1. 新一代寬頻接取網路簡介 ADSL 與 Cable Modem 鄧姚文 ywdeng@lhit.edu.tw November 22, 1999

2. 2 內容 前言 Cable Modem ADSL ADSL 與 Cable Modem 的比較 未來趨勢

3. 3 什麼是寬頻網路（ Broadband Network ）？ 寬頻（ Broadband ）的意義 – 定義一：用來傳輸類比訊號的纜線系統 例：有線電視系統  基頻（ Baseband ）：傳輸數位訊號的纜線系統 – 例：乙太網路 – 定義二：頻寬很寬的網路 電信：頻寬大於 4 KHz

4. 4 為何需要寬頻網路？ Internet – WWW 、 E-Mail 、 FTP 多媒體通訊 – 視訊會議、遠距教學、隨選視訊（ VOD ）、 互動式電腦遊戲 商業應用 – 網際網路電話、電子商務

5. 5 Evolution of subscriber line technologies Voiceband Modem ISDN ADSL FTTH FTTx + VDSL Today Enhanced Copper Hybrid Fibre/Copper Pure Fibre 56 Kbps 144 Kbps ? Mbps ?? Mbps ? Gbps

6. 6 目前主要寬頻接取網路種類 有線電視業（ Cable TV ） – Cable Modem 和信超媒體 智躍科技 東森寬頻城市 電信業 – ADSL （ Asymmetric Digital Subscriber Line ） 中華電信

7. 7 Cable Modem 系統

8. 8 Cable Modem 系統元件 Cable Modem （纜線數據機）：用途雷同現在的 56 K 撥接 Modem ，用來轉換類比與數位資料，頻寬 遠大於目前 56 K 撥接 Modem 近百倍。 Splitter （分配器）：將一條 Cable 分成兩條線路的 器材，約如一個火柴盒大。 Cable （有線電視纜線）：能傳輸高頻寬資料的電 纜線。

9. 9 寬頻同軸纜線系統 有線電視纜線（ CATV Cable ） – up to 300 MHz or 450 MHz – 100 公里，類比訊號 – 普及率高（台灣：涵蓋 >80% ，普及 >60% ）

10. 10 寬頻同軸纜線系統（續） 雙纜線系統 – Outbound cable 訊號從頭端（ Headend ）傳遞到用戶 – Inbound cable 訊號從用戶傳遞到頭端

11. 11 寬頻同軸纜線系統（續） 單一纜線系統 – 在單一纜線上，為 Outbound 與 Inbound 配置不同的頻帶 （ Frequency Band ） – The “Subsplit” System Inbound: 5 to 30 MHz Outbound: 40 to 300 MHz – The “Midsplit” System Inbound: 5 to 116 MHz Outbound: 168 to 300 MHz

12. Headend Amplifier Inbound Cable Outbound Cable Computer Dual Cable Single Cable

13. 13 單向 Cable Modem 上網原理 數據中心 數據頭端 網際網路 Internet HFC 網路 Splitter Cable Modem PC TV 網路卡 同軸纜線 電話線 網路線

14. 14 雙向 Cable Modem 上網原理 數據中心 數據頭端 網際網路 Internet HFC 網路 Splitter Cable Modem SetTop Box PC TV 網路卡 同軸纜線 網路線 互動式電視

15. 15 HFC H ybrid F iber/ C opper ：混合光纖／銅纜 H ybrid F iber/ C oaxial ：光纖同軸混合 架構 – 光纖纜線從頭端拉到 Fiber Node – 同軸纜線或銅雙絞線從 Fiber Node 拉到用戶 – 同軸纜線距離縮短，頻寬加大 影響因素：訊號頻率、分接數目

16. Headend TANET SeedNet Hinet E/OO/E CM 企業用戶 Ethernet 住家用戶 Fiber CM CM: Cable Modem Analog Video Modulator Combiner Internet Router CM WWW Server Diplexer Headend Controller

17. 17 HFC （續） 頻譜規劃： 750 MHz – 下行 50 ～ 550 MHz ：傳統類比視訊 550 ～ 750 MHz ：數位壓縮視訊＆數位資訊服務 – 上行 5 ～ 35 or 42 MHz 每一個 Fiber Node 服務 500 ～ 2,000 用戶 服務範圍約 1.5 公里半徑

18. 18 Case Study 和信超媒體 – http://www.giga.net.tw http://www.giga.net.tw 智躍科技 – http://www.speed.net.tw http://www.speed.net.tw 東森寬頻城市 – http://www.ethomenet.tw http://www.ethomenet.tw

19. 19 和信超媒體（ Gigamedia ） 和信、 Microsoft 、 Cisco 、 Hinet 、 PC-Home 與 InfoPro 服務區域 – 基隆、台北縣市、北桃園、宜蘭、台中縣市、台南市（南、 北）、台南縣（南）、高雄市（南、北） – 與當地有線電視業者合作 傳輸方式：單向 Cable Modem （ Cisco SB2100D ） – 下行： Cable （ 1.5Mbps ） – 上行： Dial Up （ 33.6K/56Kbps ）

20. 20 和信超媒體（續） 服務內容 – 25MB E-Mail Space – 25MB Home Page Space

21. 21 智躍科技 智躍、仲琦、 High Speed Access Corp. （ http://www.hsacorp.net ） http://www.hsacorp.net 服務區域 – 台灣西部 – 與當地有線電視業者合作 傳輸方式 – 單向 Cable Modem

22. 22 智躍科技（續）－服務項目 纜線數據機 (Cable Modem) 整體數位服務網路 (ISDN) 固接專線 (Leased Line) 主機代管 (Co-Location) – 提供標準電信機房空間，供用 戶置放 Web 伺服器連至 Internet 之服務 數位與類比式電話撥接 – 使用數位與類比式數據機透過 電話線路連接上網。 虛擬主機 (Web Hosting) – 低成本高頻寬保證之網站空間 予企業用戶或 SOHO 族，並附 專用的 E-mail 信箱、撥接帳號， 及 Domain Name 代管提供完 整服務。 E-Mail 代管 – 高容量空間及穩定、高效率之 服務，強化信件安全防護減少 公司管理上的負擔與不便。

23. 23 東森寬頻城市 東森、 Intel 、泓彥、 SeedNet 服務區域：大台北、新竹 傳輸方式： – 一般：單向 Cable Modem – 科學園區：雙向 Cable Modem （ NII 實驗計畫） 上傳最高速率： 768K~1.5Mbps 下載最高速率： 25Mbps

24. 24 東森寬頻城市（續） 服務項目 – 纜線數據機 (Cable Modem) – 主機代管 (Co-Location) – E-Mail 代管 – 虛擬主機 (Web Hosting) – 固接專線 (Leased Line) 64Kbps~1.544MBps

25. 25 ADSL A symmetric D igital S ubscriber L ine （ L oop ）：非 對稱數位式用戶迴路 動機 – 快速滿足用戶端頻寬需求 – 將 Internet 訊務與電話訊務分離，減輕電話網路的負擔

27. 27 ADSL 架構 Splitter – A filter to separate ADSL signals from POTS signals to prevent mutual interference. ATU-C and ATU-R: ADSL Transmission Unit, Central or Remote – The device at the end of an ADSL line that stands between the line and the first item of equipment in the subscriber premises or telephone switch. It may be integrated within an access node. DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer – A device which takes a number of ADSL subscriber lines and concentrates these to a single ATM line.

28. Telephone Company User Ethernet ATM Existing Telephone line Splitter Downstream: 8Mbps Upstream: 1Mbps PSTN Data Networks Splitter ATU-R DSLAM Internet

29. 29 ADSL 特性 以現有電話線路提供非對稱的數據服務 – 下行： 1.5 Mbps ～ 8 Mbps – 上行： 64 Kbps ～ 1 Mbps 同時提供語音和高速數據服務

30. 30 ADSL 頻帶配置（ CAP ） 41100030 Frequency (kHz) PSD (dBm/Hz) POTSUpstream Downstream 138 CAP (Carrierless Amplitude & Phase) Spectrum Allocation

31. ADSL 頻帶配置（ DMT ） Discrete MultiTone Power spectrum Frequency POTS 4kHz 30kHz1.1MHz Tone spacing (4.3kHz) Unused tones due to line conditions Spectrum used for upstream data Spectrum used for downstream data QAM-modulated subchannel (tone) individually optimized as a function of impairments 138kHz

32. 32 ADSL 傳送速度與下列因素有關 整體線路長度 線路線徑 (0.4mm 、 0.5mm 、 0.65mm) 是否加感 (Loading coil) 線上橋接 (Bridge Tap) 串音 (Cross Talk) Signal interference by DSL lines NEXT FEXT bridged tap

33. 33 xDSL Family HDSL: High data rate Digital Subscribe Line – Modems on either end of one or more twisted pair wires that deliver T1 (1.544 Mbps) or E1 (2.048 Mbps) speeds. At present T1 requires two lines and E1 requires three. SDSL: Symmetric Digital Subscriber Line – HDSL plus POTS over a single telephone line. – SDSL operates over POTS and would be suitable for symmetric services to premises of individual customers.

34. 34 xDSL Family （續） UDSL: Unidirectional HDSL – Proposed by one company in Europe without much sign of interest from anyone else. RADSL: Rate-adaptive ADSL – A version of ADSL where the modems test the line at start up and adapt their operating speed to the fastest the line can handle.

35. 35 xDSL Family （續） VDSL: Very high data rate Digital Subscriber Line – Modem for twisted-pair access operating at data rates from 12.9 to 52.8 Mbps with corresponding maximum reach ranging from 4500 feet to 1000 feet (1370M~300M) of 24 gauge twisted pair. – Same as BDSL, VADSL

36. 36 Case Study 淡江大學 ADSL 校外宿舍網路 台北市教育網路 中華電信網易通（ HiFly ）

37. 37 淡江大學 ADSL 校外宿舍網路 淡江大學大部份師生住宿在學校附近的學舍或住家 – 淡水紅樹林有線電視 V.S. 中華電信公司 1997 年九月起中華電信開始對淡江大學師生提供 ADSL 網路連線申請與裝設，並加以測試。 – 至今已超過 600 位師生使用 ADSL 網路，未來預估將成長至 1400 位以上的使用者。 傳輸速度 – 下載： 1.5Mbps ；上傳： 256Kbps

38. 網路結構

39. 硬體架構

40. 40 台北市教育網路 http://www.tp.edu.tw 資訊白皮書 – 班班有電腦與人人皆可上網 – 全國大專院校之下的各級學校，幾乎在今年八月間完成了 以 ADSL 連線上網的建置 中華電信 ADSL 以 PC+Linux 作業系統建構 Filewall 、 Proxy 、 DNS Server 、 WWW Server 、 E-mail Server

41. 中華電信 ATU-R Router WWW 、 Email Proxy 、 FTP 真實 DNS Firewall+Proxy 虛擬 DNS 行政部門 電腦教室 #1 電腦教室 #2 Internet Switch 外部真實網域 內部虛擬網域

42. 42 中華電信網易通（ HiFly ） 提供 ATU-R 以及 8 組 IP 位址 – 其中 5 組 IP 位址供用戶使用 下行速率： – 512K 、 768K 、 1536K 、 3M 、 6M 上行速率： – 64K 、 128K 、 384K 、 512K 、 640K

43. 43 ADSL Modem 與 Cable Modem 之比較

45. 45 上網費率與頻寬

46. 和信北健 Cable Modem 商用 費率 系統 項目 安裝費用戶接取電路費設備費用 傳送速率 優惠辦法 1500 目前僅有單向服務 下行最高 1.5 Mbps 平均 128 Kbps 上行最高 56Kbps 單向 : 可選擇每月 999 元, 不限時數上網, 或 連線費 0.5 元 / 分鐘 雙向 : 每月 1,250 元， 不限時數上網 單向 : 租借 月租金 200 元。購買 3999 元。 雙向 : 購買 10,200 元 使用量 基本費 通訊使用費 ( 元 /MB) (MB) ( 元 ) 一般時段 優惠時段 60 750 12 8 200 1,200 12 8 1,000 7,500 10 6 2,000 13,500 8 6 力霸東森 Cable Modem 1000 原價 15,000 元, 目前免 費借用 ( 收 3,000 元保證 金 ) 單向：月租費 900 元, 年繳 9700 元。 雙向：月租費 1250 元, 年繳 13500 元。 皆不限上網時數。 HiCast ( 華允電訊 ) 2,5009,500 註 : 另有服務啟 動費 300 元但首 次申請優惠免收 88 年 2 月 4 日台北地區 開始適用 0 租金方案 : 每月 999 元, 不限時數上 網。須付 3000 元保 證金。 購買單向升級雙向 Modem: 再加 3000

47. 系統 項目 安裝費設備費用速率與連線費用 ( 智躍科技 PCR- 1500 單向 Cable Modem) 速率 基本費 每分鐘 資訊費 128 Kbps 100 元 0.3 元 256 Kbps 200 元 0.6 元 512 Kbps 400 元 1.2 元 南桃園 1000 元 3000 元 頻道註冊費 2000 元 系統 項目 設定費設備費用 HiNet ISDN 上網 ISDN 撥接速率為 64k ，合併兩個 B 通道 成為 128k ，則通信費加倍計收。 0.4 元 / 分鐘 ( 最低月通信費 100 元 ) 0.36 元 / 分鐘每月累計使用 2000-4999 分鐘部份 0.32 元 / 分鐘每月累計使用 5000 分鐘以上部份 1500 元約 5000 元 速率與連線費用

48. HiFly 價目表（基本型） 計費方式低裝費 低租費 服務等級 一二三四五一二三四五 下行速率 （ bps ） 512K768K1536K3M3M6M6M512K768K1536K3M3M6M6M 上行速率 （ bps ） 64K128K384K512K640K64K128K384K512K640K 接線費 （每台） 15007500 設定費 200 電路月租費 9001000130020004000700800110016003200

49. 49 寬頻網路的未來趨勢 Fiber To The Curb （ FTTC ） – 光纖鋪設到馬路邊，再轉接銅線到住戶家中。以基頻方式 傳送數位視訊，又稱為 Switched Digital Video （ SDV ）服 務。無法同時傳遞數位與類比之有線節目。每一個 Fiber Node 服務之用戶較少（ 10~30 用戶），服務半徑約 300~500 m 。可克服 HFC 上行雜音之問題，提供更大之 頻寬。設置成本較 HFC 高。

50. 50 寬頻網路的未來趨勢（續） Fiber To The Home （ FTTH ） – 網路建設的終極目標。光纖拉到用戶端，可提供最充裕之 頻寬，但每一用戶要分擔一個光網路單元（ Optical Network Unit ）設備之費用，建設成本昂貴。短中期將以 其他網路為過度架構。

51. 51 結論 ADSL 使用現有電話線路傳輸 1Mbps/8Mbps 之專屬 頻寬 Cable Modem 利用 CATV 線路傳輸 10Mbps/30Mbps 或 3Mbps/30Mbps 共享頻寬 – 目前只能單向傳輸，上行 56Kbps ，下行平均 128Kbps – 法規解禁後應有更大之發展空間 ADSL or Cable Modem ? – 激烈的競爭下，受惠的是消費者

52. 52 頻寬與硬體架構之比較 ADSL Modem: – 上 / 下行可至 1M / 8Mbps 獨享頻寬，具有 Rate Adaptive 能 力，可視線路品質調整傳送速度。 Cable Modem: – 對稱式上下行可至 10M/10Mbps ，非對稱式上下行可至 3M/30Mbps ，採用共享頻寬架構 – 使用者愈多所分享到的平均頻寬就愈小。目前多數 Cable Modem 不具有 ADSL Modem 之 Rate Adaptive 能力，當有 干擾源出現於網路中時可能導致服務中斷，無法以降速的 方式繼續提供服務

53. 53 基礎網路與服務範圍之比較 ADSL Modem: – 擁有已經廣泛佈設好的銅線電話網路，潛在客戶群眾多， 服務範圍約可達四公里。 Cable Modem: – 可有較高頻寬傳送能力，且在都會地區普及率相當高 – 必須花費大量成本將同軸網路升級成雙向 HFC 網路 – Tree and Branch 的網路架構可能使單一用戶的上行網路 雜訊，干擾整個網路的所有用戶，網路的穩定性與安全性 較差。

54. 54 維運網管之比較 ADSL Modem: – ADSL 是建構在既有的電信網路上，有較佳的維運網管效 能 Cable Modem: – Cable Modem 建構在廣播娛樂的 Tree and Branch 網路上， 網管功能標準尚在建構中

55. 55 連線上網運作方式之比較 (1/3) ADSL Modem: – 可供多個電腦使用者同時上網 – 使用同一條電話線，電話與高速上網服務各自獨立運作 – 不需再額外支付電話費。不再有尖峰時刻可能撥不上線的 困擾

56. 56 連線上網運作方式之比較 (2/3) 單向 Cable Modem: – 上網時需佔用電話線，尖峰時刻可能撥不上線 – 僅提供單一 PC 上網 (Cable Router 可支援多人上網 ) – 除上網接續費用外，必須再支付電話連線費用

57. 57 連線上網運作方式之比較 (3/3) 雙向 Cable Modem: – 可供多個電腦使用者同時上網，但平均分享頻寬有限 – 上行 HFC 網路的雜訊干擾大，網路可靠度較差

58. 58 國際標準發展狀況之比較 ADSL Modem: – ANSI T1.413 Issue 2 已經定案。而不需 splitter 的 G.lite 標 準，亦於 87 年 10 月經 ITU 認可，預計將於 88 年 6 月正式公 佈為國際標準 Cable Modem: – 由 MCNS 制定的 DOCSIS 規格，據稱已經在 87 年 4 月由 ITU Study Group 9 認可為國際標準。設備互運能力之狀況較 佳

59. 59 附加其他服務可行性之比較 ADSL Modem: – 除了基本的電話服務與高速網際網路接取服務之外，尚可提供遠端企 業內部網路接取或 VOD 等附加服務 Cable Modem: – 除了高速網際網路接取服務之外，亦可提供 VOD 等服務。此外在 cable 網路上提供多人網路遊戲或是未來的 DVB 等服務，預料將是 cable modem 下一波競爭利器 – 若欲使用 HFC 網路提供電話服務，需建設昂貴的 Telephony over Cable 系統；若以 Internet phone 提供電話服務，因一般用戶打電話前 還需開啟電腦，並不方便，故只適用於企業用戶或其他長時間電腦開 機者。

60. 60 與現有 ISP 合作方式之比較 ADSL Modem: – 目前 ISP 均是跟電信公司合作，提供撥接上網或專線服務，可利用既 有的基礎架構 ( 如 RADIUS Server, Routers 等 ) ，提供 ADSL 商用服務， 降低系統升級成本。有鑑於未來用戶迴路寬頻化的趨勢，中華電信 (HiNet) 已全面將骨幹網路升級為 ATM 網路，將可滿足各種用戶的需求 Cable Modem: – 部分 CATV 業者採用自行成立 ISP 的方式經營，部分則與現有之 ISP 合 作推廣，以降低成本 – 以平均 500Kbps 下行速度來計算，當用戶數達到一定程度 ( 約 300 ~ 500 戶 ) ，以 T1 專線為骨幹網路之傳統 ISP 架構均不足以服務這樣大的 頻寬需求

61. 61 未來發展之比較 (1/2) ADSL Modem: – 目前美國主要電話公司，包括： GTE, US West, Bell Atlantic, BellSouth, SBC, MCI WorldCom 等，均已開始提供 ADSL 服務。此外， 包括 Compaq, Dell 等電腦公司，未來 PC 出貨時也會包含一部 ADSL modem – Splitterless ADSL (UAWG 之 Universal ADSL 或 ITU G.lite ADSL) 是今 年最熱的話題，其特點在於不需安裝 ADSL 分離器或重新佈室內線， 簡化 ADSL modem 安裝程序，可讓用戶自行採購， Plug and Play 。它 可以涵蓋的範圍亦較廣，且相容於 full rate 的 ADSL 。此技術若是成功， 將提早實現 ADSL Modem 商品化的目標，未來普及後設備價格將可望 因達到經濟規模而降低，取代目前類比式 modem 的地位

62. 62 未來發展之比較 (2/2) Cable Modem: – 至 1998 年底北美約有 513,000 個用戶，可以申請服務的用戶有 21 Million ，其中美國的訂戶有 373,000 佔全國 93 Million 的 home pass 的 0.4% ，而加拿大則有 140,000 個用戶，佔全國 10 Million 的 home pass 的 1.4% 。主要的經營者為 Road Runner 和 @Home – 國內在有線電視系統業者陸續完成工程查驗與彼此之間的水平和垂直 整合後，雙向有線電視網路的工程將會加速完成。同時配合固網開放 所建置或聯盟的骨幹網路，有線電視業者將可建設完成一套完整的網 路，除了傳統的視訊服務之外，提供高速數據上網服務會是其首要業 務。但以長期經營有線電視業的背景跨足數據通訊業，其維運能力與 網路穩定度仍有待觀察