RF over Glass (RFoG): Die ideale Migration zu FTTH.

WISI Wilhelm Sihn AG Hintermättlistrasse 9 550 Mägenwil Tel. 02 89 70 40 Fax 02 89 70 41 info@wisi.ch www.wisi.ch RF over Glass (RFoG): Die ideale Migration zu FTTH. RF over Glass, oder kurz RFoG, ist die einfache Lösung, um ihr Kabelnetz schrittweise auf Fiber to the Building (FTTB) oder Fiber to the Home (FTTH) auszubauen. Das System RFoG ist kompatibel zu den bereits existierenden HFC-Strukturen und lässt einen schrittweisen Ausbau zu. RFoG ist ein passives optisches Netz, das HF-Signale via Glasfaser an die Teilnehmer überträgt. Version 1.0

RFoG (RF over Glass) Die ideale Migrations-Strategie für Ihr HFC-Netz. Informationen und Überlegungen zur Migration und unterschiedlichen architektonischen Ansätzen von Andreas Nöthiger, Leiter Neue Technologien bei WISI Wilhelm Sihn AG. Nutzen: Kompatibilität zum HFC-Netz. RFoG ist die perfekte Vorbereitung des HFC-Netzes für die Zukunft. Es verbindet die herkömmliche HFC-Architektur in idealer Weise mit einer zukunftsweisenden FTTx- Technologie. Dabei kann es sich um FTTH (Fiber to the Home) oder auch um FTTB (Fiber to the Building) handeln. Der Schlüssel liegt in der weitgehenden Rückwärts-Kompatibilität. Es können sowohl existierende HFC-Infrastrukturen (Headend, Fasern, zum Teil optische Sender) als auch die bestehenden Cablemodems (inkl. emta) weiter verwendet werden. Ebenso wenig werden neue IT-Einrichtungen benötigt, z.b. für Provisioning, OSS und BSS. Kurzum: RFoG ist transparent für die heute im Einsatz stehenden Übertragungsmethoden wie analoges TV, digitales TV aber insbesondere auch Internet über DOCSIS. Das heisst vor allem aber auch: der Kunde nutzt weiterhin seine analogen und digitalen Endgeräte. Alle installierten RTV-Steckdosen in der Wohnung oder die ganze vorhandene Koax- Gebäudeinstallation können weiterhin verwendet werden. Die technische Methode. Im Downstream (Vorwärtspfad) werden die Signale mittels eines optischen Senders bei einer Wellenlänge von 1550 nm übertragen. Sie können mit einem EDFA (Erbium dopped Fiber Amplifier) verstärkt und optisch gesplittet werden. Über ein und dasselbe optische Verteilnetz werden aber auch die Retoursignale gesandt. Entscheidend ist hier, dass diese Sender nur genau in dem Moment Licht aussenden, wenn das nachgeschaltete Cablemodem Daten überträgt. Dadurch werden optische Kollisionen durch gleichzeitiges Senden in denselben Knoten verhindert. Optischer Sender Splitter HFC FiberNode CMTS Rückweg- Empfänger 1550nm Sender EDFA RFoG RFoG-Node WDM Splitter CMTS Rückweg- Empfänger ~ 20 km

Das Bild veranschaulicht das Prinzip von RFoG und den Unterschied zu HFC. Anstelle des heutigen Fiber-Nodes sitzt in Zukunft ein optischer Splitter. Die Verstärker bis in die Gebäude werden nicht mehr benötigt, sondern durch Glasfaser ersetzt. Daraus resultieren auch eine höhere Betriebssicherheit und ein kleinerer Stromverbrauch. Das Wesentliche kann folgendermassen zusammengefasst werden: RFoG ist das Migrationskonzept zu FTTx. RFoG ist bei SCTE in der Standardisierung (SCTE = Society of Cable Telecommunications Engineers). Kompatibel zu DOCSIS 2.0- / 3.0-Architektur. Der Physical Layer wird von HFC- auf PON-Struktur umgerüstet. Keine Rausch- und Ingress-Akkumulation mehr = günstiger im Support. Keine Investition in Backoffice-Equipment notwendig. Vermehrten Kundenforderungen nach FTTx-Lösungen kann entsprochen werden. Overlay von PON-Technologien wie GPON, GEPON oder sogar 10GEPON ist möglich. RFoG und GEPoN Overlay. 1550 nm Sender CMTS EDFA 1550nm Rückweg- Empfänger 110nm W D M RFoG Splitter RFoG XCVR RFoG XCVR RFoG XCVR PON ONT Backbone DS 1490nm, US 1310nm PON angehängt am WDM Port PON ONU PON ONU PON ONT PON Overlay Ein und dasselbe PON (Passives Optisches Netz) kann sowohl für RFoG als auch für alle anderen xpon Anwendungen gemeinsam genutzt werden. Dank unterschiedlichen Wellenlängen können die Anwendungen auf der gleichen Infrastruktur koexistieren. Wichtig ist die Wahl der Wellenlänge für RFoG. Zurzeit am kostengünstigsten sind Upstream-Laser mit 1310 nm. Allerdings wird dadurch die bevorzugte und standardisierte Wellenlänge für GPON blockiert und eine gemeinsame Nutzung wird schwieriger. Deshalb wird auch von der Amerikanischen SCTE eher 110 nm für RFoG favorisiert. Dank der gemeinsamen Nutzung wird eine PON-Lösung sehr ökonomisch.

Verschiedene Architekturen / Hub-Anwendungen. In der HFC-Technik kennen wir verschiedene Architekturen. Zum Beispiel verteilte mit abgesetzten Hubs. Entweder nur als opto-elektrische Repeater zur Steigerung der technischen Reichweite oder aber mit Zuführung von Narrowcast-Signalen (wie VoD und DOCSIS) zur Segmentierung. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist auch, ob die optische Anspeisung der Nodes gesplittet ist (z.t. unterschiedlich im Downstream gegenüber dem Upstream) oder ob eine 1:1-Beziehung besteht zwischen dem Sender und der Node. All diesen unterschiedlichen Anforderungen muss bei einer FTTx-Migration mittels RFoG Rechnung getragen werden, um eine kostenoptimierte Lösung zu finden. Nachfolgend sind einige Beispiele möglicher Szenarien dargestellt. Szenario 1: Fiber von HE direkt zu Node. HE DOCSIS VoD Broadcast- Signal (BC) Narrowcast- Signal (NC) Fiber- Node HüP RFoG - Headend Splitter Fiber Opt. CPE Die Narrowcast-Signale werden im Headend zugeschaltet. Bei Einsatz von RFoG kann dort segmentiert werden. Sinnvollerweise sind die optischen Splitter im Felde, z.b. beim Node- Standort oder beim letzten Verstärker. Dies, um auf der langen Übertragungsstrecke zwischen HE und Node, Fibern zu sparen, respektive keine Fiber nachrüsten zu müssen. Szenario 2: Mit Hub als opto-elektrischer Repeater, mit grossen Distanzen zwischen HE und Hub. HE DOCSIS VoD Hub nur Repeater Broadcast- Signal (BC) Narrowcast- Signal (NC) Fiber- Node HüP RFoG - Headend Nach Möglichkeit keine Fiber- Aufrüstung RFoG - Repeater Splitter Fiber Opt. CPE Im Wesentlichen ist diese Anwendung vergleichbar mit Szenario 1, aber der Hub muss in die Lage versetzt werden, mehrere Upstreams zum HE zu transportieren. Dasselbe gilt im DS vom HE zum Hub. Dafür gibt es von WISI spezielle RFoG Hub-Einrichtungen.

Lösung für Szenario 2: Hub als opto-elektrischer Repeater mit Übertragung der RFoG- Zellen zum Headend. WISI kann verschiedene Lösungen anbieten, um Hubs bedienen zu können. Eines der sehr interessanten Konzepte wird in deutschen BK-Netzen realisiert und eignet sich ebenfalls für Schweizer-Anwendungen. Fragen Sie uns nach der geeigneten Lösung für Ihr Netz. Headend PON übkvrst Telefonie Sender KVZ83-400 IP Empfänger VOD Bis 40km GF-Stern bis zum mini Node Mit einer solchen Lösung können wesentlich höhere Distanzen vom HE bis zum Teilnehmer realisiert werden. Alternativ kann die Anspeisung dieses KVZ auch koaxial erfolgen, falls die Glasfaser noch nicht zur Verfügung steht. Man spricht in diesen Fällen von FCF (Fiber- Coax-Fiber). Ab KVZ kann z.b. eine neue Überbauung mit RFoG versorgt und später nahtlos ins FTTx integriert werden. Szenario 3: Mit Narrowcast-Einspeisung im Hub. Die Narrowcast-Datensignale werden per IP (GE-Link) zum Hub geführt und dort als DOCSIS-Signale in die einzelnen sogenannten Service-Groups eingespeist. HE DOCSIS VoD Fiber- Node Hub als NC- Knoten Broadcast- Signal (BC) Narrowcast- Signal (NC) HüP IP 3P- IP 3P- Dienste Dienste Nach Möglichkeit keine Fiber- Aufrüstung RFoG - Headend Splitter Fiber Opt. CPE

Typische Zellengrössen und Ausbauschritte bei RFoG-Systemen. RFoG für sich betrachtet verhilft noch nicht zu grösserer Kapazität für die Datenübertragung, aber es erzeugt die Voraussetzung dafür. Wichtig ist deshalb die Bemessung der einzelnen Zellen in der RFoG-Welt meist mit Service-Groups bezeichnet. Dabei unterscheiden wir, wie in der HFC-Welt, zwischen den Service-Groups im Downstream und im Upstream. Die kleinste Einheit eines PON s (des Passiven Optischen Netzes) sind 32 Teilnehmer (also optische Splitter / Combiner mit 32 Abgängen). Die nachfolgende Illustration soll dies veranschaulichen. Service-Group Grundkonfiguration für 128 DS- und 4 x 32 US-Zellen. Downstream in 1 DS Service- 1 x 128 Teilnehmer W D M 1:32 W D M 1:32 Upstream out 4 US Service- 4 x 32 Teilnehmer W D M W D M 1:32 1:32 In einer ersten Ausbauphase genügt meistens eine Zellengrösse wie wir sie von der HFC- Welt kennen, nämlich ca. 500 Teilnehmer im Downstream und ca. 125 im Upstream. Dies kann mit RFoG einfach erreicht werden durch vorgeschaltete HF-Combiner respektive Splitter.

Produkte und Lösungen von WISI für die unterschiedlichen Szenarien. Die typische Lösung für verschiedene Szenarien. Einspeisung der Narrowcast-Signale im Headend oder im Hub. Mit den nachfolgenden Geräten lassen sich unterschiedliche Konfigurationen herstellen für die Einspeisung des Narrowcast-Signals sowohl im Headend wie auch im Hub. Externer Modulator Typ LT87 in verschiedenen Ausführungen. Geeignet für Distanzen bis 80 km (mit EDFA). 1 oder 2 Ausgänge. Führend in SBS-Unterdrückung für bis zu 20 dbm Ausgangspegel. Kompakt: nur 1 Höheneinheit Rackspace. Zwei Netzteile; Redundant und Hot Swappable. Überwachung mittels SNMP Control Interface. Optische Verstärker Typ LAxxE. Grosse Vielfalt an Typen von 1 bis 4 optischen Ausgängen. Sehr rauscharm, speziell für CATV-Anwendungen. Grosser Eingangs-Dynamik-Bereich Sehr stabiler Ausgangspegel. Überwachung mittels SNMPv2 Control Interface.

Ein Gehäuse für alle Komponenten. CB 92 Baugruppenträger für 8 Module und 2 Netzgeräte. CD 24/25 Netzgeräte. CD 8 Optischer Sender, direkt modulierter Laser bis 20 km. CD 87 Optischer Verstärker. CD 82/83 Optische Splitter. CD 85 WDM-Filter. CD 81 Optischer 2-fach Rückwegempfänger. Micro Node RFoG LR83. Kompakte RFoG Micro Node für Installation in der Wohnung oder im Keller- Übergabepunkt. Integriertes Netzteil. Optische ALC (Automatic Level Control). Extrem rauscharmer Empfänger bis -8 dbm. Ausgangspegel: 90 dbuv / 4 db Slope für direkte Versorgung bis zu 8 Anschluss-Dosen (oder Wohnungen). Compliant zu SCTE ISP 910. Mit 1310 nm FP- oder 110 nm DFB-Laser erhältlich. Optional mit integriertem Filter für GPON-Parallel-Betrieb.

Konfigurations-Beispiele je nach Teilnehmerzahl. Nachfolgend werden einige typische Konfigurationen dargestellt. Eine sehr günstige Einstiegsvariante für 12 Teilnehmer ist möglich mit einem einzigen Baugruppenträger von HE. Er enthält alle Module inklusive dem direkt modulierten optischen Sender von 1550 nm und +9 dbm Ausgangsleistung. Je nach Anzahl Teilnehmer werden dann weitere Baugruppen in eigenen 19 -Chassis als Ergänzung erforderlich. Beispiel 1: 12 Teilnehmer resp. Gebäude resp. Micronodes. 1 PON für 12 Gebäude 1x Upstream 1x CD8S 1x CD83S 1x CD81R 1x CD72E 1x CB92A 2x CD25 Optical Transmitter 2x WDM 1310/1550 nm Rückwegempfänger Rückkanalsummierer Grundeinheit Netzteil 1x PON Beispiel 2: 32 Micronodes. 1 PON für 32 Gebäude 1x Upstream 1x PON 1x CD8S 1x CD87S 1x CD83S 1x CD81R 1x CD72E 1x CB92A 2x CD25 Optical Transmitter EDFA 2x 20 dbm 2x WDM 1310/1550 nm Rückwegempfänger Rückkanalsummierer Grundeinheit Netzteil

Beispiel 3: 4 Micronodes. 2 PON für 4 Gebäude 1x Upstream 2x PON 1x CD8S 1x CD87S 1x CD83S 1x CD81R 1x CD72E 1x CB92A 2x CD25 Optical Transmitter EDFA 2x 20 dbm 2x WDM 1310/1550 nm Rückwegempfänger Rückkanalsummierer Grundeinheit Netzteil Beispiel 4: 9 Micronodes. 3 PON für 9 Gebäude 1x Upstream 1x CD8S 1x CD82S 2x CD87S 2x CD81R 1x CD72E 1x CB92A 2x CD25 Optical Transmitter Optical 2x Splitter EDFA 2x 20 dbm Rückwegempfänger Rückkanalsummierer Grundeinheit Netzteil 3x PON 1 WDM 4x WDM 1310/1550 nm

Beispiel 5: 128 Micronodes. 4 PON für 128 Gebäude 1x Upstream 1x CD8S 1x CD82S 2x CD87S 2x CD81R 1x CD72E 1x CB92A 2x CD25 Optical Transmitter Optical 2x Splitter EDFA 2x 20 dbm Rückwegempfänger Rückkanalsummierer Grundeinheit Netzteil 4x PON 1 WDM 4x WDM 1310/1550 nm Beispiel : 25 Micronodes. 8 PON für 25 Gebäude 1 LT87F Optical Transmitter 2 LA20E 08x1 EYDFA 8x 20 dbm 4x CD81R Rückwegempfänger 1x CD72E Rückkanalsummierer 2x Upstream 1x CD72B Rückkanalsummierer 1x CB92A Grundeinheit 2x CD25 Netzteil 8x PON 2 WDM 8x WDM 1310/1550 nm

Beispiel 7: 512 Micronodes. 1 PON für 512 Gebäude 1 LT87F Optical Transmitter 2 LA20E 1x1 EYDFA 1x 20 dbm 4x CD81R Rückwegempfänger 1x CD72E Rückkanalsummierer 2x Upstream 1x CD72B Rückkanalsummierer 1x CB92A Grundeinheit 2x CD25 Netzteil 4x CD81R Rückwegempfänger 2x CD72B Rückkanalsummierer 2x Upstream 1x CB92A Grundeinheit 2x CD25 Netzteil 1x PON 2 WDM 8x WDM 1310/1550 nm 2 WDM 8x WDM 1310/1550 nm Die Fiber am richtigen Ort: bei Neuerschliessungen. Bis und mit den Konfigurationen für 128 Teilnehmer finden alle Aktiv-Komponenten im 19 - Baugruppenträger CB92A Platz. Alle diese Module sind konzipiert für den Betrieb in einer Verteilkabine. Dies bedeutet, dass solche RFoG-Knoten im Felde aufgestellt werden können, direkt hinter dem letzten Koaxanschluss (Trunk-Verstärker). Dadurch kann die Fiber in einer ersten Phase genau dort eingesetzt werden, wo es am meisten Sinn macht: bei der Erschliessung neuer Gebäude oder ganzen Überbauungen.

Kostenübersicht für RFoG. Nachfolgend ist eine Grobkosten-Übersicht dargestellt für RFoG-Systeme. Es handelt sich dabei um die Materialkosten für die Zentralen- und Node-Ausrüstungen jeweils ohne Montage und ohne LWL-Verkabelung. Damit hat man eine gute Darstellung des Materialanteils der Portkosten. Beim Einsatz von RFoG als FTTB ist zu beachten, dass die Kosten jeweils noch durch die Anzahl der Wohneinheiten, welche mit einer Micro-Node versorgt werden, dividiert werden kann. Beim Material handelt es sich um die CD-Produktereihe, wie sie auch bei den grossen Netzen in Deutschland eingesetzt werden. Für 25 Nodes und mehr werden dann ergänzend die Optischen Sender und Verstärker der LT- und LA-Baureihe in 19 -Bauweise eingesetzt. Die Kosten pro Port resp. pro Node werden günstiger, je mehr Nodes ab einer Zentrale versorgt werden. Der Wert korreliert endlich bei etwa CHF 580. / Node bei 1024 Nodes. Sollte z.b. ein 4-Familienhaus angespeist werden, so betragen die anteiligen Kosten pro Wohnung noch 145.. Allerdings ist zu beachten, dass bereits 1024 Nodes in einer einzigen Servicegroup (d.h. alle erhalten die gleiche Narrowcast-Information) sehr viel sind. Kosten RFoG/Gebäude inkl. Node in CHF 1'00.00 1'400.00 1'200.00 CHF/Gebäude 1'000.00 800.00 00.00 400.00 200.00 0.00 12 32 4 9 128 25 512 1024 2048 409 Anz. Gebäude Kosten Hub (CHF) Kosten Nodes (CHF) Abbildung 1 Kosten pro Node mit Anteil Zentrale Letztlich sollte RFoG, resp. FTTx ja auch einen Kapazitätsvorteil gegenüber HFC bringen. Deshalb wird man sich in der Praxis z.b. auf Service-Groups von 128 512 Teilnehmer beschränken. Ein optimaler Wert ist: 128 Teilnehmer im Downstream und 4 x 32 Teilnehmer im Upstream. Als Einstieg können aber durchaus auch 512 Teilnehmer im Downstream und 4 x 128 Teilnehmer im Upstream bedient werden. Danach kann man sukzessive eine weitere Teilung, je nach Kapazitätsbedarf, vornehmen.