上海贝尔：矢量化2.0技术使G.fast更快

摘要

创新的矢量化技术消除G.fast的线间串扰

有矢量化技术保障下的G.fast 和VDSL2将有助于运营商向光纤网络发展

成本、 时间和带宽需求影响部署的决定

矢量化 2.0技术 证明其价值

新兴的 G.fast 标准有良好的发展前景，但相比VDSL2，它更易受到线路串扰，噪声的干扰。矢量化 2.0技术 将使 G.fast 达到其承诺的性能，就如同今天矢量化技术对 VDSL2的效果一样。

G.fast 是国际电信联盟 (国际电联)的一个标准化建议。该技术可以增加聚合 — — 上行加下行 — — 在长度250米以内的铜线上达到光纤上的速率，即超过 1 Gb/s。相比光纤到户它还有成本上的优势。

国际电信联盟 (国际电联) G.fast 项目涵盖了潜在的超强串扰耦合以及矢量化技术的必要性。国际电信联盟通过测试和开发充分了解串扰对 G.fast的影响。 借助贝尔实验室的研究， 阿尔卡特朗讯识别出那些导致矢量化技术与 G.fast之间复杂性提高的因素。这些复杂性驱动了新的研究创新并最终形成了矢量化2.0 技术。

最近贝尔实验室在奥地利电信的原型技术测试证实了矢量 化2.0 技术的价值。

优质电缆上G.fast测试聚合达到的速度：

一对70 米线缆上超过1.1 Gb/s

100米线缆超过800 mb/s

在许多奥地利的建筑中，测试了陈旧并且是非屏蔽的线缆，在只测试一对线缆的情况下，超过100米的距离，速度可达500Mb/s。但是当加入第二对线缆时，串扰导致速率从500Mb/s降至60M/s。采用了矢量化2.0技术消除串扰后，100米的线缆上速率回到500Mb/s。

对G.fast的需求

高带宽的服务需求导致接入网络已达到其极限，业界正在寻找下一个带宽瓶颈的解决方案。G.fast 有望成为这一解决方案。

光纤到户 （FTTH）最初被视为唯一能长期解决带宽问题的技术，但 VDSL2 矢量化技术改变了这种看法。一个创新转变了 市场。由于运营商开始使用铜缆提供更快速的宽带速度，铜缆再次成为了一种宝贵的资产。

如图 1 所示，当今，VDSL2外面使用 17 MHz 的频谱。G.fast 标准将允许使用 106 兆赫和 212 兆赫的配置，显著增加带宽。为了实现复杂性管理，在 G.fast 中加载的位限于每载波12 位，而VDSL2 每载波加载的位多达 15 位。

由于循环衰减频率增加，这些极高频率仅可用于位加载在非常短的循环。这就是为什么 G.fast 被视为一种可在短于 250 米直径 0.5 毫米线缆上使用的技术。

图1 G.fast 使用非常高的频率，大大增加在非常短的环路上的比特率

创新迎接串扰的挑战

铜缆中多对线缆工作与VDSL2时，线缆之间的干扰导致其性能远较仅有一对线缆工作时差，这种干扰— — 称为远端串扰，无法预知，导致VDSL2的速率远远低于其承诺的100 Mb/s。矢量化技术可消除串扰，使 VDSL2 充分发挥其潜力。

图2 同一条电缆线之间串扰降低性能

当一组铜缆中有多对G.fast线路时，串扰也会降低性能。贝尔实验室的研究表明G.fast线路间的串扰比VDSL2更大。

G.fast 使用甚高频是造成串扰挑战的根本原因。在这些频率上，串扰与实际信号强度相近的现象并不罕见。挑战之一就是创建一个补偿信号，以不超过功率谱密度 (PSD) 掩码的强度来消除串扰。消除这些高串扰需要更先进的算法。

G.fast 宽广的频率范围 — — 6 至 12 倍于VDSL2 17a — 增添了一个缩放因子。一个更广泛的频率范围意味着矢量化引擎每秒更多的计算。

图3 提供了一个例子，当矢量化技术被应用在高串扰的G.fast电缆上所得到的效果。

图3 矢量化技术帮助G.fast消除串扰保持高速率

实际的效果将取决于回路长度和线缆的质量。蓝色线标示仅一条线路工作时的性能状况。当在这组线缆中增加工作的线路后，性能显著下降 （红线）。蓝色和红色的线是矢量化技术性能提升能力的衡量基准。

启用 G.fast 矢量化技术， 性能显著提高（绿线）。在图 3 中，矢量化技术在50米长度时，将聚合速率从 250 Mb/s 提高到650 Mb/s。每个网络可达到的比特率因网络条件而异。

VDSL2 和 G.fast 演进

因为G.fast 专为超高速和短距离回路设计，因此它是光纤深入部署的理想演进路径。

如图 4 所示，小节点部署非常接近用户，在任何可以接驳到铜缆的位置，可以是到路边，可以是在一幢建筑内，可以是住宅的外墙，以及这些之间的任何位置。

图4 G.fast 支持多种部署模式

这些部署模型称为 FTTCurb、 FTTBuilding、 FTTWall 等FTTx 术语，或者是由光纤到分发点 （FTTdp） 的通用名称。部署模型共享相同的特点 — — 小节点，非常短的回路，订户数目较少 （几十个或更少） 和很高的比特率。固网的这些特点基本上等价于无线网络的微基站。

G.fast 和 VDSL2 矢量化技术的典型应用将取决于回路长度和订户的数量：

>200 m： 在部署中具有较长的回路，VDSL2 矢量化技术现在、并将继续是技术的选择。G.fast 不只是将这些回路长度优化。G.fast 标准的目标是250米 的0.5mm 的线缆上达到150 Mb/s 的聚合速度。VDSL2 矢量化技术可以在400 米线缆上提供 140 Mb/s 到 150 Mb/s 的聚合速度。

<200 m，多个订户： 在部署中使用多个订户和短回路，今天可以使用VDSL2 或 VDSL2矢量化技术。G.fast 提供一个演进路径，但是如果需要实现G.fast 高速度则需要矢量化技术。

<200 m，单个订户： 单订户非常适合 G.fast的部署，具有高比特率和易于安装的优点。在 G.fast 方案可行之前，可以使用 VDSL2技术。

选择正确的 FTTx 模型

不同的 FTTx 部署模型提供了不同的优势。大多数运营商 将光纤到户FTTH 作为其长期的战略，但光纤到户需要大量的投资和大量的时间来部署。

经营者应根据投资、上市时间和所需的比特率来选择其部署模式。图5 比较各种 FTTx 部署模式的成本。

图5 运营商选择 FTTx 策略时应考虑多重因素

如图 5 所示，光纤到户FTTH的费用是ADSL的15倍。这笔费用的大部分可以归因于配套土建工程：在街道挖沟，通到每一个家庭以便安装新的光纤基础设施。光纤到节点FTTN 加上VDSL2 矢量化大约是 4 至 5倍 的成本，造价约为 FTTH 的三分之一。重复使用的最后一英里的铜基础设施大大降低土建工程成本。

光纤到节点FTTN 与光纤到户 FTTH 部署模型的成本变化取决于与最终用户的接近程度。越靠近最终用户，部署成本越接近光纤到户FTTH。例如，光纤到大楼FTTB大约是10倍于ADSL造价,也就是比光纤到户便宜30%，而光纤到墙已经与光纤到户相差无几了。

但成本不是作出决定的唯一标准。产品上市时间是同样重要的。全国范围内部署光纤到户很可能需要 10 至 20 年 ；许多国家政府、 运营商和最终用户根本无法等那么长时间。FTTx 部署可以加快铺设，因为运营商可以跳过最后一英里。

其他因素也会影响部署模式的选择。例如，部署架空光纤，而不是掩埋的光纤使 光纤入户部署更快、 更便宜。另一方面，光纤进入家庭令人头疼，抬高了光纤入户的成本和部署所需的时间。短期内光纤到墙加上VDSL2，将来采用G.fast ，让运营商避免部署光纤进入家庭，从而节省时间和资金。

大多数运营商采用光纤接入和光纤入户 技术的组合。这使他们能够为给定的区域选择最适合的部署模型，这样他们就可以连接更多的订户，接入速度更快和成本更低廉。

今天的VDSL2， 明天的 G.fast

供应商和运营商都在为G.fast 的标准成熟作出贡献。尽管其他方面仍然正在研究中，但许多关键内容已经商定。国际电信联盟的目标是 2014 年通过标准。一旦达到这一里程碑，供应商就可以在符合标准的芯片组上开展工作。如果遵循标准的开发周期， G.fast 产品最早会在2015年年底出现。同时，标准颁布前的原型系统的实现将使供应商能够继续开发和测试其技术

由于未来几年G.fast还没有标准化，还没有商业化产品，G.fast是 VDSL2 的自然演进。同时，运营商可以依靠 VDSL2 矢量化技术，以符合成本效益的方式为他们的客户服务。

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