DOCSIS 3.1 UND DIE MARKTBEGELEITER

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1 DOCSIS 3.1 UND DIE MARKTBEGELEITER Gerald Nickel Juni AVDM, Austria

2 INHALT + Unternehmen + Der Breitband Markt in Österreich + Breitband Zugangstechnologien + LTE Advanced + VDSL Vectoring & G.fast + DOCSIS 3.1 / DVB-C2

3 GERALD NICKEL + Mitbegründer der Firma AVDM Audio Video Daten Management im Jahr Jahre Erfahrung im Kabelnetzbetreiber Business + Netzwerk Erfahrung seit den Jahren als 10MB Festplatten noch 14 hatten + Server-OS noch auf 5 1/4 ausgeliefert wurde + Token-Ring die große Zukunft war + Compuserv Einwahl-Modem Nutzer von (56kbps) + AON Speed alpha Nutzer (~700kbps) + Telekabel/UPC Kunde ab 2003

4 00 GESCHÄFTSFELDER 01 Qualitätssicherung 02 Infrastruktur Wir unterstützen Sie beim Testen und Überwachen Ihrer IT & Telekom Services um die Verfügbarkeit und Qualität sicherzustellen. Wir unterstützen Sie bei der Planung und Errichtung von Breitband Netzen.

5 01 BREITBAND IN ÖSTERREICH 2014 AVDM, Austria

6 BREITBAND- STRATEGIE 2020 Das Ziel: Bis 2020: flächendeckende >30Mbps Bis 2020: in mehr als 50% der Haushalte >100Mbps Was wird gefördert? Technologieneutrale Infrastruktur Glasfaser BBA2020 oder Leerverrohrungen (Maulwurfprämie) Festnetz oder Mobilfunk Phase1: bis 2016 Glasfaser Backhaul zur Anbindung von Insellösungen Phase2: bis 2018 Verdichtung des Zugangsnetzes Phase 3: bis 2020 LTE-Advanced, oder Vectoring

7 BEISPIEL STEIERMARK Förderbedarf bis 2020: 91 Mio für Alternative Zugänge 245 Mio für FTTH Annahme: Vollausbau, Förderquote 55% Quelle: Breitband initiative Steiermark -Highway 2020/

8 BEISPIEL STEIERMARK Ein Beispiel der Umsetzung der Breitband Initiative Euro pro HH/U BreitBandInitiatve Mbps für Privathaushalte

9 BEISPIEL SÜDTIROL Ein Beispiel der Umsetzung der Breitband Initiative.

10 BREITBANDATLAS ÖSTERREICH

11 DER MARKT

12 2,20 Mio Mobile Breitband Anschlüsse 1,50 Mio Festnetz Kupferzweidrahtleitungen 0,73 Mio Koaxkabel Anschlüsse 0,31 Mio FTTH Anschlüsse BREITBAND IN ÖSTERREICH Quelle: Telekom Monitor/

13 WAS IST BREITBAND? Quelle: Kommunal / Jänner 2014

14 NGA - NEXT GENERATION ACCESS Welche Technologie macht das Rennen? Quelle: Breitband Masterplan für Tirol / Stand 2012

15 MOBILFUNK MARKT A1 Telekom Austria: T-Mobile Austria: Hutchison-DREI Austria 5,43Mio SIM-Karten 3,96Mio SIM-Karten 3,54Mio SIM-Karten

16 BANDBREITEN BEDARF SMARTPHONES

17 OFDM Modulation im Downstream SingleCarrier FMDA im Uplink Spatial Division Multiple Access LTE - ADVANCED Bandbreiten Unterstützung 1.4/3/5/10/15/20 MHz

18 z.b.: iphone6 LTE Cat.4 Samsung S6 Cat.6 Qualcom Snapdragon 820..LTE Cat.10

19 VDSL VECTORING - G.FAST 2014 AVDM, Austria Vectoring unterscheiden sich zum traditionellen VDSL im Übertragungsverfahren. Statt FDM (FrequenzDivisionMultiplexing) wird nun TDM (TimeDomainMultiplexing) eingesetzt. Ein Noise Cancelling Verfahren unterdrückt das Übersprechen (crosstalk). Allerdings nur in der Vectoring Domain Vectoring derzeit nur bei VDSL2 mit 17MHz nicht für 30MHz G.Fast wird mit bis zu 106Mhz starten, später bis 212MHz unterstützen G.Fast nur bis 250m gerechnet VDSL Vectoring G.FAST

20 G.FAST VDSL VECTORING Die Brown Field Test zeigten, wie robust VDSL ohne vectoring funktioniert, aber wie anfällig Vectoring für Cross-talk ist (Quelle BT UltraBroadbandForum 2014)

21 Vectoring kann nur funktionieren, wenn alle Teilnehmer eines Bündels in einer Vectoring Gruppe sind Man unterscheidet zwischen Board ( bis zu 64 User) und Node-Level Vectoring Groups (bis zu 384) VECTORING G.FAST Alte VDSL Modems die kein Vectoring unterstützen können zu starken Störungen führen Ändern sich die Leitungsparameter der Leitung, wie z.b. Impuls Noise, Reflektionen, Brumm, etc. kann das Re-Training des Vectorings bis zu einigen Minuten dauern. Dies ist sehr störend für IPTV Anwendungen, oder VoIP In der ersten Phase sind Distribution-Points mit bis zu 16 Anschlüssen üblich G.FAST hat geringere Sende Leistung: 4dBm statt 14,5dBm bei VDSL

22 VECTORING Vectoring kann nur funktionieren, wenn alle Teilnehmer eines Bündels in einer Vectoring Gruppe sind Förderung nur für Open Acces Networks? Umkehrschluss: VDSL Vectoring ist keine Open Access Plattform, daher wären geförderte VDSL Leitungen nicht berechtigt innerhalb von 7 Jahren auf Vectoring umzustellen.

23 AUSBAUPLÄNE DER T-KOM? beim Vectoring investieren wir bis über 250, bei Glasfaser liegen wir schon bei über pro Kunden. Wir richten uns nach dem Bedarf der Kunden und bauen dort Glasfaser aus, wo es Sinn macht, Bruno Jakobfeuerborn, Director of Technology, Telekom Deutschland GmbH Geplant ist der Ausbau der Infrastruktur für G.fast bis Quelle: Connect 6/2015

24 RTR AUF SEITE DER TELEKOM? Vectoring funktioniert nur dann störungsfrei, wenn es einen Anbieter gibt, erklärt Telekom-Regulator Johannes Gungl. Von 1450 Hauptverteiler sind 350 für die Entbündelung geöffnet Davon nutzen 95% Tele2 und UPC Ein Ausweg ist die Virtuelle Entbündelung, Dies ist aus Sicht der A1 Telekom Austria AG Konkurenten keine Option.

25 M 1.1/ A1 TELEKOM AUSTRIA AG PHYSISCHER ZUGANG Einschränkung der Teilentbündelung bei künftigen Nachfragen wegen des Einsatzes von VDSL-Vectoring A1 Telekom Austria AG kann Nachfragen nach Teilentbündelung von Kupferdoppeladern an Kabelverzweigern / Access Remote Units / Hausverteilern und gemeinsamen Zugang (shared use) über diese Teilabschnitte ablehnen, wenn A1 Telekom Austria AG nachweist, dass im entsprechenden Kabelbündel Vectoring als Erweiterung des Übertragungssystems VDSL2 aktuell eingesetzt wird und A1 Telekom Austria AG dem Nachfrager ein Vorleistungsprodukt isd Spruchpunkts I.C.1.3 anbietet, mit dem zumindest dieselben Dienstemerkmale, einschließlich Bandbreiten, erzielbar sind, wie A1 Telekom Austria AG eigenen Endkunden auf Basis von VDSL-Vectoring anbietet oder wenn A1 Telekom Austria AG nachweist, dass der Einsatz von Vectoring als Erweiterung des Übertragungssystems VDSL2 im entsprechenden Kabelbündel längstens innerhalb der auf die Nachfrage folgenden 16 Wochen konkret geplant ist und A1 Telekom Austria AG dem Nachfrager vorerst zum Vorleistungspreis der nachgefragten Teilentbündelung ein Vorleistungsprodukt isd Spruchpunkts I.C.1.3 anbietet, mit dem zumindest dieselben Dienstemerkmale, einschließlich Bandbreiten, erzielbar sind, wie A1 Telekom Austria AG eigenen Endkunden im geplanten Vectoring-Einsatzgebiet bei der Nachfrage anbietet.

26 Gesetzes Entwurf liegt seit Ende Februar 2015 vor FALL DES ROUTERZWANGS - IN DEUTSCHLAND? Das öffentliche Telekommunikationsnetz endet am passiven Netzabschlusspunkt Gegenstimmen von Vodafon und KDG: Dose in der Wand ist kein Netzabschluss im Kabelnetz DSL kann jeden Kunden direkt adressieren Bei DSL-Vectoring und DOCSIS können andere Teilnehmer gestört werden Vermehrte Angriffe auf Home Router wie..( AVM, netusb..)

27 ROUTERZWANG IN ÖSTERREICH EU Richtlinie 2008/63/EG Technische und wirtschaftliche Entwicklungen haben die Mitgliedstaaten veranlasst, das System der besonderen oder ausschließlichen Rechte im Fernmeldewesen zu überdenken. Die rasche Entstehung immer neuer Endeinrichtungstypen und die Möglichkeit ihres multifunktionalen Einsatzes machen es notwendig, dass die Benutzer hinsichtlich der Endeinrichtungen eine freie Wahl treffen können, um vollen Nutzen aus dem technischen Fortschritt auf diesem Gebiet zu ziehen. Damit die Benutzer die Endeinrichtung ihrer Wahl einsetzen können, müssen die Merkmale der jeweiligen Schnittstelle des öffentlichen Netzes, an der die Endeinrichtung anzuschließen ist, bekannt und transparent sein. Die Mitgliedstaaten müssen sich daher vergewissern, dass diese Merkmale bekannt gegeben und die Schnittstelle des öffentlichen Netzes für den Benutzer zugänglich gemacht wird.

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29 03 DOCSIS 3.1 GIGABIT-Class DOCSIS 2014 AVDM, Austria

30 WIE FUNKTIONIERT EIN KABELNETZ? DOCSIS ermöglicht die bidirektionale Übertragung von IP Paketen über ein Hybrides-Fiber-Coax Netzwerk CATV..Community Access(Antenna) Television DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification CMTS. Cable Modem Terminations System Fiber Optic LWL Sender Empfänger Hub Fiber Node Vor- Rückweg Verstärker: Vor- Rückweg Abzweiger Kopfstation Hub Hub

31 EVOLUTION DOCSIS DOCSIS 1.X IMPLEMENTIERUNG MHz 600 MHz Frequenz US Band DS Band Ein Upstream Kanal (1.6 MHz oder 3.2 MHz) Ein 6 MHz Downstream Kanal (meist US-DOCSIS) Meist nur bis 450 oder 600MHz ausgebaut.seit 1998

32 EVOLUTION DOCSIS DOCSIS 2.0 HÖHERE UPSTREAM GESCHW. 750 MHz 860 MHz Frequenz US Band DS Band Ein oder mehrere Upstream Kanäle (1.6, 3.2 bis 6.4MHz) DOCSIS 1.x CMs inkompatible zu VoIP oder 6.4MHz Ein oder mehrere Downstream Kanäle (Load balancing möglich) Jeder Upstream benötigt einen Downstream (MAC domains!) ab 2002

33 EVOLUTION DOCSIS DOCSIS 3.0 CHANNEL BONDING 1002 MHz Frequenz US Band DS Band 1 8 Upstream Kanäle ( 3.2 MHz oder 6.4 MHz) unterstützen load balancing & Channel bonding (bis 320Mbps) 4 bis 24-8 MHz Downstream Kanäle unterstützen load balancing & Channel-bonding (Downstream: bis 960Mbps) DOCSIS 1.x und 2.0 CMs funktionieren auf allen Kanälen Ausnahme: 6.4 MHz für D2.0 oder höher seit 2007

34 Höhere Bandbreiten Effizienz durch Wegfall von Kanalgrenzen 190MHz Bandbreitenblock a 25kHz bzw. a 50kHz effizienterer Forward Error Correction (LDPC) OFDM Modulation pro Kanal bestimmbar Höhere Spektrale Effizienz DOCSIS 3.1 DVB-C2 Kanalbreite DVB-C 256QAM DVB-C2 4096QAM Bandbreite pro 8MHz 8MHz 50,9Mbps 79,39Mbps 16MHz 50,9Mbps 81,4Mbps 24MHz 50,9Mbps 82,1Mbps 32MHz 50,9Mbps 82,4Mbps 64MHz 50,9Mbps 82,6Mbps

35 DOCSIS OFDM DOWNSTREAM BEISPIEL 1 MHz guard band 25 khz Subcarrier Abstand: 7600 subcarriers (8K FFT) 50 khz Subcarrier Abstand: 3800 subcarriers (4K FFT) 1 MHz guard band 190 MHz zusammenhängendes Spektrum 192 MHz Kanal Bandbreite, inklusive 1 MHz breite Guard-Bänder an jedem Ende 192 MHz verwendete Bandbreite (24 ch x 8 MHz = 192 MHz)

36 VORTEILE VON OFDM BEISPIEL: LTE INTERFERRENZ 74 MHz exclusion band 72 MHz Dieses ausgeblended Band entspricht der Lücke von neun 8 MHz-breiten Kanal- Slots plus einem 1 MHz Guard Band auf jeder Seite des Frequenzbandes 190 MHz zusammenfassendes Spectrum 192 MHz Kanal Bandbreite, inklusive 1 MHz breites Guard Band/Seite und 74 MHz ausgeblendetes Spektrum 116 MHz moduliertes Spectrum 14 Kanäle x 8 MHz = 112 MHz)

37 OFDM-KANN FAST ALLES Upstream mit mehreren Usern

38 OFDM-KANN FAST ALLES Single Carrier QAM: kurze breitbandige Übertragung Anfällig auf Impuls Noise und Ingress Noise OFDM: Lange Symbole -240x länger als Single Carrier QAM Immun gegen Impulse Noise Ingress beeinträchtigt nur einzelne Sub-Carrier

39 WAS IST ZU TUN? Phase 0: Nutzung des bestehenden Frequenzspektrums Phase 1: Node Segmentierung und Splits Phase 2: Erweiterung des Systems mit CCAP Phase 3: Erweiterung des Kapazität mittels DOCSIS 3.1 Features Schritt 3.1: Verwendung höherer Modulationen Schritt 3.2: Erweiterung des US-Spektrums auf 204/300 MHz Schritt 3.3: Erweiterung des DS-Spektrums 1.2/1.7 GHz Phase 4: HFC Netzwerk Grenzen erweitern Schritt 4.1: Frequenzlimitierung aufheben RFoG Schritt 4.2: optische link Limitierung aufheben Digitale Optik Phase 5: FTTH und EPON als Next Generation DOCSIS Phase 6: FTTH unter Verwendung von Arrayed Waveguide Gratings

40 PHASE 0: NUTZUNG DES BESTEHENDEN FREQUENZSPEKTRUMS Anpassung der CMTS Profile auf das Netzwerk ATDMA hilft mittels Ingress Noise Canceling SCDMA hilft gegen Impulse Noise Anpassung der Mittenfrequenzen im Upstream Im Feld Anpassung und Säuberungen durchführen Vorbereitungen für Node-Split und Frequenz-Split

41 PHASE 1: NODE SEGMENTIERUNG Dies wird der wichtigste Schritt für viele Jahre werden Verkleinerung der Zellen bringt eine Reduktion der Rauschbodens Höheren Durchsatz in der Service Gruppe Derzeitige mögliche Bandbreiten sind ausreichende um den ROI einzufahren

42 ABZWEIGER OHNE FERRITKERNE Ferrit Richtkoppler Flacher Frequenz Response. Anfällig auf Stromimpulse, PIM Kann keinen hohen Strom transportieren Etwas Temperatur Drift Brauchen wenig Platinen Platz High component count. Microstrip Richtkoppler Geringe Einfügedämpfung ~ 1dB weniger Tilted Frequenz Response. Keine Passive Intermodulation. Kann Strom transportieren. Sehr geringe Temperature Drift Brauchen mehr Platinen Platz. Wenig verbaute Komponenten. Technetix

43 MICROSTRIP ABZWEIGER Geringe Einfüge Dämpfung Microstrip Richtkoppler Knapp 1,2dB für eine 4-11 er Tap Hier Beispiel 4-17 er Tap Technetix

44 PHASE 2: EINFÜHRUNG VON CCAP Converged Cable Access Plattform Dies wird der wichtigste Schritt für viele Jahre werden Vereinigung von Edge-QAM und CMTS Höhere Kapazitäten der EdgeRouter Reduktion in Platzbedarf und Energieaufnahme Multicast Streaming und ABR Encoding ermöglichen e Video Kanäle OTT Funktionen in einem Gerät

45 NARROWCAST COMBINER OPTIMIEREN 30 dbmv 42 dbmv Isolation NCI 2- NCI 1 Attn 3 + DC + Attn = 55 db Port Isolation muss min 65dB entsprechen Intermodulationen verhindern gute SNR Passives Combing reicht nicht Isolation NCI 1- BC In Attn 2 + DC + Attn = 54 db 20 dbmv Technetix

46 AKTIVER NARROWCAST COMBINER 30 dbmv 17dB 16dB Isolation NCI 2- NCI 1 Attn 3 + DC + Attn = 75 db 42 dbmv 18dB Isolation NCI 1 BC In Attn 2 + DC + Attn = 73 db 10 dbmv 20 dbmv Technetix

47 PHASE 3: EINFÜHRUNG DVB-C2 DOCSIS 3.1 Modulationen nützen Mischbetrieb von Single Carrier QAM und OFDM Verwendung von OFDM mit 1024 oder 4096 QAM Derzeit noch keine realistische Einführung von 16k QAM Abschaltung von UKW-Radio und analog Fernsehen Erweiterung des Rückweges auf 204MHz Erweiterung des Vorwegs auf 1.2GHZ wenn möglich auch 1.7GHz

48 PHASE 3: EINFÜHRUNG DVB-C , 8 MHz Kanäle 96 MHz OFDMA Ein oder mehrere 192 MHz OFDM US Band DS Band 1002MHz Frequenz

49 PHASE 3: AUSNÜTZUNG UNTERSCHIEDLICHER MODEM PROFILE Gauss sche Verteilungskurve: Bei Single Carrier QAM nützen je nach SNR alle Modem QAM 256 mit dem gleichen Durchsatz 8bits/Sekunde/Hertz

50 PHASE 3: AUSNÜTZUNG UNTERSCHIEDLICHER MODEM PROFILE Gauss sche Verteilungskurve: Bei OFDM können je nach SNR unterschiedliche Modulationen verwendet werden. Intraway Corp.

51 PHASE 3: US STREAM PLANUNG 16 MHz extra Bandbreite ergibt rund 63Mbps an zusätzliche Bandbreite Intraway Corp.

52 PHASE 4: HFC LIMITIERUNGEN Verwendung von RFoG für FTTH Kann gleichzeitig mit der Phase 3 beginnen Digital Fiber eliminiert: die Längenrestriktionen Verbessert den SNR Einwände gegen Digital Fiber: Mehr Intelligenz im Feld Keine analog Signal Unterstützung Remote CMTS ist ein Sicherheits Risiko

53 PHASE 4.2: VERWENDUNG VON DIGITALE OPTIK Der optische Link wird in Zukunft entscheidend sein, wie hoch die verwendete Modulation sein kann

54 PHASE 5&6: FTTH, EPON ETC Aus heutiger Sicht sind Bandbreiten Bedürfnisse von 100Gbps beim Teilnehmer ab den Jahr 2030 nicht mehr ohne Optik realisierbar Arris

55 Gerald Nickel