上海貝爾：G.fast打破銅線速率瓶頸，實(shí)現(xiàn)千兆到戶

摘要

最新“XG-FAST”原型機(jī)在傳統(tǒng)電話銅線上創(chuàng)紀(jì)錄地實(shí)現(xiàn)10G和1G對(duì)稱速率。

通過(guò)XG-FAST實(shí)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(wù)體驗(yàn)。

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(gè)全新技術(shù)，可以在傳統(tǒng)電話銅線上實(shí)現(xiàn)吉比特（千兆）速率，同時(shí)通過(guò)“XG-FAST”可進(jìn)一步挖掘其潛力，實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)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(jì)，相比于VDSL2 矢量化技術(shù)可進(jìn)一步提升線路速率。從而幫助業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商經(jīng)濟(jì)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(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)光纖到戶業(yè)務(wù)。

貝爾實(shí)驗(yàn)室G.fast實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造新的速率紀(jì)錄

最近阿爾卡特朗訊的貝爾實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示了銅線實(shí)現(xiàn)極速寬帶的能力。貝爾實(shí)驗(yàn)室全新原型機(jī)（稱為XG-FAST）在30米線路范圍內(nèi)，通過(guò)兩對(duì)銅線實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的10G速率。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)該原型機(jī)，模擬真實(shí)FTTdp（光纖到分配箱）部署場(chǎng)景，在70米范圍內(nèi)通過(guò)一對(duì)銅線實(shí)現(xiàn)2Gbps速率或1Gbps對(duì)稱速率。該真實(shí)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了G.fast技術(shù)在最后入戶段的價(jià)值所在：在70米距離內(nèi)，業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)現(xiàn)有銅線架構(gòu)為用戶實(shí)現(xiàn)光纖接入般的速率（1G對(duì)稱）。

貝爾實(shí)驗(yàn)室本次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)這些銅線速率紀(jì)錄，是通過(guò)使用最高達(dá)到500MHz的頻率，遠(yuǎn)高于目前為G.fast標(biāo)準(zhǔn)所預(yù)留的頻率。實(shí)驗(yàn)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(lái)幾十年成為全光網(wǎng)絡(luò)部署的有效補(bǔ)充。

G.fast使銅線實(shí)現(xiàn)吉比特速率

高昂的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本嚴(yán)重阻礙了運(yùn)營(yíng)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(gè)家庭重設(shè)室內(nèi)布線等等。近幾年運(yùn)營(yíng)商在部署光纖接入網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，始終制約于均衡市場(chǎng)需求和預(yù)算限制兩者之間的矛盾。但同時(shí)，隨著許多新業(yè)務(wù)的產(chǎn)生、競(jìng)爭(zhēng)的加劇、政府寬帶戰(zhàn)略和計(jì)劃的出臺(tái)等各種因素，都在刺激著寬帶市場(chǎng)的發(fā)展和用戶對(duì)極速寬帶接入的需求。

業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商目前已經(jīng)將注意力關(guān)注在這種由G.fast技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的吉比特速率能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)VDSL2技術(shù)的跨越。通過(guò)G.fast技術(shù)，業(yè)務(wù)提供商可將其光纖延伸到安裝在用戶住宅前的最后一個(gè)分配點(diǎn)，如一個(gè)小型DSLAM或微小節(jié)點(diǎn)。運(yùn)營(yíng)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(gè)單元一般為1至16個(gè)終端用戶服務(wù)，通過(guò)銅線連接到用戶家庭中，銅線長(zhǎng)度一般在100米左右。

FTTdp部署模式下采用短距離線路為實(shí)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(duì)實(shí)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(shí)現(xiàn)500Mbps到1Gbps的速率。正如貝爾實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，采用更高頻率將實(shí)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(zhǎng)距線路上，如果采用G.fast所使用的高頻段，銅線的信號(hào)衰減是非常嚴(yán)重的。因此，VDSL2矢量化技術(shù)更適合于長(zhǎng)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(huì)扮演非常重要的角色，幫助業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商充分發(fā)揮G.fast技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并從中獲得最大收益。由于G.fast采用了高頻率，相鄰線對(duì)之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的串?dāng)_，這種串?dāng)_遠(yuǎn)比VDSL2技術(shù)中的強(qiáng)烈，這會(huì)嚴(yán)重影響G.fast技術(shù)所帶來(lái)的帶寬提升。業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商必須使用矢量化技術(shù)來(lái)消除這些串?dāng)_，從而真正發(fā)揮每根線路的潛力。

矢量化將會(huì)極大提升線路的增益。當(dāng)應(yīng)用在VDSL2線路上時(shí)，矢量化將會(huì)提升兩倍線路傳送能力，而應(yīng)用到G.fast時(shí)，則會(huì)提升10倍。

圖1顯示了矢量化應(yīng)用到G.fast對(duì)線路速率傳輸能力的提升幫助。藍(lán)色柱狀表示使用G.fast技術(shù)的單線路在不同長(zhǎng)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?dāng)_。紅色柱狀表示當(dāng)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(dāng)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(shí)現(xiàn)的平均傳輸速率會(huì)比單用戶情況下略低一點(diǎn)。這種細(xì)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(chǎng)景下（如圖1中100米線路距離），矢量化速率甚至能超過(guò)單線路速率，這種情況的發(fā)生主要是因?yàn)槭噶炕瘜⒋當(dāng)_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(gè)G.fast應(yīng)用中都是必須的。如果每個(gè)頭端的線纜與其他線纜很好地分割開(kāi)，則業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)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(yīng)用主要涉及多用戶相鄰部署的場(chǎng)景下。這就要求運(yùn)營(yíng)商使用矢量化技術(shù)實(shí)現(xiàn)線路最佳性能。

家庭、多用戶等將是G.fast應(yīng)用的主要市場(chǎng)

業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)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(shí)還能保留一小段銅線。

同時(shí)這種方式還可以幫助業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)電話線實(shí)現(xiàn)從用戶家對(duì)G.fast分配單元進(jìn)行反向供電，運(yùn)營(yíng)商無(wú)需再為供電的問(wèn)題向市政方面尋求類似挖溝排線等要求。

對(duì)于多用戶住宅，業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商可以在樓內(nèi)部署G.fast節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)銅線連接到不同單元內(nèi)。在這種多線對(duì)、多用戶應(yīng)用中將存在串?dāng)_，運(yùn)營(yíng)商需要使用矢量化去消除這些串?dāng)_。

向終端用戶提供高速率帶寬的能力將幫助業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商提高其IPTV業(yè)務(wù)品質(zhì)，同時(shí)更有效地支撐來(lái)自O(shè)TT的視頻業(yè)務(wù)。G.fast技術(shù)將成為FTTH的很好補(bǔ)充，并加速FTTH的部署，更高的并發(fā)流量和速率將實(shí)現(xiàn)對(duì)智能手機(jī)和平板電腦的更好支持。

G.fast技術(shù)同時(shí)也將為Wi-Fi和LTE基站回程提供高速率支持。當(dāng)時(shí)間、時(shí)鐘同步等機(jī)制完善后，G.fast技術(shù)將成為移動(dòng)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(shì)，G.fast技術(shù)還能提供其它吸引運(yùn)營(yíng)商的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)包括：

靈活的上行/下行容量比：G.fast采用TDD機(jī)制，運(yùn)營(yíng)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(diǎn)到點(diǎn)單根同軸電纜上應(yīng)用。

用戶自安裝：通過(guò)快速自適應(yīng)（FRA）和強(qiáng)大的重發(fā)機(jī)制，G.fast可實(shí)現(xiàn)用戶家中自安裝。

低功率模式和功耗降低技術(shù)：當(dāng)線路在未激活、待機(jī)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(jī)制，同時(shí)還提供根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)吞吐量靈活調(diào)整功耗的機(jī)制。

分配單元安裝簡(jiǎn)便：G.fast分配點(diǎn)部署1-10個(gè)機(jī)柜，分配單元設(shè)計(jì)得便于安裝、方便維護(hù)，運(yùn)營(yíng)商可以輕松管理這些單元。

適應(yīng)新的挑戰(zhàn)

業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商未來(lái)部署G.fast會(huì)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(yǔ)音廣播和VDSL2業(yè)務(wù)兼容。G.fast提供了高可配置性的功率譜密度模板，用于對(duì)兼容性的提升。業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)該模板可辨識(shí)出對(duì)共存業(yè)務(wù)有潛在危害的頻段，比如，運(yùn)營(yíng)商可以設(shè)置一個(gè)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?dāng)_的產(chǎn)生。

分配單元的反向供電同樣會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。無(wú)論承載多少用戶、工作負(fù)荷多少，分配單元都需要被供給足夠的電源以保持高效運(yùn)作。同時(shí)當(dāng)這些單元在高日曬或沒(méi)有足夠氣流散熱的情況下進(jìn)行高強(qiáng)度工作時(shí)，必須進(jìn)行有效的散熱管理。

串?dāng)_雖然不是一個(gè)新的挑戰(zhàn)，但對(duì)于G.fast來(lái)說(shuō)卻是一個(gè)極大難題。運(yùn)營(yíng)商部署使用G.fast技術(shù)必須要尋求新的方法來(lái)消除串?dāng)_。在下行測(cè)，線性增益擴(kuò)展預(yù)編碼器將為每條線路提供預(yù)先補(bǔ)償?shù)男盘?hào)和發(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?dāng)_信號(hào)的方法必須同時(shí)滿足所有線路的需求。

G.fast準(zhǔn)備就緒

G.fast技術(shù)正在迅速演進(jìn)與發(fā)展。在2013年12月國(guó)際電聯(lián)（ITU）完成了對(duì)G.fast標(biāo)準(zhǔn)的表決通過(guò)。第一塊G.fast芯片預(yù)計(jì)將隨著今年12月相關(guān)后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的確認(rèn)，而于今年晚些時(shí)間誕生。G.fast的試點(diǎn)將于2015年展開(kāi)，可規(guī)模部署的產(chǎn)品將于2016年出現(xiàn)。

業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)其FTTH網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)該考慮G.fast技術(shù)的使用。G.fast技術(shù)可以幫助運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)商可以考慮將網(wǎng)絡(luò)從VDSL2向G.fast平滑演進(jìn)的策略，目前先在FTTdp場(chǎng)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(diǎn)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。