上海貝爾：G.fast打破銅線速率瓶頸，實現(xiàn)千兆到戶

摘要

最新“XG-FAST”原型機在傳統(tǒng)電話銅線上創(chuàng)紀錄地實現(xiàn)10G和1G對稱速率。

通過XG-FAST實現(xiàn)1Gbps 速率，分配箱的雙絞線接入即可提供光纖接入般的寬帶業(yè)務體驗。

G.fast技術(shù)避免用戶更換家中電話線，有效加速FTTH的部署。

G.fast作為一個全新技術(shù)，可以在傳統(tǒng)電話銅線上實現(xiàn)吉比特（千兆）速率，同時通過“XG-FAST”可進一步挖掘其潛力，實現(xiàn)數(shù)個吉比特的速率。G.fast技術(shù)是基于短距離線路使用所設(shè)計，相比于VDSL2 矢量化技術(shù)可進一步提升線路速率。從而幫助業(yè)務運營商經(jīng)濟有效的加快光纖到戶的部署。借助G.fast所提供的極速寬帶能力，運營商可以擺脫原先必須將光纖部署到用戶家中的枷鎖，輕松實現(xiàn)光纖到戶業(yè)務。

貝爾實驗室G.fast實驗創(chuàng)造新的速率紀錄

最近阿爾卡特朗訊的貝爾實驗室通過實驗展示了銅線實現(xiàn)極速寬帶的能力。貝爾實驗室全新原型機（稱為XG-FAST）在30米線路范圍內(nèi)，通過兩對銅線實現(xiàn)創(chuàng)紀錄的10G速率。同時，實驗室通過該原型機，模擬真實FTTdp（光纖到分配箱）部署場景，在70米范圍內(nèi)通過一對銅線實現(xiàn)2Gbps速率或1Gbps對稱速率。該真實環(huán)境下的實驗驗證了G.fast技術(shù)在最后入戶段的價值所在：在70米距離內(nèi)，業(yè)務運營商可以通過現(xiàn)有銅線架構(gòu)為用戶實現(xiàn)光纖接入般的速率（1G對稱）。

貝爾實驗室本次實驗實現(xiàn)這些銅線速率紀錄，是通過使用最高達到500MHz的頻率，遠高于目前為G.fast標準所預留的頻率。實驗的結(jié)果證明，銅線的帶寬仍然有很大的提升空間，光纖與銅線混合組網(wǎng)的方式將在未來幾十年成為全光網(wǎng)絡(luò)部署的有效補充。

G.fast使銅線實現(xiàn)吉比特速率

高昂的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本嚴重阻礙了運營商全面部署FTTH網(wǎng)絡(luò)。這些投入包括街道挖溝排管、為每個家庭重設(shè)室內(nèi)布線等等。近幾年運營商在部署光纖接入網(wǎng)絡(luò)的同時，始終制約于均衡市場需求和預算限制兩者之間的矛盾。但同時，隨著許多新業(yè)務的產(chǎn)生、競爭的加劇、政府寬帶戰(zhàn)略和計劃的出臺等各種因素，都在刺激著寬帶市場的發(fā)展和用戶對極速寬帶接入的需求。

業(yè)務運營商目前已經(jīng)將注意力關(guān)注在這種由G.fast技術(shù)所實現(xiàn)的吉比特速率能力，從而實現(xiàn)對VDSL2技術(shù)的跨越。通過G.fast技術(shù)，業(yè)務提供商可將其光纖延伸到安裝在用戶住宅前的最后一個分配點，如一個小型DSLAM或微小節(jié)點。運營商可以在室內(nèi)或室外的各種不同位置部署這些緊湊型單元。每個單元一般為1至16個終端用戶服務，通過銅線連接到用戶家庭中，銅線長度一般在100米左右。

FTTdp部署模式下采用短距離線路為實現(xiàn)極速帶寬速率提供了理想的環(huán)境。矢量化VDSL2采用17MHz頻譜可以在單線對實現(xiàn)最高150Mbps的總速率,而G.fast采用更寬頻譜（第一階段最高到106MHz，第二階段最高到212MHz），可以在同樣距離實現(xiàn)500Mbps到1Gbps的速率。正如貝爾實驗室的實驗證實，采用更高頻率將實現(xiàn)更快速率。

這種寬頻只有在短距離線路上是有效的。在幾百米的長距線路上，如果采用G.fast所使用的高頻段，銅線的信號衰減是非常嚴重的。因此，VDSL2矢量化技術(shù)更適合于長距線路的使用。

矢量化技術(shù)仍然至關(guān)重要

矢量化2.0仍然會扮演非常重要的角色，幫助業(yè)務運營商充分發(fā)揮G.fast技術(shù)的優(yōu)勢，并從中獲得最大收益。由于G.fast采用了高頻率，相鄰線對之間會產(chǎn)生強烈的串擾，這種串擾遠比VDSL2技術(shù)中的強烈，這會嚴重影響G.fast技術(shù)所帶來的帶寬提升。業(yè)務運營商必須使用矢量化技術(shù)來消除這些串擾，從而真正發(fā)揮每根線路的潛力。

矢量化將會極大提升線路的增益。當應用在VDSL2線路上時，矢量化將會提升兩倍線路傳送能力，而應用到G.fast時，則會提升10倍。

圖1顯示了矢量化應用到G.fast對線路速率傳輸能力的提升幫助。藍色柱狀表示使用G.fast技術(shù)的單線路在不同長度和類型（不同物理性能如規(guī)格、隔絕材料等）下的傳輸速率，在這種情況下不存在串擾。紅色柱狀表示當加入第二根線路后，原線路的傳輸速率是如何下降的（一般下降50%-90%）。綠色柱狀表示當使用矢量化后，線路的傳輸速率如何獲得提升（一般接近原單線路的速率）。

圖1. 矢量化2.0助力G.fast

在大多數(shù)情況下，G.fast矢量化方案所實現(xiàn)的平均傳輸速率會比單用戶情況下略低一點。這種細微的差別主要是為了保證G.fast遵循功率頻譜密度限制而產(chǎn)生的增益縮放。在某些場景下（如圖1中100米線路距離），矢量化速率甚至能超過單線路速率，這種情況的發(fā)生主要是因為矢量化將串擾轉(zhuǎn)換為有用的能量，從而提升線路的信噪比。

矢量化技術(shù)并非在每個G.fast應用中都是必須的。如果每個頭端的線纜與其他線纜很好地分割開，則業(yè)務運營商可以在不適用矢量化的情況下充分發(fā)揮G.fast效率。在大多數(shù)情況下，G.fast應用主要涉及多用戶相鄰部署的場景下。這就要求運營商使用矢量化技術(shù)實現(xiàn)線路最佳性能。

家庭、多用戶等將是G.fast應用的主要市場

業(yè)務運營商將在靠近終端用戶的分配箱部署G.fast技術(shù)滿足駐地網(wǎng)的需求。這種方式將幫助他們將光纖部署得更靠近用戶，同時還能保留一小段銅線。

同時這種方式還可以幫助業(yè)務運營商通過電話線實現(xiàn)從用戶家對G.fast分配單元進行反向供電，運營商無需再為供電的問題向市政方面尋求類似挖溝排線等要求。

對于多用戶住宅，業(yè)務運營商可以在樓內(nèi)部署G.fast節(jié)點，然后通過銅線連接到不同單元內(nèi)。在這種多線對、多用戶應用中將存在串擾，運營商需要使用矢量化去消除這些串擾。

向終端用戶提供高速率帶寬的能力將幫助業(yè)務運營商提高其IPTV業(yè)務品質(zhì)，同時更有效地支撐來自O(shè)TT的視頻業(yè)務。G.fast技術(shù)將成為FTTH的很好補充，并加速FTTH的部署，更高的并發(fā)流量和速率將實現(xiàn)對智能手機和平板電腦的更好支持。

G.fast技術(shù)同時也將為Wi-Fi和LTE基站回程提供高速率支持。當時間、時鐘同步等機制完善后，G.fast技術(shù)將成為移動回程的明智選擇。

G.fast不止是速度快

除了前面提到的速率性能等優(yōu)勢，G.fast技術(shù)還能提供其它吸引運營商的技術(shù)優(yōu)勢，這些優(yōu)勢包括：

靈活的上行/下行容量比：G.fast采用TDD機制，運營商可以在90%（下行）-10%（上行）到30%（下行）-70%（上行）范圍內(nèi)隨意設(shè)置上下行容量。

支持同軸電纜部署：G.fast技術(shù)可以在點到點單根同軸電纜上應用。

用戶自安裝：通過快速自適應（FRA）和強大的重發(fā)機制，G.fast可實現(xiàn)用戶家中自安裝。

低功率模式和功耗降低技術(shù)：當線路在未激活、待機或處于溫度不佳工作的狀態(tài)下，G.fast技術(shù)提供功耗最小化機制，同時還提供根據(jù)實際數(shù)據(jù)吞吐量靈活調(diào)整功耗的機制。

分配單元安裝簡便：G.fast分配點部署1-10個機柜，分配單元設(shè)計得便于安裝、方便維護，運營商可以輕松管理這些單元。

適應新的挑戰(zhàn)

業(yè)務運營商未來部署G.fast會面臨許多新的挑戰(zhàn)。比如，G.fast的部署能否與FM頻率、數(shù)字語音廣播和VDSL2業(yè)務兼容。G.fast提供了高可配置性的功率譜密度模板，用于對兼容性的提升。業(yè)務運營商通過該模板可辨識出對共存業(yè)務有潛在危害的頻段，比如，運營商可以設(shè)置一個與VDSL2不沖突的起始頻段用于G.fast，從而保證兩種技術(shù)的共存，并避免串擾的產(chǎn)生。

分配單元的反向供電同樣會帶來挑戰(zhàn)。無論承載多少用戶、工作負荷多少，分配單元都需要被供給足夠的電源以保持高效運作。同時當這些單元在高日曬或沒有足夠氣流散熱的情況下進行高強度工作時，必須進行有效的散熱管理。

串擾雖然不是一個新的挑戰(zhàn)，但對于G.fast來說卻是一個極大難題。運營商部署使用G.fast技術(shù)必須要尋求新的方法來消除串擾。在下行測，線性增益擴展預編碼器將為每條線路提供預先補償?shù)男盘柡桶l(fā)射功率之間正確的平衡。在某些情況下，一條線路上的發(fā)送功率將被降低，以保證能遵守其它線路上功率譜密度的限制。這種消除串擾信號的方法必須同時滿足所有線路的需求。

G.fast準備就緒

G.fast技術(shù)正在迅速演進與發(fā)展。在2013年12月國際電聯(lián)（ITU）完成了對G.fast標準的表決通過。第一塊G.fast芯片預計將隨著今年12月相關(guān)后續(xù)標準的確認，而于今年晚些時間誕生。G.fast的試點將于2015年展開，可規(guī)模部署的產(chǎn)品將于2016年出現(xiàn)。

業(yè)務運營商在建設(shè)其FTTH網(wǎng)絡(luò)時應該考慮G.fast技術(shù)的使用。G.fast技術(shù)可以幫助運營商避免更換用戶家中已有的電話線路，或多用戶單元內(nèi)的線路，從而更快的部署FTTH網(wǎng)絡(luò)。由于與VDSL2網(wǎng)絡(luò)的共存性，運營商可以考慮將網(wǎng)絡(luò)從VDSL2向G.fast平滑演進的策略，目前先在FTTdp場景下部署VDSL2網(wǎng)絡(luò)，一旦G.fast技術(shù)成熟，則可將已部署的VDSL2小節(jié)點更換為G.fast技術(shù)，并在用戶家中部署G.fast的調(diào)制解調(diào)器。