Investitionskosten einer TV-Verbreitung über Mobilfunk

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1 Investitionskosten einer TV- Verbreitung über Mobilfunk Alexander Schertz Geschäftsfeld: Programmverbreitung Sachgebiet: Frequenzmanagement

2 Agenda Warum ist TV-Verbreitung über Mobilfunk ein Thema? Verfahren der Kostenberechnung: Bottom-up, Top-down Top-Down-Berechnung der Investitionskosten für ein Mobilfunknetz zur TV-Verbreitung Einwände gegen das Berechnungsverfahren Lieber warten auf 5G? Zusammenfassung Seite 2

3 Einleitung Warum ist TV-Verbreitung über Mobilfunk ein Thema? Smartphones werden allgegenwärtig Bildschirme sind für TV-Wiedergabe geeignet Fast immer fehlt ein DVB-T(2)-Empfänger Empfang von linearem TV über heutige Mobilfunknetze ist zu teuer für Nutzer Darum stellt sich für den öffentlich-rechtlichen Rundfunk die Frage nach Alternativen Finanzierbarkeit ist eine unverzichtbare Bedingung Nicht teurer als heute! Seite 3

4 Verfahren der Kostenberechnung Bottom-up Top-down Was würde das TV-Netz kosten? Wie viel wird heute in die Entwicklung der Mobilfunknetze investiert? Teil der Werbung Welche Steigerung der Gesamtkapazität wird damit erreicht? BNetzA-Bericht Kosten pro erzeugter Zusatzkapazität Was kosten die einzelnen Elemente eines solchen TV- Netzes? Preise nicht öffentlich Mehrfachnutzungen Was würde das TV-Netz kosten? Erforderliche Kapazität des TV-Netzes Erforderliche Kapazität des TV-Netzes Seite 4

5 Unicast-Modus Broadcast-Modus Eigener Datenstrom für jeden Empfänger Modernstes Verfahren: LTE Nur ein Datenstrom für alle Empfänger Modernstes Verfahren: embms (evolved Multimedia Broadcast Multicast Service) Seite 5

6 MBSFN embms im Rahmen eines SFN Verwendung derselben Frequenz Synchronisiert Seite 6

7 Erforderliche Kapazität für die TV-Übertragung Funktion des Netzes: Programmverbreitung mit 66 Mbit/s Programme des öffentlich-rechtlichen Rundfunks in drei Multiplexen Annahme: alle werden im Broadcast-Modus verteilt Berechnung des Datenvolumens pro Jahr: 66 Mbit/s * 3600 s * 24 (Stunden) * 365 (Tage) = 0,260 Mio. Gigabyte Gesamtvolumen des (Unicast-)Datenverkehrs über die deutschen Breitbandnetze 2014: 393 Mio. GB (BNetzA) Anteil des TV-Datenvolumens: 0,260 / 393 0,7 Wäre also für TV über Mobilfunk weniger als 1 Promille der Übertragungskapazität der heutigen Mobilfunknetze erforderlich? Seite 7

8 Unterschiedliche Netzbelastung pro Bit bei Unicast- und Broadcast-Übertragung Core network Base stations Heutige Unicast-Breitbandnetze: Today s jedes mobile Bit nur broadband an 1 Basisstation networks: Each bit is sent to a single base station embms-netz zur TV-Verbreitung: embms jedes small Bit cell an network for Basisstationen TV distribution: Each bit is sent to base stations embms-netz für Deutschland: Basisstationen (Abstand: 5 km) Datenverkehr für TV über Basisstationen und ihre Signalzuführungen: 0,260 Mio. GB x = 3900 Mio. GB erforderliche Access-Kapazität Kosten-Relevanz der Access-Kapazität: Basisstationen und ihre Signalzuführungen sind die wichtigsten Kostenfaktoren Seite 8

9 Top-down-Rechnung mit Bezug auf die Access-Kapazität Wie viel wird heute in die Entwicklung der Mobilfunknetze investiert? Welche Steigerung der Access- Kapazität wird damit erreicht? Kosten pro zusätzlicher Access-Kapazität Was kostet das TV- Netz? Erforderliche Access- Kapazität des TV-Netzes Seite 9

10 Die benötigte Access-Kapazität hängt von der Art der Nutzung ab Der heutige Unicast-Datenverkehr ist stark zeitabhängig: die Access-Kapazität der Netze wird nur teilweise genutzt Hypothetischer konstanter embms-datenverkehr zur TV-Verbreitung: die Access-Kapazität des Netzes würde voll genutzt Wie groß ist die Access-Kapazität der heutigen Netze für embms-nutzung? Quelle: gemessen von der NGNM Alliance (Next Generation Mobile Netzworks) Datenverkehr einer Basisstation eines embms- Netzes zur TV- Verbreitung Datenverkehr einer typischen Basisstation in städtischem Umfeld Seite 10

11 Access-Kapazität der heutigen Mobilfunknetze für Übertragung mit konstanter Datenrate Modell: 12 Std. lang wird Kapazität zu 100% genutzt Vereinfachtes Modell des Datenverkehrs 0% 0% Datenverkehr einer typischen Basisstation in städtischem Umfeld Gesamtes Datenvolumen des Unicast-Datenverkehrs 2014: 393 Mio. GB Modell: 12 Stunden volle Nutzung, sonst keine Nutzung Schlussfolgerung: für konstante 24-Stunden-Nutzung betrug die Access- Kapazität im Jahr 2014: 2 x 393 Mio. GB = 786 Mio. GB Quelle: gemessen von der NGNM Alliance (Next Generation Mobile Netzworks) Seite 11

12 Berücksichtigung einer Reserve-Kapazität der heutigen Mobilfunknetze Annahme: nur 75% der Kapazität der heutigen Mobilfunknetze wird genutzt Schlussfolgerung: für 24-Stunden-Betrieb bei konstanter Datenrate beträgt die Access-Kapazität unter Berücksichtigung der Reserve- Kapazität: 786 Mio. GB * (100/75) = 1048 Mio. GB Seite 12

13 Vergleich von Access-Kapazitäten: für TV-Verbreitung mit embms erforderlich / bei heutigen Mobilfunknetzen vorhanden Zusammenfassung: AC-TV = benötigte Access-Kapazität für TV-Verbreitung mit embms: 3900 Mio. GB / Jahr AC-heute = vorhandene Access-Kapazität (2014) Mobilfunknetze für TV-Verbreitung mit konstanter Datenrate im 24-Std.-Betrieb: 1048 Mio. GB / Jahr AC-TV / AC-heute 4 (genauer: 3,7) In Worten: die Access-Kapazität, die für die TV-Verbreitung der öffentlichrechtlichen Programme über embms-mobilfunknetze benötigt würde, entspricht fast dem Vierfachen der gesamten Access-Kapazität aller heutigen Mobilfunknetze in Deutschland Seite 13

14 Wie viel wird heute für den Ausbau der Mobilfunknetze investiert, welche Steigerung der Access-Kapazität wird damit erreicht? Vodafone investiert z. Zt. 1 2 Mrd. / Jahr in den Ausbau seiner mobilen Breitbandnetze Annahme: die 3 Netzbetreiber zusammen investieren 3 Mrd. / Jahr Annahme: der ganz überwiegende Teil dieser Investitionen fließt in den Ausbau der Access-Kapazität Der Rest wird im Folgenden vernachlässigt Aktuelle Wachstumsrate des gesamten Breitband-Datenvolumens der deutschen Mobilfunknetze 50% / Jahr Annahme: Mobilfunker passen Kapazität ständig an den erwarteten Bedarf an Zusätzliche Kapazität entspricht zusätzlicher Nutzung Dann: auch Wachstumsrate der Access-Kapazität 50% / Jahr Seite 14

15 Investitionskosten eines embms-mobilfunknetzes zur TV-Verbreitung Theoretische Investionskosten: Erforderliche Access-Kapazität im Verhältnis zum aktuellen jährlichen Wachstum der Access-Kapazität: 370% / 50% = 7,4 Dafür theoretisch erforderliche Investitionen: 7,4 * 3 Mrd. 22 Mrd. Abschreibung über 7 Jahre: 24 / 7 3,2 Mrd. / Jahr Zum Vergleich: Gesamtbudget des öffentlich-rechtlichen Rundfunks: 9,1 Mrd. / Jahr Gesamtkosten der terrestrischen TV-Verbreitung: 150 Mio. / Jahr (ARD, ZDF, Deutschlandradio 2015) [Quelle: Seite 15

16 Geht es nicht auch billiger? Main-Stream- und Minderheiten-Programme Programm Marktanteil / % Das Erste 12,1 Einsplus 0,1 Tagesschau 24 0,1 Eins Festival 0,3 3sat 1,1 arte 0,9 KiKa 1,2 Phoenix 1,1 Dritte Programme - für die Region bestimmt - insgesamt ZDF 12,8 ZDFneo 1,0 ZDFkultur 0,2 ZDFinfo 0,7 6,4 8,9 12,1 14,5 Programme von ARD und ZDF, die heute terrestrisch verbreitet werden Könnten die Kosten der Verbreitung über embms-mobilfunknetze mit Unicast-Verbreitung von Minderheitenprogrammen reduziert werden? Seite 16

17 Unicast für Minderheitenprogramme Szenario I: städtisches Gebiet mit hoher Bevölkerungsdichte 5 km Viele kleine Mobilfunkzellen innerhalb einer großen embms-zelle zur TV- Verbreitung Schätzung des IRT für 1%-Kanal: im Unicast-Modus wären die Access- Kosten etwa 90 mal so hoch wie im Broadcast-Modus Grund: hohe Wahrscheinlichkeit, dass es wenigstens einen Nutzer pro Unicast- Zelle gibt (selbst für einen 1%-Kanal) Seite 17

18 Unicast für Minderheitenprogramme Szenario II: ländliches Gebiet mit geringer Bevölkerungsdichte 5 km Schätzung des IRT für 1%-Kanal: im Unicast-Modus wären die Access- Kosten nur etwa halb so hoch wie im Broadcast-Modus Grund: nur in jeder zweiten Unicast-Zelle ist ein Nutzer eines 1%-Kanals zu erwarten Mobilfunkzelle identisch mit embms- Zelle zur TV-Verbreitung Seite 18

19 Unicast für Minderheitenprogramme Maximal mögliche Ersparnis durch Unicast- Verbreitung von Minderheitenprogrammen in ländlichen Gebieten Schätzung des IRT: mit Unicast für Minderheitenprogramme in ländlichen Regionen könnte man in Deutschland gegenüber der reinen embms-verbreitung die gesamten Investitionskosten um maximal 1/3 senken Seite 19

20 Unicast für Minderheitenprogramme Problem der Kombination von Unicast- und embms-regionen Komplizierte Verschränkung von Unicast- und embms-zonen In Grenzgebieten zwischen Unicastund embms-regionen wäre weitere Frequenz erforderlich Konsequenz: Teil des Vorteils verloren Bevölkerungsdichte in Deutschland Seite 20

21 Unicast für Minderheitenprogramme Investitionskosten bei gemischtem embms / Unicast-Betrieb Zusammenfassung Investitionskosten für reinen embms-betrieb: 3,2 Mrd. Euro / Jahr Investitionskosten für gemischten embms-unicast-betrieb: mindestens 2 Mrd. / Jahr Gesamte Investitionskosten bei gemischtem embms / Unicast- Betrieb: 2 3,2 Mrd. / Jahr (für 7 Jahre) Seite 21

22 Einwände gegen das Berechnungsverfahren Spektrumsersparnis durch Mobilfunknetz nicht berücksichtigt Argument: Mobilfunknetz käme mit viel weniger (wertvollem) Spektrum aus als heutige Rundfunknetze Im Prinzip ist eine Spektrumsersparnis mit Mobilfunknetz möglich Kleinere Sender: geringere Störung auf große Distanz Aber bei 5 km Abstand der Basisstationen: niedrigere spektrale Effizienz (wg. Eigeninterferenz) Der Abstand zwischen den Basisstationen müsste für einen Spektrumsgewinn deutlich kleiner sein als 5 km Dadurch entstünden noch höhere Access-Kosten Seite 22

23 Einwände gegen das Berechnungsverfahren Proportionalität der Kosten zu Access-Kapazität ist unrealistisch Argument: Anbindung der Basisstationen mit Glasfaser erlaubt Steigerung der Access-Kapazität zu geringeren Kosten Im Prinzip ist das Argument richtig Aber bis jetzt: Glasfaser in Ballungsgebieten, Richtfunk in ländlichen Regionen Genauere Angaben zum Stand des Glasfaser-Ausbaus nicht öffentlich verfügbar Kosten des Ausbaus der Basisstationen davon unberührt Seite 23

24 Lieber warten auf 5G? 5G Investitionskosten für embms-netz kommen selbst bei rapidem Preisverfall nicht vor 2020er Jahren in akzeptablem Bereich Erforderlich: 2-3 Mrd. / Jahr < 100 Mio. / Jahr Dann wäre embms (LTE Broadcast) ein überholter Standard! Ziel: mit zukünftigem 5G-Standard flexibel groß- und kleinzellige Netze kombinieren Erwartung: wesentlich höhere Effizienz bei viel niedrigeren Kosten Voraussetzung für TV-Verbreitung mit 5G: Berücksichtigung der Anforderungen des Rundfunks bei der 5G-Entwicklung Kosten nicht höher als heute Free-to-air-Empfang Eignung für die Verknüpfung von linearen und nichtlinearen Programminhalten So hohe Effizienz, dass bei Programmangebot und Bildqualität keine Kompromisse erforderlich sind Seite 24

25 Zusammenfassung Motivation: TV-Programme sollen über Mobilgeräte verfügbar sein Aber niedrige Verbreitungskosten sind für den ÖRR unverzichtbar Für die Kostenberechnung eignet sich wg. der Informationslage ein Top-Down- besser als ein Bottom-Up-Verfahren Berechnungsgrundlage: Vergleich der erforderlichen Access- Kapazität mit heutigem jährlichen Access-Zuwachs und heutigen Kosten des Netzausbaus Ergebnis: Broadcast / Unicast-Mobilfunknetz zur Verbreitung der Programme des ÖRR erfordert 2 3,2 Mrd. Euro /Jahr an Investitionskosten Glasfaseranbindung reduziert die Kosten, aber Daten für Prognose fehlen Wünschenswert: 5G-eMBMS als Option für die Nachfolge von DVB-T2 Seite 25

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Alexander Schertz Sachgebiet: Frequenzmanagement Institut für Rundfunktechnik Floriansmühlstrasse München Tel. +49-(0) Fax +49-(0) Die Folien/Dokumente sind durch das Urheberrecht geschützt. Eine Vervielfältigung ist nur mit Genehmigung des Verfassers gestattet. Dieser Urheberrechtshinweis darf nicht entfernt werden.

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