2. Breitbandtag Niedersachsen NGA - Technik und Leistungsfähigkeit Manfred Hammer November 2010
Überblick Definition NGA (Next Generation Access) Aufgaben eines Zugangsnetzes Bandbreitenanforderungen* Offene Zugangsnetze* Technische Lösungsszenarien im Bereich NGA Kupfer Kupferdoppelader (ADSL, SHDSL, VDSL) Koaxialkabel (DOCSIS 2.0/3.0) Stromversorgungskabel (Powerline)* Glas Breitbandfunk (WLAN, WiMAX, 2G, 3G, 4G, Satellit)* Ausblick * Ganz oder teilweise im Backup 2 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Definition Next Generation Access (NGA) Das NGA ist das Nachfolgenetz des existierenden Telekommunikationszugangsnetzes, das unbegrenzte Breitbanddienste unabhängig von Zeit und Distanz der Inanspruchnahme liefert. Das NGA stellt ausreichende Netzkapazität für den Nutzer zu Verfügung, um Zugang zu allen verfügbaren Diensten und Applikationen zu haben Das NGA hat Eigenschaften und Funktionalitäten für ausreichende Qualitätssicherung der angebotenen Dienste und Applikationen (QoS, QoE) Das NGA ist hoch zuverlässig Das NGA ist offen für Dienste- und Applikationsanbieter Zu jedem Zeitpunkt muss genügend Bandbreite und Qualität vorhanden sein 3 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Aufgaben eines Zugangsnetzes Zubringerbandbreite als gemeinsame Bandbreite für die zu versorgenden Teilnehmer Anschlussbandbreite begrenzt durch die dedizierte Portgeschwindigkeit für den zu versorgenden Teilnehmers Summe der Anschlussbandbreiten der angeschlossenen Teilnehmer für ein dediziertes oder gemeinsames Medium Aggregation Bandbreite beim Teilnehmer begrenzt durch CPE Zu unterscheiden ist die maximal mögliche und die durchschnittliche Bandbreite 4 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Technische Lösungsszenarien im Bereich NGA Festnetz Kupfer Doppelader (SHDSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL2, VDSL2-DSM) Koaxial (DOCSIS 2.0/3.0) Stromversorgung (Powerline)* Glasfaser (P2P, AE, GPON) Hybrid Glas & Kupfer Breitbandfunk* - meist in Hybridausführung mit dem Festnetz WLAN WiMAX GSM/EDGE (2G) UMTS (3G, 3G/HSPA, 3G/HSPA Ev.) LTE (4G, LTE Advanced) Satellit (uni- und bidirektionale Antennen) Breitbandversorgung über Kupfer, Glas und Funk * Ganz oder teilweise im Backup 5 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Kupferdoppeladerbasierende Lösungsmöglichkeiten Data rate [Mbps] 200 100 60 20 8 VDSL2 with DSM L3 VDSL2 ADSL2plus ADSL2 Hohe Datenrate Man erwartet von DSM L3 eine Bandbreitenerhöhung als auch eine größere Reichweite für VDSL VDSL2 bietet die höchste Bandbreite bei kurzen Leitungslängen sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch ADSL2+ erreicht hohe downstream Datenraten bis zu 3km, danach verhält es sich wie ADSL2 ADSL2 erreicht bei 5 km etwa 1 Mbit/s in Abhängigkeit von Leitungsqualität und Übersprechen SHDSL.bis ermöglicht symmetrischen Service bei großen Entferfernungen zum HvT Quelle: Alcatel-Lucent 2 SHDSL.bis 1 km 2 km 3 km 4 km 5 km Line Length Große Leitungslänge Quelle: Nokia Siemens Networks und Infineon Korrespondieren stark mit hybriden Kupferdoppelader- & Glaslösungen 6 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Kabelnetzarchitektur DOCSIS 2.0/3.0 CM RFoG CPE Head End ISP Internet CM HFC bidirektional CMTS Managed IP IP CM Server DHCP TFTP Radius VoIP, Application Server DOCSIS IP transparent <= 15-20 km 400-2000 WE <= 400 Mbps DL <= 100 Mbps pro Tln DOCSIS CM CMTS DHCP RADIUS TFTP Data Over Cable System Interface Specification Cable Modem Cable Modem Termination System Dynamic Host Configuration Protocol Remote Authentication Dial-in Use Service Trivial File Transfer Protocol DOCSIS über Glas (DPON, RFoG) erweitert die Anwendungsfälle von HFC 7 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Leistungsfähigkeit moderner Glasfasernetze FTTB/H Glasfaserverteiler / POP Feld Gebäude Durchgehende Glasfaseranlage Point -to- Point EthN-Switch/OLT Spleiß Rein passive Glasfaseranlage Keine elektrischen Anlagen im Feld Wartungsfreundlich Kosten-effizienter Tiefbau Active Ethernet Sehr wenige Fasern in der Zuführung Wenig Bedarf an Leerrohr EthN-Switch EthN-Switch(karten)im MFG Sehr wenig POP-Fläche notwendig Das beste aus beiden Welten GPON Rein passive Glasfaseranlage OLT Splitter Sehr geringer Stromverbrauch Sehr hohe Kosteneffizienz Zukunftssichere Versorgung durch Glasfasernetze 8 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Netzarchitektur zu P2P, AE, GPON und xdsl über eine Plattform Internet IPTV NGN/IMS Srache bis zu 20 km 28dB optical budget Einfamilienhaus Class 5 Sprache RF Video IP/MPLS VPLS V5.2 SR ESS NMS GigE 10 GigE Sprach Gateway Konvergenter OLT V-OLT 2.5 Gb/s WDM Video Coupler 1.25 Gb/s bis zu 1:64 splitters Wellenlängen O/I-Series ONTs B-Series ONTs M-Series ONTs Firmen (SOHOs/SMEs) STB / TV PC Black/SIP phone Upstream Data Downstream Data Downstream RF Video 1310nm 1490nm 1550nm Mehrfamiliengebäude Versorgung kombinierter Glasfaser- und Kupferdoppeladernetze 9 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Lösungsszenarien zu Breitbandfunktechnologien Datenrate und Reichweite ist abhängig vom Frequenzband Verfügbare und zukünftige Technologien: WLAN (Wireless Local Area Network) EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) HSPA (High Speed Packet Access, UMTS-Broadband) WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) LTE (Long Term Evolution) 300 Mbps/Zelle 1 Mbps/Zelle 42 Mbps/Zelle 80 Mbps/Zelle 1000* Mbps/Zelle * Durch Bündelung mehrerer LTE-Kanäle und Kooperation benachbarter Basisstationen bzw. Verstärkung des Funksignals durch Relaystationen. Breitbandfunktechnologien für schnelle Anbindung weißer Flecken 10 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung: Die Breitbandstrategie der Bundesregierung (Ziele 2010, 2014) als wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum NGA Freisetzung der Digitalen Dividende für die Breitbandversorgung weißer Flecken, Frequenzen für LTE wurden bereits ersteigert Vielfalt von einsetzbaren Technologien maßgeschneidert für den praktischen Anwendungsfall vorhanden Die ultimative Lösung mit sehr hohem Potenzial wird auf Glas hinauslaufen Ausblick: Fünfter Nationaler IT-Gipfel in Dresden (07. Dezember 2010) http://www.bmwi.de/bmwi/navigation/technologie-und-innovation/informationsgesellschaft/it-gipfel.html Informationen u.a. zu Technische Aspekte Offener Zugangsnetze zum Download vorhanden (> 07.12.10), sowie Publikationen früherer IT-Gipfel Besuchen Sie das Portal zum IT-Gipfel! 11 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Backup zum Inhalt 12 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Zuordnung von Bandbreiten zu Applikationsanforderungen Neben der Bandbreite treten unterschiedlichste QoS-Anforderungen im NGA auf 13 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Offene Zugangsnetze Endnutzer Diensteanbieter (Privat, Öffentlich & Geschäftlich) Aktives Netz (Netzgeräte und -systeme, Geschäfts & Betriebsunterstützung) Passive Infrastruktur (Kabelgräben, Kabelkanäle, Glasfaserkabel) Endnutzersupport für bereitgestellte Dienste Kundensupport für Dienstebereitstellung, Verbindungs- und Netzfragen Kundensupport für Infrastrukturfragen und Glasfasern Offene Netze sind: 1. Netzkompositionen, die Diensteanbieter von Netzbetreibern und Infrastruktureigentümer separieren. 2. Technologieunabhängig und offen für alle Endnutzer. 3. Nichtexklusiv und ermöglichen mehreren Einzeldienstanbietern konkurrierende Dienste den Endnutzern anzubieten. 4. Sind zwei oder mehr separate Geschäfte, da das Geschäft Bauen und Betreiben der Netzinfrastruktur ist getrennt von den Geschäften der Diensteanbieter für die Endnutzer über diese Infrastruktur. 5. Sind für die langfristige Zukunft vorbereitet, da die Faserinfrastruktur eine langfristige risikoarme Investition ist und das aktive Netz hochflexibel und leicht aufrüstbar ist. 6. Finanziell nachhaltig und zukunftssicher durch unterschiedliche Geschäftsmodelle. Next Generation Access (NGA) auf der Basis von Offenen Zugangsnetzen 14 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Mögliche Geschäftsmodelle im Open Access Diensteanbieter Netzbetreiber Infrastruktureigner Diensteanbieter Integrierter Netzbetreiber Integrierte Diensteanbieter Infrastruktureigner Quelle: Alcatel-Lucent Dienstewettbewerb Infrastrukturwettbewerb Alle Konzepte sind gleichwertig möglich und sinnvoll, aber abhängig von (lokalen) Marktgegebenheiten Infrastrukturwettbewerb nicht allerorten wirtschaftlich möglich Problematik der Transaktions-, Beschaffungs- und Vermarktungskosten Der Phantasie möglicher Geschäftmodelle sind keine Grenzen gesetzt 15 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Breitband Powerline Quelle: Nokia Siemens Networks Quelle: Alcatel-Lucent Quelle: Nokia Siemens Networks Störungen von Funkdiensten etc. durch mangelnde Abschirmung möglich 16 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Überblick Funktechnologien Mobilitätsbereich High High speed speed LTE = Long Term Evolution Vehicle Vehicle Walk Walk Fixed Fixed Vehicular Vehicular Rural Rural Vehicular Vehicular Urban Urban Pedestrian Pedestrian Nomadic Nomadic Fixed Fixed Urban Urban Indoor Indoor Personal Personal Area Area Quelle: Alcatel-Lucent GSM GPRS DECT EDGE Bluetooth 3G: UMTS, EV- DOrA HSDPA, DOrB WLAN 802.11 Beyond 3G 3GPP LTE 3GPP2 Rev.C IEEE 802.16m 802.16e WiMAX 802.16d WiMAX 0.1 1 10 100 Mbps Nutzer Datenrate Wichtige Leistungsparameter sind Bandbreite, Mobilität, Reichweite, Latenzzeiten 17 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Bandbreitenreichweiten des Breitbandfunks Technologie und Einsatzort GSM 900 Sprache Reichweiten [km] je Funkzelle für Outdoor - Versorgung EDGE 900 (100kBit/s) UMTS 2100 (384kBit/s) UMTS 2100 (HSDPA 1MBit/s) LTE800 1MBit/s LTE800 10MBit/s LTE2600 1MBit/s LTE2600 10MBit/s städtisch 3,8 1,8 1,7 0,8 3,0 1,5 1,3 0,6 vorstädtisch 7,3 3,4 3,7 1,8 5,2 2,6 2,7 1,4 ländlich 17,7 8,2 10 4,9 12,4 6,2 7,7 3,9 Technologien im Frequenzbereich Zellreichweiten [km] zur oberhalb 3400 MHz Outdoor- Versorgung Bemerkung Wimax 3400 MHz 3 WLAN 5400 MHz Rundstrahler 0,3 Strahlungsleistung max. 1 Watt WLAN 5400 MHz Richtantenne 15 Sichtverbindung mit Richtantennen (Strahlungsleistung max. 1 Watt) Quelle: T-Mobile Bemerkung: Die Reichweiten und Bandbreiten sind von zahlreichen Parametern wie Frequenzen, Sendeleistung, Interferenzen, Signal-Rausch-Verhältnis, Modulationsverfahren (spektrale Effizienz), Nachbarzellen, Antennenhöhe, Gelände, Nutzerstandortverteilung ( Atmung der Zelle ) und ggf. von Wetterbedingungen bei sehr hohen Frequenzen etc. abhängig. Breitbandfunktechnologien für mobile, portable und ortsfeste Nutzung 18 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Satellitenanbindung Praktische Hinweise: Abdeckung in Westeuropa lückenlos Unverbauter Blick zum Satelliten Große Übertragungszeiten 300 msec Uplink z.b. 128 kbps; Downlink z.b. 1024 kbps, stark abhängig von der Zubringerbandbreite, der Anzahl der Teilnehmer in der Ausleuchtzone und des Tarifmodells (dediziert, Fair Use,...) Shared Medium in der Ausleuchtzone Wetterabhängig Verbindungsinitialisierung oft mit Mobilfunk- oder Festnetzanschluss 19 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Interoperabilität über BSA Kernnetz des OA-Nehmers 1 IMS-Funktionalität Open Access Nehmer 1 API API NASS RACS Kernnetz des OA-Anbieters IMS-Funktionalität BSA 1 NE Open Access Anbieter BSA 2 NE NE API Open Access Nehmer 2 Quelle: Alcatel-Lucent Bemerkung: BSA auch realisiert über die A10-NSP Schnittstelle Interoperabilität in Offenen Zugangsnetzen 20 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
1.000 Mbps High Speed Internet Access for the End User 21 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####
Alcatel-Lucent 22 NGA Technik und Leistungsfähigkeit November 2010 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2006, #####