壹  前言

因應網路服務朝向視訊化、遠端協作、互動應用等發展趨勢，結合節能減碳全球發展共識，光傳輸網路朝向全光化網路架構發展，透過提供高速、超可靠和低延遲的傳送容量、效能與品質，支撐創新應用及資料中心之數據傳輸需求，加速創新網路應用的發展。

貳  科技發展現況

一、 網路服務發展趨勢

由於通訊和運算技術的進步，當今世界的頻寬需求增長速度比以往任何時候都快，對於未來網路應用，創新光學和無線網路全球論壇(Innovative Optical and Wireless Network Global Forum, IOWN GF)規劃兩個創新應用案例：虛實整合系統(Cyber-Physical Systems, CPS)和人工智慧整合通訊(AI-Integrated Communications, AIC)。例如，於虛實整合系統應用，智慧場域應用透過大量的監控設備和感知能力，幫助人們減少事故的發生或在事故發生時更有效地做出反應；智慧交通應用透過數位分身運算推動實現自動駕駛；智慧工業應用透過人工智慧和遠端監控，推動工廠的營運現代化。全世界各地已經開始推動這一類型的應用案例的PoC測試，這些關鍵應用的網路需求遠高於現有網路技術所能支撐的程度，包括：立體影像攝影AIC應用須以數百Gbps的速度即時收集資訊，並在幾十毫秒內將數據呈現給用戶等，這些服務應用需要新一代全光網路來促成實現。

二、 光傳輸技術演進

面對上述的未來網路應用的發展，現在的封包網路架構，其傳輸頻寬與傳輸延遲都難以滿足需求。做為通訊與運算的重要基礎設施之一，光傳輸網路的架構與技術須不斷研發革新，以滿足創新應用服務的需求。

在光傳輸網路的領域，由於光放大器的波長依賴性、色散和非線性光學效應等複雜物理效應，自動控制難以實現。然而，隨著2010年前後數位同調傳輸(digital coherent transmission)的系統與設備開始商用，傳輸系統的小型化、節能化和控制介面標準化的進展也逐步加快。

圖1為數位同調傳輸技術標準組織和開放的演進。光互聯論壇 (Optical Internetworking Forum, OIF)在為C Form-factor Pluggable (CFP)定義管理介面規範後，陸續有多個組織定義光傳輸網路設備相關規範。開放網路基金會(Open Networking Foundation, ONF)是一個由電信運營商主導的非營利性聯盟，旨在推動網路基礎設施和營運商業務模式的轉型，它提出了一種標準傳輸API (Transport Application Programming Interface, TAPI)，應用於傳輸軟體定義網路(Software Defined Networking, SDN)的北向介面控制器。TAPI支撐應用服務提供商能夠直接對傳輸網路進行設定，得以更快且更靈活的調整網路資源來滿足其創新應用服務的需求。2016年，Open ROADM MSA組織推動制訂介面標準與規範以使可重構光塞取多工系統 (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer, ROADM)在不同供應商設備間具備互操作性。同年，電信基礎設施專案(Telecom Infra Project, TIP)組織成立，轄下開放光和數據封包傳輸小組推動定義光網路和封包傳送(Open Optical and Packet Transport, OOPT) 之技術、架構和介面的開放。隨著電信運營商和設備廠商的參與，更加速了光傳輸技術的開放發展。預期在未來十年，矽光子技術的光電共同封裝(Co-Packaged Optics, CPO)技術將逐步成熟，可望加速通訊和運算融合的發展。

上述的發展歷程顯示，除了運用創新技術提升傳輸速度之外，光傳輸網路必須更加彈性、更加靈活的協調分配網路資源，才能滿足未來創新網路服務的需求。因此，光傳輸網路的架構與技術已經邁向開放方向發展，包含開放介面、軟硬解構、傳輸設備解構等關鍵技術。

三、 開放全光網路介紹與發展目標

因應上述的光傳輸網路邁向開放架構的趨勢，開放全光網路(Open All-Photonics Network, OAPN)已經成為技術演進發展的關鍵，調研機構Gartner更將開放全光網路列為電信運營商基礎設施的創新技術。

在現今的網路中，光傳輸路徑鮮少統一規劃，光網路建立在逐段運作的基礎上，也就是區域網路(Local Area Network, LAN)、接取網路(access network)和資料中心網路。相較之下，開放全光網路將使一條光路能夠跨越多個網路，使得端到端通訊效能與品質能得以確保。但是，這種做法將需要更動態和更精細的控制；此外，由於光路徑是動態創建的，在配置之前無法預測其性能，因此需要即時的測量和監控機制，使得光傳輸網路基礎設施能夠動態且即時創建符合需求的光路徑。唯有建立一個全光網路架構，方可讓網路營運商可以更精確而有效率地整合光網路功能與整體運算和網路基礎設施資源。

因應上述概念，IOWN GF將現行的光傳輸設備以部分解構的方式，拆分成APN-I (open APN Interchange)、APN-G (open APN Gateway)和APN-T (open APN Transceiver)三個部分。APN-I是在全光網路的光路徑進行波長切換的交換，為了在任意兩個端點之間提供一條直連光路徑，APN-I 應具備波長交接功能使每條入射光路無需電子處理即可輸出到任意方向。APN-G是光路徑的閘道器，允許使用APN-T 的指定波長進行光傳輸。APN-G和APN-T之間的連接可以是點對點或點對多點。APN-T是光路徑的端點，使用指定波長在路徑上發送和接收光信號。值得一提的，APN-T設備可能被放置在用戶端，以實現端對端全光網路傳輸之目標。

參  結論

為達成網路全光化、設備開放化之目標，本院朝向開放全光網路基礎設施技術及應用演進與規劃，致力研發新世代傳輸網路關鍵技術，逐步實現全光網路、設備解構與互通目標。本院投入開放光網路技術的研發工作：短期目標為建立開放網路實驗網，進行開放網路基礎設施及應用之驗證測試，而中長期目標為提出電信白牌設備功能需求與規範，向國際標準組織提出標準建議方案，朝向軟體化、行固網融合之新世代網路演進。

肆  參考文獻