GB/s級的VDSL接班人

VDSL已經(jīng)很快了，但是同樣使用固定電話網(wǎng)絡的新一代寬帶技術(shù)G.fast更快，傳輸速率可以達到2GB/s。下面，CHIP將為大家介紹G.fast是如何工作的。

很多寬帶網(wǎng)絡已經(jīng)開始采用光纖接入方式，然而通過固定電話網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)的寬帶網(wǎng)絡用戶數(shù)量更多，而且大部分寬帶網(wǎng)絡的速度只有6MB/s～16MB/s，這是傳統(tǒng)的DSL接入方式的速度。而即使使用號稱最快的VDSL接入方式，也只有極少數(shù)用戶可以達到50MB/s。因而，利用現(xiàn)有銅線的寬帶技術(shù)，曾一度被認為已是窮途末路。不過，VDSL的繼任者G.fast改變了這一現(xiàn)狀。G.fast的亮點是即使使用現(xiàn)有銅線電纜，它也能夠提供1GB/s的速率，而這僅僅是該技術(shù)部署的第一階段，其第二階段預計數(shù)據(jù)傳輸速率將可以達到2GB/s。這一速度已經(jīng)相當快了，是現(xiàn)有最快的DSL連接速度的125倍。

G.fast標準（ITU-T G.9701）已經(jīng)由ITU（International Telecommunication Union，國際電信聯(lián)盟）正式通過并發(fā)布，其縮寫表示“fast access to subscriber terminals（快速訪問用戶終端）”。一個附帶的標準（G.9700）被用于保證G.fast不會妨礙如UKW-Radio（87.5MHz～108MHz）等其他的無線標準，這是非常有必要的，因為這個VDSL的繼任者使用一個老把戲來提高其性能：擴展頻譜資源，采用更高的頻譜。VDSL運行到了極限，頻譜大約是17.7MHz或30MHz，而G.fast的頻譜將擴展到106MHz甚至212MHz。

消除串擾：矢量化技術(shù)是必須的

然而，高頻率將導致電纜中相鄰線對之間產(chǎn)生強烈的串擾，因而，G.fast的串擾遠比VDSL強烈，從而嚴重影響G.fast的傳輸速率。為了防止這種情況的發(fā)生，G.fast必須通過矢量化技術(shù)（也用于VDSL2）消除串擾，通過路由器中的軟件計算每對導線中的干擾信號，創(chuàng)建一個補償信號與實際傳輸?shù)男盘栂嘟Y(jié)合。這一技術(shù)可以消除串擾，確?？蛻舳私邮盏揭粋€干凈的信號。對于VDSL來說，有使用矢量技術(shù)和不使用該技術(shù)的變體，然而對于G.fast來說，矢量化技術(shù)是必須的，因為如果不使用矢量化技術(shù)，那么它不可能達到峰值速度。

矢量化技術(shù)不是G.fast用來對付干擾的唯一方法，G.fast還有其他應對措施，例如FEC（Forward Error Correction，前向糾錯）編碼，F(xiàn)EC編碼又稱冗余編碼，通過增加信源的冗余度達到檢錯和糾錯目的。可以檢測到傳輸過程中數(shù)據(jù)出現(xiàn)的錯誤，并利用冗余數(shù)據(jù)糾正這些錯誤，而無需重新請求數(shù)據(jù)，這意味著不需要重新傳輸數(shù)據(jù)。

G.fast并沒有徹底改變一切，例如調(diào)制系統(tǒng)，G.fast和VDSL都使用DMT（Discrete Multi-Tone Transmission，離散多音），采用頻分復用的方法，將頻譜分成幾個子信道。G.fast在使用106MHz頻譜時分成2 048個子信道，每個子信道具有51.75KHz的帶寬。在使用212MHz頻譜時分成4 096個子信道。然而，下行鏈路和上行鏈路的劃分G.fast采用了新的規(guī)則。在DSL和VDSL中使用FDD（Frequency-Division Duplexing，頻分雙工）系統(tǒng)，頻譜的特定部分被保留用于下載和上傳。用于分隔下行鏈路和上行鏈路的一部分頻譜被丟失。而G.fast采用TDD（Time-Division Duplexing，時分雙工）系統(tǒng)，下行鏈路和上行鏈路輪流使用整個頻譜，一輪操作大約占用750μs的時間段。在實踐中，這可以為G.fast帶來巨大的優(yōu)勢。對于DSL和VDSL系統(tǒng)來說，用戶的網(wǎng)絡資費方案必須接受固定的上傳、下載速率，而G.fast系統(tǒng)可以靈活很多，例如可以提供對稱分割的方案（如500Mb/s下載和500Mb/s上傳），此外，必要時該技術(shù)還可以滿足需要上傳速度比下載速度更快的應用。

短跑運動員：不是一個馬拉松選手

G.fast是一個短跑運動員，而不是一個馬拉松選手，這意味著要實現(xiàn)其最高速度只能夠在很短的距離內(nèi)。由弗勞恩霍夫研究所進行的試驗表明，兩個G.fast版本都只能夠在50m內(nèi)的銅線上實現(xiàn)最高速度，超出這一長度后速度明顯下降。達到250m的距離，G.fast將穩(wěn)定在VDSL2的水平。因而，從供應商的角度來看，部署該技術(shù)意味著他們將不得不升級他們的路由器。通過FTTdp（Fibre To The Distribution Point，光纖到分配點）的方案，使用光纖連接靠近用戶的特殊的配電箱（微節(jié)點），再使用銅線連接到客戶所在位置。

不過，G.fast或許并不是供應商的唯一選擇，阿爾卡特朗訊公司的測試表明，G.fast并不是不可取代的，G.fast的繼任者XG-Fast將可以提供更快的速度：XG-Fast提高速度的方法很簡單，頻率范圍被再次擴展到500MHz，并且傳輸過程中將使用兩對線建立連接。在最初的測試中，超過30m的距離XG-Fast數(shù)據(jù)傳輸速率仍達到10GB/s，這相當于DSL速度的624倍。