前言

网路架构一般可区分为长途（Long Haul）/骨干（Backbone）网路、都会网路（Metropolitan Area Network；MAN）以及接取网路（Access Network）三部分。在长途/骨干网路部分，由于过去两年电信服务业者的大量投资，已建置了相当充裕，甚至是多余的频宽。而从接取端来说，区域网路的频宽在过去几年已由乙太网路（Ethernet）升级至高速乙太网路（Fast Ethernet），甚至Gigabit Ethernet频宽也将逐渐普及；相对于骨干网路以及区域网路的发展而言，都会/接取网路频宽增加的速度远远落于两者之后。研究机构Lehman Brothers估计过去五年间，骨干网路频宽成长了320倍，区域网路频宽也成长了100倍，但是都会/接取网路只成长了16倍，因此都会/接取网路是目前整体网路架构中主要的瓶颈，同时也是未来几年光纤网路布建的重点，为解决都会网路的瓶颈，过去主要应用在骨干网路上的高密度分波多工（DWDM）技术将逐渐进入都会网路，另一方面，在区域网路中广泛应用且高度成熟的乙太网路技术，也将透过光传输介质，进入接取及都会网路市场(图一)。

《图一 光通讯网络发展趋势 》 数据源：工研院经资中心, 2002/03

在未来几年中，都会及接取网路建设的兴起将是带动光通讯元件需求的主力市场。由于都会网路的特性与骨干网路有相当大的差异，对于元件的特性需求自然不同，再加上新技术的引进，也势必将带来元件方面的改变，对于光通讯元件厂商而言，藉由了解此一变化，将有助于调整产品策略，快速掌握未来商机，因此本文便针对都会光纤网路为主题，逐项探讨都会网路的需求特性，并分析在这样的发展下，对于元件的技术及市场趋势之影响。

强调弹性调度及扩充频宽

由于都会网路的连结复杂度较长途网路更高，客户对服务的要求也更多样化，因应这些需求，都会网路系统特别强调的是必须具备可弹性扩充的基础架构，因此元件的发展也必须提供更富弹性的调拨能力。举例来说，在某一都会​​网路中的甲地因为举办大型展览活动，临时向服务供应商申请额外的网路频宽，这时服务供应商就必须调度出一个频道给甲地使用。在目前的网路架构中，由于使用固定波长的雷射，当需要增加频道时，便需要对各个节点的设备做硬体的修改，是一项耗时耗费的工程。现在这个问题则可以靠采用可调式雷射（Tunable Laser）来解决。所谓可调式雷射，是指在某个波长范围内，可以透过手动或软体设定来改变发射波长的雷射，采用可调式雷射的架构，则只需透过系统设定来调变雷射的输出波长模式，就可以随时增加频道，不但省去了修改硬体架构的麻烦，同时可针对用户提出的频宽或服务需求，做立即的反应，也就是所谓随选频宽（Bandwidth on Demand）的功能。

事实上，可调式雷射应用在DWDM系统中也可达到降低成本的效益。目前的DWDM系统普遍已经达到32路、甚至40路波长多工，若在这种情形下使用固定波长的雷射，则40个波长就要搭配40个雷射，再加上每个波长都要准备三至五个备品，将形成庞大的成本负担。如果采用可调式雷射，备品总共只需要三至五颗可调式雷射即可，大大的降低了系统成本。

四种可调式雷射技术

可调式雷射技术主要可分为四种，其特性比较列于(表一)。四种主要技术中，目前最成熟的当属DFB技术，这项技术是在DFB雷射的共振腔中加上光栅结构，当通入热流时，光栅特性受到影响，因而改变雷射的输出波长。 DFB雷射由于发展历史悠久，制程技术最为成熟，价格方面也颇有竞争力，不过由于采用热调变机制，因此可调变的频宽相当窄，可支援的频道数目也相当低，并不足以应付都会网路系统的需求，因此新的DBR技术乃应运而生。

所谓DBR技术其实也是DFB的改良版，不过光栅区是坐在共振腔之外，同时调变方式也改为电调变。改良后的DBR雷射，不仅继承DFB的各项优点，同时大幅增加了可支援的频道数目，因此在集所有优势于一身的情形下，目前已成为厂商投入最积极的技术。

除了DFB与DBR雷射之外，也有些人想到利用MEMS技术制作可自由调整共振腔长度的「外部共振腔」式可调雷射，不过由于MEMS技术本身也正处于发展初期，因此在产品的可靠度（Reliability）、稳定性（Stability）方面的表现都还待改进，同时价格较高也是个致命伤，因此以目前的情况来看，DBR技术仍然是最具潜力的一项技术。

虽然目前可调式雷射的技术尚未完全成熟，大部分产品都处在实验阶段或刚刚开始试用，但由厂商目前产品推出时程的计画来看，相信技术方面将在2003年至2004年间达到成熟的阶段，同时随着都会网路的建设脚步，可调式雷射的应用在2003年技术成熟后也将逐渐起飞，预计到2005年，产值将达到23.2亿美元，年平均复合成长率（CAGR ）超过130%。

《图二 可调式雷射的市场潜力 》 数据源：The Yankee Group, 2001/04

乙太网路进入都会市场

与长途网路不同，都会网路更接近用户端，因此市场对价格的敏感度本来就比较高，再加上过去二年网路产业泡沫化的冲击，服务业者也开始反省过去不计成本的营运方式。现在对服务业者而言，最重要的就是如何以最低的建设与营运成本，满足持续增加的频宽需求。在这样的考量下，采用光纤乙太网路（Optical Ethernet）为都会网路的核心技术，已经成为未来都会网路发展的重要趋势之一，尤其对新加入的服务供应商而言，提供光纤乙太网路服务更是借以与旧有电信业者区隔市场、吸引企业用户的一大卖点，因此也有相当多的服务业者已开始提供光纤乙太网路服务。

技术标准与价格为成败关键

从元件的角度来看，光纤乙太网路技术与实体的光层相关性并不高，因此对于各式的光元件并不造成显著的影响，最大的影响是在光收发模组（Optical Transceiver ）方面，首先是收发模组必须采用乙太网路协定的速度，包含1Gbps及10Gbps的规格；其次则是价格因素，光纤乙太网路要深入都会及接取网路最重要的条件，就是必须大幅降低设备与系统建置的成本，而在网路设备中成本比重最高的光收发模组自然面临最大的降价压力。这个问题在GbE收发模组上还不严重，因为GbE收发模组主要是应用在企业内部的区域网路，或是距离中心局端较近的终端，传输距离较短，所以仍然可以采用便宜的短波长（850nm）雷射，甚或是LED，但是当传输距离要延伸到超过两公里以上时，便不得不采用长波长（1310nm或1550nm）的FP雷射或DFB雷射。这样一来，成本将大幅提升，因而降低服务业者转移到光纤乙太网路上的意愿。在10G乙太网路的部分，除了必须采用1550波长的昂贵雷射之外，由于在高速传输时对于干扰或杂讯的容忍度更低，因此为解决上述的问题，花在封装及晶片制程上的成本都会大大增加，这也是未来10G光纤乙太网路能否成功打入都会网路市场的一个重要影响因素。

虽然有这样的问题存在，所幸在全球主要设备厂商力推光纤乙太网路技术之下，目前相当多的厂商已经推出相关的设备，同时GbE方面的标准已制订完成，10G的标准制订也将在2002年底至2003年间底定，产品的标准化一旦完成，不但可大幅缩短产品研发时程，降低研发的难度，同时也有利于量产，因此可望对乙太网路收发模组的成本问题有所帮助。根据CIR的预测，光纤乙太网路收发模组的市场在未来五年内将成长一倍以上(图三)，潜力不容忽视。

《图三 光纤以太收发模块的市场潜力 》 数据源：CIR, 2001/11

光纤放大器仍有用武之地

过去光纤放大器主要应用在长途网路中，而都会及接取端由于传输距离短，理论上并无讯号再生的需求，然而近几年来随着都市人口及腹地的成长，都会网路的涵盖范围也有渐渐扩大的趋势，因此在传输距离较长之处也将出现对光纤放大器的需求；另一方面，由于都会网路的结构较长途网路更错综复杂，节点更多，而每个节点上用来构成的OXC或OADM的元件都会造成讯号衰减，经过从核心网路到接取终端数个节点的累积之后，讯号便衰减至无法辨识，解决的办法就是在靠近都会网路核心的节点上加置光纤放大器。因为预见这个趋势，目前各元件大厂以及初创公司都积极投入开发应用于都会网路的光纤放大器(表二)。

三种光纤放大器技术

由于都会端网路对于设备价格的敏感性较长途网路为高，因此未来用于都会网路的光纤放大器，将以降低成本为主要的设计考量。目前在光放大器的三种主要技术中，传统的掺铒光纤放大器技术上最为成熟，因此也有最多的供应商，不过由于构成的元件如泵激雷射等的成本居高不下，因此价格昂贵便成为其致命伤。EDWA与SOA这两种新兴的技术则都是利用半导体制程，理论上可以藉由量产规模达到大幅降低生产成本的功效，因此其发展相当受到瞩目，不过由于这两种技术目前都还不成熟，并没有业者实际采用，自然也显现不出价格优势，短期内EDFA仍将是市场上的主流。

结语

在未来几年间，都会网路可望是整个网路中成长最快的领域，不过从元件的角度来看，一些可望能大幅提升都会网路效能的技术，例如前述的可调式雷射、光纤乙太网路、以及低成本的光放大器等，普遍都面临了技术未臻成熟，成本居高不下的问题，造成业者对于引进新技术、新元件的意愿不高。以此观之，在对价格较具敏感性的都会网路市场中，有效降低生产成本将是决定产品能否顺利攻占市场的关键因素，因此不论是从技术改良或是量产管理来着手，凡是能够适度降低成本、取得价格优势的厂商，在都会网路市场中将可掌握更大的胜算。