如今，越來越多的業務和個人信息都存儲在云計算中，因此，確保快速可靠地訪問這些信息變得比以往任何時候都更加重要。電信服務提供商有強大的財政激勵，提供一系列服務，可以與那些只能通過有線提供服務的廠商進行競爭。換句話說，他們希望同時和無縫地向客戶提供語音，數據，視頻和互聯網連接。
光纖網絡已經開始為世界各地的社區帶來高速連接，但對于電信供應商來說，他們需要使用已經擁有的銅線。這樣做將需要Gfast寬帶技術，它允許客戶獲得類似于光纖的接入速度，因為電信提供商目前還處于其光纖部署階段。由于擴大寬帶覆蓋的潛力巨大，一些行業專家預測，G.fast芯片寬帶的全球市場規模將增長到29億美元。
圖1.FTTDP接入網絡
以下是G.fast寬帶技術如何使經濟的高速連接成為可能：電信公司將光纖安裝到遠程終端（也稱為光纖到節點，或FTTN），然后客戶分支通過“最后一英里”使用已經到位的銅線基礎設施。G.fast技術使用的頻率帶寬高（高達106MHz，具有高達212MHz的潛力），可以向用戶提供語音/數據/視頻/互聯網服務。多點FTTN是電信公司向客戶提供高速數據r的一種更經濟的方式。用戶在幾分鐘內自行安裝新的G.fast調制解調器，并將其插入自己的電源系統。
圖2 FTTDPG.fast架構
G.fast技術是對FTTDP（光纖到分配點），多端口FTTDP，FTTC（光纖到路緣或機柜）和FTTH（光纖到戶）的補充，其優點是不限制可用的光纖帶寬，這幾乎像以前的xDSL技術一樣。例如，盡管VDSL2在100Mbps時達到極限，但達到該速度需要結合（使用兩個雙絞線對）和矢量化以抵消串擾。類似地，ADSL2+具有10Mbps的最高速度，ADSL2的最大速率為5Mbps，并且ADSL的上限為1Mbps。相比之下，G.fast在100米的單雙絞線（24AWG/0.5mm）電纜上的目標數據速率為1Gbps;持續改進的技術提供了更快的數據速度的機會，使其更有應用前途。在G.fast芯片組技術領域的先驅Sckipio的研究也表明，其傳輸距離可達500米，同時提供高達幾百兆比特/秒的傳播速度。
G.fast電路保護面臨的挑戰
對于高帶寬的線路（例如G.fast），部署在線路上的電路保護組件的電容可能降低信號，降低其速率和范圍。但是G.fast調制解調器和節點中的電路不能不受閃電感應浪涌的保護。雖然客戶端設備（CPE）設計人員有三種基本的電路保護選項-氣體放電管（GDT），瞬態電壓抑制器（TVS）二極管陣列，保護晶體管，無論設計人員選擇什么，它們的設計必須能夠最低限度地滿足浪涌要求TIA-968B（以前稱為FCC第68部分）。對于連接到公共交換電話網（PSTN）的美國的任何通信設備，都需要這種能力。其他國家也有類似的要求，如表1所示。一些G.fast供應商可能支持在美國市場上符合GR-1089-Core的更堅固的設計。
GDT，TVS二極管陣列和保護晶閘管各有G.fast電路保護的優點和缺點：
·GDT的優點包括浪涌電流額定值高達20kA，電容額定值低至1pF，具有0V偏壓。它們通常用于主要保護，因為它們的高浪涌額定值，但它們對高頻組件的低干擾有時使它們成為高速數據鏈路的可能性。但是它們對于G.fast應用也具有一些缺點，包括過高的初始電壓閾值（這意味著當發生超過系統的正常工作電壓的浪涌時，它們可能不能在足夠低的閾值下激活以保護電路），GDT安裝在黑暗地方時可以改變其性能特性，在電源故障期間將有相對較大的占地面積和熱累積。
·TVS二極管陣列是鉗位型元件，提供低電壓閾值導通值。然而，由于它們的鉗位特性，它將會耗散更高的功率電平，因此必須在物理上實現與晶閘管部件的浪涌額定值類似的浪涌額定值。這種物理上較大的芯片封裝將會導致更高的關態電容值，其可能與高帶寬信令不兼容。
·保護晶閘管可以被認為是沒有柵極的晶閘管的PNPN元件。當它超過其峰值關態電壓（VDRM）時，它將鉗位瞬態電壓到器件的開關電壓（VS）額定值內。然后，一旦流過它的電流超過其開關電流，它將模擬短路條件。當流過它的電流小于其保持電流（IH）時，它將復位并返回到其高截止狀態阻抗。下一代保護晶閘管的優點包括快速響應時間，穩定的電氣特性，長期可靠性和低電容。并且因為它們是快速短路器件，電壓的上下起浮不能造成它們損壞。
在美國，電信公司在網絡側安裝的設備的電路保護（例如，在容納光網絡終端單元的機柜中或在鄰近的ONT）必須符合NEBS（網絡設備構建系統）的設計指南，這反過來可能需要符合GR-1089第6端口類型3浪涌。[2]因為這些環路很短，所以端口類型可以被指定為類型3a/5a。每個提供商將定義自己的防雷要求。端口類型3是應對最嚴重的情況的這種類型的設備。有關端口類型的詳細信息，請參閱表2。
最新的保護晶閘管旨在保護電信設備在功能上滿足GR-1089的高浪涌電平要求，只要它正確地位于變壓器和DSL驅動器之間的電路中即可。變壓器衰減浪涌。如果組件與入口點（通常為RJ11連接器）之間有足夠的阻抗，例如在這些類型的應用中實現的高通濾波器，則組件也可以放置在變壓器的線路側。
圖3.G.fast信號的幅度遠低于現有xDSL服務的幅度，因此保護晶閘管兩端的變化電壓也非常低。結果是電容的細微變化。在部件處于第三位置（如上所示）時，速率達到測試顯示小于0.2dB的可接受損耗。
G.fast的設計和全球標準
當設計G.fast設備時，大多數企業想要設計將與全球標準兼容的電路。對于歐洲，亞洲，中東和一些南美國家等國際地區，設備必須符合表1所示建議中所述的基本或增強浪涌耐受水平。
表1與G.fast設備設計相關的全球浪涌保護標準
表2GR-1089包含用于防雷免疫的一級和二級建筑物間和建筑物內測試條件。具體的浪涌狀況取決于端口類型。有關這些標準要求的更多信息，請參見Littelfuse免費提供的“以太網保護設計指南”。
表2.GR-1089包含用于防雷免疫的一級和二級建筑物間和建筑物內測試條件
G.fast設計人員最新保護晶閘管的優點
最新一代的保護晶閘管為電路設計人員開發G.fast硬件提供了多種優勢：
·當正確集成到印刷電路板（PCB）布局中時，它為安裝在客戶端的G.fast調制解調器和位于光網絡終端（ONT）單元中的G.fast驅動器提供雷電浪涌保護，光纖端接并且將信號轉換為模擬信號。（參見圖3中的線路驅動器參考設計。有關此參考設計的更多信息，請參見“G.fast線路驅動器三級過壓保護應用簡介”。
·有助于保護各種電信設備滿足GR-1089的高浪涌電平要求，最新的保護晶閘管可以防止信號衰減。這種能力歸功于初始低斷態電容（僅為2.0pF最大值）以及電容在電壓擺幅上的極低變化，因此它避免了干擾穩態信號（電容中的變化解調DSL信號）。總之，極低的電容和超低的電容變化提供了G.fast服務的最大速率和覆蓋能力。
·通過提供各種過電壓，它與G.fast功率譜密度（PSD）限制相兼容，但也可以用于與VDSL2向后兼容的G.fast芯片組。在這些情況下，許多線路驅動器將增加其輸出電壓范圍以滿足VDSL2PSD限制，如果它們“回退”到VDSL2模式。該新設計提供的較高的關態電壓與VDSL2的典型高穩態電壓兼容。
·PCB信號衰減較低，因為SOT-23-6封裝提供了簡化板布局過程的流通設計。當PCB設計師布置電路板時，該組件允許設計人員保持PCB走線平行，并且消除了對短線連接的需要，-這兩個條件都可能在線路上產生阻抗失配。
·當雷電浪涌下降或跨越尖端和環對時，高浪涌額定值（最小30A）為G.fast調制解調器提供出色的保護。撬棍型元件將看起來像一個短路，將浪涌電流轉向遠離G.fast線路驅動器，防止它被損壞。一旦浪涌事件過去，晶閘管自動復位，調制解調器繼續運行。15至16安培的浪涌額定值通常不能提供足夠的保護，并且對于經歷更嚴重暴露的G.fast應用（包括GR-1089第6版互連要求和ITUK20/21/45增強型外線建議。
結論
與目前GDT和TVS二極管陣列的優點和缺點相比，最新的保護晶閘管提供最先進的crow-barring干擾電路保護，結合G.fast技術，電信公司和他們的商業和住宅客戶可以更快，更容易地訪問云端。
京公網安備 11010502049343號