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G.fast:在创新与实践中推进产业腾飞

2014-08-30

随着OTT视频和4k电视的兴起,超宽带网络建设的步伐正在加快,针对新建小区采用FTTH光纤到户无疑是合适的方式,但针对成熟小区的光纤改造因为涉及穿墙布线等复杂工程,建设进展慢。G.fast技术可以重用成熟小区已有铜线资源,提供匹敌光纤的1000Mbps宽带接入,能够更快接入、更快部署、更快收益,点燃了整个行业的热情与期待。

G.fast:改变格局的新技术突破

G.fast技术首次将铜线接入速率提升到每对线千兆,实现了等同光纤接入的带宽能力。相比FTTH光纤到户及传统DSL接入技术,G.fast能够帮助运营商实现更快网速、更快覆盖、更快的投资回收(ROI)。

  • 铜线千兆,免入户,易部署, ROI更优:

通过在FTTB/D的位置引入G.fast技术,运营商可以利用最终用户家中已布放好的铜线资源(室内电话线),实现等同光纤入户的1000Mbps带宽能力。

一方面,G.fast技术在规划初期就引入“自安装”设计,支持即插即用,终端设备集成了ADSL终端的简单和便捷,用户甚至可以自己在家安装终端,因此在设备部署和实施中,大幅缩短了上市时间、降低了工程成本。

另一方面,重用户内铜线避免了FTTH光纤改造过程中用户家中的墙面穿孔、破坏装修、拉明线等问题,降低工程难度、减少工程投诉。

因为FTTB/D+G.fast可以充分利用已有管线资源,运营商可以用更少的投资、更快的实现全网超宽带覆盖。基于目前中国FTTH楼内改造的成本分析,如果采用FTTD光纤到门的方案,仅入户工程施工一项就能帮助运营商节省近一半的楼内工程投资与业务上市时间;欧美等发达国家人工成本高,这一比例还将更大。

  • 面向云时代流量模型,上、下行带宽灵活定义

G.fast技术的另一个价值是运营商可以自定义上、下行带宽:传统的固定接入技术,不论是GPON/EPON还是ADSL铜线接入,都是下行带宽大、上行带宽小,比如ADSL2+的带宽下行通常是2M-8M,上行带宽仅512k~1M;然而,未来云业务时代,最终用户可能会需要分享大量的家庭影片等图像资料,这时候上行太慢就会成为一个瓶颈。

G.fast技术允许运营商根据自己网络业务的实际情况,自定义上、下行速率比为1:1到1:9之间的任意值,比如:500M下行、500M上行或者900M下行、100M上行等,这将进一步帮助运营商提升网络能力,利用已有的铜线资源服务家庭视频通信、家庭远程监控与安防、城市监控等新兴业务。

创新:帮助铜线实现带宽突破

扩频、调制优化、时分复用是支撑G.fast发展的三项核心技术创新。当前,G.fast工作频率达到106MHz,未来工作频率可扩展到212MHz,进一步提升接入速率。

G.fast采用与VDSL2相同的线路信号调制技术,可以后向兼容VDSL2,满足现网用户平滑升级的需要。

G.fast采用TDD时分复用而不是传统DSL的FDD频分复用方式,频谱资源利用率高,具有更加灵活的上下行速率配比,既可以满足企业用户1:1对称带宽的需求,也可以配置成1:9非对称带宽用于家庭用户。

由于G.fast工作频率高,在高频段线间串扰的影响会非常严重,多用户同股线缆场景下必须使能Vectoring串扰抵消才可获得较高的速率。

实践:引领新技术跨越裂谷

G.fast标准于2013年12月发布了征求意见稿,相关产业链的芯片设计和产品设计已经开始。华为2011年底发布了业界首款G.fast技术样机,提出并验证了G.fast技术理论;2013年8月,华为推出了业界首款G.fast产品样机,并联合全球领先运营商走向G.fast商用验证与工程交付。

目前,华为已与英国电信、芬兰TeliaSonera和瑞士电信开展了业界首批商用试验局。G.fast技术不再局限于理论研究和实验室演示,开始走向真正的现网实践和商用。

英国电信:全球首个G.fast商用试验局

2013年9月,业界首个G.fast试验局在英国东部城市Ipswich一个住宅小区成功开通。G.fast设备被部署在小区路边的人井里,通过光纤接头盒与铜线连接盒,分别接入上行OLT及下行用户家中,G.fast与连接盒等人井设备均为IP68防水设计。

本次实验局上行采用10G-PON接口,与该小区的GPON用户共用相同的ODN光纤网络连至市中心机房的OLT系统,采用10G-PON上行既可以保证多个G.fast用户不会出现流量拥塞,又能直接使用现有GPON光纤资源,同时验证了10G-PON技术的成熟。

实验局下行通过人井中已有铜线接入三个家庭用户,其中一个用户与G.fast设备相隔一条马路,如果采用传统FTTH光纤到户方式,横跨马路铺设光纤工程将非常复杂,而采用G.fast重用铜线布放工程简单快捷,用户又可获得类比光速的超高速接入。

为保证G.fast试验局用户与现网局端ADSL2+用户间信号互不干扰,G.fast工作频段采用2.2M-106MHz,回避了2.2MHz以下的ADSL2+信号频段。试验局用户的上下行总带宽超过1Gbps。

英国电信研发与创新管理总监Tim Whitley表示:“G.fast试验局成功展示了如何更高效快速地布放超高速宽带网络给消费者和企业,G.fast技术能让BT在短期、中期和长期都能拥有最好的网络”。ITU-T G.fast标准工作组2013年11月在英国会议期间参观了Ipswich G.fast试验局,并体验了基于G.fast的BT Sport等超宽带业务。工作组主席Les Brown先生表示:“G.fast试验局成功验证了G.fast标准正在讨论的一些新技术,极大地推动了标准的发展,加快了产业化进程,将会推动超宽带网络进入千兆时代。”

荷兰TeliaSonera:北欧首个G.fast试验局

在2014年2月,北欧最大的电信运营商TeliaSonera选择了芬兰首都赫尔辛基的一个多层公寓进行G.fast试验局,与英国电信完全拥有铜线并采用虚拟管道开放不同,北欧需要支持铜线物理线路开放,因此在公寓楼的地下室机房里还放有VDSL2设备,同时,同一股用户线缆中还有来自局端的ADSL2+用户。

为保证G.fast信号不影响在同一股线缆中其它DSL用户性能,在试验局中将G.fast的起始频段配置在23MHz,同时为避开FM收音机调频信号频段,将高频段截止在88MHz,由于工作频段变窄,G.fast试验局累计带宽为500Mbps。虽然牺牲了线路性能,但保证了与现网用户的无干扰共存。

在实际开通过程中,由于该地下室机房旁边有一个电力控制系统,经常会有大功率电力系统启动切换,产生大幅度瞬间脉冲干扰,在初期调试中对G.fast的稳定性造成了严重影响,经常出现已经激活用户的链路中断,后来通过信号分析仪在现场定位了原因,对G.fast设备软件进行了抗脉冲干扰优化处理,最终解决了G.fast试验局用户的链路稳定性问题。

TeliaSonera的G.fast试验局首次验证了在铜线开放环境下,G.fast用户能与传统的VDSL2和ADSL2+用户在同一股线缆中共存,业务互不影响,无疑为G.fast的规模部署积累了工程经验。

TeliaSonera集团接入网主管Isto Pasanen先生表示:“我们旨在打造最好的网络,为我们用户提供优质的业务体验。此次试验局证明G.fast技术能在现有铜线上提供超高速的宽带连接,确保TeliaSonera用户可以获得最好的体验”。

瑞士电信Swisscom:G.fast在400米长距离和纸介质隔离电缆试验局

瑞士电信目前正在安装部署于街边人井场景的基于Vectoring的FTTS室外一体化设备,因此希望未来G.fast设备能直接部署在人井实现带宽升级。基于这一需求,瑞士电信的关注点是多端口长距离下G.fast的应用,其最长铜线距离达到400米,测试结果显示通过G.fast仍能获得上下行总共250M的带宽。

另外,瑞士电信的很多现网用户电缆是采用线间串扰非常严重的纸介质隔离电缆,由于串扰严重,会造成G.fast终端激活困难,需要通过软件优化才能解决。

瑞士电信G.fast试验局和样板点位于离瑞士首都伯尔尼27公里的Riggisberg小镇,G.fast设备放置在人井里,上行采用10G PON光纤连至交换机房,下行通过防水连接器连用户电缆。该样板点可以同时展示现网Vectoring接入技术和向未来演进的G.fast技术,以及基于超宽带网络的IPTV等多种业务演示,可以接待全球运营商或者行业分析师前来参观和体验。

瑞士电信G.fast技术主管Oliver Lamparter表示:“G.fast技术在知足离内可以极大地提升现有铜线接入速率,无疑将使得瑞士电信的网络极具竞争力,我们愿意为加快该技术的成熟付出最大的努力”。

华为:创新践行,推进产业腾飞

G.fast技术改变了铜线,盘活了全球运营商资产,将超宽带基础网络的覆盖变得简单易行,具有深远的行业影响。从G.fast技术的理论提出,到联合数十家运营商积极测试、实验,华为一直积极创新、勇于实践,致力于推进G.fast产业的发展、成熟。

早在2011年底,华为就推出了业界首台G.fast技术样机,证明在一对双绞线上可以实现1000Mbps的超高速宽带接入,引起了行业轰动。随后,华为积极推动该技术的标准化和产品化,在ITU-T G.fast标准组织贡献的文稿覆盖了大多数G.fast核心技术,包括TDD双工模式与基本帧结构、前向纠错信道编码、线路激活协商机制、多线对串扰抵消、在线重配置及省电工作模式等。2013年8月华为推出业界第一台支持IP68防水型多端口G.fast产品样机,开始与英国电信、芬兰TeliaSonera、以及瑞士电信的试验局和多个运营商的实验室测试,将G.fast技术从理论带入实践,并积累了丰富的工程实施经验。

铜线网络是固网运营商的重要基础设施,利用原有铜线资源结合创新技术建设超宽带网络有着接入速率高、网络建设快、投资回报快的特点,正在被越来越多的运营商所青睐。华为将持续投入铜线新技术创新,包括目前VDSL2/Vectoring在频谱方面的资源优化和速率提升,以及针对G.fast的线性算法和非线性算法优化改进,同时华为正在启动未来超越2~5Gbps接入速率的铜线5GBB技术研究。

铜线网络已经有着百年历史,铜本身不会分解,铜线也易于弯曲和维护,相信随着G.fast、5GBB等新技术的不断创新,铜线接入速率将有更大的提升空间。