G.fast es una nueva tecnología capaz de suministrar velocidades de gigabit — e incluso de multi-gigabit con la tecnología “XG-FAST” — sobre las líneas tradicionales basadas en pares de cobre. Diseñada para ser utilizada en líneas cortas, G.fast amplía los incrementos de velocidad proporcionados por la tecnología de vectorización VDSL2 , proporcionando a los proveedores de servicios un medio económico de complementar y acelerar los despliegue de fibra-hasta-el-hogar (FTTH: Fiber-To-The-Home). Al capitalizar las capacidades de banda ultra-ancha de G.fast los proveedores servicios pueden desplegar servicios FTTH sin necesidad de tener que llevar la fibra hasta el hogar o hasta el edificio.
Las pruebas de G.fast de los Bell Labs establecen nuevos records de velocidad
Las recientes pruebas de laboratorio realizadas por Alcatel-Lucent pusieron de manifiesto las capacidades de banda ultra-ancha del cobre. Un nuevo prototipo de los Bell Labs (denominado XG-FAST) alcanzó un récord mundial con una velocidad de 10 Gbps sobre una distancia de 30 metros utilizando dos pares de líneas de cobre. El prototipo, que reproducía un despliegue real de fibra hasta el punto de distribución (FTTdp), alcanzó una velocidad agregada de 2 Gbps y una velocidad simétrica de 1 Gbps sobre 70 metros utilizando un único par de cobre. Estas condiciones típicas del mundo real validaron el caso de uso clave de G,fast: a 70 metros, los proveedores de servicios pueden utilizar la infraestructura de cobre existente para llevar las velocidades de la fibra (1 Gbps simétrico) hasta el hogar.
Los Bell Labs lograron estos récords de velocidad utilizando frecuencias hasta los 500 MHz — significativamente mayores que las frecuencias planificadas actualmente para el estándar G.fast. Pero los resultados de las pruebas confirmaron que la banda ancha del cobre puede ser estrujada todavía más hasta límites mayores, y que una solución híbrida de fibra y cobre puede complementar en las próximas décadas los despliegues basados en sólo fibra.
El alto costo y el intenso esfuerzo que se requiere para ampliar la infraestructura de fibra ha ralentizado el progreso hacia despliegues completos de FTTH. Cautelosos con el reto que supone abrir zanjas en las calles y recablear todos los hogares, los proveedores de servicios han ido construyendo gradualmente sus redes de acceso por fibra, según iba dictando la demanda del mercado y las restricciones presupuestarias. Al mismo tiempo, la demanda de acceso de banda ultra-ancha se ha acelerado, espoleada por nuevas aplicaciones, y promoviendo la competencia y ambiciosos planes de banda ancha de los gobiernos.
Los proveedores de servicios han puesto ahora la vista en las velocidades de gigabit permitidas por G.fast, que representan un salto significativo con respecto a VDSL2. G.fast permite a los proveedores de servicios llevar la fibra a pequeños DSLAMs o micronodos instalados en el último punto de distribución antes de llegar al edificio del cliente. Los proveedores pueden desplegar estas unidades de distribución compactas en gran variedad de ubicaciones tanto en el interior de edificios como fuera de ellos. Cada unidad típicamente da servicio a entre 1 y 16 clientes finales y se conecta al edificio del cliente utilizando bucles de líneas de cobre con una longitud de aproximadamente 100 metros.
Estos bucles cortos utilizados para despliegues de FTTdp proporcionan un entorno ideal para suministrar velocidades de banda ultra-ancha. Por ejemplo, VDSL2 vectorizado utiliza 17 MHz de espectro y suministra una velocidad agregada de hasta 150 Mbps en cada línea. Pero las líneas de cobre con distancias cortas puede soportar velocidades mucho mayores. El mayor espectro utilizado por G.fast (hasta 106 MHz en la fase 1 y 212 MHz en la fase 2) soporta velocidades agregadas de 500 Mbps a 1 Gbps dentro de su alcance. Como se ha demostrado en las pruebas de los Bell Labs, utilizar frecuencias más altas puede proporcionar más velocidad todavía.
Esta anchura del espectro sólo es efectiva con longitudes de bucle cortas. En bucles largos de varios cientos de metros, la atenuación del cobre es demasiado grande como para soportar las altas frecuencias que utiliza G.fast. Y por tanto, la vectorización VDSL2 sigue siendo la tecnología preferida para bucles largos.
La vectorización sigue siendo esencial
La vectorización 2.0 jugará un papel fundamental para permitir que los proveedores de servicios saquen el máximo partido de G.fast. Las altas frecuencias utilizadas por G.fast crean una gran diafonía entre pares de cobre vecinos — mucho más fuerte que la creada por la tecnología VDSL2. Esta diafonía suprime gran parte del aumento de capacidad generado por G.fast. Los proveedores de servicios deben utilizar la vectorización para cancelar esta diafonía y permitir que cada línea alcance todo su potencial.
La vectorización aporta importantes mejoras en las prestaciones. Aplicada a la líneas VDSL2, la vectorización puede mejorar las prestaciones en un factor de 2. Cuando se utiliza con G.fast, la vectorización puede multiplicar por 10 las prestaciones.
La Figura 1 ilustra las ganancias en prestaciones producidas cuando se aplica la vectorización a G.fast. Las barras azules muestran la velocidad que permite G.fast sobre líneas únicas de diferente longitud y tipo (con diferentes propiedades físicas como diámetro, giro del par y material de aislamiento), en las que la diafonía no está presente. Las barras rojas muestran cómo caen estas velocidades (típicamente de 50% a 90%) cuando se añade una segunda línea. Las barras verdes muestran cómo mejora la velocidad (próxima a la que se obtenía con una única línea) cuando se activa la vectorización.
En la mayoría de los casos, la vectorización G.fast permite una velocidad promedio ligeramente menor que la velocidad de un único usuario. Esta pequeña diferencia puede ser atribuida al escalonamiento de ganancia, que debe aplicarse con G.fast para garantizar el cumplimiento de las restricciones de densidad espectral de potencia. En algunos casos (como en el bucle de 100 metros de la Figura 1), la velocidad vectorizada en realidad supera a la del usuario único. Esto ocurre porque la vectorización convierte energía de la diafonía en energía útil que aumenta la relación señal-ruido de la línea.
La vectorización no es necesaria para todas las aplicaciones de G.fast. Si a cada punto final se da servicio con un cable que esté bien separado de otros cables, un proveedor de servicios podrá suministrar toda la velocidad que permite G.fast sin utilizar la vectorización. En la mayoría de los casos, las aplicaciones de G.fast involucrarán líneas de múltiples usuarios desplegadas próximas las unas a las otras. Estas aplicaciones requerirán vectorización para permitir la mejor prestación posible.
Hogares, MDUs y más: aplicaciones de G.fast
Para las aplicaciones residenciales, los proveedores de servicios pueden desplegar G.fast desde los puntos de distribución próximos a los clientes finales. Esta proximidad les permitirá llevar la fibra más lejos y mantener las distancias cortas del bucle de cobre que requiere G.fast.
La proximidad permitirá también a los proveedores de servicios aprovechar las capacidades de alimentación inversa de las unidades de distribución de G.fast. Estas capacidades permiten a las unidades alimentarse desde equipos situados en el edificio del cliente utilizando la misma línea telefónica que transporta la señal G.fast. Esto facilita que los proveedores de servicios no tengan que llegar a acuerdos con las compañías eléctricas ni abrir zanjas en las calles para tender cable.
Para unidades multi-hogar, los proveedores de servicios desplegarán nodos G.fast en el interior del edificio y los conectarán a apartamentos individuales utilizando las líneas de cobre existentes. Como es probable que haya diafonía en estas aplicaciones multilínea y multiusuario, los proveedores de servicios necesitarán utilizar la vectorización para eliminarla.
Llevar mayores velocidades a las casas y a las unidades multi-hogar ayudará a los proveedores de servicios a mejorar sus ofertas de IPTV gestionada y a tratar de un modo más efectivo el vídeo over-the-top. G.fast complementará y acelerará los despliegues de FTTH soportando mayor número de flujos y grabaciones simultáneos, y más señales para dispositivos como teléfonos inteligentes y tabletas.
G.fast también proporcionará las altas velocidades requeridas por las redes de distribución (backhaul) de Wi-Fi y LTE. Cuando se combina con protocolos de “referencia de sincronización de red” y “hora del día”, G.fast supone una elección inteligente para el backhaul de redes móviles.
Mirando más allá de la velocidad
Aunque su potencial de aplicaciones y prestaciones de velocidad atrae la atención, G.fast ofrece también otras ventajas muy interesantes para los proveedores de servicios. Entre ellas cabe citar:
- Ratios flexibles de capacidad en sentidos descendente/ascendente: cuando se utiliza para TDT, G.fast ofrece a los proveedores de servicios la libertad de configurar cualquier relación entre 90% descendente/ 10% ascendente y 30% descendente/ 70% ascendente.
- Soporte de despliegue de coaxial: G.fast funciona de un modo efectivo cuando se inserta en un cable coaxial P2P dedicado a un único usuario.
- Auto-instalación del cliente: G.fast facilita la auto-instalación con mecanismos como adaptación rápida de la velocidad y un potente esquema de retransmisión. Estos mecanismos garantizan que G.fast puede ser utilizado en cualquier red dentro de la casa.
- Modos de baja potencia y técnicas de reducción del consumo energético: G.fast proporciona mecanismos para minimizar el consumo energético cuando la línea está inactiva, en modo de reposo u operando bajo condiciones térmicas difíciles. También proporciona mecanismos que permiten acomodar el consumo escalonadamente en función de la velocidad de datos que se tenga en ese momento.
- Instalación sencilla de la unidad de distribución: el número de puntos de distribución de G.fast será 10 veces superior al de armarios y dará servicio a pequeños grupos de clientes. Las unidades de distribución, diseñadas para una sencilla instalación y fácil mantenimiento, permitirán a los proveedores de servicios visitar cada sitio una sola vez y volver sólo si es necesario.
Los proveedores de servicios se enfrentarán a nuevos retos cuando adopten G.fast. Por ejemplo, necesitarán estar seguros de que sus despliegues de G.fast pueden coexistir con la radio FM, la difusión de audio digital y los servicios de VDSL2. G.fast facilita la coexistencia al proporcionar una máscara de densidad espectral de potencia (PSD: Power Spectral Density) altamente configurable. Los proveedores de servicios pueden utilizar la máscara PSD para filtrar aquellas frecuencias que potencialmente pudieran dañar a algunos de los servicios con los que coexiste. Para permitir la coexistencia con VDSL2, los proveedores pueden configurar una frecuencia de inicio que les permita separar espectralmente ambas tecnologías y evitar la diafonía.
La alimentación inversa de las unidades de distribución también conlleva sus desafíos. Las unidades de distribución necesitarán absorber la suficiente energía y operar de un modo eficiente independientemente de cual sea el número de usuarios conectados a ellas o de cuanta carga tengan que soportar. Y necesitarán gestionar la disipación de calor cuando estén sometidas a altos niveles de actividad bajo un fuerte sol o en sitios con insuficiente ventilación.
Aunque no es un nuevo reto, la diafonía es mucho mayor con G.fast. La adopción de G.fast requerirá nuevos enfoques para la cancelación de diafonía. En sentido descendente, el precodificador de ganancia escalonada lineal proporciona el adecuado equilibrio entre la señal de precompensación y la potencia de transmisión para cada línea. En algunos casos, se reduce la potencia transmitida en alguna línea para asegurar que se cumplen las restricciones de PSD en otras líneas. El enfoque de la reducción de señal de diafonía debe considerar las necesidades de todas las líneas al mismo tiempo.
Preparándose para G.fast
La tecnología G.fast está evolucionando muy rápidamente. El estándar G.fast consiguió la aprobación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones en diciembre de 2013. Los primeros juegos de chips de G.fast se esperan para este año, con la subsiguiente ratificación del estándar en diciembre de 2014. Las pruebas de campo de G.fast serían en 2015, y los productos G.fast listos para un despliegue masivo aparecerían en 2016.
Los proveedores de servicios deberían tener en cuenta a G.fast en sus planes de despliegue de FTTH. G.fast les permitirá llegar más rápido con FTTH y evitar tener que recablear todas las casas y unidades multi-hogar. Los proveedores pueden empezar a despejar el camino a las estrategias de G.fast que se están desarrollando para gestionar la coexistencia con VDSL2. Pueden empezar a moverse en serio hacia G.fast desplegando VDSL2 en configuraciones de FTTdp. Cuando G.fast esté disponible, los proveedores de servicios podrán reemplazar los micronodos VDSL2 con micronodos G.fast y comenzar la entrega de modems G.fast a sus clientes.
Material Relacionado
Inventando el futuro en los Bell Labs (video)
Texto tomado del blog corporativo de Alcatel- Lucent.
No hay comentarios:
Publicar un comentario