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有線寬頻服務供應商通常分為兩大類，一是多年來使用有線電纜資料服務介面規範(Data Over Cable Service Interface Specification, DOCSIS)技術額外提供有線網際網路服務的有線電視服務供應商(Cable TV Provider)，以及透過雙絞電話線，使用數位用戶迴路(Digital Subscriber Line, DSL)技術的電信營運商(Telco)。

纜線(Cable)和xDSL基礎架構在其中心和接取網路內均使用光纖電纜，然而，由於光纖的部署昂貴，因此盡可能減少其使用量，僅僅用於需要DOCSIS或DSL結合的部署。從全面的觀點來看，截至2010年為止，最接近使用者端250公尺(m)距離的部署成本是1,000美元。

自2006年以來，DOCSIS 3.0標準一直支援1Gbit/s共用輸送量。2013年12月推出的DOCSIS 3.1標準在最後一哩使用標準同軸電纜，能夠實現最高10Gbit/s分享速度。

為滿足客戶需求和對抗DOCSIS的競爭，國際電信聯盟(ITU)於2014年12月批准了G.fast標準，將第二代超高速數位用戶迴路(VDSL2)支援的最大DSL速度從250Mbit/s提高到1Gbit/s。G.fast標準唯一缺點是距離：它在100公尺及以下的距離僅支援500Mbit/s左右的速度，而在超過250公尺以上的距離，G.fast傳輸速率也不會比VDSL2更好。在如此短的距離之下，單一DSL接取多工器(DSLAM)所能服務的使用者數目大為減少：從數以百計使用者數，減少為1至24。

RPF簡化DPU安裝工作

這意味著許多的DSLAM從光纖到路邊(也稱作Fiber to the Curb或FTTC)轉移至分配點(DP)，亦即光纖至分配點或FTTdp(圖1)。那麼，它們是如何獲得供電呢？

圖1　在FTTdp部署中的反向饋電

有三種方法可為分配點單元(DPU)提供電力，包括本地供電、正向供電和反向供電。當G.fast DPU置於建築中，或者當它取代已經部署得足夠靠近使用者的VDSL2 DPU時，應當採用本地供電。

然而，如果是位於無直接電源的地點的新DPU，電源必須由中心(從營運商的中心辦事處或小型街道機房的正向供電)提供，或者由來自其服務的家庭供應(反向供電)。正向供電需要昂貴的老化銅纜維護成本，也要在已經很擁擠的機房內配置電池，因此從家庭裡取得電源便成為了首選的經濟選擇。

反向饋電(RPF)讓電訊營運商省去了與本地電力公司協調DPU的安裝工作，這樣不僅省去數百美元的智慧電力計量裝置，還免除了從社區管委會和地方政府取得此類取電安排之批准的複雜過程。

RPF標準制訂如火如荼

目前有寬頻論壇(Broadband Forum)和歐洲電信標準協會(ETSI)兩個標準化團體正制訂RPF標準。寬頻論壇的WT-301「光纖到分配點」定義了管理介面和RPF模式的使用，它有賴ETSI TS 101 548來定義RPF工作方式。RPF標準考慮的主要事項包括：

．轉移到RPF
不中斷服務及安全性(包括設備和人員的安全)，無須派遣技術人員去家庭或DPU進行遠端銅纜重新配置(RCR)。

．語音服務和RPF共存 
安全性(包括設備和人員的安全)

．停電運作 
高成本效益

．資本和營運支出

．多供應商解決方案互通性 
經濟規模

有鑑於此，最新ETSI草稿(截至2015年11月)要求位於使用者端(CP)的供電設備(PSE)對所有短距電源級別的輸出不超過60VDC(不需要註冊的電工或技術人員即可從事設備安裝)。而後又定義了三個最大PSE輸出電源級別：21W、15W和10W。這些級別是保護連接至網路的設備所必需的(各個國家不同)。

確切釐清功率和距離關係

PSE具有有限的功率數，以及最大輸出功率為60伏特(V)的主要實際影響，是使得從家庭部署DPU的實際距離的決定因素，不僅取決於所要求的速率，還由來自用戶端裝置(CPE)的DPU的最大功耗。表1描述了不同電纜長度(公尺)的DPU晶片組可用的功率。可以看出，為了支援最大限度的250公尺距離，DPU晶片組在該距離的功耗不能超過12.5瓦(W)(圖2)。

圖2　DPU可用功率以及與PSE距離的關係，使用24AWG電纜和350mA PSE電流及SELV 57V。

可以使用更大的PSE電源(如30瓦)來增加在DPU端的可用電力，然而，對於給定的電纜距離和輸出電壓，增加PSE功率超過最佳水準將會產生DPU端可用功率較低的缺點(圖3)。

圖3　DPU可用功率與PSE輸出功率的關係，使用250公尺、24AWG電纜和SELV 57V。

採用現有POTS向DPU送電

RPF採用使用者家中現有的普通老式電話系統(POTS)的布線基礎設施來向DPU送電。為了讓使用者可以自行安裝傳輸埠，這項標準考慮了使用者有可能錯誤地直接將POTS電話接入連接至RPF系統電話插座的情況。

RPF供電設備需要檢測RPF網路是否存在電話，並且在檢測到電話時向服務供應商提出警示。若話筒未掛在電話機上，RPF PSE控制器會立即將電源從線路上移開，以避免安全風險。

為使用者提供POTS服務並且在部署中使用RPF的寬頻服務供應商，必須使用以下三個選項其中之一：一是針對RPF和電話使用個別的路線；二為使用繼電器在POTS和xDSL/G.fast服務之間切換；三是安裝POTS轉接器，將上行/下行直流電(DC)和低頻率POTS訊號轉換為下一個POTS源和每個電話插座的頻段內或頻段外傳訊(圖4)。

圖4　使用POTS轉接器(POTSA-E、POTSA-C、POTSA-D)，類比電話和RPF共存。

採電源共用　支援MELT協定

另一個關鍵RPF元素是電源共用，根據寬頻論壇規定，當一個給定DPU上有一個以上處於使用狀態的客戶時，DPU從每個線路提取大致相等的功率。根據國家慣例和服務期望，如以下兩種電源共用方式：

．均等 
連接至DPU的使用者平均地分擔負載

．均等電池備份支援 
如果使用者家庭處於斷電情況，使用者無法再為電源共用池做出貢獻，其耗電量由其他使用者貼補。這種方式涉及到為維持最低限度功率所需的最低限度供電之使用者數目限制，並且要另外考慮當所有使用者都發生電源故障時，該如何繼續維持供電(使用電池工作)的問題。

另一個考慮因素是支援金屬線路檢測(Metallic Line Testing, MELT)，MELT協定是G.fast安裝的要求，在RPF電源存在時並不運作。在PSE和DPU實施RPF的演算法(用於電源共用)必須考慮MELT，因為當一條線路處於MELT檢查模式時，其他使用者必須提供支援。

RPF技術細節闡釋

RPF技術可以從供電設備和受電設備(PD)兩方面來加以說明。

供電設備

供電設備位於客戶端處，具有如下的子系統：

．隔離(升壓)功率轉換器 
隔離是為了安全問題。升壓轉換可改進效率，在位於CPE內的PSE具有12伏特至48伏特的內部電壓軌的情況下，最理想是輸出電壓應該盡可能地接近但不超過60伏特。表1所示為可實現的示例，假設內部電壓為12伏特，隔離反激式升壓轉換器將升壓至57伏特。

．PSE檢測、分類、供電、錯誤線路情況處理和保護電路 
這個電路執行符合ETSI標準所需的全部功能，同時保護使用者和設備安全。

受電設備

受電設備位於DPU中，具有以下子系統：

．電壓極性校正 
使用二極體橋式電路(耗散P=Vfwd xI)或理想的二極體橋式電路(耗散 P=I2xRdson)。通常，理想的二極體橋式電路每埠節省大約0.5瓦，但較為昂貴。

．檢測標記 
電路標示自身為RPF相容設備，它可以是金屬化署名(Metallic Signature)或建基於通訊的署名(Communication-based Signature)。在從使用者取得全部的功率之前，建基於通訊的署名在極低功率條件下具有重大問題，因而難以實際使用。

．分類 
獨特的RPF要求保證PSE僅僅供電達到DPU分享相同功率級別水準。對於連接至線路並且署名與DPU相似的設備，分類系統省去了設備的故障檢測。

．隔離式功率轉換 
採用隔離(安全的)方式，將37伏特至57伏特電壓範圍降低至5伏特或12伏特(或者G.fast或VDSL2線路驅動器所需的電壓水準)。

．均等功率共用 
這個系統實施均等功率共用，可測量電壓/電流的消耗量，並指示出CPE是否為電池供電。主機可獲知線路狀態和電壓/電流的變化，用於遠程測量用途。

．MELT支援 
PD必須向PSE表明它不需要電源，從而可執行MELT，而這可利用通訊或推斷來實現。

．斷電警告 
在電源中斷前，DPU會向中心辦公室提供關斷警示。在可能的情況下，訊息會明示觸發事件的根本原因，例如停電、錯誤的線路情況等。

RPF注射器v.s嵌入式RPF

由於RPF比本地電源昂貴，因此部署RPF的寬頻服務供應商並非在每個案例中都會使用它。基於這些考慮因素，每家服務供應商都必須選擇部署哪一種CPE設備模型(圖5、表2)。

圖5　RPF注射器對比嵌入式PSE示意圖

．選項1：CPE設備不具備RPF，以及CPE設備具備RPF 
線路埠是RPF PSE(高整合度水準、最低初始設備成本)、RPF閘道器並不互通(由服務供應商提供、無法充分利用現有的設備)、每隔18至24個月輪替(在需要更好的Wi-Fi性能時、在客戶從電纜方案轉換而來時、每次為RPF付費)、在DP推出時，難以強迫使用者更換現有的DSL數據機。

．選項2：沒有RPF和單獨RPF注射器的CPE設備 
較低整合度、RPF注射器是DP基礎設施部署的一部分、RPF注射器支援VDSL2、G.hn和G.fast、允許保持數據機商品化。

RPF是一項關鍵性技術，使得服務供應商能夠為非對稱數位用戶迴路(ADSL)使用者升級至新的VDSL2和最新的G.fast標準，從而能夠在銅纜上接收超高畫質電視(Ultra HD TV)和其他寬頻服務所需的最高1Gbit/s資料速率。

(本文作者Daniel Feldman為美高森美通路和對外行銷副總裁，Shahar Feldman為PoE和RPF產品行銷總監)

資料來源:新通訊