摘要
創(chuàng)新的矢量化技術(shù)消除G.fast的線間串?dāng)_
有矢量化技術(shù)保障下的G.fast 和VDSL2將有助于運(yùn)營商向光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)展
成本、 時間和帶寬需求影響部署的決定
矢量化 2.0技術(shù) 證明其價值
新興的 G.fast 標(biāo)準(zhǔn)有良好的發(fā)展前景，但相比VDSL2，它更易受到線路串?dāng)_，噪聲的干擾。矢量化 2.0技術(shù) 將使 G.fast 達(dá)到其承諾的性能，就如同今天矢量化技術(shù)對 VDSL2的效果一樣。
G.fast 是國際電信聯(lián)盟 (國際電聯(lián))的一個標(biāo)準(zhǔn)化建議。該技術(shù)可以增加聚合 — — 上行加下行 — — 在長度250米以內(nèi)的銅線上達(dá)到光纖上的速率，即超過 1 Gb/s。相比光纖到戶它還有成本上的優(yōu)勢。
國際電信聯(lián)盟 (國際電聯(lián)) G.fast 項目涵蓋了潛在的超強(qiáng)串?dāng)_耦合以及矢量化技術(shù)的必要性。國際電信聯(lián)盟通過測試和開發(fā)充分了解串?dāng)_對 G.fast的影響。 借助貝爾實驗室的研究， 阿爾卡特朗訊識別出那些導(dǎo)致矢量化技術(shù)與 G.fast之間復(fù)雜性提高的因素。這些復(fù)雜性驅(qū)動了新的研究創(chuàng)新并最終形成了矢量化2.0 技術(shù)。
最近貝爾實驗室在奧地利電信的原型技術(shù)測試證實了矢量 化2.0 技術(shù)的價值。
優(yōu)質(zhì)電纜上G.fast測試聚合達(dá)到的速度：
一對70 米線纜上超過1.1 Gb/s
100米線纜超過800 mb/s
在許多奧地利的建筑中，測試了陳舊并且是非屏蔽的線纜，在只測試一對線纜的情況下，超過100米的距離，速度可達(dá)500Mb/s。但是當(dāng)加入第二對線纜時，串?dāng)_導(dǎo)致速率從500Mb/s降至60M/s。采用了矢量化2.0技術(shù)消除串?dāng)_后，100米的線纜上速率回到500Mb/s。
對G.fast的需求
高帶寬的服務(wù)需求導(dǎo)致接入網(wǎng)絡(luò)已達(dá)到其極限，業(yè)界正在尋找下一個帶寬瓶頸的解決方案。G.fast 有望成為這一解決方案。
光纖到戶 （FTTH）最初被視為唯一能長期解決帶寬問題的技術(shù)，但 VDSL2 矢量化技術(shù)改變了這種看法。一個創(chuàng)新轉(zhuǎn)變了 市場。由于運(yùn)營商開始使用銅纜提供更快速的寬帶速度，銅纜再次成為了一種寶貴的資產(chǎn)。
如圖 1 所示，當(dāng)今，VDSL2外面使用 17 MHz 的頻譜。G.fast 標(biāo)準(zhǔn)將允許使用 106 兆赫和 212 兆赫的配置，顯著增加帶寬。為了實現(xiàn)復(fù)雜性管理，在 G.fast 中加載的位限于每載波12 位，而VDSL2 每載波加載的位多達(dá) 15 位。
由于循環(huán)衰減頻率增加，這些極高頻率僅可用于位加載在非常短的循環(huán)。這就是為什么 G.fast 被視為一種可在短于 250 米直徑 0.5 毫米線纜上使用的技術(shù)。
圖1 G.fast 使用非常高的頻率，大大增加在非常短的環(huán)路上的比特率
創(chuàng)新迎接串?dāng)_的挑戰(zhàn)
銅纜中多對線纜工作與VDSL2時，線纜之間的干擾導(dǎo)致其性能遠(yuǎn)較僅有一對線纜工作時差，這種干擾— — 稱為遠(yuǎn)端串?dāng)_，無法預(yù)知，導(dǎo)致VDSL2的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其承諾的100 Mb/s。矢量化技術(shù)可消除串?dāng)_，使 VDSL2 充分發(fā)揮其潛力。
圖2 同一條電纜線之間串?dāng)_降低性能
當(dāng)一組銅纜中有多對G.fast線路時，串?dāng)_也會降低性能。貝爾實驗室的研究表明G.fast線路間的串?dāng)_比VDSL2更大。
G.fast 使用甚高頻是造成串?dāng)_挑戰(zhàn)的根本原因。在這些頻率上，串?dāng)_與實際信號強(qiáng)度相近的現(xiàn)象并不罕見。挑戰(zhàn)之一就是創(chuàng)建一個補(bǔ)償信號，以不超過功率譜密度 (PSD) 掩碼的強(qiáng)度來消除串?dāng)_。消除這些高串?dāng)_需要更先進(jìn)的算法。
G.fast 寬廣的頻率范圍 — — 6 至 12 倍于VDSL2 17a — 增添了一個縮放因子。一個更廣泛的頻率范圍意味著矢量化引擎每秒更多的計算。
圖3 提供了一個例子，當(dāng)矢量化技術(shù)被應(yīng)用在高串?dāng)_的G.fast電纜上所得到的效果。
圖3 矢量化技術(shù)幫助G.fast消除串?dāng)_保持高速率
實際的效果將取決于回路長度和線纜的質(zhì)量。藍(lán)色線標(biāo)示僅一條線路工作時的性能狀況。當(dāng)在這組線纜中增加工作的線路后，性能顯著下降 （紅線）。藍(lán)色和紅色的線是矢量化技術(shù)性能提升能力的衡量基準(zhǔn)。
啟用 G.fast 矢量化技術(shù)， 性能顯著提高（綠線）。在圖 3 中，矢量化技術(shù)在50米長度時，將聚合速率從 250 Mb/s 提高到650 Mb/s。每個網(wǎng)絡(luò)可達(dá)到的比特率因網(wǎng)絡(luò)條件而異。
VDSL2 和 G.fast 演進(jìn)
因為G.fast 專為超高速和短距離回路設(shè)計，因此它是光纖深入部署的理想演進(jìn)路徑。
如圖 4 所示，小節(jié)點部署非常接近用戶，在任何可以接駁到銅纜的位置，可以是到路邊，可以是在一幢建筑內(nèi)，可以是住宅的外墻，以及這些之間的任何位置。
圖4 G.fast 支持多種部署模式
這些部署模型稱為 FTTCurb、 FTTBuilding、 FTTWall 等FTTx 術(shù)語，或者是由光纖到分發(fā)點 （FTTdp） 的通用名稱。部署模型共享相同的特點 — — 小節(jié)點，非常短的回路，訂戶數(shù)目較少 （幾十個或更少） 和很高的比特率。固網(wǎng)的這些特點基本上等價于無線網(wǎng)絡(luò)的微基站。
G.fast 和 VDSL2 矢量化技術(shù)的典型應(yīng)用將取決于回路長度和訂戶的數(shù)量：
>200 m： 在部署中具有較長的回路，VDSL2 矢量化技術(shù)現(xiàn)在、并將繼續(xù)是技術(shù)的選擇。G.fast 不只是將這些回路長度優(yōu)化。G.fast 標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是250米 的0.5mm 的線纜上達(dá)到150 Mb/s 的聚合速度。VDSL2 矢量化技術(shù)可以在400 米線纜上提供 140 Mb/s 到 150 Mb/s 的聚合速度。
<200 m，多個訂戶： 在部署中使用多個訂戶和短回路，今天可以使用VDSL2 或 VDSL2矢量化技術(shù)。G.fast 提供一個演進(jìn)路徑，但是如果需要實現(xiàn)G.fast 高速度則需要矢量化技術(shù)。
<200 m，單個訂戶： 單訂戶非常適合 G.fast的部署，具有高比特率和易于安裝的優(yōu)點。在 G.fast 方案可行之前，可以使用 VDSL2技術(shù)。
選擇正確的 FTTx 模型
不同的 FTTx 部署模型提供了不同的優(yōu)勢。大多數(shù)運(yùn)營商 將光纖到戶FTTH 作為其長期的戰(zhàn)略，但光纖到戶需要大量的投資和大量的時間來部署。
經(jīng)營者應(yīng)根據(jù)投資、上市時間和所需的比特率來選擇其部署模式。圖5 比較各種 FTTx 部署模式的成本。
圖5 運(yùn)營商選擇 FTTx 策略時應(yīng)考慮多重因素
如圖 5 所示，光纖到戶FTTH的費(fèi)用是ADSL的15倍。這筆費(fèi)用的大部分可以歸因于配套土建工程：在街道挖溝，通到每一個家庭以便安裝新的光纖基礎(chǔ)設(shè)施。光纖到節(jié)點FTTN 加上VDSL2 矢量化大約是 4 至 5倍 的成本，造價約為 FTTH 的三分之一。重復(fù)使用的最后一英里的銅基礎(chǔ)設(shè)施大大降低土建工程成本。
光纖到節(jié)點FTTN 與光纖到戶 FTTH 部署模型的成本變化取決于與最終用戶的接近程度。越靠近最終用戶，部署成本越接近光纖到戶FTTH。例如，光纖到大樓FTTB大約是10倍于ADSL造價,也就是比光纖到戶便宜30%，而光纖到墻已經(jīng)與光纖到戶相差無幾了。
但成本不是作出決定的唯一標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品上市時間是同樣重要的。全國范圍內(nèi)部署光纖到戶很可能需要 10 至 20 年 ；許多國家政府、 運(yùn)營商和最終用戶根本無法等那么長時間。FTTx 部署可以加快鋪設(shè)，因為運(yùn)營商可以跳過最后一英里。
其他因素也會影響部署模式的選擇。例如，部署架空光纖，而不是掩埋的光纖使 光纖入戶部署更快、 更便宜。另一方面，光纖進(jìn)入家庭令人頭疼，抬高了光纖入戶的成本和部署所需的時間。短期內(nèi)光纖到墻加上VDSL2，將來采用G.fast ，讓運(yùn)營商避免部署光纖進(jìn)入家庭，從而節(jié)省時間和資金。
大多數(shù)運(yùn)營商采用光纖接入和光纖入戶 技術(shù)的組合。這使他們能夠為給定的區(qū)域選擇最適合的部署模型，這樣他們就可以連接更多的訂戶，接入速度更快和成本更低廉。
今天的VDSL2， 明天的 G.fast
供應(yīng)商和運(yùn)營商都在為G.fast 的標(biāo)準(zhǔn)成熟作出貢獻(xiàn)。盡管其他方面仍然正在研究中，但許多關(guān)鍵內(nèi)容已經(jīng)商定。國際電信聯(lián)盟的目標(biāo)是 2014 年通過標(biāo)準(zhǔn)。一旦達(dá)到這一里程碑，供應(yīng)商就可以在符合標(biāo)準(zhǔn)的芯片組上開展工作。如果遵循標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)周期， G.fast 產(chǎn)品最早會在2015年年底出現(xiàn)。同時，標(biāo)準(zhǔn)頒布前的原型系統(tǒng)的實現(xiàn)將使供應(yīng)商能夠繼續(xù)開發(fā)和測試其技術(shù)
由于未來幾年G.fast還沒有標(biāo)準(zhǔn)化，還沒有商業(yè)化產(chǎn)品，G.fast是 VDSL2 的自然演進(jìn)。同時，運(yùn)營商可以依靠 VDSL2 矢量化技術(shù)，以符合成本效益的方式為他們的客戶服務(wù)。
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