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數位匯流
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經濟新觀點-數位匯流五法 張內閣最後成績2016.05.044
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大大寬頻0988232247 236 新北市土城區城林路1巷1弄1號1樓
一、前言電信、資訊、終端設備(Devices)、及娛樂內容等4個產業的整合促成數位匯流。同一個內容(Content)可透過不同網路在不同終端設備播出;不同內容可透過不同網路傳送到同一個終端設備。加上時間移動(TimeShift)技術,使用者在任何時間、地點、空間都可以擷取連上網路任何節目,形成隨選視訊(On Demand)的使用模式。數位匯流使電信網路可以看得到電視節目,有線電視(Cable Television, CATV)網路可以提供上網服務。與數位匯流的同時,影像技術也隨之發展,業者利用網路提供IPTV付費電視,畫質從過去標準數位電視(SDT)到高畫質電視(HD),再從4K到8K(UHDTV);而上傳內容也從簡單的網址變成圖片、影片、即時影像,因此網路傳送這些影像所需的頻寬越來越大。在此同時,另一技術領域,通信線路也一直演進。電信與有線電視業者使用的線路種類漸趨雷同,用法也相似。約20年前,CATV將光纖頭端(Headend)佈放到光纖投落點(Drop),形成HFC(Hybrid of Fiberand Coaxial)網路,算是FTTC(Fiber To The Curb)的一種;而電信業者則佈放到路邊的交接箱,形成光纖到箱體(Fiber To The Cabinate, FTTC),也是Fiber ToThe Curb的架構。兩者的網路形態(Topology)從相似(複接、樹狀)→不同(星狀、樹狀)→再到相同的PON(PassiveOptical Network)。音頻時期電信線路是可以複接的,CATV也是。通信數位化後,xDSL問世,電信線路採點對點的佈線,CATV仍然維持樹狀網路。光纖化後,因被動光元件的使用,兩業者的光纖皆利用光分歧器(Splitter)或分波多工器(Wavelength DivisionMulitplex, WDM)構成被動光網路,現在僅差HFC後面那段同軸電纜尚未光纖化。現在,兩業者都有能力做到FTTH(Fiber To TheHome),只是因網路架構及經營形態的關係,電信的FTTH腳步比較快;而CATV因有客戶需求的增壓,遲早也會跟上。業界普遍有一個迷思,將HFC與FTTH看成對立面。其實兩者是世代關係,HFC將來必定會演變成FTTH。其實不是只有有線電視的HFC網路會演變成FTTH,其他利用銅線的通信技術也會跟進。二、HFC的瓶頸網際網路問世後,大、中、小、及家庭企業等新客群出現,企業的電子商務相當依賴網路。網路業者2017.5月號 │ 01頭條故事要抓住此一新客群,需靠網路穩定的雙向對稱數位傳輸能力,且速率要遠高於一般消費客戶。雖然國內有線電視絕大部分已經數位化,傳輸速率也大幅提高,但HFC在這方面並沒有什麼優勢。HFC是怎樣傳送數據?把有線電視系統頻譜攤開來看,略分成3段,即圖1中的上行(5∼42MHz)、TV、下行(550∼750MHz),提供上網服務的就是5∼42MHz及550∼750MHz兩頻段。數位化後,電視頻道藉由壓縮技術所需的頻寬不再那麼大,多出來的頻譜可挪用成下行頻道,但上行的頻寬仍然維持一樣。圖1 有線電視頻譜圖DOCSIS(Data Over Cable Service InterfaceSpecification)3.0把這兩頻段內的載波調變成數位信號後,在HFC網路上做數據雙向傳送。每一頻道頻寬占6MHz,以QAM(Quadrature Amplitude Modulation)256調變1出48Mbps的速率。但在實際應用上,此速率會因編碼及誤碼檢測所需扣掉10%。藉由頻道綁縛,每個黑盒子綁4個頻道,最高下行速率約170Mbps及上行速率120Mbps。頻道綁縛越多,則速率越高,架構如圖2,最終實際的有效速率便取決於外線的線路品質及傳輸能力。圖2 HFC DOCSIS 3.0架構圖客戶只要接取兩個高畫質影片及上傳相片、影片、上雲端、或玩遊戲,需速率下行10Mbps/上行2Mbps。以每一服務區150戶(現在越來越少,約125戶上下),綁4個頻道為例,其合理速率應是1.5Gbps下行/300Mbps上行,超出實際線上速率170Mbps下行/120Mbps上行許多,故在顛峰時段會產生網路擁塞。從服務的角度看,就是服務的品質無法永續使用。為解決塞車現象,業者通常採取下列因應措施:(一)在HFC光纖投落點的用戶側再佈設光纖。一方面取代既有同軸電纜,另一方面縮小服務區。(二)增加綁縛頻道,再用壓縮影像技術或重新分配影像頻道到黑盒子做IP傳送。現在的黑盒子可以接取32個下行頻道及8個上行頻道,理論速率可達1.04Gbps,上行120Mbps。(三)把每一服務的客戶數減到100戶時,下行的理論速率為1Gbps,上行速率則升到200Mbps,可暫時疏通擁塞。當服務區域變小時,信號源到客戶之間的「東西」變少了,網路品質及可靠度立即提升。以上只是權宜措施,較新的作法則是再釋放一些頻道採用DOCSIS 3.1,但會產生成本的問題,至於增加多少?視經營情況而定。秭比次(Gigabit)的速率會把750MHz或860MHz系統的頻寬推到極限,相關的光纖投落點設備、同軸電纜放大器、乃甚至於主動型分配器都必須升級,客戶端的黑盒子及頭端的對應設備也必須更換,每一個黑盒子費用從新臺幣2000∼3000元不等2。升級時,業者必須暫時3.0及3.1兩種技術並行採用,又會增加同軸電纜內射頻主動與被動元件的費用。最後,問題還是在同軸電纜的上行頻段,頻寬小又採分享制。企業有對稱雙向通信的需求,HFC網路因上行頻寬,僅能滿足當下一般消費客戶的需求。線路網升級產生的成本衝擊到公司的現金流,升級所需的過渡期會衝擊到新業務上市的及時性,但不做永遠無法分享這塊大餅。三、FTTH的優勢2004年∼2008年間電信線路的GPON(GigabitsPassive Optical Network)及EPON(Ethernet PassiveOptical Network)出現,立即挑出HFC網路脆弱的一面。從傳輸層面及線路實體層面來看FTTH與HFC的優劣:(一)傳輸層FTTH是GPON或EPON的末端屋內配線,利用光分歧器把一心光纖分接到數十客戶。GPON一個1:32光分歧器分光後,每一出口埠的商用速率是2.5Gbps/1.2Gbps,EPON是10 Gbps/2.5 Gbps,客戶只要願意付錢就可以申裝。新一代的NGPON2(NextGeneration PON2)及NGEPON(Next GenerationEPON)下行速率可達40Gbps,上行10Gbps。02 │NATIONAL COMMUNICATIONS COMMISSION當然,CATV業者也瞭解HFC的弱點,1988年美國有線電視業界組成CableLabs專門研究提升HFC網路速率,成果相當豐碩,從1997的DOCSIS 1.0(上行10Mbps,下行40Mbps)到2016年的DOCSIS 3.1(上行1∼2Gbps,下行10Gbps),未來挑戰上下行各10Gbps。不過,無論這些速率再怎麼高,網路後段接著同軸電纜,末端的客戶仍然無法享用到CableLabs研發的成果。目前臺灣市面上CATV廣告上行速率最高26.56M∼28.78M3,是由多少客戶分享?則未予標示,可見上行的瓶頸一直存在。(二)實體線路層FTTH與HFC線路的差異在於後段線路,一是光纖,一是同軸電纜。兩者相較有下列差別:1.光纖質輕細徑。144心光纜直徑(10mm),比一條RG11同軸電纜(11mm)小。纜徑小易施工,庫存省空間,線路接頭少通信品質佳,附屬設備體積也跟著縮小。2.一心光纖頻寬為一條同軸電纜的10,000倍,沒有HFC遭遇的上行頻寬的問題。目前市場上的DOCSIS利用頻道綁縛提供300Mbps以上,這是占用同軸電纜內頻寬的合成頻寬(Synthetic Bandwidth),不是專用頻道。3.光纖不受電磁波干擾,同軸電纜則有電波洩漏及干擾的問題。同軸電纜頻寬的利用已經接近極限,無法擺脫物理雜訊的干擾及Shannon定理4的限制。4.光纖傳輸距離遠,服務涵蓋區廣大,減少外線分配點的設置。衰減小,一般市區不需放大器,耗能大幅縮減。同軸電纜每隔一段距離就需要一個放大器。從以上比較可知,FTTH先天就優於HFC。而HFC能夠生存至今是因廣播電視市場仍然存在,但這個市場會因世代交替及電子商務寬頻化而漸漸式微。四、五年級生的消費者與六、七、八、九年級生的消費行為大不相同。前者生於電話時代,對網路的使用感覺有點複雜與排斥,傾向於被動接受或現金消費,這些人看第四臺;後者生於網路世代,伴著手機、電腦、網路長大,天生會互動與選擇,傾向於選擇網路內容及電子消費,不太看第四臺。六、七、八、九年級生是現在也是未來的主人翁,大部分企業都掌握在他們手裡。企業與網路的關係已如本文前述,若未滿足此一客群的需求,HFC發展的空間將受到侷限。五、整合電信及有線電視線路引進及屋內配線的探討雖然HFC網路在技術上可以全面升級成FTTH,但臺灣的有線電視與電信的實體網路並未整合,原因在於法規及市場生態。法規因素可以修法解決,生態問題一直在變化。核心及接取網路部分迄今混沌未明,而末端的屋內配線整合的共識已經出現。立法院於民國105年1月6日通過有線廣播電視法第22條第6項規定:「系統經營者為提供有線廣播電視服務,將其系統引進建築物,建築物起造人、所有人須設置之設備及空間,依電信法第38條及第38條之1之規定」。國家通訊傳播委員會(NCC)很自然的依電信法得到授權,規範有線電視引進及屋內配線。依「建築物電信設備及空間設置使用管理規則」規定,屋內配線含引進設施及設置空間是由建築物起造人提供,整合場域在屋內,只要起造人與業者依法協調即可進行整合。建築物內有線電視與電信實體線路整合涉及「引進」及「屋內配線」兩部分。引進是指外線進入建築線後到電信室的線路設施,起造人先埋設自備管從建築物體到建築線,等待業者銜接,接管後再走一小段路由進入電信室,此作業稱為「銜接自備管」。電信室是屋內配線的起點,業者的線路從電信至經管道間升位到各樓層,再到的各戶形成「屋內配線」。一直以來,有線電視線路的引進從未受「建築物電信設備及空間設置使用管理規則」所訂電信設備的約束。反過來說,也沒有享受到此規則帶來的好處。因不受約束也無規範可循,各種隨現場蔓生的引進方式無奇不有,不但妨礙市容觀瞻,經常發生線路低垂妨礙交通情事,且通信品質難以維持,如圖3。又因目前CATV線路無法使用依法提供之屋內線路支撐設備,只能與起造人協調另覓空間或占用電信線路箱體設置;不但造成配線凌亂,放大器及分配器隨處附掛,增加線路維修的難度,如圖4。為避免日後建築物仍受前述引進之苦,NCC已對新建築物著手研究整合的方式,同時參考各先進國家的趨勢,修訂相關規則,將擬出一套適用於臺灣現況並俱未來性的整合方案。茲就引進與屋內配線在線路整合中所引發的議題分述於后,先談引進:(一)引進的整合2017.5月號 │ 03頭條故事引進設施是由引進點、引進管、引進路由等3項構成。引進點應由起造人和通信業者協調,找出最便於銜接備管的點,通常是面臨業者管線通過之街道的手孔附近,而管線單位所走的路由大致相同,所以協調難度不高。引進管的管徑及數量,臺灣目前的引進管為3英吋,隨著通信線路技術的演進,所需管徑會越來越小,但為顧及環境變化因素,仍應維持3英吋。管數則視該建築物所需通信線對的數量換算成電纜或光纜條數,再把可能引進的業者家數(含有線電視業者)考慮進去,加上預備管即可算出所需管數。管道排列有上下及左右之分,使用順序為由下而上,由內而向兩側。兩側的使用順序又視電信及CATV管線方位而定。引進路由也是由起造人及業者協調而定,然後調整電信室至最有利於引進及屋內地下室隔局效率的位置。長短不拘,但不得有超過90度之彎曲,彎曲點超過二處且其彎曲角度之和超過180度時,應設中間拖線空間以利佈纜。引進管的整合不但為業者帶來便利,也為起造人省掉許多二次施工的麻煩。引進管為營造工程,開挖最難且成本最高,一旦開挖後,舖管及回填就很容易。所以,一次將電信及有線電視引進整合,最有經濟及使用效率。不過,電信室面積必須隨著有線電視設備的引入而調整擴大。(二)屋內配纜相較於引進,屋內配線的整合則困難許多,因為HFC升級成FTTH是漸進的,表示業者一時無法跳脫同軸電纜的思維。所以屋內配線整合分成HFC與FTTH整合,及CATV之FTTH與電信之FTTH整合兩大方案。前者稱為「分離設計」,後者稱為「共用設計」。1.分離設計圖3 國內有線電視線路引進方式圖4 未整合之CATV線路在建築物內佈設之情形04 │NATIONAL COMMUNICATIONS COMMISSION顧名思義就是把CATV的同軸電纜及電信的光纜分開設計、分開設置、分開使用、分開管理。其實,臺灣的屋內配線現狀就是這種方式。因CATV未納入規範,其管道箱體的設置,在新建築物則由有線電視業者與起造人協調設置的,未協調者則是住戶進駐後才申請裝機,才會造成像圖4的情況。網路屬CATV業者,沒有責任分界點及權責的問題。分離設計依法規定管、箱、纜線一律由起造人設置,網路建置權及所有權從有線電視業者轉給起造人,優點是圖4的亂象將不再發生。但所引發的責任分界點、纜線條數、網路形態、業者及客戶權益、電力設備空間等議題相當複雜,而且修法工程極為浩大。分離設計顧及業界目前HFC生態,起造人必須準備兩套線路設備,而這些設備一旦設置後,就一輩子占住屋內的公共空間。當HFC變到FTTH時,這些設備又可能閒置。未來的頻寬需求則未列入考慮,而且是發生在新建築物,當FTTH已被納入規範強制建置成為新大樓的標準配備時又把同軸電纜引進,等於反著趨勢走,整合的優點將因此打了很大的折扣。2.共用設計採取此設計的前提是HFC必須升級成FTTH,兩者使用同樣的線路,就能共用線路支撐設備。可共用的設備包括:電信室、管道間、機櫃、纜線架(CableTray or Race Way)、主配線箱、水平管道、水平光纜、宅內配線箱、光纖收容盒等。共用設計還有下列優點:(1)圖3及圖4的亂象不會再出現於新建築物內。責任分界點一律在電信室,網路所有權歸大樓業者,劃分自然且相當明確。(2)共用引進設施促進既有管道間資源有效應用,避免重複建置纜線。引進設施一次建置,大幅降低營造成本。(3)有線電視及電信屋內配線系統納入規範,通信服務品質得以維持,確保購屋者的居住權益。(4)屋內配線設施整體規劃,垂直及水平線路共用同一路由,水平線路涵蓋面積減少,且網路維運、權責分明,建築物空間資源得以有效利用。(5)電信線路及CATV線路同時呈現於使用者面前,提供公平競爭環境。(6)預留HFC網路升級FTTH的光纖,提升全國通信網路末端頻寬,將有助益於智慧建築及智慧城市的建設。以上共用設計的6個效益都未曾在臺灣的建築物內出現過。有線電視在臺灣的普及率達60%,在屋內都是獨自配線,與電信線路呈自然分離狀態,對整體國家資源而言是一種分割損失。FTTH在我國已納入建置規範,可趁此時間將HFC升級成FTTH。HFC光纖化之成本不高,且建設初期新建築物須佈放光纖之用戶極少5。對HFC升級的問題,只能耐心的藉由日落條款及都市更新促使升級FTTH,與電信線路徹底的整合。屋內配線的頻寬擴大,絕對有助於國家網路智慧化。(作者為中華民國電機技師公會顧問)1 QAM256調變技術係把信號的振幅切割成256等份,每Hz可送8比次,即28。每一頻道6MHz,則48Mbps。扣掉10%的標頭比次,剩43.2Mbps。每一服務區域綁4個頻道,可送下行170Mbps。這是在線路極為理想的狀態,平常大概只能傳送38Mbps×4=152Mbps。2 Comparing Cable And Fiber Networks,By Andrew Afflerbach, Matthew DeHaven, Marc Schulhof and Eric Wirth / CTC Technology & Energy3 http://www.kbro.com.tw/K01/cm-speed-test_3_0_8.html4 Shannon Theorem:C=B×log_2 (1+S ⁄ N),即傳輸媒體能夠傳輸的比次速率是特定頻率之信號雜訊比(Signal Noise Ratio)的函數,SNR隨著信號衰減雜訊增加而減少。5 根據NCC截至105年6月底統計數據,內政部公告全國總戶數為8,499,758戶,有線電視全國普及率為60.52%。再依內政部同時期(105年6月底止)核發住戶類建築物使用執照45,377戶,全國總戶數增加0.5%。又依CATV普及率,0.5%其中只6成可能裝有線電視,占比降至0.3%。此0.3%之中可能只有一半符合「建築物電信設備及空間設置使用管理規則」第九條第三項規範,再降至0.15%。換算之,只有13,613戶,由全國50戶業者分擔,應不造成壓力。2017.5月號 │ 05頭條故事從56Kbps 成就智慧未來跨出光纖入戶的一小步,迎接全民高速網路的一大步 https://www.digital.url.tw/hot_259809.html NCC數位匯流光纖最後一哩文章分享 2024-03-02 2025-03-02
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