傳輸介質，進入接取及都會網路市場(圖一)。

《圖一　光通訊網路發展趨勢　》 資料來源：工研院經資中心, 2002/03

在未來幾年中，都會及接取網路建設的興起將是帶動光通訊元件需求的主力市場。由於都會網路的特性與骨幹網路有相當大的差異，對於元件的特性需求自然不同，再加上新技術的引進，也勢必將帶來元件方面的改變，對於光通訊元件廠商而言，藉由瞭解此一變化，將有助於調整產品策略，快速掌握未來商機，因此本文便針對都會光纖網路為主題，逐項探討都會網路的需求特性，並分析在這樣的發展下，對於元件的技術及市場趨勢之影響。

強調彈性調度及擴充頻寬

由於都會網路的連結複雜度較長途網路更高，客戶對服務的要求也更多樣化，因應這些需求，都會網路系統特別強調的是必須具備可彈性擴充的基礎架構，因此元件的發展也必須提供更富彈性的調撥能力。舉例來說，在某一都會網路中的甲地因為舉辦大型展覽活動，臨時向服務供應商申請額外的網路頻寬，這時服務供應商就必須調度出一個頻道給甲地使用。在目前的網路架構中，由於使用固定波長的雷射，當需要增加頻道時，便需要對各個節點的設備做硬體的修改，是一項耗時耗費的工程。現在這個問題則可以靠採用可調式雷射（Tunable Laser）來解決。所謂可調式雷射，是指在某個波長範圍內，可以透過手動或軟體設定來改變發射波長的雷射，採用可調式雷射的架構，則只需透過系統設定來調變雷射的輸出波長模式，就可以隨時增加頻道，不但省去了修改硬體架構的麻煩，同時可針對用戶提出的頻寬或服務需求，做立即的反應，也就是所謂隨選頻寬（Bandwidth on Demand）的功能。

事實上，可調式雷射應用在DWDM系統中也可達到降低成本的效益。目前的DWDM系統普遍已經達到32路、甚至40路波長多工，若在這種情形下使用固定波長的雷射，則40個波長就要搭配40個雷射，再加上每個波長都要準備三至五個備品，將形成龐大的成本負擔。如果採用可調式雷射，備品總共只需要三至五顆可調式雷射即可，大大的降低了系統成本。

四種可調式雷射技術

可調式雷射技術主要可分為四種，其特性比較列於(表一)。四種主要技術中，目前最成熟的當屬DFB技術，這項技術是在DFB雷射的共振腔中加上光柵結構，當通入熱流時，光柵特性受到影響，因而改變雷射的輸出波長。DFB雷射由於發展歷史悠久，製程技術最為成熟，價格方面也頗有競爭力，不過由於採用熱調變機制，因此可調變的頻寬相當窄，可支援的頻道數目也相當低，並不足以應付都會網路系統的需求，因此新的DBR技術乃應運而生。

所謂DBR技術其實也是DFB的改良版，不過光柵區是坐在共振腔之外，同時調變方式也改為電調變。改良後的DBR雷射，不僅繼承DFB的各項優點，同時大幅增加了可支援的頻道數目，因此在集所有優勢於一身的情形下，目前已成為廠商投入最積極的技術。

除了DFB與DBR雷射之外，也有些人想到利用MEMS技術製作可自由調整共振腔長度的「外部共振腔」式可調雷射，不過由於MEMS技術本身也正處於發展初期，因此在產品的可靠度（Reliability）、穩定性（Stability）方面的表現都還待改進，同時價格較高也是個致命傷，因此以目前的情況來看，DBR技術仍然是最具潛力的一項技術。

雖然目前可調式雷射的技術尚未完全成熟，大部分產品都處在實驗階段或剛剛開始試用，但由廠商目前產品推出時程的計畫來看，相信技術方面將在2003年至2004年間達到成熟的階段，同時隨著都會網路的建設腳步，可調式雷射的應用在2003年技術成熟後也將逐漸起飛，預計到2005年，產值將達到23.2億美元，年平均複合成長率（CAGR）超過130%。

《圖二　可調式雷射的市場潛力 》 資料來源：The Yankee Group, 2001/04

乙太網路進入都會市場

與長途網路不同，都會網路更接近用戶端，因此市場對價格的敏感度本來就比較高，再加上過去二年網路產業泡沫化的衝擊，服務業者也開始反省過去不計成本的營運方式。現在對服務業者而言，最重要的就是如何以最低的建設與營運成本，滿足持續增加的頻寬需求。在這樣的考量下，採用光纖乙太網路（Optical Ethernet）為都會網路的核心技術，已經成為未來都會網路發展的重要趨勢之一，尤其對新加入的服務供應商而言，提供光纖乙太網路服務更是藉以與舊有電信業者區隔市場、吸引企業用戶的一大賣點，因此也有相當多的服務業者已開始提供光纖乙太網路服務。

技術標準與價格為成敗關鍵

從元件的角度來看，光纖乙太網路技術與實體的光層相關性並不高，因此對於各式的光元件並不造成顯著的影響，最大的影響是在光收發模組（Optical Transceiver）方面，首先是收發模組必須採用乙太網路協定的速度，包含1Gbps及10Gbps的規格；其次則是價格因素，光纖乙太網路要深入都會及接取網路最重要的條件，就是必須大幅降低設備與系統建置的成本，而在網路設備中成本比重最高的光收發模組自然面臨最大的降價壓力。這個問題在GbE收發模組上還不嚴重，因為GbE收發模組主要是應用在企業內部的區域網路，或是距離中心局端較近的終端，傳輸距離較短，所以仍然可以採用便宜的短波長（850nm）雷射，甚或是LED，但是當傳輸距離要延伸到超過兩公里以上時，便不得不採用長波長（1310nm或1550nm）的FP雷射或DFB雷射。這樣一來，成本將大幅提昇，因而降低服務業者轉移到光纖乙太網路上的意願。在10G乙太網路的部分，除了必須採用1550波長的昂貴雷射之外，由於在高速傳輸時對於干擾或雜訊的容忍度更低，因此為解決上述的問題，花在封裝及晶片製程上的成本都會大大增加，這也是未來10G光纖乙太網路能否成功打入都會網路市場的一個重要影響因素。

雖然有這樣的問題存在，所幸在全球主要設備廠商力推光纖乙太網路技術之下，目前相當多的廠商已經推出相關的設備，同時GbE方面的標準已制訂完成，10G的標準制訂也將在2002年底至2003年間底定，產品的標準化一旦完成，不但可大幅縮短產品研發時程，降低研發的難度，同時也有利於量產，因此可望對乙太網路收發模組的成本問題有所幫助。根據CIR的預測，光纖乙太網路收發模組的市場在未來五年內將成長一倍以上(圖三)，潛力不容忽視。

《圖三　光纖乙太收發模組的市場潛力　》 資料來源：CIR, 2001/11

光纖放大器仍有用武之地

過去光纖放大器主要應用在長途網路中，而都會及接取端由於傳輸距離短，理論上並無訊號再生的需求，然而近幾年來隨著都市人口及腹地的成長，都會網路的涵蓋範圍也有漸漸擴大的趨勢，因此在傳輸距離較長之處也將出現對光纖放大器的需求；另一方面，由於都會網路的結構較長途網路更錯綜複雜，節點更多，而每個節點上用來構成的OXC或OADM的元件都會造成訊號衰減，經過從核心網路到接取終端數個節點的累積之後，訊號便衰減至無法辨識，解決的辦法就是在靠近都會網路核心的節點上加置光纖放大器。因為預見這個趨勢，目前各元件大廠以及初創公司都積極投入開發應用於都會網路的光纖放大器(表二)。

三種光纖放大器技術

由於都會端網路對於設備價格的敏感性較長途網路為高，因此未來用於都會網路的光纖放大器，將以降低成本為主要的設計考量。目前在光放大器的三種主要技術中，傳統的摻鉺光纖放大器技術上最為成熟，因此也有最多的供應商，不過由於構成的元件如泵激雷射等的成本居高不下，因此價格昂貴便成為其致命傷。EDWA與SOA這兩種新興的技術則都是利用半導體製程，理論上可以藉由量產規模達到大幅降低生產成本的功效，因此其發展相當受到矚目，不過由於這兩種技術目前都還不成熟，並沒有業者實際採用，自然也顯現不出價格優勢，短期內EDFA仍將是市場上的主流。

結語

在未來幾年間，都會網路可望是整個網路中成長最快的領域，不過從元件的角度來看，一些可望能大幅提昇都會網路效能的技術，例如前述的可調式雷射、光纖乙太網路、以及低成本的光放大器等，普遍都面臨了技術未臻成熟，成本居高不下的問題，造成業者對於引進新技術、新元件的意願不高。以此觀之，在對價格較具敏感性的都會網路市場中，有效降低生產成本將是決定產品能否順利攻佔市場的關鍵因素，因此不論是從技術改良或是量產管理來著手，凡是能夠適度降低成本、取得價格優勢的廠商，在都會網路市場中將可掌握更大的勝算。