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| 資策會MIC產業分析師鐘曉君 |
儘管2012年北美多系統業者(MSO)加速以DOCSIS 3.0取代DOCSIS 2.0聯網終端，並在2013年迎來DOCSIS 3.0換機高峰，然當地電信業者與Google等獨立ISP或市政府也展開新一波Gbit/s等級傳輸速度的網路升級建設，也讓有線電視產業的指標業者，包括標準制定機構CableLabs、大型有線電視業者、晶片與設備大廠積極發展以DOCSIS標準與既有HFC網路為基礎之Gbit/s等級傳輸技術。
CableLabs已正式提案研發10G/2Gbit/s傳輸速率之DOCSIS 3.1標準，並於2013年6月美國The Cable Show展會中現場展示傳輸4K HD影像之能力，對維繫有線電視產業的寬頻競爭力與協助新的高頻寬應用開發效益值得進一步觀察。
DOCSIS 3.1標準雖然仍在制定階段，但其發展目標、關鍵技術與規劃藍圖在CableLabs、主要Cable晶片、設備大廠與有線電視業者的共同努力下，已有雛形。從DOCSIS系列標準之演化來看，相較於過去，DOCSIS 3.1瞄準的目標客群除了既有家庭用戶外，企業用戶的需求也愈發受到重視。
LDPC/OFDM技術加持 DOCSIS 3.1傳輸效能再升級
在DOCSIS 3.1的未來傳輸速度的表現上，是最受到有線電視業者的矚目。相較現階段的DOCSIS 3.0最高約1Gbit/s的速率，上傳速率部分，DOCSIS 3.0目前理論上最高可達300Mbit/s；DOCSIS 3.1因採用不同於DOCSIS 3.0的上下傳頻譜，故下載速率預計可高達10Gbit/s；而上傳速率則預計可提供1Gbit/s，遠程目標則期望能達到2Gbit/s以上傳速率。
促使DOCSIS 3.1標準在實體層(PHY)具有優越傳輸表現的主要通訊技術有二：具備前向糾錯功能(Forward error correction, FEC)的LDPC與OFDM。LDPC使得DOCSIS 3.1相關設備在現有的網路架構達成更高階的調變機制；OFDM則可在一個頻率區塊(Frequency Block)中傳輸多個窄頻帶的子載波(Sub-carriers)，而兩技術的結合，讓DOCSIS 3.1標準得以在傳輸設備上透過更高階的QAM調變技術，讓下載效率提升50%以上、上傳速率成長66%以上。
有別於過去DOCSIS系列標準因6/8MHz頻道的區別而分為歐規、美規，DOCSIS 3.1將不再受限於6/8MHz頻道，而是藉由OFDM技術消除傳統6/8MHz頻道分割，以更彈性地方式利用頻譜，使效能進一步提升；另從HFC網路的頻譜分配上也可清楚分辨DOCSIS 3.1與DOCSIS 3.0之差異，DOCSIS 3.1可以進一步地優化頻譜的效率，並向下兼容。過去DOCSIS 3.0指定義上傳的頻譜範圍為5～85MHz，DOCSIS 3.1擴大至200～400MHz；而下載的頻譜覆蓋，DOCSIS 3.1可延展至1.2GHz甚至1.7GHz左右。
DOCSIS 3.1標準向下相容 市場滲透率大增
為了能在未來無縫升級至DOCSIS 3.1，在DOCSIS 3.1的解決方案上，必須能擁有支援高達32個SC-QAM頻道的能力，使DOCSIS 3.1設備能同時支援傳統的SC-QAM頻道以及新的OFDM頻道，並沿用DOCSIS 3.0既有的MAC層概念，使其能完全的向後與DOCSIS 3.0、DOCSIS 2.0與 DOCSIS 1.1等標準相容互通。
換句話說，DOCSIS 3.1的標準制定規範中，要求未來DOCSIS 3.1的用戶端裝置須能在DOCSIS 3.0的CMTS上作業；反之，DOCSIS 3.1的CMTS必須支援DOCSIS 3.0、DOCSIS 2.0與 DOCSIS 1.1等標準的用戶端設備，至少DOCSIS 3.0設備必須具備切換成DOCSIS 3.1 OFDM頻道的功能。而在CCAP持續發展並廣受有線電視業者採用的趨勢下，DOCSIS 3.1標準也必須能在藉由韌體更新或抽換卡板方式升級的CCAP設備上進行運作、執行傳輸作業。
因此，從CableLabs針對DOCSIS 3.1技術所開發的設備規劃中可發現，相較於過去DOCSIS系列標準在設備陸續上市時，有線電視業者必須先針對局端CMTS進行布建，以升級整體寬頻傳輸系統後，方逐漸將DOCSIS 3.0終端設備推入用戶端，展開換機作業；DOCSIS 3.1標準則不受此限，由於可向下兼容，因此有線電視業者不用再度面臨針對局端CMTS汰換、升級的龐大成本壓力及消耗布建時間，可直接由用戶連網終端切入，率先進入市場提供寬頻服務，未來再逐步從局端設備進行下一波的升級作業。
如此一來，也有助於DOCSIS 3.1標準制定完成、正式問世後，能夠透過聯網終端快速地滲透至用戶服務市場，為有線電視業者帶來新一波的寬頻服務商機。
因此，從技術角度分析，DOCSIS 3.1標準藉著利用前述前向糾錯之LDPC、OFDM等技術，並且可向下兼容的特點，為有線電視業者帶來兩大優勢，首先為在既有且不須改變網路結構情況下，提升頻譜效率與更彈性的頻譜使用率；再者，在不需要額外更換設備的情況下，能提升整體傳輸效能，並拓展頻譜覆蓋範圍，進而得以在傳輸表現上，擁有10Gbit/s及2Gbit/s的速率。
放眼未來，面對有線電視業者對於其骨幹網路架構光纖化的趨勢，預計DOCSIS 3.1標準的制定方向也將進一步與DPoE及EPoC等技術標準整合，以滿足未來有線電視全面矽智財(IP)化的需求。
中國/新興市場放眼C-DOCSIS標準
雖然擁有10Gbit/s傳輸能力的DOCSIS 3.1備受歐美主要有線電視業者關注與期盼，但相較於傳統DOCSIS合適的布建環境多類似於幅員廣大地區或住宅人口密集度低的城市，對中國與其他具有極高人口密集度住宅大樓、多住戶單元(Multi-Dwelling Units, MDU)環境的國家而言，基於DOCSIS的同軸電纜乙太網路(Ethernet over Coax)可以兼容既有的DOCSIS 1.1/2.0/3.0系列聯網標準，且能提供相對低成本設備的C-DOCSIS反而成為焦點。
C-DOCSIS獲得關切的主要原因在於該標準不但已成為中國政府明文認可的標準，且對既有DOCSIS系列標準而言，C-DOCSIS不會影響其與現有終端和OSS的互通性，甚至可以將EPON+DOCSIS EoC(或稱EPON+CCMTS)當做傳統CMTS的延伸與架構之創新。因此，CableLabs甚至已經接納C-DOCSIS標準成為DOCSIS標準體系的一部分；此外，該技術可與現有EPON標準及相關OLT設備做搭配，將局端設備從營運商機房移至EPON的光節點，使DOCSIS EoC做為在有線電視業者用戶端「最後100公尺」的雙向網路改造之接取方案，形成EPON+DOCSIS EoC架構，不但在成本上低於傳統DOCSIS標準下CMTS之布建，也可提供近1Gbit/s的傳輸速率。因此，在衡量網路布建環境、整體建設成本等因素，中國主要有線電視業者已陸續採用C-DOCSIS進行網路的改造，而其他新興市場(如印度)等地區的業者也有意向利用C-DOCSIS升級其網路。
至於同樣在標準制定階段的EPoC(EPON Protocol over Coax)標準，也在2013年的Cable展會中由博通(Broadcom)提供新一代晶片解決方案進行測試。不過相對於DOCSIS 3.1受到關注的程度，針對EPoC之討論熱絡程度略顯弱勢。雖然EPoC亦可提供10Gbit/s的傳輸速率，似乎與DOCSIS 3.1角色重複，但在有線電視業者眼中，兩標準不見得非要相互競爭，而是互補關係。主要原因在於兩標準在PHY層的表現或許相近，但在應用情境上卻不一定相同。有線電視業者認為，EPoC相對適合企業客群，而非家庭用戶；再者，以網路升級的路線來說，DOCSIS 3.0演化至DOCSIS 3.1對歐美有線電視業者而言，在設備與網路架構上不需要大手筆投資。因此，DOCSIS 3.1是現階段有線電視業者著重之技術，EPoC則做為下一階段技術升級、網路改造的主要選項。
2015年DOCSIS 3.1設備商用機會大
2012、2013年可謂Cable Modem世代交替，由DOCSIS 3.0終端設備大規模地汰換、取代DOCSIS 2.0機種的時期，2012年DOCSIS 3.0終端占整體Cable Modem產品出貨77%，全球出貨量近35百萬台；預計2013年DOCSIS 3.0終端可望出貨近40百萬台。主因在於，為了因應有線電視服務數位化、家庭影音串流服務及智慧型手持終端無線聯網需求，有線電視業者對高階整合型的連網終端需求大增，並期望新一代產品能支援更高傳輸速率和多元應用，故對DOCSIS 3.0終端的要求必須能提供極高聯網速度，且處理多元化的應用。
不過在電信業者競逐於Gbit/s連網速度情況下，有線電視業者在壓力下亦不願落於人後，期望也能邁入提供1Gbit/s以上的聯網服務。雖然市面上已有24 Channel Bonding 的DOCSIS 3.0終端，然隨著DOCSIS 3.1標準出現，不但受有線電視業者矚目，也吸引了晶片大廠及Cable Modem終端製造商目光。DOCSIS 3.1在技術上能向下與DOCSIS 3.0標準相容，不但可分享頻譜，可以混合新的和現有的服務，因此即便現階段有線電視業者正積極進行DOCSIS 3.0的換機作業，但未來DOCSIS 3.1終端問世後，仍可漸次地無縫升級、轉換成DOCSIS 3.1設備；且在網路部分，可沿用既有HFC網路，有線電視業者不須費時費力更動網路架構，甚至DOCSIS 3.1標準也設計為可符合未來光纖到戶所需規格。
因此，在技術上，有線電視業者將來進行DOCSIS 3.1設備的升級與轉換的門檻相較以往要來得低；然而，值得關注的反而是現階段Cable Modem晶片供應商僅有Broadcom、英特爾(Intel)與意法半導體(ST)三家，因此即便DOCSIS 3.1標準制定完成，仍須等待晶片大廠推出DOCSIS 3.1晶片解決方案並進行量產，下游終端製造業者方能有進一步的動作。雖然CableLabs表定2014年標準完成且相應的晶片解決方案將問世，但因寡占市場特性，晶片商會視重要MSO客戶的布建規劃而擬定商用時程，不見得如CableLabs所願。因此，DOCSIS 3.1晶片與設備的問世時間仍有待觀察，其中美國領導MSO對DOCSIS 3.0的投資回收率發展走勢將是關鍵，這對下游終端製造業者在DOCSIS 3.1的終端產品開發上也會受到影響，預計明年標準完成後，經過半年的晶片/設備發展與測試，2015年有線電視寬頻產業，特別是指標型MSO導入新一代的DOCSIS 3.1設備將較為明朗。
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