G.fast - G.fast
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| Status | In voller Stärke |
|---|---|
| Jahr begonnen | 2014 |
| Letzte Version | (10/20) Oktober 2020 |
| Organisation | ITU-T |
| Komitee | ITU-T Studiengruppe 15 |
| Zugehörige Normen | G.9700, G.9701 |
| Domain | Telekommunikation |
| Lizenz | Kostenlos erhältlich |
| Webseite | https://www.itu.int/rec/T-REC-G.9700 |
G.fast ist ein Digital Subscriber Line (DSL) Protokollstandard für die Teilnehmeranschlüsse von weniger als 500 Meter, mit Leistungszielen zwischen 100 Mbit / s und 1 Gbit / s, je nach Schlaufenlänge. Hohe Geschwindigkeiten werden nur über sehr kurze Schleifen erreicht. Obwohl G.fast ursprünglich für Schleifen von weniger als 250 Metern ausgelegt war, demonstrierte Sckipio Anfang 2015, dass G.fast Geschwindigkeiten von über 100 Mbit/s auf fast 500 Metern liefert, und die EU kündigte ein Forschungsprojekt an.
Formale Spezifikationen wurden als ITU-T G.9700 und G.9701 veröffentlicht , wobei die Genehmigung von G.9700 im April 2014 und die Genehmigung von G.9701 am 5. Dezember 2014 erteilt wurde. Die Entwicklung wurde mit dem FTTdp . des Breitbandforums koordiniert (Glasfaser zum Verteilungspunkt) Projekt.
Der Buchstabe G in G.fast steht für die ITU-T G- Empfehlungsreihe; fast ist ein rekursives Akronym für schnellen Zugriff auf Teilnehmerendgeräte . Begrenzte Demonstrationshardware wurde Mitte 2013 demonstriert. Die ersten Chipsätze wurden im Oktober 2014 eingeführt, die kommerzielle Hardware wurde 2015 eingeführt und die ersten Bereitstellungen begannen 2016.
Technologie
Modulation
Bei G.fast werden Daten wie bei VDSL2 und den meisten ADSL- Varianten mit diskreter Mehrtonmodulation (DMT) moduliert . G.fast moduliert bis zu 12 Bit pro DMT-Frequenzträger, aus Komplexitätsgründen von 15 bei VDSL2 reduziert.
Die erste Version von G.fast spezifiziert 106-MHz-Profile und die zweite Version spezifiziert 212-MHz-Profile im Vergleich zu 8,5-, 17,664- oder 30-MHz-Profilen bei VDSL2. Dieses Spektrum überlappt das UKW-Rundfunkband zwischen 87,5 und 108 MHz sowie verschiedene Militär- und Regierungsradiodienste. Um Störungen dieser Funkdienste zu begrenzen, spezifiziert die ITU-T G.9700-Empfehlung, auch G.fast-psd genannt, eine Reihe von Werkzeugen, um die spektrale Leistungsdichte des Sendesignals zu formen ; G.9701, Codename G.fast-phy, ist die Spezifikation der physikalischen Schicht von G.fast. Um die Koexistenz mit ADSL2 und den verschiedenen VDSL2-Profilen zu ermöglichen, kann die Startfrequenz auf 2,2, 8,5, 17,664 bzw. 30 MHz eingestellt werden.
Duplex
G.fast verwendet Zeitduplex (TDD) im Gegensatz zu ADSL2 und VDSL2, die Frequenzduplex verwenden . Die Unterstützung von Symmetrieverhältnissen zwischen 90/10 und 50/50 ist obligatorisch, 50/50 bis 10/90 ist optional. Die diskontinuierliche Natur von TDD kann ausgenutzt werden, um Niedrigleistungszustände zu unterstützen, in denen der Sender und der Empfänger für längere Intervalle deaktiviert bleiben, als dies für einen abwechselnden Upstream- und Downstream-Betrieb erforderlich wäre. Dieser optionale diskontinuierliche Betrieb ermöglicht einen Kompromiss zwischen Durchsatz und Stromverbrauch.
GigaDSL
GigaDSL ist eine Frequenz-Duplex-Version (FDD) von G.fast. Qualcomm glaubt, dass GigaDSL in einigen Regionen wie Korea und Japan ein schnelleres Upgrade von VDSL bietet. Bis heute ist es jedoch der einzige Chiplieferant, der die ITU-Standardisierung von GigaDSL unterstützt. GigaDSL bleibt eine Übergangstechnologie, und das traditionelle TDD-basierte G.fast wird voraussichtlich das größere Wachstum nach VDSL dominieren.
Kanalcodierung
Das Schema der Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) mit Trellis-Codierung und Reed-Solomon-Codierung ist dem von VDSL2 ähnlich. FEC bietet keinen guten Schutz gegen Impulsgeräusche. Zu diesem Zweck ist das in G.998.4 für ADSL2, ADSL2+ und VDSL2 spezifizierte Schema für die Übertragung von Dateneinheiten mit Impulsrauschschutz (INP) auch in G.fast vorhanden. Um auf abrupte Änderungen der Kanal- oder Rauschbedingungen zu reagieren, ermöglicht die schnelle Ratenanpassung (FRA) eine schnelle (< 1 ms) Neukonfiguration der Datenrate.
Vektorisierung
Die Leistung in G.fast-Systemen wird in hohem Maße durch Übersprechen zwischen mehreren Adernpaaren in einem einzigen Kabel eingeschränkt . Die Selbst-FEXT-Unterdrückung (Far-End Crosstalk), auch Vectoring genannt, ist in G.fast obligatorisch. Die Vectoring-Technologie für VDSL2 wurde zuvor von der ITU-T in G.993.5, auch G.vector genannt, spezifiziert . Die erste Version von G.fast wird eine verbesserte Version des linearen Vorcodierungsschemas von G.vector unterstützen, wobei eine nichtlineare Vorcodierung für eine zukünftige Änderung geplant ist. Tests von Huawei und Alcatel zeigen, dass nichtlineare Vorcodierungsalgorithmen einen ungefähren Datenratengewinn von 25 % im Vergleich zu linearer Vorcodierung bei sehr hohen Frequenzen bieten können; die erhöhte Komplexität führt jedoch zu Implementierungsschwierigkeiten, höherem Stromverbrauch und höheren Kosten. Da alle aktuellen G.fast-Implementierungen auf 106 MHz begrenzt sind, führt die nichtlineare Vorcodierung zu einem geringen Leistungsgewinn. Stattdessen konzentrieren sich die aktuellen Bemühungen, ein Gigabit zu liefern, auf Bonding, Power und mehr Bits pro Hertz.
Leistung
In Tests, die im Juli 2013 von Alcatel-Lucent und Telekom Austria mit Prototypen durchgeführt wurden, wurden aggregierte (Summe aus Uplink und Downlink) Datenraten von 1,1 Gbit/s in einer Entfernung von 70 m und 800 Mbit/s (0,8 Gbit/s ) in 100 m Entfernung, unter Laborbedingungen mit einer einzigen Leitung. Auf älteren, ungeschirmten Kabeln wurden auf 100 m aggregierte Datenraten von 500 Mbit/s erreicht.
| Distanz | Leistungs Ziel |
|---|---|
| <100 m, FTTB | 900–1000 Mbit/s |
| 100 m | 900 Mbit/s |
| 200 m | 600 Mbit/s |
| 300 m | 300 Mbit/s |
| 500 m | 100 Mbit/s |
- A Eine Straight Loop ist ein Teilnehmeranschluss (Local Loop) ohneBrückenabgriffe.
- B Die aufgeführten Werte sind aggregierte Datenraten (Summe aus Uplink und Download).
Bereitstellungsszenarien
Das Broadband Forum untersucht architektonische Aspekte von G.fast und hat bis Mai 2014 23 Anwendungsfälle identifiziert. Einsatzszenarien mit G.fast bringen Glasfaser näher an den Kunden als herkömmliches VDSL2 FTTN (Fiber to the Node), aber nicht ganz wie bei FTTH (Fiber to the Home) an die Kundenstandorte. Der Begriff FTTdp (Fiber to the Distribution Point) wird häufig mit G.fast in Verbindung gebracht, ähnlich wie FTTN mit VDSL2. Bei FTTdp-Implementierungen wird eine begrenzte Anzahl von Teilnehmern in einer Entfernung von bis zu 200–300 m an einen Glasfaserknoten angeschlossen, der als DSL Access Multiplexer (DSLAM) fungiert. Zum Vergleich: Bei ADSL2-Implementierungen kann sich der DSLAM in einer Vermittlungsstelle (CO) in einer Entfernung von bis zu 5 km vom Teilnehmer befinden, während sich der DSLAM bei einigen VDSL2-Implementierungen in einem Straßenschrank befindet und Hunderte von Teilnehmern an Entfernungen bis 1 km. VDSL2 wird auch häufig in Glasfaser bis zum Keller verwendet.
Ein G.fast FTTdp-Glasfaserknoten hat ungefähr die Größe eines großen Schuhkartons und kann an einem Mast oder unter der Erde montiert werden. Bei einer FTTB-Implementierung (Fiber to the Basement) befindet sich der Glasfaserknoten im Keller einer Multi-Dwelling Unit (MDU) und G.fast wird für die Telefonverkabelung im Gebäude verwendet. In einem Fiber-to-the-Front-Yard-Szenario versorgt jeder Fiber-Knoten ein einzelnes Haus. Der Faserknoten kann vom Teilnehmermodem mit Gegenstrom versorgt werden. Für den Backhaul des FTTdp-Glasfaserknotens bietet die FTTdp-Architektur des Broadband Forum GPON , XG-PON1 , EPON , 10G-EPON , Punkt-zu-Punkt-Glasfaser- Ethernet und Bonded VDSL2 als Optionen.
Der ehemalige FCC-Stabschef Blair Levin hat seine Skepsis geäußert, dass US- ISPs genügend Anreize haben, die G.fast-Technologie einzuführen.
G.mgfast (XG-schnell/NG-schnell)
Bell Labs, Alcatel-Lucent, schlug die Systemkonzepte von XG-FAST vor, der Breitbandtechnologie der 5. Generation (5 GBB), die eine Datenrate von 10 Gbit/s über kurze Kupferleitungen liefern kann. Es wird gezeigt, dass Multi-Gigabit-Raten über typische Drop-Längen von bis zu 130 m erreichbar sind, mit Nettodatenraten von über 10 Gbit/s auf den kürzesten Loops.
Die XG-FAST-Technologie wird den Einsatz von Fiber-to-the-Frontage (FTTF) möglich machen, wodurch viele der Hürden vermieden werden, die mit einer herkömmlichen FTTH-Einführung einhergehen. XG-FAST-Geräte für einzelne Teilnehmer wären ein integraler Bestandteil von FTTH-Implementierungen und würden als solche dazu beitragen, die weltweite Einführung von FTTH-Diensten zu beschleunigen. Darüber hinaus ist ein FTTF XG-FAST-Netzwerk in der Lage, eine remote verwaltete Infrastruktur und einen kostengünstigen Multi-Gigabit-Backhaul für zukünftige 5G-Funknetze bereitzustellen.
Das neue Projekt G.mgfast (Multi-Gigabit FAST) von ITU-T befasst sich mit Funktionen, die über G.fast hinausgehen. Projektziele sind:
- Profile jenseits von 212 MHz (424 MHz und 848 MHz)
- Vollduplex-Betrieb (Echo-Cancelled-Modus)
- Aggregierte Datenraten von 5 und 10 Gbit/s über Single Twisted Pair- und Koaxialkabel.
- Betrieb über minderwertige Twisted-Pair- und Quad-, hochwertige Twisted-Pair- und Koaxialkabel.
2020 ist das Zieldatum für die Bereitstellung.
Am 15. Oktober 2019 kündigte Broadcom die xDSL-Modems der BCM65450-Serie mit Unterstützung für die kommenden G.mgfast-Modi mit bis zu 424 MHz Bandbreite an.
Terabit-DSL (Waveguide über Kupfer)
Jenseits von MGfast liegt ein neues Konzept, das derzeit von einer Gruppe von Forschern der Brown University und ASSIA® untersucht wird: Waveguide over Copper, das Terabit DSL (TDSL) ermöglicht. Dies nutzt Wellenleiter-Übertragungsmodi, insbesondere Übertragungsmodi, die effizient auf der Oberfläche eines Leiters, wie beispielsweise Kupferdraht, transportiert werden. Waveguide über Kupfer läuft mit Millimeterfrequenzen (ca. 30 GHz bis 1 THz) und ist synergistisch mit 5G/6G Wireless. Eine Art von Vektorisierung wird angewendet, um die vielen Moden, die sich innerhalb eines Telefonkabels ausbreiten können, effektiv zu trennen. Vorläufige Analysen gehen davon aus, dass Wellenleiter über Kupfer etwa die folgenden Datenraten pro Haus unterstützen sollten:
| Distanz | Leistungs Ziel |
|---|---|
| 100 m, FTTB | 1 Tbit/s (=1000 Gbit/s) |
| 300 m | 100 Gbit/s |
| 500 m | 10 Gbit/s |
Ab 2017 bleibt diese Technologie ein Interesse von Forschungsteams, da eine funktionierende Implementierung noch demonstriert werden muss.
G.fast Infrastrukturbetreiber
- 702 Kommunikation
- Im Jahr 2016 gab 702 Communications bekannt, dass es G.fast-Dienste für Mehrfamilienhäuser im gesamten Großraum Fargo - Moorhead einsetzt .
- Swisscom
- Am 18.10.2016 hat Swisscom (Schweiz) AG nach einer mehr als vierjährigen Projektphase G.fast in der Schweiz lanciert. In einem ersten Schritt wird G.fast im FTTdp-Umfeld eingesetzt. Swisscom arbeitet mit ihrem Technologiepartner Huawei zusammen , dem Lieferanten der G.fast Micro-Nodes (DSLAMs), die in den Schächten installiert werden.
- Grenzkommunikation
- Nokia und Frontier Communications werden G.fast in einem Pilotprogramm in Connecticut einsetzen .
- M-net Telekommunikations GmbH
- Der bayerische Betreiber M-net Telekommunikations GmbH gab am 30.05.2017 bekannt, dass er G.fast-Dienste in München einführt. M-net behauptet, der erste Betreiber zu sein, der G.fast in Deutschland betreibt, aber die Verfügbarkeit von G.fast-Datenraten bleibt für Verbraucher auch zwei Jahre nach dem Einsatz in FTTB-Haushalten nicht verfügbar.
- AT&T
- Am 22.08.2017 gab AT&T die Einführung von G.fast-Diensten in 22 US- Metromärkten bekannt.
- Offene Reichweite
- Am 16. Januar 2017 gab Openreach bekannt, dass es G.fast-Dienste an 46 Standorten in Großbritannien einführt .
- Am 26. November 2018 gab Openreach bekannt, dass es G.fast-Dienste an 81 zusätzlichen Standorten in Großbritannien einführt.
- Am 24. Juni 2020 kündigte Openreach an, dass die Bereitstellung von G.fast offiziell bis mindestens April 2021 pausiert wird, da Fiber to the Premise (FTTP) Priorität hat. [ https://www.ispreview.co.uk/index.php/2020/06/openreach-confirm-g-fast-broadband-rollout-paused-until-2021.html ]
- CenturyLink
- Im Jahr 2016 gab CenturyLink bekannt, dass G.fast 2016 in fast 800 Wohnungen in 44 Mehrfamilienhäusern eingesetzt wurde.
- Iskon Internet dd
- Am 21. Februar 2018 gab Iskon die erste kommerzielle Implementierung der G.Fast-Technologie in Kroatien bekannt , die mit FTTH 200 Mbit/s Internetgeschwindigkeit in 250.000 kroatischen Haushalten ermöglicht.
- Australiens NBN
- Im Jahr 2018 kündigte NBN Co an, G.fast-Dienste in zukünftigen FTTC- und FTTB- Implementierungen einzusetzen .