Наш Сайт использует cookie-файлы. Соглашаясь, вы принимаете условия использования cookie-файлов. Политика конфиденциальности>

Взлет технологии G.fast через инновации и практическое внедрение

2014-08-29 x00280323
Появление OTT-видео и телевидения с разрешением 4K стимулирует развертывание сверхскоростных сетей. Предоставление широкополосного доступа по технологии FTTH («оптоволокно в дом») подходит для свободных территорий, но является слишком затратным и сложным в уже застроенных районах из-за трудности проведения работ внутри зданий. Для таких районов хорошо подходит технология G.fast, позволяющая использовать существующие медные кабели и обеспечивающая скорости передачи, сравнимые с FTTH (1000 Мбит/с). Благодаря высокой скорости доступа, быстрому развертыванию и быстрой окупаемости инвестиций, G.fast привлекает все большее внимание отрасли связи.

G.fast — основные преимущества

G.fast переносит доступ по медным кабелям в гигабитную эпоху, обеспечивая быстродействие, сравнимое с вариантом использования оптоволокна. Технология G.fast проще в развертывании, чем FTTH, быстрее, чем традиционная технология DSL, и обеспечивает быструю окупаемость (ROI).

  • Доступ «как по оптоволокну», простое развертывание и быстрая окупаемость

При внедрении технологии G.fast на объектах с уже имеющимися сетями FTTB/FTTD (оптоволокно в дом/до рабочего места) операторы могут использовать существующую медную инфраструктуру (например, телефонные линии) для обеспечения доступа с гигабитной скоростью.

Важная особенность G.fast — «самоустановка». В проектах G.fast удаленные модули пунктов распределения (DPU; distribution point unit) поддерживают функцию plug-and-play. При использовании технологии G.fast, как и в случае технологии ADSL, пользователи могут самостоятельно устанавливать абонентское оборудование (CPE), не испытывая каких-либо затруднений. Это значительно сокращает время вывода услуги на рынок (TTM; Time To Market) и затраты на ее техническое сопровождение.

Кроме того, повторное использование медных кабелей снимает проблему строительства инженерных сетей внутри домов со сверлением отверстий и открытой прокладкой кабелей (что неизбежно при развертывании оптоволокна). Это позволяет упростить технические работы и сократить число клиентских претензий.

Комбинированное решение FTTB/D+G.fast позволяет операторам быстро расширять покрытие сверхскоростными услугами при более низких затратах. Согласно анализу затрат на строительство сетей FTTH в Китае, стоимость работ внутри зданий и время выхода на рынок (TTM) в случае FTTD вполовину меньше аналогичных показателей решения FTTH. В развитых странах, например, в Европе и Северной Америке, где стоимость рабочей силы значительно выше, экономия при развертывании G.fast может оказаться еще более ощутимой.

  • Облачно-ориентированная модель трафика, гибкое определение пропускной способности в прямом и обратном каналах

G.fast позволяет операторам задавать соотношение величин пропускной способности в прямом и обратном каналах. Традиционные технологии фиксированного доступа (например, GPON, EPON и ADSL) обеспечивают более высокую пропускную способность в прямом канале, чем в обратном. Например, для ADSL2+ типичная пропускная способность в прямом канале составляет от 2 до 8 Мбит/с, а в обратном — от 512 Kбит/с до 1 Мбит/с. В облачную эпоху низкая пропускная способность обратного канала является узким местом для конечных пользователей, желающих обмениваться большими видео- и фотофайлами.

При использовании G.fast отношение пропускной способности обратного и прямого каналов можно гибко изменять от 1:9 до 1:1 (например, прямой канал — 900 Мбит/с, обратный — 100 Мбит/с либо прямой канал — 500 Мбит/с, обратный — 500 Мбит/с). Такая гибкость позволяет операторам повысить производительность сети и начать предлагать новые услуги, такие как домашняя видеосвязь, дистанционное видеонаблюдение для охраны домов и видеонаблюдение в городских районах.

Инновации на пути к технологическому прорыву

Ключевыми элементами технологии G.fast являются оптимизация модуляции и синхронизированная дуплексная связь с временным разделением каналов (TDD). В настоящее время G.fast работает на частоте 106 МГц, которая в будущем будет увеличена до 212 МГц для повышения скорости доступа.

Благодаря оптимизированной технологии модуляции на основе VDSL2, технология G.fast обратно совместима с VDSL2 и открыта для модернизации.

В традиционных сетях DSL используется дуплексная связь с частотным разделением каналов (FDD), а в G.fast используется временное разделение каналов (TDD). TDD обеспечивает более высокую спектральную эффективность и более гибкое управление пропускной способностью в прямом и обратном каналах, что отвечает требованиям симметричного доступа корпоративных пользователей, а также требованиям асимметричного доступа домашних пользователей.

Каналы G.fast подвержены сильным перекрестным помехам в высокочастотном диапазоне. При прокладке нескольких абонентских линий в одном кабельном пучке необходимо использовать технологию векторизации, позволяющую устранить перекрестные помехи и восстановить нормальные скорости передачи G.fast.

Примеры практической реализации, повышающей коммерческую готовность

В декабре 2013 года ITU-T выпустил для согласования проект стандарта G.fast, тогда же началась разработка связанных с этим стандартом наборов микросхем и изделий. Компания Huawei в конце 2011 года представила первый в отрасли технический прототип G.fast, в котором предлагается и проверяется концепция этой технологии. В августе 2013 года компания Huawei запустила в производство первое в мире предстандартное изделие G.fast. Кроме того, компания Huawei также возглавила работы по коммерциализации и разработке технологии G.fast, проводимые совместно с ведущими мировыми операторами.

На сегодняшний день компания Huawei уже провела лабораторные испытания технологии G.fast совместно с компаниями France Telecom (FT), Deutsche Telekom (DT), M-Net, Orange Poland, Eircom, Vodafone и т.д. и полевые испытания G.fast совместно с компаниями British Telecom (BT), TeliaSonera (Финляндия) и Swisscom. Таким образом, на сегодняшний день применение технологии G.fast уже не ограничивается рамками лаборатории.

BT: первое в мире пробное подключение реального клиента по технологии G.fast 

В сентябре 2013 года компания Huawei успешно провела первое в мире испытание технологии G.fast совместно с компанией BT в жилом массиве г. Ипсвич (Великобритания). Модуль пункта распределения (DPU; distribution point unit) G.fast был установлен в смотровом колодце вблизи жилых домов и подключен к терминалу оптической линии (OLT; optical line terminal) через бокс для сращивания отповолокна и к домам пользователей через бокс для подключения медных кабелей. Боксы для DPU и боксы, установленные в смотровом колодце, имели влагозащиту по классу IP68.

В канале к провайдеру использовалась линия 10G-PON, гарантирующая отсутствие перегрузки по пропускной способности для многочисленных пользователей G.fast. Для линии 10G-PON использовалась оптоволоконная инфраструктура ODN, изначально предназначенная для линии GPON, подключенной к OLT на узле провайдера (CO). 

Для передачи в направлении пользователей использовались существующие медные линии, ведущие от смотрового колодца в три жилых дома. Поскольку дом одного из пользователей находился через дорогу от DPU системы G.fast, при традиционном развертывании FTTH пришлось бы проводить сложные строительные работы. Однако благодаря повторному использованию существующих медных кабелей строительные работы не потребовались.

Для предотвращения помех от пользователей линий ADSL2+ (диапазон ниже 2,2 МГц), подключенных к узлу провайдера, при испытании G.fast использовалась рабочая полоса частот от 2,2 до 106 МГц. Суммарная пропускная способность прямого и обратного каналов G.fast превышает 1 Гбит/с.

Д-р Тим Уитли (Tim Whitley), управляющий директор департамента научных исследований и инноваций компании BT, сказал: «Испытания G.fast позволяют продемонстрировать наиболее эффективный способ сверхскоростного доступа для частных и корпоративных абонентов. Мы будем с интересом следить за результатами испытаний, чтобы оценить возможную роль технологии G.fast в оптимизации сети BT в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе».

В ноябре 2013 года рабочая группа ITU-T по G.fast во время своей встречи в Великобритании посетила испытательный центр G.fast в г. Ипсвич и ознакомилась с работой услуг сверхскоростного доступа на базе G.fast (для ВТ Sport). Руководитель рабочей группы G.fast Лес Браун (Les Brown) прокомментировал: «Успех испытаний G.fast подтверждает жизнеспособность некоторых новых технологий, обсуждаемых нашей рабочей группой. Продемонстрированный успех практического применения существенно способствует стандартизации G.fast, ускоряет ее коммерциализацию и возвещает наступление эпохи сверхскоростных гигабитных сетей».

TeliaSonera (Финляндия): первое испытание G.fast реальным клиентом в Северной Европе

В феврале 2014 года TeliaSonera, крупнейший оператор сотовой связи Северной Европы, провел испытание технологии G.fast в многоэтажном жилом доме в Хельсинки, столице Финляндии. Согласно требованиям по демонополизации «последней мили» доступ к физическим медным линиям в Северной Европе является открытым. Поэтому, помимо DPU системы G.fast, в подвале многоквартирного дома размещалось также оборудование VDSL2, а кабель, кроме подключения пользователей G.fast и VDSL2, также использовался для связи пользователей ADSL2+ с АТС.

Чтобы предотвратить влияние сигналов G.fast на производительность линии DSL в том же кабеле, для G.fast была выбрана начальная частота диапазона 23 МГц. Выбор конечной частоты 88 МГц позволил избежать помех от FM-радио. Из-за суженного диапазона рабочих частот пропускная способность G.fast составила 500 Мбит/с. Производительностью линии пришлось частично пожертвовать, чтобы обеспечить сосуществование G.fast и существующих линий DSL без взаимных помех. 

На начальном этапе ввода в эксплуатацию связь в пользовательских каналах часто прерывалась, серьезно снижая производительность G.fast. С помощью анализатора сигнала была выявлена причина: мгновенная импульсная помеха большой амплитуды от мощной системы управления электрооборудованием, расположенной рядом с подвалом здания. Специалисты Huawei решили эту проблему путем оптимизации программного обеспечения G.fast, добавив в него обработку сигнала, компенсирующую импульсные помехи.

Эти испытания впервые доказали, что в среде открытого доступа сигналы G.fast можно передавать в одном пучке кабелей с VSDL2 и ADSL2+ без взаимных помех. Испытания также помогли приобрести опыт строительства инженерных сооружений для массового развертывания G.fast.

«Мы продолжаем внедрять инновации, чтобы повысить удовлетворенность клиентов и построить цифровое общество. Технологии предоставления сверхскоростных широкополосных соединений по старым медным линиям позволят нам в кратчайшие сроки улучшить обслуживание максимального количества клиентов и, таким образом, извлечь максимум возможностей из нашей медной сети», — сказал Исто Пасанен (Isto Pasanen), руководитель департамента потребительских услуг TeliaSonera.

Swisscom: применение технологии G.fast для передачи с большой длиной транзитного участка: 400 м по кабелю с бумажной изоляцией (сильные перекрестные помехи)

Компания Swisscom развертывает интегрированное оборудование наружного размещения по технологии «оптоволокно до улицы» (FTTS) в смотровых колодцах, и там же запланировала разместить блоки DPU G.fast для повышения пропускной способности. При лабораторных испытаниях специалисты Swisscom проверили работу мультипортового оборудования G.fast при большой длине транзитного участка. Результаты испытаний показали, что общая пропускная способность G.fast достигала 250 Мбит/с на расстоянии до 400 м и более 600 Мбит/с — на шлейфах до 100 м. При использовании кабелей с бумажной изоляцией производительность ниже из-за большего затухания.

Еще одной проблемой для Swisscom являются серьезные перекрестные помехи от кабелей с бумажной изоляцией, воспринимаемые многими линиями пользователей. Это усложняет активацию абонентского оборудования G.fast и требует оптимизации программного обеспечения.

В июне 2014 года компания Swisscom начала полевые испытания G.fast в коммуне Риггисберг (Riggisberg) в 27 км от столицы — г. Берн. DPU системы G.fast был установлен в уличном смотровом колодце. Оптоволокно 10G PON, используемое для восходящего канала, подключено к головному OLT на станции. Для быстрой замены DPU в случае выхода из строя или модернизации оборудования используются водонепроницаемые кабельные соединители. Опытный объект позволяет продемонстрировать как существующую технологию доступа с использованием векторизации, так и перспективы развития технологии G.fast параллельно с IPTV и другими услугами на базе сверхскоростного доступа. Технический директор G.fast компании Swisscom Оливер Лампартер (Oliver Lamparter) пояснил: «На коротких участках технология G.fast может значительно увеличить скорость доступа по сравнению с существующими линиями DSL. Это, несомненно, сделает широкополосную сеть Swisscom очень конкурентоспособной, и мы готовы внести свой вклад в отработку этой технологии и развертывание решений на практике».

Взлету G.fast способствовали инновации и проекты практического внедрения этой технологии, реализованные компанией Huawei

Технология G.fast раскрывает незадействованный потенциал медных кабелей, помогая операторам извлечь максимум возможностей из существующих проводных ресурсов и ускорить развертывание сверхскоростной сети. Компания Huawei является пионером в сфере инноваций и практического внедрения G.fast, проводя опережающие свое время технологические исследования, полевые испытания и лабораторные тесты в сотрудничестве с более чем 10 операторами и эффективно способствуя развитию и становлению данной области.

Еще в конце 2011 года компания Huawei представила первый в мире прототип G.fast, продемонстрировав возможность высокоскоростного доступа по витым парам на гигабитных скоростях. Huawei также играет активную роль в разработке стандартов и изделий G.fast. Предложения в области стандартизации G.fast, представленные в ITU-T компанией Huawei, охватывают широкий спектр основных технологий G.fast, в том числе дуплексную передачу с временным разделением каналов (TDD), базовую структуру кадра, канальное кодирование с прямым исправлением ошибок (FEC), механизм согласования при активации линии, компенсацию перекрестных помех в пучке кабелей, перенастройку без прерывания работы и работу в режиме энергосбережения. В августе 2013 года компания Huawei запустила в производство первое предстандартное многопортовое изделие G.fast, имеющее промышленную гидроизоляцию по классу IP68. Кроме того, компания Huawei провела испытания G.fast совместно с BT, TeliaSonera и Swisscom, а также лабораторные тесты вместе с несколькими операторами, ускорив подготовку G.fast к коммерческому применению и накопив богатый инженерно-строительный опыт.

Медные кабели являются важной инфраструктурой для операторов фиксированных сетей. Все больше операторов склоняются к совместному использованию существующих медных кабелей и инновационных технологий G.fast, позволяющему ускорить предоставление доступа, развертывание и окупаемость. Компания Huawei будет продолжать инновации в сфере проводных технологий для дальнейшего раскрытия их потенциала. В настоящее время компания Huawei работает над улучшением спектральной эффективности и скорости передачи в области VDSL2 и векторизации, оптимизацией линейных и нелинейных алгоритмов для G.fast, а также начала исследования технологии широкополосного доступа 5G (5GBB), которая, как ожидается, будет способна в будущем обеспечить скорость доступа до 5 Гбит/с по медному кабелю.