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Best Practices for G.fast System Testing

2016年12月3日
本文深入了解G.Fast认证计划中使用的开发和测试方法。
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此文件类型在适用时包括高分辨率图形和原理图。

Lincoln Lavoie, Senior Engineer for Broadband Technologies, University of New Hampshire InterOperability Laboratory (UNH-IOL)

G.Fast是一种新的铜宽带技术,使得在单个双绞线上的吞吐量优于1 GB / s。该技术基于信号调制方案与VDSL2中使用的DMT调制非常相似,具有一个值得注意的例外G.Fast收发器利用时分双工而不是VDSL2中使用的频分双工。

G.Fast还借用VDSL2的许多其他进展,包括无缝速率适应(SRA),位交换,重传,染色喘息和矢量。此外,G.Fast包括一些新的改进,例如强大的管理通道(RMC),动态资源分配(DRA)和快速速率适应(FRA)。这些功能中的每一个都具有在测试收发器的功能方面具有独特的挑战。

成功部署任何宽带技术的关键是强大的测试,以确保已部署收发器的核心功能符合规范;它与其他制造商的系统互操作;并且它不会对部署在宽带网络中的其他系统的操作不会产生负面影响。这些测试要求没有秘密,因为它们已被遵循多年的成功宽带部署。

制定测试计划

Operators typically perform detailed lab tests, followed by trial deployments, and an eventual mass rollout. For the case of G.fast, the members of the宽带论坛选择在开发详细的测试计划中汇集许多测试资源,涵盖G.fast系统的功能和一些基本性能和稳定度量。在本文中,我们将探讨这些项目的测试方式和/或它们如何影响其他功能的测试。

在潜入G.fast测试用例的深度之前,我们将首先说明对最常见的G.fast测试设置。它涵盖了大约75%的测试用例的宽带论坛认证测试计划的要求,包括上面列出的所有功能的测试用例。设置中的测试和测量设备的关键件是测试回路及其相关的开关,噪声发生器,数字信号分析器(信号捕获系统)和以太网流量发生器(图。1)

图3.图示出了ID-337中定义的G.Fast测试的基本测试设置。(图片由Nathan Miner)

位交换

让我们通过研究位交换功能及其相关的测试用例来开始对G.fast测试的探索。位交换允许接收器改变子载波之间的比特分配,因为信号对受冲击载波的噪声裕度的损耗(降低)。在这种情况下,接收器请求发射机更改位加载,将比特移动到可能存在额外容量的其他音调。

To test the bit-swapping feature, the ID-337 test plan injects noise at each side of the test loop, where the noise level is elevated for a specific set of subcarriers. The G.fast systems are allowed to initialize the G.fast line in the presence of this noise. Once the line is stable, the noise level is lowered for the original set of subcarriers, while being increased for a different set of subcarriers. The end result is the transceivers must alter the bit loading over the sub carriers, without changing the total data rate for the connection.

图2.显示测试开始时的位加载,您可以清楚地看到较高噪声水平在子载波975到1150上的影响。对于正常工作,收发器中的无缝率 - 适应(SRA)功能必须被禁用。

2.在比特交换测试开始时,每个子载波的位加载发生。(点击图片放大)

无缝率适应

SRA允许接收器请求更改到总比特分配,响应于接收器的噪声条件改变数据速率。通过平均信噪比裕度(SNRM)的变化来触发速率更改。一般而言,在线的运行比特率下降,遇到G.Fast线上的噪声增加。

对于此测试,重要的是要确保线路上注入的噪声会影响接收器所使用的所有音调,因此位交换操作无法将位“重新分配到任何可用的音调。另一个重要的考虑因素是在线上注入的噪声变化的时间以及从设备读取状态时。使用G.Fast规范,可以配置SRA操作的超时,并且在SRA操作实际发生在线之前必须发生超时。

一旦SRA操作完成,SNRM应在配置的SRA限制内。但是,独立于SRA操作运行的另一个进程将当前的SNRM信息与循环的远端同步。也就是说,近端接收器需要将其当前的SNRM传送到远端发送器,并且芯片组选择G.fast初始化过程期间的更新间隔。然后,测试必须等待SRA配置和最大SNRM更新间隔的全部超时,以确保记录的SNRM信息是准确的。

重新发送

服务提供商的另一个关键问题是对G.fast线路上的噪声的系统稳定性和鲁棒性。G.Fast规范包括支持对铜对上噪声损坏的数据的物理层重传。重传通过存储在线上传输的数据(仅为几个值)的时间,允许数据在传输期间丢失时响应。此重传通常发生在少于几毫秒的情况下,防止需要需要更长的更高的层重传(TCP)。

为了测试重传函数,将脉冲噪声注入到G.fast线上,具有特定的时域模式。该图案通常是一组重复的噪声脉冲,被设计为影响特定数量的G.fast符号。重传配置允许控制存储的符号数(并且可以重传)。通过调整脉冲宽度和重复,可以验证这些配置。一组脉冲可以通过重传完全恢复,而另一组脉冲会导致数据不再可用于重传(并且从错误中丢失)。

3.这是用于重传测试的光泽噪声脉冲模式的示例。

图3.shows a typical example of the SHINE (single high impulse noise event) pulse noise pattern used by the G.fast certification testing. In these tests, the Ethernet traffic generator is also used to ensure that the retransmission systems fully recover the lost symbols, resulting in no lost or dropped Ethernet frames.

测试性能

最后,性能测试也包含在the plan. The performance test cases, both single-line and multi-line, verify that the set of transceivers are able to achieve sufficient bit-rate performance over a variety of loop lengths.

The multi-line case requires that the DPU and CPE support the vectoring functionality, which makes it possible to cancel the far-end crosstalk that occurs between the wire pairs. Also, the multi-line test case uses a typology known as non-co-located setup, where each CPE is a different distance from the DPU. However, in all cases, the pairs travel in the same binder (grouping) as other pairs, which causes the crosstalk to occur.

More information about the cable used in the test setup can be found in thiswhite paper。性能要求包括物理层比特率和遍历每个链路的以太网帧的支持数据速率。

总之,G.Fast技术包括许多功能,以确保它将在来自世界各地的运营商的各种部署案件中表现良好。即将举行的G.Fast认证计划将确定设备完全并正确实施这些功能,并能够互操作和实现符合操作员需求的性能水平。

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