ITU-T正式批准G.fast标准

 

随着OTT视频（尤其是真4K超高清晰度电视）的兴起，超宽带网络建设的步伐正在加快，G.fast技术可以重用小区已有管线资源，提供高速宽带接入，能够更快接入、更快部署、更快实现收益回报。

 

G.fast技术使得运营商可以自定义上、下行带宽。传统的接入技术绝大多数都做不到这一点，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，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。

 

G.fast技术的市场驱动还来自于英国BT、法国French Telecom等欧洲运营商，由于欧洲人工昂贵、居住分散，采用FTTH光纤入户建设超宽带网络成本高、家庭光纤改造困难，工程进展缓慢。于是他们考虑如何将光纤下移到楼道内或者家门口，最后一小段再利用原有的接入介质如电话线或者同轴电缆提供超高速宽带接入。由于接入距离短，他们希望在源物质上的接入速率达到千兆，作为FTTH光纤到户的替代方案。

 

G.fast首先能达到高速接入速率，为此必须扩展频谱资源。只有采用更高的频谱，才能获得更高的带宽。目前VDSL2的工作频率是17MHz或者30MHz，而G.fast的频谱将扩展到106MHz甚至212MHz。当然频谱不能无限制向上扩展，比如英国Ofcom对频谱资源的使用就有严格划分，ADSL2+的频谱只能在局端DSLAM中使用，VDSL2的频谱只能在FTTC室外机柜中使用，而G.fast的频谱可能需要避开已经使用的频段并留有空隙。

 

G.fast的高频段初始阶段会采用106MHz，未来可扩展到212MHz，频率越高G.fast可获得的带宽也越高。但信号频率越高传输距离越短，成本和功耗越大，因此最终的标准在性能、成本和可实现性之间取得了平衡。

 

同VDSL2一样，实际应用中G.fast的性能也会受到线间串扰的影响。如果没有Vectoring技术配合，G.fast速率将严重下降。100米实际线缆参数的G.fast速率，个别线缆可以达到1.3 Gbit/s。但如果存在串扰且没有Vectoring，速率将急剧下降到200 Mbit/s左右。这是因为G.fast工作频率非常高，线间串扰的影响比VDSL2更大，因此G.fast必须采用更加先进的Vectoring技术进行线间串扰抵消。

 

目前G.fast用到的Vectoring技术方案有两种，一种是改进的线性预编码算法，另一种是非线性预编码算法。非线性算法在高频部分的增益比线性算法有较大提高，但在低频部分的增益与线性算法性能接近。多数线缆非线性算法的带宽比线性算法高，但也有个别线缆相差不大甚至不如线性算法。由于非线性算法对处理器的性能要求大大超过线性算法，导致实现难度、功耗和成本大大提高。标准组织发布的第一版标准采用线性预编码算法。

 

G.fast技术采用了与VDSL2相同的DMT线路调制技术，标准要求能后向兼容VDSL2的终端，这是因为在从VDSL2升级到G.fast时，很难保证设备和终端能同步操作。因此运营商希望先升级设备，让未升级终端的用户继续工作在VDSL2速率，等用户拿到G.fast终端后再获得更高的带宽。

 

由于G.fast技术工作频率高，适用的距离短，设备将更加靠近用户，因此设备安装位置的取电可能会存在困难，为此G.fast设备将会采用反向供电的方式，通过用户终端和接入介质反向给G.fast设备端口供电。G.fast技术将更加节电，线路功耗比VDSL2更低，使得反向供电的实现也更加容易。

 

 

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 SG15 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。”

 

 

在2014年2月，北欧最大的运营商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”。