Technische Grundlagen für Hochgeschwindigkeitsnetze

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1 Technische Grundlagen für Hochgeschwindigkeitsnetze Breitbandausbau im ländlichen Raum Schmochtitz, den Dr. Matthias Pohler, Geschäftsführer Tele-Kabel-Ingenieurgesellschaft mbh, Curiestraße 19, Chemnitz Kontakt: Mobil: , Tel.: , Fax: , Mail:

2 Agenda NGN - Technikentwicklung - Kundenwunsch Migration zu neuen Infrastrukturen - Kupferdoppelader - Koaxialkabel - Funktechnologie - Glasfaserkabel Praxisbeispiele Mbit/s im ländlichen Raum - Glasfaser bis in Wohnung Leerrohre für NGN

3 NGN, Technikentwicklung & Kundenwunsch 3

4 NGN... Die NGN-Strategien der Breitbandanbieter basieren auf unterschiedlichen Zugangsnetzen. Ziel ist die Versorgung der HH mit einer langfristig überlegenen Technologie Hierarchien, Technologien und Dienste in TK-Netzen Fokus & Prämissen Metronetze Verbindungsnetze Weitverkehrsnetze Ultra Weitverkehrsnetze Im Mittelpunkt stehen die Zugangsnetze innerhalb des vertikalorganisierten TK-Marktes Zugangsnetze kabelgebunden Kupfer Glasfaser Kupfer Glasfaser FTTC FTTB FTTH Koax Mobilfunk drahtlos W-LAN Hotspot WiMAX Die Zugangsnetze zum Kunden besitzen vornehmlich eigenständige Netztypologien und Technikelemente PON P2P DOCSIS 3.0 RFoG HSPA+ LTE (Advanced) In den Zugangsnetzen vollziehen sich rasante Technologieentwicklungen. Dienste Audiodienste Videodienste Datendienste Telefon Mobiltelefon Fernsehen Videotelefonie Internetdienste e-commerce NGN: Next Generation Network FTTH: Fiber-to-the-Home; FTTC: Fiber-to-the-Cabinet FTTB: Fiber-to-the-Building GPON: Gigabit Passive Optical Network; P2P: Point-to-Point 4

5 NGN/A Next Generation Network/ Access bezeichnet eine Reihe alternativer Netzarchitekturen, die sich in verschiedenen Aspekten vom traditionellen leitungsvermittelten Telekommunikationsnetz (z.b. PSTN) unterscheiden lassen Next Generation Network/ Access ALT: dienstespezifische Netze NEU: alle Dienste über ein Netz Sprache Internet TV Steuerung/ Signalisierung Transport Kernnetz NGN i.e.s. Datennetz TVnetz Glasfaser Festnetz Kabel Wireless Sprachnetz Anschlusstechnologien NGA i.e.s. z.b. PSTN z.b. Pagingnetz unterschiedliche Endgeräte (z.b. PC, Mobiltelefon, Smartphone, TV, Laptop, Netbook, ipad, ) Grundprinzip NGN basiert auf funktionaler Trennung der maßgeblichen Netzfunktionen Quelle: Henseler-Unger: Wettbewerb in der Telekommunikation; TKI Analyse

6 Internetbandbreite in Mbit/s Technikentwicklung Die Nachfrage nach Triple-Play Diensten ist durch eine stetige Erhöhung der Bandbreite gekennzeichnet moderne Netze stellen diese hohen Bandbreiten zur Verfügung Entwicklung Breitbandtechnologien und Angebote XG-PON G-PON B-PON APON 10GE-PON GE-PON XG-PON2 Internet Downstream Upstream 100 Mbit/s 1000 Mbit/s 10 Mbit/s 100 Mbit/s ,1 0,01 APON Beginn Internet POTS ADSL ISDN APON Docsis 2.0 ADSL+ GPRS UMTS Docsis 3.0 VDSL HSPA ADSL2+ HSPA APON B-PON GE-PON G-PON XG-PON - ATM-PON - Broadband-PON - GigEthernet-PON - Gigabit-PON - Next Generation PON Glasfasertechnologien (hier PON) zeigen einen ähnlich steilen Entwicklungspfad wie die Kupfer- und Funktechnologien auf, jedoch mit absolut höheren möglichen Bandbreiten Quelle: Mirko Adamy, FTTH, 1. Auflage Dr. M Siebert GmbH, Berlin 2011, S. 31 Journal of lightwave technology, vol. 24, no. 12, december 2006, S.4576 ergänzt um Mobilfunktechnologien, Koaxial und neue Entwicklungen VDSL Vectoring LTE HSPA+ HSPA LTE Telefonie Videodienste Free-TV mit über 200 Programmen Pay-TV mit über 100 Programmen Sportprogramme (z.b. Liga total, Sport1) 3D - Fernsehen HDTV Video on Demand (Zeitversetztes Fernsehen) Online-Videothek TV-Archiv 6

7 Kundenwunsch Aus Kundensicht bietet das Kabelnetz aktuell das attraktivste Angebot aus Bandbreite, Preis und Service. Neu- und Wechselkunden gewinnt der Kabelnetzbetreiber zu 80 % Deutsche Telekom Aktuelle Situation im Festnetzbereich Breitband-Anschlüsse (in Mio.) Broadband net add share by competitors 45,5% 45,3% 45,1% 44,9% 44,9% Market Share 100% Kabelnetz 3,4 3,5 3,8 3,9 4,1 11,3 11,3 11,3 11,3 11,1 12,2 12,3 12,4 12,4 12,4 Kabelnetzbetreiber Alt. Festnetzbetreiber Deutsche Telekom 80% 60% 40% 20% 0% Festnetz Q3/10 Q4/10 Q1/11 Q2/11 Q3/11 Q4/11 Q1/12 Q2/12 Q3/12 Q3/11 Q4/11 Q1/12 Q2/12 Q3/12 2play & 3play Customers (in Mio.) 1,4 1,6 1,7 1,8 1,9 10,8 10,7 10,7 10,6 10,5 Q3/11 Q4/11 Q1/12 Q2/12 Q3/12 double play triple play Alternative Festnetzanbieter Kabelanbieter Deutsche Telekom Key Facts ARPU (Average Revenue Per User) liegt im Festnetzbereich bei 25,80 (Steigerung um 0,30 im Vergleich zum Vorjahr vor allem durch Upsale (Entertain und höhere Bandbreiten)) V-DSL Kunden (Steigerung um 55% im Vergleich zum Vorjahr), ergeben bei knapp 10 Mio. angeschlossenen Haushalten eine Take-rate von ca. 8 % 1,9 Mio. Entertain-Kunden (Steigerung um 39 % im Vergleich zum Vorjahr) Quelle: DT Quartalsberichte; TKI Analyse 7

8 Migration zu neuen Infrastrukturen 8

9 Migration zu neuen Infrastrukturen... Der Telco -Glasfaserausbau in Richtung Kunde wird in drei Ausbaustufen vorgenommen, die sich bzgl. der Entfernung des Glasfaserabschlusses bis zur Wohnung unterscheiden FTTX - Ausbaustufen Ansatz der DTAG ADSL2+ HVt KVz 16 Mbit/s ADSL2+ mehr als 1000 Städte erschlossen VDSL Vectoring FTTC / VDSL HVt MFG 50 Mbit/s über 50 Städte erschlossen ca. 65 % der HH sollen bis 2016 erschlossen werden Vectoring ermöglicht max 100 Mbit/s bis 250 Meter vom KvZ FTTB PoP 100 Mbit/s Micro DSLAM Pilot FTTB (wird nicht mehr verfolgt) in Dresden (Stadtteile Striesen, Blasewitz) realisiert Überbau der OPAL-Technologie Micro-DSLAM-Konzept (GPON-Technologie) FTTH 1000 Mbit/s FTTH - kein Strategiefokus mehr PoP Glasfaserkabel Kupferkabel Heimvernetzung erster Pilot in Hennigsdorf (Brandenburg) 2011 und 2012 Ausbau in ca. 20 Städten (keine in NBL 2013 weitere 8 Städte geplant (keine in NBL) Kooperation in Chemnitz: WE in 2012 erschlossen Quelle: TKI Analyse; DTAG 2011/2012 9

10 Entfernungen in km Datenraten in kbit/s Kupferdoppelader-Technologien Die verschiedenen Übertragungstechnologien stellen unterschiedliche Bandbreiten und Reichweiten zur Verfügung xdsl-performancewerte in Abhängigkeit von der Leitungslänge Bandbreite vs. Dämpfung ADSL Maximale Dämpfung für DSL- Übertragung 60dB Dämpfung in db ADSL2+ HDSL SDSL VDSL VDSL2 0,35mm 0,40mm 0,50mm 0,60mm 0,80mm Hohe Bandbreite fordert kurze Kupfer-Übertragungswege ADSL2+ holt bereits nach 2km VDSL2 ein Ablösung Bandbreiten > 16 Mbit/s in Städten nahezu problemlos möglich Ländliche Gebiete auf Grund von langen Kupferstrecken problematisch Erstes flächendeckendes VDSL2- Netz im ländlichen Raum im Vogtland 12 10

11 Kupferdoppelader -Technologien Das Thema Vectoring bietet eine Bandbreitenrückgewinnung für DSL-Betreiber. Für den ländlichen Raum lassen sich durch Vectoring kaum Bandbreitensteigerungen erzielen Vectoring Am DSLAM wird eine Matrix verwaltet und stetig aktualisiert, die das Übersprechverhalten jedes Teilnehmers gegenüber jedem anderen Teilnehmer enthält Die für jeden Teilnehmer übertragbare Bandbreite wird durch weitgehendes Eliminieren von Crosstalk deutlich erhöht Dazu ist die Kenntnis aller auf dem Kabel befindlichen Signale erforderlich. Das ist nur der Fall, wenn nicht zwei Netzbetreiber an einem KVz eigene DSLAM betreiben (!) Ohne Vectoring Mit Vectoring 11

12 Koaxialkabel-Technologien... Die Netze der TV-Kabelnetzbetreiber sind weitestgehend aufgerüstet und bieten mit DOCSIS 3.0 ein Bandbreitenpotenzial von bis zu 440 Mbit/s pro Cluster HFC-Netzaufrüstung Datenrate DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0 DS pro Kanal 55 Mbit/s N x 55 Mbit/s bbkvrst 2 WE 1 Plug 2 4 Plug 1 DS pro Node 5 Gbit/s 5 Gbit/s US pro Kanal 30 Mbit/s N x 30 Mbit/s US pro Node 270 Mbit/s 270 Mbit/s 4 Keller übkvrst bbkvrst 1 3 HÜP 1 Vorantreiben des Glasfaserausbaus (Segmentierung) Umbau von Verstärkerpunkten zu Optischen Nodes bbkvrst 2 Ausbau der Übertragungsfrequenzen bis zu 862 MHz BK 862 MHz Verstärker optical Node Erdabzweiger Koaxialkabel Glasfaser 3 Austausch der Abzweiger nach Bedarf 4 Umstieg auf DOCSIS 3.0 Quelle: Unitymedia, TKI Analyse 12

13 Koaxialkabel-Technologien... Kabelnetzbetreiber setzen auf der Zuführungsstrecke zum Haus immer mehr Glasfaser ein. Hochmoderne Netze führen die Glasfaser bis in das Haus üblicher Koax-Ausbau bbkvrst Koaxialkabel VrP VrP VrP VrP HÜP Abzw. Abzw. Abzw. 13

14 Koaxialkabel-Technologien... Kabelnetzbetreiber setzen auf der Zuführungsstrecke zum Haus immer mehr Glasfaser ein. Hochmoderne Netze führen die Glasfaser bis in das Haus FTTB-Ausbau in Chemnitz bbkvrst Koaxialkabel Glasfaserkabel VzP RFoG-Node 14

15 Funktechnologien... Die rasant steigenden Datenverkehre im Mobilfunk beschleunigen den breitbandigen Ausbau der Mobilfunknetze Entwicklung der Mobilfunkstandards Entwicklung der Download-Geschwindigkeiten in den mobilen Datennetzen GSM/GPRS/ EDGE Release 98 max. 220 Kbit/s Kbit/s 3G / UMTS Release 99 max. 384 Kbit/s Kbit/s 3G / HSDPA Release 5.12 max. 14,4 Mbit/s Kbit/s 3G+ / HSPA+ Release 7.6 max. 42,2 Mbit/s Kbit/s 3.9G / LTE Release 8.3 max. 102 Mbit/s Mbit/s 4G / LTE advanced Release 8.5 max. 299,6 Mbit/s Release 10.3 max Mbit/s 2013 > 100 Mbit/s Quelle: 3GPP; DT 15

16 Glasfaser-Technologien Der Glasfaserausbau bis in die Wohnung, also die Netzebene 4 wird als FTTH bezeichnet. Alle nachgefragten Bandbreiten können zur Verfügung gestellt werden Was ist notwendig? Glasfaserkabel Stromversorgung CPE CPE Glasfaserkabel (Dropkabel) LWL-Verteilpunkt TV-Endgerät am Koaxkabel Rechner am Ehthernet OG EG KG CPE: Customer Promised Equipment Glasfaserverkabelung im Steigbereich Biegeradien kein Problem mehr durch biegeunempfindliche Fasern Glasfaserverteilpunkt im Keller Zuführungskabel viele Fasern, dann Spleiße im Glasfaserverteilpunkt auf die Wohnungszuführungskabel wenige Fasern, dann Splitter in Glasfaserverteilpunkt (PON) 16

17 Zusammenfassung Migration Die im Infrastrukturwettbewerb stehenden Infrastrukturen DOCSIS, xdsl und HSDPA / LTE sind zwingend auf glasfaserbasierte Zugangsnetze angewiesen Die Glasfaser wird immer weiter zum Endkunden getrieben HVt bbkvrs t MFG VzP Dies erfolgt übergreifend über alle Technologien Für den Infrastrukturwettbewerb spielt die Glasfaseranbindung eine entscheidende Rolle PoP Glasfaserkabel Kupferkabel Koax Quelle: eigene Darstellung 17

18 Praxisbeispiele 18

19 100 Mbit/s im ländlichen Raum Durch Verlegung von Leerrohrinfrastrukturen und den Einzug von Glasfaserkabeln wurden die Fernsehkabelnetze in vier Ortsteilen breitbandig erschlossen Modellprojekt des Bundes 9km Glasfasertrasse und Anbindung an bestehende Infrastruktur Sicherung des TV-Betriebs und Breitbandversorgung mit Bandbreiten momentan bis zu 100 Mbit/s Bsp. Übergabepunkt Kopierbar für eine Reihe anderer Ortsteile im Erzgebirgskreis und Vernetzung aller Kabelanlagen möglich zentrale Kopfstation Offener Netzzugang für andere Anbieter geschaffen 110KV-Mast 19

20 Glasfaser bis in die Wohnung Ein FTTB/H-Ausbau hat in Chemnitz bislang nicht stattgefunden. Mehr als Haushalte sind durch die Telekom mit Datenraten von unter 6 Mbit/s versorgt Verfügbarkeit der Telekom in Chemnitz 2011 Versorgung # WE > 50 Mbit/s 0 16 < 50 Mbit/s < 16 Mbit/s < 6 Mbit/s > 50 Mbit/s FTTB/H 16 < 50 Mbit/s VDSL 6 < 16 Mbit/s ADSL2+ 1 < 6 Mbit/s ADSL/ kbit/s DSL-light < 384 kbit/s Analog/ISDN kbit/s < 384 kbit/s Quelle: TKI Analyse; Schätzung der Anzahl der Haushalt anhand der Verteilung der KVz in den Flächen 20

21 Glasfaser bis in die Wohnung In Chemnitz entsteht zur Zeit eines der größten FTTH-Netze Deutschlands. Dabei baut die eins energie in sachsen GmbH & Co. KG das Netz und vermietet es an die Deutsche Telekom FTTH-Ausbau in Chemnitz Fasermiet- Modell (FMM) Diensteanbieter Stadtwerk

22 Glasfaser bis in die Wohnung Kristallisationspunkt der Erschließung in 2012 ist die städtische Wohnungsbaugesellschaft mit ca Wohneinheiten. In 2013 sollen weitere WE erschlossen werden Realisiert wird gemeinsam mit dem Kooperationspartner Telekom und weiteren ortsansässigen und regional tätigen Firmen ein zukunftsfähiges Glasfasernetz für Chemnitz - zuerst binnen 3 Jahren (von 2012 bis Ende 2014, pro Jahr Einheiten) für rund Wohneinheiten. Ausbaugebiete 2013/14 Quelle: eins energie, Planung TKI

23 Leerrohre für NGN 23

24 Möglichkeiten der Leerrohrverlegung zur NGA-Breitbanderschließung Je nach Anwendungsfall sollte eine flexible Anpassung der Leerrohrverlegung möglich sein Bsp. Erschließung Ländlicher Raum Bsp. Erschließung Gewerbegebiet Möglichkeit der Anbindung bestehender Verteilpunkte wie beispielsweise Kabelverzweiger, Koaxialnetze oder Funkmaststandorte über große Entfernungen Schnellverlegemethoden wie Kabelpflug oder Grabenloser Rohrleitungsbau (bspw. Bohrspülverfahren) können günstige Verlegung ermöglichen Offener Netzzugang sowohl über die Möglichkeit des Einzuges weiterer LWL-Kabel als auch über freie Faserkapazitäten im ersten eingezogenen Kabel Flexibilität wird erreicht durch die Verlegung von Mehrfachrohrverbänden, in die Microkabel zwischen Verteilpunkt und Abschlusspunkt im Unternehmen eingeblasen werden Möglichkeit des Glasfaserabschlusses im Gebäude sollte geschaffen werden Nachträglicher Anschluss problemlos möglich Offener Netzzugang durch freie Fasern im Hausanschlusskabel 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!