EVOLUTIE VAN VASTE TOEGANGSNETWERKEN IN BELGIË -DE WEG NAAR FIBER TO THE HOME-

Universiteit Gent Faculteit Ingenieurswetenschappen

Vakgroep: Informatietechnologie (INTEC) Voorzitter: prof. dr. ir. P. Lagasse Onderzoeksgroep: Broadband communication networks (IBCN) Voorzitter: prof. dr. ir. P. Demeester

EVOLUTIE VAN VASTE TOEGANGSNETWERKEN IN BELGIË -DE WEG NAAR FIBER TO THE HOMEdoor Elie Boonefaes

Promotoren: prof. dr. ir. M. Pickavet en dr. ir. D.Colle Scriptiebegeleiders: ir. B. Lannoo, ir. S. Verbrugge en J. Van Ooteghem Medebegeleider: ir. K. Haelvoet (Telenet)

Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk elektrotechnisch ingenieur. Academiejaar 2005-2006

Voorwoord

Graag zou ik iedereen willen bedanken die heeft bijgedragen tot de verwezenlijking van dit eindwerk, in het bijzonder dank ik: •

mijn promotoren, die naast het aanbieden en begeleiden van deze thesis ook geholpen hebben met zoeken naar een stageplaats.

•

mijn begeleiders wil ik bedanken voor de tijd die ze hebben vrijgemaakt voor de verschillende vergaderingen en hun hulp bij de afwerking en sturing van de thesis.

•

Telenet en i.h.b. Kurt Haelvoet, voor het realiseren van de stage, waar ik samen met Lieven Verslegers, een eerste voeling met het onderwerp FttH heb gekregen.

•

Mijn begeleiders en Tim Florizoone voor het herlezen van de thesis.

•

mijn ouders, zonder wiens steun ik onmogelijk deze studies gevolgd zou kunnen hebben.

“De auteur geeft de toelating dit afstudeerwerk voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van het afstudeerwerk te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit dit afstudeerwerk.”

Elie Boonefaes, mei 2006

ii

Overzicht Evolutie van vaste toegangsnetwerken in België -De weg naar Fiber to the Homedoor Elie Boonefaes Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van Burgerlijk elektrotechnisch ingenieur Academiejaar 2005-2006 Promotoren: Prof. dr. Ir. M. Pickavet en dr. Ir. Colle Scriptiebegeleiders: Ir. B. Lannoo, Ir. S. Verbrugge en J. Van Ooteghem Medebegeleider: Ir. K. Haelvoet. (Telenet) Faculteit Ingenieurswetenschappen Universiteit Gent Vakgroep: Informatietechnologie (INTEC) Voorzitter: prof. dr. ir. P. Lagasse Samenvatting Toegangsnetwerken vormen de bottleneck in het huidige wereldwijde digitale netwerk. De datasnelheden liggen er enkele grootordes lager dan die van het backbonenetwerk enerzijds en het thuisnetwerk anderzijds. De stijgende vraag naar bandbreedte, mede door de opkomst van triple play diensten (besproken in deel II), vereist aanpassingen aan het toegangsnetwerk. Hoofdstuk 1 en 2 bespreken de in België bestaande toegangsnetwerken, met name DSL –en kabelnetwerken. Er wordt aangetoond hoe het capaciteitsprobleem kan worden aangepakt door het introduceren van nieuwe technologische standaarden en het invoeren van optische vezel in het netwerk. Om de bottleneck volledig te doen verdwijnen moet men een volledig optische netwerk uitbouwen, dan spreekt men van Fiber to the Home. (Hoofdstuk 3) Deel III gaat na in hoeverre het economisch haalbaar is om in België FttH te realiseren vanuit de huidige netwerken. Hiervoor werd een specifiek kosten-baten model opgesteld. Het model toont aan dat de volledige FttH roll-out in België niet realiseerbaar is. Slechts enkele specifieke scenario’s, zoals een bovengronds netwerk of gerichte stedelijke uitbouw blijkt op middellange termijn (2020) haalbaar.

Trefwoorden: Fiber to the home, toegangsnetwerken, kosten-baten analyse.

iii

Extended Abstract

The evolution of fixed access networks in Belgium: the road to Fiber to the Home. An economic assessment of an all optical roll out. E. Boonefaes Abstract- Full optical networks, better know as Fiber to the Home (FttH), are emerging worldwide. Their capacity outperforms that of the other fixed networks, but the costs associated with a FttH roll out still remain challenging. This paper evaluates the feasibility of an optical access network covering the Belgium market. I. INTRODUCTION

T

HE coverage of data communication services in Belgium is provided both by DSL (digital subscriber line) and HFC (hybrid fiber coax) networks. They rely on copper or coaxial transport media, thus having much smaller bandwidth than optical networks, which use glass fiber. These types of access networks are generally seen as the bottleneck within the entire network architecture, this is often referred to as the ‘last mile’ problem. Currently telecommunication companies are preparing their networks for triple play, the combination of Internet, TV and telephone services distributed over the same network. This network convergence leads to a substantial increase in the demand of bandwidth. At this moment, the existing access networks are not capable to sustain this increase. Two different solutions can be selected to deal with this problem. Firstly there’s the evolutionary approach. This addresses the problem gradually by updating the technological standards and slowly introducing more fiber in the access network The other solution, the revolutionary approach; consists of building a new FttH network. An all optical network completely replaces the existing DSL –or HFC networks, hence solving the bottleneck.

possibility to introduce new DSL technologies with increased bit rates. See Table 1 HFC networks evolved out of the original TV distribution networks and combine optical fiber with coaxial cable. An optical connection arrives in an optical node that feeds one service area with a shared coaxial network. The number of homes passed within the same service area is generally around 1100. Increasing the capacity requires decreasing the service areas, thus increasing the number of optical nodes hence increasing the amount of fiber in the network. The combination of smaller SA’s and new standards make this network capable of offering triple play services in the near future. TABLE 1 EVOLUTIONARY UPDATES Standard bit rate DS DSL standards[1] ADSL 4-8 Mbps ADSL2 / 2+ 12 Mbps VDSL 26-52 Mbps VDSL2 100 Mbps HFC standards[2] DOCSIS 1.x 42-56 Mbps (shared) DOCSIS 2.0 42-56 Mbps (shared) DOCSIS 3.0 180 Mbps (shared)

B. Revolutionary approach Instead of a slow evolution towards FttH; this approach corresponds to a fast transformation. The new optical network will be future proof and has no capacity problems anymore. Optical components have reached a competitive price and the operational costs are lower than both DSL and HFC networks. Before being able to enjoy these advantages, network operators will have to invest a lot to build the infrastructure. The main costs will be the digging costs to replace the cables. An economic model has been developed to calculate and analyse these costs. III. ECONOMIC MODEL

II. UPDATING THE NETWORK A. Evolutionary approach. The DSL network is controlled by Belgacom and has nationwide coverage. The twisted pair copper wire (TP) in this type of network has a high attenuation and creates a trade-off between copper length and bandwidth. Shortening the TP creates the

A. Model Fig. 1 shows the general structure of the created model. The total digging and component costs, specified for different areas, can be calculated. This results in the CAPAX value. If the total cost is related to the duration of the project (defined by the payback period) it is possible to calculate the iv

necessary revenues to finance the investment. The revenues are converted to an extra monthly fee charged to the customer. This will be a crucial value when evaluating the network upgrade. The other important value will be the depreciated (DP) total cost. This is the cost that takes the time value of money into account. Payback Period

Digging cost

Component cost

values have to be lower than 20 €. Table 3 shows that the values from the original scenarios are not permitting a FttH roll out. TABLE 3 REVENUES

Extra monthly fee 41,1 € 35,6 € 43,7 € 32,2 €

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4

Tab. 3. Extra monthly fee charged to costumer. CAPEX

C. other roll-outs. Revenues

Total cost Time Value DP Total cost

Fig. 1. General overview of the used economic model. The different costs are calculated to obtain the CAPEX, this results in the total value. Combined with the payback period one can calculate the necessary revenues.

B Scenarios The economic model has been used to evaluate four different scenarios. The evolutionary and revolutionary are related to the two different access networks. Scenario 1 is the revolutionary DSL upgrade, scenario 2 the evolutionary DSL upgrade. Same has been done for the HFC network (scenario 3&4). All the scenarios relate to a complete FttH rollout in Belgium IV. GENERAL RESULTS A. Total costs. Table 2 shows the different costs for all four scenarios. The evolutionary approach (2&4) is always more expensive than the revolutionary (1&3) one. This is due to the extra equipment costs.


TABLE 2 TOTAL COSTS Total cost Depreciated cost 3.517 M€ 1.889 M€ 4.589 M€ 2.043 M€ 3.809 M€ 2.045 M€ 3.918 M€ 1.634 M€

Tab. 2. Total costs for the different scenario’s, (M€ is million Euro)

Depreciated costs are more significant for project investment analysis. The evolutionary scenarios show the highest difference between total and depreciated costs. When building a network according to the evolutionary approach, FttH related digging costs are concentrated more at the end of the project. This results in a lower depreciated total cost. B. Revenues. The second value that will influence the feasibility of a scenario is the extra monthly fee that will be charged to the costumer. Economically realistic

It is not possible to implement one of the original scenarios. However it’s interesting to look into some modified FttH roll-outs. The model demonstrates that the digging cost represents more than 80% of the total cost. When looking closer to the costs it shows that rural areas are 3,5 times more expensive to perform the digging operation relative to urban areas. Suburban areas differ by only a factor 1,6 Taking this into account, it is useful to look at a FttH roll-out in these particular areas. A last modification that has been done is inspired by the Japanese FttH success story[3]. They lay the optical network entirely above ground.


TABLE 4 MODIFIED FTTH ROLL OUTS Urban&Suburban Urban Above ground 28,6 € 24,1 € 10,9 € 26,9 € 24,6 € 17,1 € 31,6 € 25,0 € 11,0 € 25,1 € 20,8 € 12,4 €

Tab. 4. Extra monthly fee charged to costumer.

When evaluating Table 4, only the above ground roll-outs appear economically feasible, some dense urban areas can be successful too. V. CONCLUSION The FttH roll-out in Belgium will follow the evolutionary approach. The current access networks are able to keep up with the growing bandwidth demand for at least 10 more years. A FttH network will not be likely in a medium term period. The total costs are too high and the extra fee charged to the costumers would almost double the current fees. In 2020 Belgium will not have a nationwide FttH coverage. Only some localized roll-outs are economically realistic. REFERENCES [1] Frank Sjöberg, A VDSL Toturial, 2000 [2] Prof Martens, cursus HFC access Networks, 2005 [3] Yano Research Institute, FttH market in Japan, 2005

v

Inhoudstafel VOORWOORD .......................................................................................................................................................II OVERZICHT .........................................................................................................................................................III EXTENDED ABSTRACT ....................................................................................................................................... IV INHOUDSTAFEL .................................................................................................................................................. VI LIJST VAN GEBRUIKTE AFKORTINGEN .............................................................................................................. VIII DEEL I: TECHNOLOGISCH OVERZICHT VAN DE VASTE BREEDBAND TOEGANGSNETWERKEN. ...............................................................................................................................1 HOOFDSTUK 1 DIGITAL SUBSCRIBER LINE (DSL) ...............................................................................................2 1. Inleidend overzicht .....................................................................................................................................2 2. Technologie DSL ........................................................................................................................................4 2.1 Transmissiekanaal.................................................................................................................................................4 2.2 Duplexing..............................................................................................................................................................5 2.3 Modulatie ..............................................................................................................................................................6 2.4 Netwerk protocol...................................................................................................................................................8 2.5 DSL versies...........................................................................................................................................................9

3. Implementatie van VDSL..........................................................................................................................13 4. VDSL apparatuur .....................................................................................................................................14 4.1 User equipment ...................................................................................................................................................14 4.2 Non-user equipment ............................................................................................................................................15

HOOFDSTUK 2 KABELNETWERKEN ....................................................................................................................17 1. Inleidend overzicht ...................................................................................................................................17 2. Technologie kabelnetwerken [10-11].......................................................................................................18 2.1 Coaxiale kabel.....................................................................................................................................................18 2.2 Toegangstechnologie...........................................................................................................................................19 2.3 Modulatie ............................................................................................................................................................20 2.4 DOCSIS ..............................................................................................................................................................20

3. Upgraden van het kabelnetwerk...............................................................................................................23 4. Docsis apparatuur....................................................................................................................................24 HOOFDSTUK 3 FIBER TO THE HOME (FTTH) ......................................................................................................26 1. Inleidend overzicht ...................................................................................................................................26 1.1 Active Ethernet ...................................................................................................................................................28 1.2 Passieve optische netwerken: PON’s ..................................................................................................................29 1.3 Fiber to the ABC? ...............................................................................................................................................30

2. Technologie van FttH...............................................................................................................................31 2.1 Optische vezel .....................................................................................................................................................31 2.2 Frequentiegebruik ...............................................................................................................................................32 2.3 Aantal tranceivers ...............................................................................................................................................32

3. Uitbouw van FttH.....................................................................................................................................33 4. FttH apparatuur .......................................................................................................................................34 4.1 Active Ethernet ...................................................................................................................................................34 4.2 PON ....................................................................................................................................................................35

DEEL II: DRIVERS VOOR NIEUWE NETWERKARCHITECTUREN.....................................................37 HOOFDSTUK 4 ALGEMENE NETWERKEISEN .......................................................................................................38 1. Bandbreedte & QoS .................................................................................................................................38 1.1 Bandbreedte ........................................................................................................................................................38 1.2 Quality of Service (QoS).....................................................................................................................................40

2. Verschillende diensten en hun netwerkeisen ............................................................................................41 2.1 Digitale Telefonie ...............................................................................................................................................42 2.2 Interactieve Digitale Televisie (iDTV)................................................................................................................43 2.3 Internet diensten..................................................................................................................................................45

3. Trafficscenario’s ......................................................................................................................................46 3.1 Scenario 1: Korte termijn ....................................................................................................................................46 3.2 Scenario 2: Middellange termijn [35] .................................................................................................................47 3.3 Scenario 3: Lange termijn ...................................................................................................................................47 3.4 Voorspellingen ....................................................................................................................................................48

vi

HOOFDSTUK 5 NETWERKARCHITECTUREN EN TRIPLE PLAY ...............................................................................50 1. Shared vs point to point netwerken ..........................................................................................................50 2. Toegangsnetwerken..................................................................................................................................51 2.1 Telefoonnetwerk .................................................................................................................................................51 2.2 Kabelnetwerk ......................................................................................................................................................52

DEEL III: KOSTEN ANALYSE........................................................................................................................55 HOOFDSTUK 6 OPBOUW KOSTEN-BATENMODEL ................................................................................................56 1. Kosten-baten analyse ...............................................................................................................................56 2. Beschrijving van het model ......................................................................................................................58 3. Opbouw van het model.............................................................................................................................60 3.1 Berekeningen ......................................................................................................................................................60 3.2 Resultaten............................................................................................................................................................61

4. Scenario’s.................................................................................................................................................62 4.1 Scenario 1: ADSL → FttH ..................................................................................................................................62 4.2 Scenario 2: ADSL → VDSL 1000m → VDSL 300m → FttH............................................................................63 4.3 Scenario 3: Kabel → FttH...................................................................................................................................64 4.4 Scenario 4: Kabel → Kleinere service area’s & DOCSIS 3.0→ FttH.................................................................65

HOOFDSTUK 7 MODELBEREKENINGEN ..............................................................................................................67 1. Graafkosten ..............................................................................................................................................67 1.1 Kabellengte .........................................................................................................................................................67 1.2 Model graafkosten...............................................................................................................................................68

2. Component –en installatiekosten..............................................................................................................72 2.1 Learning curve model .........................................................................................................................................72 2.2 Model Componentkosten ....................................................................................................................................73

3. Inkomsten .................................................................................................................................................75 HOOFDSTUK 8 ANALYSE ...................................................................................................................................77 1. Resultaten van de originele scenario’s.....................................................................................................78 1.1 Totaalkosten........................................................................................................................................................78 1.2 Prijs per maand....................................................................................................................................................81

2. Analyse van de model parameters............................................................................................................82 2.1 Take-Rate............................................................................................................................................................83 2.2 Gompertz Parameters ..........................................................................................................................................83 2.3 Start- en einddata ................................................................................................................................................85 2.4 Graafopties..........................................................................................................................................................85

3. Afwijkende scenario’s ..............................................................................................................................85 3.1 Gebieden .............................................................................................................................................................85 3.2 Bovengrondse roll-out in stedelijke gebieden .....................................................................................................86 3.3 Haalbaarheid per arrondissement ........................................................................................................................87

HOOFDSTUK 9 BESLUIT .....................................................................................................................................88 BIJLAGEN...........................................................................................................................................................90 BIJLAGE A: TRAFFICMODEL ..............................................................................................................................90 BIJLAGE B: GEMIDDELDE KOPERLENGTE...........................................................................................................91 BIJLAGE C: GEGEVENS TELENET KAARTEN ......................................................................................................91 BIJLAGE D: STANDAARD GOMPERTZ PARAMETERS ...........................................................................................92 BIJLAGE E: GRAAFMODELLEN ...........................................................................................................................93 BIJLAGE F: COMPONENTMODELLEN ..................................................................................................................97 REFERENTIES ...................................................................................................................................................101 LIJST VAN FIGUREN .........................................................................................................................................102 LIJST VAN TABELLEN.......................................................................................................................................104

vii

Lijst van gebruikte afkortingen ADSL ASR ATM BNIX BPON BRAS CAP CAPEX CATV CDMA CIF CM CMTS CO CPE CSMA/CD DMT DOCSIS DS DSL DSLAM DTV EFMA EFMC EFMF EPON ETSI FDD FDMA FSAN GPON HDSL HDTV HFC HP iDTV IEEE IP IRR ISDN ISP ISPA ITU MP2MP MPEG NGEPON NPV OFDM OLT ONT ONU OPEX

Asymmetric DSL Access Switching Router Asynchronous Transfer Mode Belgium National Internet eXchange Broadband PON Broadband Remote Access Server Carrier less Amplitude/Phase modulation Capital Expenditures 1. CAble TeleVision 2. Community Antenna TeleVision Code Division Multiple Access Common Intermediate Format Cable Modem Cable Modem Termination System Central Office Costumer Premise Equipment Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Discrete MulitTone Data Over Cable Service Interface Specification Downstream Digital Subscriber Line DSL Access Multiplexer Digital TeleVision Ethernet First Mile Alliance Ethernet in the First Mile Copper Ethernet in the First Mile Fiber Ethernet PON European Telecommunications Standards Institute Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Access Full Service Access Network Gigabit Passive Optical Network High bit-rate DSL High Definition TeleVision hybrid fiber coax Home Passed interactive Digital TeleVision Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Protocol Internal Rate of Return Integrated Services Digital Network Internet Service Provider Internet Service Providers Association International Telecommunication Union Multipoint to Multipoint Moving Picture Experts Group Next Generation Ethernet Passive Optical Network Net Present Value Orthogonal Frequency Division Multiplexing Optical Line Terminator Optical network Terminator Optical network unit Operational Expenditures

viii

P2MP P2P PON POTS PSTN QAM QCIF QoS QPSK RADSL SA SDSL SDTV SHDSL SLA SNMP SNR TCM TDD TDMA TP US VC VDC VDSL VoD VoIP

Pair to multipoint Pair to Point Passive optical network Plain Old Telephone Service Public Switched telephone Network Quadrature amplitude modulation Quarter Common Intermediate Format Quality of service Quadrature phase-shift keying Rate Adaptive DSL Serving Area Symmetrical DSL Standard Definition TeleVision Single pair High speed DSL Service Level Agreement Simple Network Management Protocol Signal to Noise Ratio Trellis Coded Modulation Time Division Duplex Time Division Multiple Access Twisted Pair Upstream Virtual Channel Verdisconteerd Very high bit-rate DSL Video on Demand Voice over IP

Lijst van specifiek FttX afkortingen. FttA FttB FttC FttCab FttD FttE FttEx FttF FttH FttK FttL FttM FttN FttO FttP FttR FttT FttU FttV FttZ

Antenna or Amplifier Building Curb or Cabinet Cabinet Desk Exchange or telecom Enclosure Exchange Feeder or Floor Home Kerb (buiten USA) Loop MTU/MDU (Multi-tenant/Dwelling Unit) Node or Neighbourhood Office Premises Radio Terminal or Town User Village Zone

ix

DEEL I

Deel I: Technologisch overzicht van de vaste breedband toegangsnetwerken.

Het doel van deze thesis is het opstellen van een kosten-baten model dat nagaat in hoeverre het economisch haalbaar is om in België een Fiber to the Home (FttH) toegangsnetwerk uit te bouwen vertrekkende van een bestaand toegangsnetwerk. In dit deel van de thesis zal de technologische kant van de vaste (niet-draadloze) toegangsnetwerken besproken worden. Centraal staan de technologieën die de huidige breedbandcapaciteit naar een hoger niveau tillen. Hierbij worden opeenvolgend Digital subscriber line (DSL, hoofdstuk 1), Hybrid Fiber-Coax (HFC, hoofdstuk 2) kabelnetwerk en Fiber to the Home (FttH, hoofdstuk 3) behandeld. Het doel van deel I is inzicht verschaffen in de structuur en opbouw van de verschillende netwerken om zo een duidelijke basis te creëren voor deel III, waar het economisch model zal besproken worden.

1

DEEL I

HOOFDSTUK 1: DIGITAL SUBSCRIBER LINE

Hoofdstuk 1 Digital Subscriber Line (DSL) 1. Inleidend overzicht

Sinds Alexander Graham Bell in 1875 de telefoon uitvond is het telefoonnetwerk wereldwijd continu gegroeid en tegenwoordig bestaat dit netwerk al uit meer dan 700 miljoen individuele telefoonlijnen [1]. Iedereen die hierop is aangesloten, is in staat om verbinding te maken met de rest van dit netwerk. Deze architectuur is dus een ideaal toegangsnetwerk voor toepassingen die globale connectiviteit vereisen; zoals telefonie, Internet en e-mail. Toen Internet zijn intrede deed bij het grote publiek was het slechts mogelijk om via een analoge modem op het telefoonnetwerk in te loggen. Vanaf dan ontstond de zoektocht naar technische oplossingen om over dit netwerk steeds meer informatie aan hogere snelheid te versturen. Door data te verzenden over frequenties die hoger zijn dan die van spraaksignalen en gebruik te maken van digitale in plaats van analoge codering is men door de jaren heen geëvolueerd naar technieken die steeds meer bandbreedte aanbieden. De oplossingen die hieruit ontstonden horen bij de digital subscriber line (DSL) familie.

Figuur 1.1: DSL concept

● Basiswerking Figuur 1.1 geeft de basiswerking van DSL weer. Het telefoonnetwerk voor normale gesprekken, in de literatuur ook dikwijls weergegeven met Public Switched Telephone Network (PSTN) of Plain Old Telephone Service (POTS), maakt gebruik van de < 4 kHz frequentieband. Dit komt overeen met het gebied voor spraak. De digitale signalen waarvan 2

DEEL I


DSL gebruik maakt worden over hogere frequenties verzonden. Beide signalen kunnen dus samen over één kabel lopen. Aan de ontvangerszijde wordt het signaal via een splitter ontvangen. Deze zorgt voor de splitsing van de analoge signalen (telefoon / fax) en de digitale data (internetdiensten). Zowel analoge telefoonsignalen als digitale data worden over een koperen twisted pair (TP) tussen de gebruiker en de DSL Access Multiplexer (DSLAM) verstuurd. De DSLAM bundelt de verschillende DSL lijnen van een volledige regio. Hier gebeurt ook de (ont)koppeling van de analoge en digitale signalen. De nieuwste DSL technieken leggen een beperking op aan de maximale TP lengte. Hierdoor is men verplicht om bij lange verbindingen een Optical Network Unit (ONU) tussen de DSLAM en de gebruiker te plaatsen. Op de ONU komen dan een tiental koperen TP verbindingen toe maar de verbinding met de DSLAM loopt over een optische vezel. De (analoge) telefoonsignalen gaan naar het publieke telefoonnetwerk en de (digitale) datasignalen worden naar een Broadband Remote Access Server (BRAS) gezonden. Deze BRAS staat in contact met de verschillende Internet Service Providers (ISP’s). Alles wat zich op figuur 1.1 in het midden bevindt, wordt dikwijls vereenvoudigd tot Central Office (CO). Deze term gebruikt men bij alle netwerkarchitecturen en wordt gezien als het punt waar het backbonenetwerk eindigt en het toegangsnetwerk begint. Het is ook belangrijk om op te merken dat elke gebruiker beschikt over een eigen (point to point, P2P) verbinding met de DSLAM 1. De TP kabel is dus geen gedeeld medium. ● Evolutie DSL 2 Integrated services digital netwerk (ISDN) technologie kan gezien worden als de eerste aanloop voor de ontwikkeling van DSL. ISDN werd voor het eerst gebruikt in 1976. Het grote verschil van ISDN met de andere modemtechnologieën van toen is het gebruik van data in digitale vorm. De volgende technologische evolutie en eerste echte DSL standaard was high bit rate DSL (HDSL) die een symmetrische connectie met hoge data rate bracht. HDSL wordt dikwijls gebruikt bij het multiplexen van verschillende telefoon connecties op één HDSL lijn. Andere symmetrische DSL versies zijn Symmetric DSL (SDSL) en singlepair high speed DSL (SHDSL, ook gekend onder HDSL2). Deze symmetrische DSL standaarden hebben wel het

1 2

Of ONU bij VDSL Alle DSL versies worden na de technologische info meer in detail besproken 3

DEEL I


nadeel dat ze niet samen met de analoge telefoonsignalen kunnen werken, door overlappend frequentiegebruik. Wanneer de bit rate in downstream hoger is dan in upstream spreekt men van asymmetric digital subscriber line (ADSL). ADSL voorziet in de vraag van de gewone gebruiker die met Internet surfen, online gaming en videotoepassingen meer data binnenhaalt dan verzendt. ADSL werd verder geoptimaliseerd in RADSL, ADSL lite, ADSL2 en ADSL2+. Very high bit-rate DSL (VDSL) is de laatste stap in de DSL-evolutie. Er worden hogere bandbreedtes aangeboden en men voorziet ook in een mogelijkheid om naast asymmetrische ook symmetrische bit rates te implementeren. VDSL wordt momenteel ook geoptimaliseerd tot VDSL2.

2. Technologie DSL Hier worden eerst de verschillende technieken besproken die in de DSL technologie gebruikt worden. Bij de bespreking wordt dikwijls iets dieper ingegaan op hoe ze bij VDSL is geïmplementeerd, omdat VDSL de technologie is die momenteel door verschillende operatoren wereldwijd wordt uitgebouwd. Op het einde worden dan de verschillende DSLversies in detail besproken.

2.1 Transmissiekanaal De vaste toegangsnetwerken gebruiken ofwel twisted pair koperdraad bij telefoonnetwerken ofwel coaxkabel bij de kabelnetwerken ofwel alleen glasvezel (fiber) bij FttH netwerken. Bij de eerste twee netwerktypes wordt evenwel ook al een stuk glasvezel gebruikt. Onderstaande figuur toont de attenuatie van de drie verschillende transmissiekanalen. De verschillende kanalen werken optimaal bij andere frequenties, die ook de bandbreedte bepalen. Een grote attenuatie zorgt voor sterke demping van de signalen en maakt datatransmissie onmogelijk.

4

DEEL I


Figuur 1.2: Breedband transport media [2]

Het laatste stuk van het DSL netwerk wordt over twisted-pair kabel gezonden. Zoals te zien is in figuur 1.2 gebruikt een telefoontoegangsnetwerk de laagste frequenties. De attenuatie wordt al behoorlijk sterk wanneer men boven de 1 MHz gaat. Hieruit volgt dat er steeds een afweging moet gemaakt worden tussen de lengte van de kabel en de bandbreedte. Dit blijkt ook uit Tabel 1.1 (p.10). De grote bandbreedte van VDSL, die groter kan zijn dan 10 MHz, zorgt dan ook voor een zeer ernstige beperking van de maximale twisted-pair lengte. Om VDSL maximaal te kunnen gebruiken wordt een TP afstand tussen 300 en 500 meter aanbevolen.

2.2 Duplexing

Figuur 1.3: TDD vs FDD [1]

Met duplexing wordt bedoeld dat er simultane transmissie is in twee richtingen: data van de CO naar de gebruiker, downstream, en van de gebruiker naar het netwerk, upstream. Traditioneel zijn er twee standaard duplexmethodes: time division duplex (TDD) en frequency division duplex (FDD)

5

DEEL I


● Time Division Duplexing TDD is de meest natuurlijke manier om een kanaal te verdelen in up- en downstream. Het gebruik van het kanaal wordt in verloop van de tijd verdeeld over beide richtingen. Omdat deze techniek niet echt toelaat om tegelijk het kanaal te gebruiken wordt het ook wel halfduplex genoemd. Om flexibiliteit in up- en downstream data rates te verkrijgen, gebruikt men dikwijls een superframe. Dit frame bestaat uit een aantal upstream en een aantal downstream symbolen. De verhouding tussen beiden kan dan eenvoudig worden veranderd om naast een symmetrische ook asymmetrische verbindingen te ondersteunen. ● Frequency Division Duplexing De andere klassieke duplexing methode is FDD. Hierbij wordt de bandbreedte opgedeeld in frequentiebanden. Deze frequentiebanden worden dan ofwel in US of DS gebruikt, figuur 1.3. Doordat US- en DS data over verschillende frequenties wordt verzonden kan er wel simultane communicatie ontstaan. VDSL maakt gebruik van FDD.

2.3 Modulatie Modulatie bepaalt hoe digitale signalen worden omgezet naar elektrische/optische symbolen die over het transmissiekanaal gestuurd worden. Via modulatie kan men een aantal bits samen omzetten naar 1 symbool. Door betere modulatie kan men dan ook een hogere data rate bekomen. (vb 16-QAM neemt 4 bits tot 1 symbool, 256-QAM bundelt 8 bits in 1 symbool dit is al een verdubbeling van de data rate.) Een hogere modulatie stelt wel hogere eisen aan de kwaliteit van het kanaal. Ruis en attenuatie kunnen voor een limiet aan de symboolgrootte zorgen. ● Quadrature Amplitude Modulation (QAM) [3] QAM is een basismodulatie die dikwijls als referentie wordt gebruikt. De data wordt in amplitude gemoduleerd en over twee draaggolven verzonden. Deze golven, meestal sinussen, zijn 90° uit fase met elkaar. (Dit worden kwadratuur dragers genoemd, vandaar de naam QAM) Figuur 1.4 toont drie verschillende versies van de QAM modulatie.

6

DEEL I


Figuur 1.4: Verschillende QAM modulaties

Voor de ontwikkeling van VDSL zijn er meerdere digitale modulatietechnieken vooropgesteld waarvan er twee centraal staan: Discrete MultiTone (DMT) en Carrierless Amplitude/Phase modulation (CAP). Er blijken twee consortiums te zijn die elk hun eigen VDSL standaard willen uitbouwen, gebaseerd op respectievelijk DMT en CAP. De twee technologieën zijn echter niet compatibel met elkaar. Andere technieken op basis van filterbanken zijn ook overwogen maar zullen naar alle waarschijnlijkheid niet worden gebruikt[1]. ● Discrete Multitone Modulation (DMT) [1] DMT modulatie is een multicarrier technologie, die bijna gelijk is aan Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). OFDM splitst het spectrum op in meerdere frequentiekanalen met een vaste breedte. Bij ADSL wordt het upstream deel in 25 en downstream deel in 224 subkanalen gesplitst, elk met een breedte van 4.3125 kHz (figuur 1.5). OFDM en DMT zijn essentieel dezelfde technieken, maar DMT houdt ook rekening met signaal tot ruis verhouding (SNR) en kan, afhankelijk van de SNR, de symboolgrootte aanpassen. (tot 10-12 bits per symbool). Dit staat bekend als bit-loading.

Figuur 1.5: DMT subkanalen bij ADSL

Het feit dat ADSL alleen DMT gebruikt zorgt ervoor dat een grote groep fabrikanten, waaronder Alcatel en Texas Instruments, deze techniek zullen ondersteunen voor de uitbouw 7

DEEL I


van VDSL. Een ander voordeel van DMT is dat de kwaliteit van de verbinding continu in de gaten wordt gehouden door middel van bit-loading. Hierdoor kiest het systeem voortdurend de beste oplossing. ● Carrierless Amplitude/Phase Modulation (CAP) [1] CAP is een variant van de traditionele quadrature amplitude modulation (QAM) en heeft ongeveer dezelfde performantie. Het verschil zit in een extra fase-shift, waardoor de implementatie iets eenvoudiger wordt. Deze modulatie is single-carrier. DMT en CAP zijn ongeveer evenwaardige technieken en de uiteindelijke keuze zal dan ook door de markt zelf bepaald worden. De VDSL implementatie door Belgacom in België maakt gebruik van de DMT codering.

2.4 Netwerk protocol Alle toegangsnetwerken die in deze thesis worden besproken moeten in staat zijn om op een transparante manier IP verkeer 3 mogelijk te maken. De manier waarop dit gebeurt wordt door het onderliggende protocol op de datalinklaag 4 geregeld en is netwerkafhankelijk. Bij de vaste toegangsnetwerken zijn drie verschillende protocollen aanwezig: ATM, Ethernet en DOCSIS. Bij VDSL gaat de keuze van het netwerkprotocol tussen Ethernet en ATM. DOCSIS is de standaard bij kabelnetwerken. (Hoofdstuk 2) ● Asynchronous Transfer Mode (ATM) [4] ATM is een netwerkprotocol, gebaseerd op pakketjes van 53 bytes, die door ATM switches van de bron naar de bestemming worden gevoerd. Dit gebeurt over een virtual channel (VC) dat door het netwerk heen wordt aangelegd bij het opzetten van een verbinding. Een belangrijk kenmerk van een ATM netwerk is dat het in staat is een goede Quality of Service (QoS 5 ) te bieden. Dit betekent dat de prioriteit en de bandbreedte van de verbinding kan

3

Internet Protocol. Het protocol voor de netwerklaag. Verwijzing naar de TCP/IP internetprotocolstack, bevat 5 lagen: fysische-datalink-netwerk-transport-applicatie 5 Zie Hoofdstuk 4 4

8

DEEL I


worden aangegeven, en dat het netwerk deze zal garanderen. ATM wordt gestandaardiseerd door het ATM Forum, opgericht in 1991. Door deze specifieke werking is ATM erg geliefd bij telefoonoperatoren, daarom is het ook logisch dat de DSL familie steunt op dit protocol. ● Ethernet [4] De Ethernet-specificaties bevatten de functies die men tegenkomt in de fysische en de datalinklaag van het OSI-model [4]. Ethernet maakt gebruik van Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection (CSMA/CD), dit is een eenvoudig toegangsmechanisme dat geen QoS toelaat. Verdere verfijningen aan de Ethernet standaard maken een vorm van QoS wel mogelijk. Door recente uitbreidingen 6 bevat Ethernet een deel specifiek voor VDSL waardoor sommige operatoren de overstap naar Ethernet overwegen. De interesse voor Ethernet als protocol ligt vooral in het feit dat dit goedkoper is dan ATM.

2.5 DSL versies De DSL familie is in drie groepen onder te brengen: xDSL

HDSL

ADSL

VDSL

HDSL

ADSL

VDSL

SDSL

RADSL

VDSL2

HSDSL

ADSL lite ADSL 2 ADSL 2+

Figuur 1.6: DSL families

Tabel 1.1 toont de vergelijking tussen de verschillende DSL versies. De PSTN kolom geeft weer of de DSL versie in staat is om samen met het telefoonverkeer gebruikt te worden. Daarnaast staan de snelheden in respectievelijk upstream (US) en downstream (DS). Gelijke

6

IEEE std 802.3ah 9

DEEL I


snelheden in US en DS duiden op een symmetrische verbinding. De kolom ‘standaard’ verwijst naar het officiële ITU[5] die de verschillende DSL-versies standaardiseert. De laatste kolom toont een belangrijke eigenschap van de DSL evolutie: de afstandsbeperking voor koperdraad (TP) DSLfamilie HDSL

ADSL

VDSL

Type

Symmetrisch

PSTN

HDSL SDSL SHDSL ADSL ADSLlite RADSL ADSL2 ADSL2+

● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ●

VDSL

VDSL2

Bit rate US [Mbps]

2 2,3 4 1 0,5 1 1 1 1.2 13 ● 3.2 26 15 ● 100 Tabel 1.1: xDSL [5-7]

Bit rate DS

Standaard

[Mbps]

2 2,3 4 8 1.5 8 12 24 6.5 13 26 26 55 100

G991.1 niet ITU G991.2 G992.1 G992.2 Geen standaard

G992.3/4 G992.5

G993.1

Maximale TP lengte 7 km 3.5 km 3 km 3.5 km 5.5 km 5.5 km 3 km 1.5 km 1500 m 1000 m 300 m

G993.2

<300 m

De nieuwste versies bieden weliswaar hogere snelheden door gebruik te maken van hogere frequenties maar hierdoor verkleint de afstand waarbij men gegevens over de TP kabel kan sturen. Dit komt omdat hogere frequenties vlugger uitsterven en dus niet zo ver propageren. Daarom moet men een stuk van het netwerk vervangen door optische vezel. De implementatie van VDSL is dan ook één van de drijvende krachten om fiber dichter bij de gebruiker te brengen. Dit is ook te zien in figuur 1.7.

Figuur 1.7: DSL bit rate i.f.v. afstand (downstream)

10

DEEL I


Hier zijn de verschillende versies van DSL weergegeven met de maximum data rate in functie van de afstand van de twisted pair. Om de maximale snelheden te halen uit VDSL moet men het stuk TP kabel in het toegangnetwerk beperken tot 300 meter. ● HDSL [8] HDSL werd ontwikkeld op het einde van de jaren ’80 door BellCore met het oog op een meer kostefficiënte manier bij het leveren van een hoge data rate dan de T1/E1 7 alternatieven. HDSL wordt gebruikt voor breedband digitale transmissie binnenin een bedrijf en tussen een telefoonmaatschappij en een klant. ● SDSL Deze standaard is een Noord-Amerikaanse standaard die nu volledig is overgegaan in SHDSL. ● SHDSL [8] SHDSL is de eerst gestandaardiseerde multi-rate symmetrische DSL. Het biedt dus verschillende data rates aan, die lopen tussen 192 kbps-2.3 Mbps. Hier wordt het frequentie spectrum gebruikt tot 1.1MHz

Figuur 1.8: DSL spectrum

● ADSL [8] ADSL maakt gebruik van twee gescheiden frequentiebanden (figuur 1.8). Standaard 25.875138 kHz voor upstream en 138-1104 kHz voor downstream. Elke band is verder verdeeld in kleinere frequentie banden van 4.3125 kHz. Indien er teveel storing zit op een van deze banden wordt het corresponderende stuk niet gebruikt. Er is een directe relatie tussen de gebruikte frequentiedelen en de throughput. De data capaciteit hangt af van de gebruikte

7

T1/E1; Telefoonstandaard voor het transport van verschillende telefoonsignalen. T1 wordt in Noord-Amerika en Japan gebruikt, E1 in de rest van de wereld. 11

DEEL I


modulatie. Voor 1996 gebruikten 90% van de modems CAP, maar bij de ITU ADSL standaardisaties in 1999 (G.992.1 en G.992.2) werd geopteerd voor DMT modulatie. Hierdoor zijn alle ADSL modems nu DMT. ● ADSL2 (2002) [8] ADSL2 is specifiek ontworpen om de data rate en bereik van ADSL te vergroten. Bij langere lijnen wordt de snelheid verhoogd met 50 kbps voor dezelfde afstand of met 200 m voor dezelfde bit rate. Dit wordt bereikt door betere modulatie technieken en betere signaalverwerking. De gebruikte frequentieblokken voor US en DS zijn echter nog steeds dezelfde, zie figuur 1.8. De details van de standaard zijn te vinden in de ITU 992.3 beschrijving. ● ADSL2+ (2003) [8] ADSL2+ is in 2003 als ITU standaard uitgebracht (G.992.5). De belangrijkste verandering is het verbreden van de downstreamband tot 2.2 MHz. (figuur 1.8) Dit resulteert in een significante verbetering van de DS-snelheid bij korte telefoonlijnen. Het voordeel houdt stand zolang de lijnen niet langer zijn dan 2400 meter, daarna zijn de data rates dezelfde als bij ADSL2. (Figuur 1.2) ADSL2+ kan ook gebruikt worden om crosstalk 8 te verminderen. De standaard kan zo ingesteld worden dat enkel de band tussen 1.1 en 2.2 MHz data verzendt. ● VDSL (2004) [8] VDSL is de eerste van een nieuwe tak in de DSL familie (figuur 1.6). [9]. VDSL gebruikt een veel groter spectrum dan zijn voorgangers, het frequentiegebied wordt uitgebreid tot 12 MHz (figuur 1.8). Het spectrum wordt opgedeeld in 4 gebieden, die afwisselend voor upstream en downstream gebruikt worden. In tegenstelling tot de ADSL standaarden biedt VDSL ook ondersteuning voor symmetrische data rates met een maximum snelheid van 26 Mbps. De meest voorkomende roll-out zal wel nog steeds asymmetrisch blijven. Dan kan men met VDSL 52 Mbps 9 downstream aanbieden.

8

Dit is de storende invloed van verschillende frequentiebanden. Zoals eerder vermeld zijn dit maximumsnelheden die slechts over maximaal 300 meter koperdraad kunnen lopen

9

12

DEEL I


● VDSL2 (2005/6) [8] Zoals bij ADSL wordt VDSL opgevolgd door VDSL2. Deze nieuwe standaard belooft snelheden tot 100 Mbps symmetrisch. Maar hiervoor moet het glasvezel netwerk al dicht bij de gebruiker gebracht worden. ITU heeft VDSL2 midden 2005 gestandaardiseerd, details zijn te vinden in G.993.2.

3. Implementatie van VDSL

Figuur 1.9: VDSL Roll-Out [9]

In paragraaf 2.1 werd besproken dat de lengte van het koperkanaal een limiterende factor is in de aan te bieden bandbreedte. Om de maximale data rate van in Tabel 1.1 te bereiken moet de lengte van de koperdraad beperkt blijven tot 300 meter. Bij een lengte van 1 km worden de snelheden al gehalveerd. (figuur 1.7) De huidige (Europese) telefoonnetwerken beschikken over koperdraad toegangsnetwerken met een gemiddelde lengte van 1500 meter. Hierover is het onmogelijk om VDSL aan maximale snelheid aan te bieden. In figuur 1.9 staan de verschillende mogelijkheden om VDSL aan te bieden schematisch weergegeven. Links staat de local exchange, dit is de plaats waar het toegangsnetwerk begint. Op figuur 1.1 komt dit overeen met de plaats van de DSLAM. Indien een stuk van het toegangsnetwerk bestaat uit koperdraden die niet langer zijn

13

DEEL I


dan 500-1000 meter kan men VDSL aanbieden over dit netwerk zonder veel extra investeringen, dit staat bekend als Fiber to the Exchange (FTTEx). Meestal echter zijn grotere aanpassingen nodig. De meest gebruikte aanpak is de uitbouw van het glasvezel netwerk. Het eerste stuk van het toegangsnetwerk wordt vervangen door glasvezelkabel tot aan een externe optical netwerk unit (ONU), vanwaar VDSL verder gaat over TP. De ONU is een actief element dat dient als een cross-connect tussen het optisch distributienetwerk en de VDSL lijnen. Een laatste mogelijkheid is het volledige toegangsnetwerk tot aan een gebouw in glasvezel te leggen en in het gebouw VDSL voorzien. Deze laatste optie is echter alleen aanwezig in erg dichtbevolkte gebieden met veel appartementsgebouwen. Momenteel wordt echter nog niet altijd gestreefd naar VDSL met maximale bandbreedte. In veel gevallen maakt men de upgrade naar VDSL tot op 1000 meter. Dit vergt minder investeringen maar biedt dan slechts verbindingen met maximale snelheid van 26 Mbps. Bij de berekening van het kostenmodel in deel 3 wordt dergelijk stappenscenario gevolgd. (Eerst VDSL tot 1000m , daarna VDSL tot op 300m om tenslotte te eindigen bij FttH)

4. VDSL apparatuur De apparatuur die hier beschreven wordt kan men terugvinden in het schema op figuur 1.1. Het beschrijven van deze componenten is ook belangrijk voor het verdere economische model.

4.1 User equipment ● Splitter De splitter is een eenvoudig stuk apparatuur dat het telefoonverkeer, onder de 4 kHz, van de digitale VDSL data splitst. Qua werking is deze component volledig analoog aan die bij ADSL.

14

DEEL I


Figuur 1.10: VDSL modem en splitter

● Modem Elke gebruiker die een VDSL-lijn wil gebruiken dient over een VDSL modem te beschikken. Het VDSL kanaal kan uit de muurplug via een gewone telefoonkabel (RJ 11) met de modem verbonden worden. De modem zorgt voor een demodulatie naar Ethernet signalen. De VDSL modem beschikt over minstens 1 LAN interface, typisch 10/100 Mbps Ethernet poort. Dit signaal kan rechtstreeks naar de pc. De VDSL modem in figuur 1.10 is er een van ZyXEL en is momenteel de modem die door Belgacom wordt verkocht voor hun VDSL. Deze modem heeft 4 Ethernet poorten. De kostprijs van een modem upgrade wordt meestal volledig naar de klant doorgerekend.

4.2 Non-user equipment ● Optical Network Unit (ONU) Wanneer de afstand tussen DSLAM en de gebruiker te groot is, moet men tussen beide een ONU plaatsen. Deze ONU werkt dan als een remote DSLAM. De verbinding met de DSLAM gaat over glasvezel en de verbinding naar de gebruiker blijft de originele koperen TP. Dergelijke remote equipment kan 12 tot 48 lijnen sturen. Een voorbeeld van dergelijke ONU vindt men bij Alcatel onder de naam 7330 ISAM FTTN.

Figuur 1.11: Alcatel 7330 ISAM FTTN (ONU) en 7302 ISAM (DSLAM)

15

DEEL I


● DSL Acces Multiplexer (DSLAM) Een DSLAM is een multiplexer die de data van vele DSL lijnen bundelt naar 1 kanaal dat naar de BRAS loopt. Dit gebeurt nu meestal met ATM technologie maar er wordt stilaan de omschakeling gemaakt naar Ethernet. Een DSLAM architectuur bestaat uit 1 of meer rekken in een vast chassis, elk bestaande uit 2 à 3 horizontale subrekken. (Figuur 1.11 rechts toont 1 rek met 2 subrekken). Een subrek biedt plaats aan een tiental linecards. Deze linecards zijn specifiek aan de xDSL techniek en bevatten 12-48 aansluitingspoorten voor xDSL lijnen. Als de DSLAM bijvoorbeeld bestaat uit 1 rek met 3 subrekken die 20 linecards bevatten, waarbij er per kaart 24 poorten voorzien zijn, dan kan deze DSLAM (3x20x24) 1440 DSL lijnen multiplexen. Figuur 1.11 toont een DSLAM van Alcatel (de 7302 ISAM), wereldleider in DSLAM’s. Dergelijke installaties ondersteunen meer dan 1 DSL-standaard, dit kan bepaald worden door de linecard. ● Broadband Remote Access Server (BRAS) De gemultiplexte lijnen die uit de DSLAM’s komen, maken gebruik van netwerklaag 2 verkeer; ATM en Ethernet. Verschillende van die lijnen worden in een BRAS geaggregeerd. In de BRAS wordt de Point-to-Point Protocol (PPP) 10 verbinding getermineerd. Dus login en passwoord worden door de BRAS gecontroleerd. Het is ook via deze component dat gegevens van de gebruiker, zoals facturatie, bijgehouden worden. Een BRAS kan enkele 100.000den gebruikers en enkele 10.000de actieve sessies bijhouden. Langs de andere kant is de BRAS rechtstreeks met de Internet service providers (ISP’s) verbonden.

10

Omkapselingsprotocol om IP pakketten over een directe link te zenden 16

DEEL I

HOOFDSTUK 2: KABELNETWERKEN

Hoofdstuk 2 Kabelnetwerken 1. Inleidend overzicht Kabel televisie (CATV) is eind jaren 40 ontstaan in de VS en was bedoeld om de signaalkwaliteit van de tv signalen te verhogen. De kleine individuele tv-antennes werden vervangen door krachtige, gemeenschappelijke antennes die beeld en geluid via coaxiale kabel verder verdelen naar de omliggende gebruikers. Zo ontstond de typische structuur van kabelnetwerken. In een centraal punt bevindt zich het antennestation (head-end, kopstation) en deze zendt dan via een boom/tak structuur de tv kanalen naar de gebruikers. (figuur 2.1a) Eén dergelijke head end kon meer dan 50000 gebruikers van kabelTV voorzien. Net zoals bij de telefoonindustrie is ook de markt van analoge televisie over kabel omgevormd tot die van een provider van triple play diensten. Het kabelnetwerk dat enkel analoge tv-signalen verzond in één richting, evolueert nu naar een netwerk in twee richtingen waar telefoondiensten, internettoegang en digitale tv worden aangeboden.

Figuur 2.1: traditioneel kabel- vs. HFC toegangsnetwerk [10]

Om deze evolutie te kunnen realiseren moest het traditionele netwerk aangepast worden om de bandbreedte te vergroten en bidirectioneel verkeer toe te laten. Vele kabelmaatschappijen, 17

DEEL I


waaronder ook Telenet in Vlaanderen, hebben hun architectuur omgevormd naar een Hybrid Fiber Coax netwerk (HFC, figuur 2.1.b). Dit houdt in dat de grote coax boomstructuren in kleinere gebieden worden verdeeld, serving areas (SA) genoemd. Deze gebieden kunnen tussen de 500 en 2000 klanten bedienen (dit wordt ook uitgedrukt met de term Homes Passed HP). In elk van die gebieden staat er een optische node in contact met het overblijvende coax netwerk en is de node via glasvezel optisch verbonden met het kopstation. Dit gebeurt eventueel via verschillende glasvezellussen. Bij de meeste kabeloperatoren die over een HFC netwerk beschikken is Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) de standaard technologie die gebruikt wordt om data over de kabel te leveren. Deze technologie wordt verder uitgebreid behandeld. ● Basiswerking HFC kabelnetwerken Het HFC toegangsnetwerk wordt afgebakend door de Cable Modem Termination System (CMTS) en de kabelmodem (CM) bij de gebruiker. De CMTS bevindt zich in het kopstation en is te vergelijken met de DSLAM van DSL netwerken. Dit is bijgevolg ook het punt waarnaar de term Central Office verwijst bij kabelnetwerken. Vanuit de CMTS gaat de data over optische vezel naar een optische node. Deze node bestrijkt een gebied van ongeveer 1100 gebruikers 11 en komt overeen met wat hierboven service area werd genoemd. Vanuit de optische node start het coaxnetwerk. In dit stuk zitten verschillende versterkers die de signalen in het coaxdeel bijregelen. Via een aftakdoos in de boomstructuur kan een kabelmodem toegang verkrijgen tot het coaxnetwerk. Uit bovenstaande beschrijving volgt dat alle kabelmodems van eenzelfde optische node hetzelfde stuk coaxkabel gebruiken. Een HFC netwerk is, dus in tegenstelling tot DSL, een gedeeld netwerk (Point to Multipoint P2MP). Dit heeft belangrijke implicaties op het netwerkgebruik. Dit wordt besproken in deel 2.

2. Technologie kabelnetwerken [10-11] 2.1 Coaxiale kabel

11

Node groottes voor Telenet in Vlaanderen 18

DEEL I


Het laatste stuk van het HFC netwerk wordt over coax kabel gezonden. Zoals te zien is in figuur 1.2 laat coaxkabel een grotere bandbreedte toe voor een zelfde attenuatie. Het frequentiegebied van coax bevindt zich tussen 5 en 600 MHz. Deze bandbreedte is ongeveer 50 maal groter dan bij twisted pair. 12 Hierdoor kan men voor gelijke data rates een groter stuk van het toegangsnetwerk in coaxkabel laten.

2.2 Toegangstechnologie Het HFC netwerk is in essentie een gedeeld toegangsnetwerk. Daarom moeten methoden worden geïmplementeerd die de kabelmodems toelaten dit medium gecontroleerd te delen. Wanneer men deze methoden gebruikt om bidirectioneel verkeer te beschrijven spreekt men over duplexing. (Hoofdstuk 1) Er zijn 3 verschillende basistypes van toegangstechnieken. Die zijn op figuur 2.2 geïllustreerd.

Figuur 2.2: FDMA – TDMA - CDMA

Frequency Division Multiplexing Access (FDMA) betekent dat verschillende kanalen zijn toegekend in de upstream band. Een kabelmodem zendt uit op één enkel kanaal met een eigen frequentie. Time Division Multiplexing Access (TDMA) duidt op het feit dat een bepaald kanaal door verschillende CMs wordt gebruikt door middel van dynamische toekenning van tijdsloten. Code Division Multiplexing Access (CDMA) is een techniek waarbij CMs op hetzelfde kanaal op hetzelfde ogenblik kunnen zenden met behulp van verschillende orthogonale codes. Het netwerkprotocol van kabelnetwerken, DOCSIS, ondersteunt enkel de 2 laatste toegangstechnieken:

12

VDSL maakt gebruik van een frequentiegebied 0-12 MHz 19

DEEL I


● TDMA Dit is de basisversie zoals hierboven beschreven. Het kanaal wordt verdeeld over de gebruikers door middel van een vast tijdslot. ● A-TDMA Dit is een verbeterde vorm van de basis TDMA. De A staat voor van advanced. Enkele van deze

verbeteringen

zijn:

ondersteuning

voor

extra

modulatie

formaten,

hogere

symboolsnelheid en aanpassingen aan de preamble. (controlebits voor data) ● S-CDMA Synchronous CDMA is analoog aan de basis CDMA toegangstechniek.

2.3 Modulatie DOCSIS gebruikt alleen de QPSK en x-QAM modulaties. Er worden wel verschillende modulaties ondersteund voor het US en het DS kanaal. De gebruikte modulatie heeft een invloed op de bit rate van het kanaal. Bij een US-kanaal van 6.4 MHz kan men 5120 symbolen per seconde doorzenden en afhankelijk van de modulatie is 1 symbool 2 bits (QPSK) tot 6 bits (64-QAM) groot. Volgende modulaties worden door DOCSIS ondersteund: Upstream: QPSK of 8-16-32-64 QAM. 13 Downstream: 64 of 256 QAM

2.4 DOCSIS

13

Dit komt dus overeen met een bit rate van 10 tot 31 Mbps. 20

DEEL I

HOOFDSTUK 2: KABELNETWERKEN Figuur 2.3: DOCSIS concept [12-13]

DOCSIS werd in 1997 door CableLabs ontwikkeld en definieert de interface standaarden voor kabelmodems en ondersteunde apparaten. Het doel van DOCSIS is om bij de kabeltelevisie een high speed datacommunicatiepad te voegen dat transparant is voor het Internet Protocol (IP). De originele DOCSIS standaard werd in Europa een beetje aangepast en omgevormd tot euroDOCSIS. De frequentiebanden en de breedte van de kanalen werden aangepast aan de Europese normen. De gebruikte concepten bleven echter dezelfde.

Figuur 2.4: Spectrum [11]

De CMTS zendt een digitaal gemoduleerd RF 14 signaal downstream naar de CM in de 65-600 MHz frequentie band. Binnen deze band worden er kanalen gevormd van 6 MHz voor DOCSIS en 8 MHz voor EuroDOCSIS. De CM zendt een upstream signaal in een frequentieband van 5-65 MHz, met maximale kanaalbreedte van 3.2 of 6.4 MHz bij respectievelijk DOCSIS 1.x en DOCIS 2.0/3.0. De DOCSIS standaard heeft sinds zijn ontstaan in 1997 al enkele veranderingen ondergaan. Deze zullen hieronder verder uitgelegd worden. De versie die nu het meest verspreid is, is DOCSIS 1.1. Maar sinds de introductie van DOCSIS 2.0 zijn vele operatoren bezig met het invoeren van deze versie.

QoS DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0

Max # kanalen

kanaal breedte [Mhz] US DS

Best effort 1 Gegarandeerde QOS

3.2 15

6 -8 4

6.4

Modulatie US Qpsk/16 QAM QPSK /8-64 QAM

DS 64-256 QAM

Bit rate [Mbps] US DS 10

51

31 120

180

Tabel 2.1: DOCSIS evolutie 14 15

Radio Frequency 6MHz voor DOCSIS en 8 MHz voor EuroDOCSIS 21

DEEL I


● DOCSIS 1.0 Dit is de eerste versie van de DOCSIS standaard, bedoeld om high speed Internet toe te laten. De standaard bevatte een set van specificaties die voorzien in een best effort 16 dienst voor Internet toepassingen. Deze standaard was niet in staat om gegarandeerd dataverkeer te ondersteunen. DOCSIS 1.0 leverde ook heel duidelijk een asymmetrische transmissie. De 1.x versies maken gebruik van TDMA als toegangstechnologie. ● DOCSIS 1.1 De eerste update van de standaard was vooral toegespitst op Quality of Service (QoS). Hierdoor ging men van best effort naar gegarandeerde diensten. QoS laat operatoren toe om verschillende diensten te leveren die een zeker niveau van controle vereisen. Voorbeelden hiervan zijn telefonie, interactief gaming en andere realtime toepassingen. Naast de QoS bevatte de 1.1 standaard ook verbeteringen in de beveiliging. Het ondersteunt kabel modem identificatie en levert een betere data-encryptie. Er werd ook ondersteuning toegevoegd voor SNMPv3 17. Hiermee liet het extra netwerkmanagement toe. DOCSIS 1.1 is ook volledig achterwaarts compatibel met de vorige versie (tabel 2.2), hierdoor was het mogelijk om het netwerk te upgraden met DOCSIS 1.1 CMTS die kunnen samenwerken met de originele kabelmodems. ● DOCSIS 2.0 Sinds DOCSIS 1.1 QoS en beveiliging toevoegde, lag de nadruk van de volgende standaard op het verbeteren van de performantie en een beter gebruik van de netwerkcapaciteit. De upstream capaciteit wordt verhoogd door het gebruik van geavanceerde modulatie technologieën en een verdubbeling van de kanaalbreedte. Naast de QPSK en 16 QAM wordt in DOCSIS 2.0 ook 8, 32 en 64 QAM ondersteund. De downstream capaciteit wordt echter niet verhoogd. Er worden twee nieuwe duplexing technieken toegevoegd: S-CDMA en A-TDMA . Ook deze versie van DOCSIS is compatibel met de vorige standaarden.

16 17

Best Effort, geen QoS, zie hoofdstuk 4 Simple Network Management Protocol, protocol van de applicatielaag voor netwerkmanagement 22

DEEL I


● DOCSIS 3.0 CableLabs is in 2006 aan het werken aan de opvolger van de 2.0 standaard. Waar bij de vorige DOCSIS versies slechts 1 kanaal werd gebruikt is het bij DOCSIS 3.0 mogelijk om vier verschillende kanalen samen te binden tot 1 kanaal om zo een grotere capaciteit te bekomen. Daarnaast wordt ook ondersteuning voorzien voor IPv6 18. ● Compatibiliteit van de verschillende versies Bij een upgrade van het netwerk is het belangrijk dat de verschillende DOCSIS versies compatibel zijn. Bij een upgrade van de CMTS moeten ook de vorige DOCSIS standaarden ondersteund blijven worden. Dit wordt geïllustreerd in onderstaande tabel.

CM

CMTS 1.0 1.1 2.0 3.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 of 1.1 1.0 of 1.1 1.0 of 1.1 1.1 1.0, 1.1 of 2.0 2.0 1.0 1.0 of 1.1 1.0, 1.1 of 2.0 3.0 1.0 1.0 of 1.1 1.0, 1.1 of 2.0 1.0, 1.1, 2.0 of 3.0 Tabel 2.2: Mogelijke CM-CMTS combinaties

3. Upgraden van het kabelnetwerk

Figuur 2.5: HFC componenten [14]

De overschakeling naar DOCSIS 2.0 vergt relatief weinig inspanningen [15]. Het HFC netwerk zelf hoeft geen upgrade te ondergaan. Enkel het begin- en eindpunt hoeven veranderd te worden. Eerst moet de CMTS in de head-end vernieuwd worden door een gecertificeerde DOCSIS 2.0 CMTS. Deze upgrade zal geen gevolgen hebben voor de bestaande gebruikers die met een DOCSIS 1.1 modem werken door de achterwaartse compatibiliteit van de nieuwe standaard. 18

Internet Protocol Version 6, volgende generatie IP protocol 23

DEEL I


Om de gebruiker te laten omschakelen moet er een DOCSIS 2.0 kabelmodem geïnstalleerd worden. De upgrade naar DOCSIS 3.0 zal een extra investering vergen. Door het gebruik van meerdere kanalen zal de apparatuur vernieuwd moeten worden Op lange termijn (dit volgt uit het traffic schema van hoofdstuk 5) zal het kabelnetwerk over steeds minder gebruikers gedeeld worden. Naar alle waarschijnlijkheid zal het gemiddeld aantal aangesloten gebruikers per coaxdeel dalen van 1100 naar enkele 100den. Dit brengt een ernstige investering met zich mee maar leidt niet tot een veel hoger gebruik van fiber. Het is weinig waarschijnlijk dat dit netwerk vlug zal omgebouwd worden tot een FttH netwerk.

4. Docsis apparatuur ● modem Deze component is vergelijkbaar met die van VDSL. Ook hier wordt de prijs dikwijls doorgerekend naar de klant ● Versterker Een kabelnetwerk bevat per service area verschillende versterkers die het signaal in het coaxgedeelte in stand houden. Dit zijn actieve componenten die verdwijnen bij de aanleg van fiber. ● Optische node Dit is het punt in het toegangsnetwerk waar het coaxdeel begint. Deze componenten zijn makkelijk herkenbaar in het straatbeeld. (figuur 2.6) De vezelringen (figuur 2.1) worden hier vertakt en vanuit de node vertrekken 4 trunkcoaxkabels die een volledige service area bedienen.

24

DEEL I


Figuur 2.6: Optische node Telenet [11]

● CMTS De CMTS vervult in het kabelnetwerk dezelfde rol als de DSLAM en de BRAS samen bij DSL-netwerken. Bij uitbreidingen (extra optische nodes) of upgrades wordt hier een extra US en DS poort aangesloten. Een dergelijke poort voorziet in één US of één DS kanaal. (eventueel 4 gebonden kanalen in DOCSIS 3.0)

Figuur 2.7: ARRIS Cadant C4 CMTS [16]

25

DEEL I

HOOFDSTUK 3: FIBER TO THE HOME

Hoofdstuk 3 Fiber to the Home (FttH) 1. Inleidend overzicht De twee bovenstaande technologieën, DSL en HFC DOCSIS, zijn logische optimalisaties van bestaande toegangsnetwerken. Maar beide systemen zullen in de toekomst niet meer geschikt zijn om het steeds groeiende digitale verkeer te ondersteunen. In deel 2 wordt dit aangetoond. Hierdoor dringen nieuwe technologieën zich op. Fiber to the home is in staat om aan toekomstige breedbandeisen te voldoen. Zoals de naam laat vermoeden loopt de optische vezel bij FttH tot aan de gebruiker, het toegangsnetwerk bevat dus geen koper- of coaxkabel meer. De kosten voor optische componenten zijn de laatste jaren gevoelig gedaald, zodat een optisch toegangsnetwerk op steeds meer belangstelling kan rekenen. In tegenstelling tot coaxkabel en koperdraad moet een toegangsnetwerk van glasvezel in de meeste landen nog voor een groot stuk aangelegd worden. Omdat FttH nog in zijn kinderschoenen staat is er dan ook nog geen algemene consensus bereikt over de implementatie ervan. Momenteel worden verschillende architecturen naar voor geschoven die FttH kunnen aanbieden. Deze architecturen worden gestuurd door twee verschillende organisaties. ● Full Service Access Network (FSAN) [17] Midden jaren ’90 hebben enkele grote telecombedrijven (waaronder British Telecom, KPN, Deutsche Telecom en France Telecom) een forum opgericht om de standaardisatie van optische toegangsnetwerken te bestuderen. Dit forum heet Full Service Access Network. Het FSAN besloot om ATM als protocol te hanteren om een gegarandeerde QoS te hebben. Naast het protocol werd ook de architectuur vastgelegd. Men koos voor een point to multipoint architectuur met passieve splitters. Dit type van netwerk staat gekend onder Passive Optical Network (PON). Het FSAN consortium werkt samen met andere standaardisatiegroepen: ITUT, ETSI en ATM Forum. Hieruit volgden 2 standaarden: BPON en GPON.

26

DEEL I


● Ethernet First Mile Alliance (EFMA) [18] Zoals uit bovenstaande paragraaf blijkt was ATM begin jaren ’90 de beste oplossing om in toegangsnetwerken te gebruiken, maar 10 jaar later beginnen sommige telecom operatoren Ethernet als een alternatieve oplossing te zien. Zo ontstond de Ethernet First Mile Alliance, die samen met het IEEE de EFM task force oprichtte. Deze had als doel om nieuwe technische standaarden voor Ethernet compatibele toegangsnetwerken te ontwikkelen. In juni 2004 heeft men dit vastgelegd in de IEEE std 802.3ah-2004 standaard. Hiermee werd het gebruik van Ethernet als toegangsnetwerkprotocol gespecificeerd (figuur 3.1). Deze uitbreiding van de 802.3 standaard bevat drie welomlijnde facetten:

Figuur 3.1: EFM 802.3ah toevoegingen voor Ethernet [19]

a) Ethernet in the first mile Copper: EFMC (VDSL). Deze uitbreiding maakt het gebruik van Ethernet over koperdraad mogelijk en is dus geen FttH. Dit wordt dan ook niet verder besproken. b) Ethernet in the first mile PON: EPON. Dit is de tegenhanger van BPON en GPON. c) Ethernet in the first mile Fiber: EFMF (Active Ethernet). De laatste standaard van de 802.3ah reeks is een point to point verbinding tussen gebruiker en central office (al dan niet via een switch).

Ethernet

Actief- P2P Active Ethernet

Passief-P2MP EPON

(IEEE 802.3 P2P)

(IEEE 802.3 PON)

ATM

--

BPON/GPON (ITU-T G.983/984)

Tabel 3.1: Verschillende FttH architecturen [20]

27

DEEL I


Uit de bespreking van bovenstaande organisaties is het duidelijk dat er bij de uitbouw van FttH moet gekozen worden tussen het gebruik van ATM en Ethernet. Daarnaast is er ook een keuze tussen de PON structuur enerzijds en de actieve structuur anderzijds. (Tabel 3.1)

1.1 Active Ethernet Active Ethernet is een point to point architectuur, steunend op Ethernet als netwerkprotocol. Elke gebruiker beschikt over een eigen Optical Network Terminator (ONT, ook wel home gateway of Optical Network Unit (ONU) genoemd 19) die met behulp van één of twee optische glasvezels een rechtstreekse verbinding maakt met een Ethernet router/switch. Deze Ethernet switch kan zich direct in het CO bevinden (Home run fiber), maar meestal staat deze in een straatkabinet. De switches zijn dan meestal 10 Gb-Ethernet switches die in ring structuur met elkaar verbonden zijn. EFMF van de 802.3 standaard voorziet in verbindingen van 100 Mbps en 1 Gbps met een bereik van 10 km over een singlemode fiber. Tabel 3.2 situeert active Ethernet tussen de andere FttH versies. Deze vorm van FttH is populair in Europa.

Figuur 3.2: Active Ethernet / PON [21]

Figuur 3.2 toont de verschillende architecturen voor een FttH-uitbouw. De bovenste architectuur links toont de homerun versie, met de rechtstreekse optische lijnen. Daaronder

19

ONU wordt meestal gebruikt als de component midden in het toegangsnetwerk zit en niet bij de eindgebruiker.

Zoals de optische node bij VDSL. 28

DEEL I


staat de versie met een switch die zich buiten het central office bevindt. De rechter figuur stelt een PON voor. Hierbij is de switch vervangen door een optische splitter.

1.2 Passieve optische netwerken: PON’s PON is een gedeeld medium waarbij de optische vezel ‘passief’ wordt gesplitst naar verschillende eindgebruikers. De naam passief slaat enkel op het feit dat de optische splitter geen extern elektrisch vermogen nodig heeft. Ook hier beschikt elke gebruiker over een ONT met een vezelverbinding, maar deze vezel wordt vanuit de OLT (in de CO) een of twee maal door een optische splitter verdeeld. (figuur 3.3) Een optische splitter vertakt een vezel in meerdere vezels. De info van de ene vezel wordt naar alle vertakkingen doorgezonden. Data voor één gebruiker komt dus bij alle gebruikers terecht. Dit is een gedeeld medium.

4

8

CO

OLT Figuur 3.3: PON met splitfactor 32

Momenteel zijn bij de PON structuren drie verschillende standaarden, die allen TDM gebaseerd zijn. Men is ook bezig met WDM PON’s maar hier is nog geen standaard in ontwikkeld.

P O N

Active Ethernet BPON EPON GPON NGEPON

Total DS rate Total US Split factor (Mbps) rate 100-1000 100-1000 1 156/622/1244 156 / 622 32/64 1250 1250 16/32/64/128/256 1244 / 2488 156/622/1244 32/64/128 10000 Tabel 3.2: FttH overzicht

DS/user (64-split) 19.4 19.5 38.8 156

US/user (64-split) 9.7 19.5 19.4 -

● BPON (vroeger A-PON) BPON (Broadband PON) is een op ATM-cel gebaseerde breedband service, ontworpen door het reeds vermelde FSAN. De eerste versie was gekend onder APON (ATM-PON) maar is nu volledig omgevormd tot B-PON. Dit is de meest verspreide PON structuur.

29

DEEL I


● EPON Dit is een Ethernet protocol (802.3) gebaseerde PON, ontwikkeld door IEEE groep in mid 2004. ● GPON Deze PON is ook ontstaan bij de FSAN/ITU groepen. Het is een verdere evolutie van de BPON. GPON maakt gebruik van een volledig nieuw protocol dat in staat is naast ATM ook Ethernet te ondersteunen. ● NGEPON Begin 2006 kondigden Teknovus [22], lid van EFMA, en KDDI de ontwikkeling van 10 Gbps EPON aan. Dit werd omgedoopt tot Next Generation EPON (NGEPON).

Figuur 3.4: WDM-PON

● WDM-PON Dit is een veelbelovende maar nog niet gestandaardiseerde versie van PON. De optische splitter wordt hier vervangen door een golflengte multiplexer. Dergelijke multiplexer kan verschillende golflengtes uiteenhalen of samenvoegen naargelang het gebruik van downstream of upstream verkeer. Dit kan een passieve component zijn. Naast hogere bandbreedte heeft deze architectuur ook het voordeel dat de eindgebruikers niet meer op hetzelfde kanaal zitten m.a.w. het kanaal wordt niet meer gedeeld.

1.3 Fiber to the ABC? Tijdens de uitbouw van optische vezel in het toegangsnetwerk is er een wildgroei aan Ftt…uitdrukkingen ontstaan. Elke term verwijst naar het punt tot waar de fiber is doorgedrongen in het netwerk. Op onderstaande figuur staan de meest bekende afkortingen. FttH(Home) en

30

DEEL I


FttB(Buiding) staan voor toegangsnetwerken waar de fiber tot aan het gebouw zelf is aangelegd. FttC(Curb) en FttCab(Cabinet) zijn situaties zoals bij VDSL en HFC waar de fiber niet volledig tot aan de gebruiker zelf komt maar tot aan de straathoek loopt.

Figuur 3.5: Enkele voorbeelden van FttX

De lijst van acroniemen (blz. ix) bevat een specifieke opsomming van alle FttX combinaties

2. Technologie van FttH 2.1 Optische vezel

Figuur 3.6: verlies spectrum van een optische vezel

Wanneer men het verliesspectrum van optische vezels bekijkt zijn er twee minima te vinden. Rond 1.3 μm en 1.55 μm. Het is dan ook niet verwonderlijk dat dit de golflengten zijn waarover de data verzonden wordt. Er wordt ook een derde gebied gebruikt voor optische transmissie: 0.85 μm. Dit is slechts een lokaal minimum in het verliesspectrum, maar dit gebied heeft als voordeel dat er goedkopere Si zenders en ontvangers voor bestaan, zie tabel 3.3.

31

DEEL I


laser detector

0.85 μm 1.3 μm 1.55 μm AlGaAs InGaAsP InGaAsP Si Ge or InGaAs InGaAs Tabel 3.3: laser-detector

Deze drie gebieden zijn dan ook de standaard optische datacommunicatie gebieden.

2.2 Frequentiegebruik

Figuur 3.7: Frequentiegebruik in PON’s

Bij PON netwerken is er een shared upstream kanaal op 1310 nm. De golflengte van 1490 nm wordt gebruikt om video en data van OLT naar gebruiker te zenden. Bij veel PON’s bestaat ook de mogelijkheid om broadcast video te verzenden op het 1550-RF kanaal.

2.3 Aantal tranceivers Wanneer men kijkt naar het aantal tranceivers (zendontvangers) in het netwerk. Is het duidelijk dat er bij PON veel minder tranceivers gebruikt worden. Stel dat de 3 netwerktypes van figuur 3.4 elk 64 gebruikers tellen. Uit de figuur kan dan makkelijk ingezien worden dat de home run fiber 128 tranceivers nodig heeft. (64 aan de OLT en 64 aan de huizen). De active structuur met switch heeft er 130 nodig. (2 extra voor de link van OLT naar de switch). De PON tenslotte heeft slechts 65 tranceivers nodig. (64 huizen en 1 aan de OLT). # 2N Homerun active switch 2N+2 N+1 PON Tabel 3.4: aantal tranceivers per FttH architectuur 32

DEEL I


De beschouwing is belangrijk omdat de tranceivers volledig optische componenten zijn, die bestaan uit een laser en een fotodetector. Vooral de laser vergt een precieze, dus dure, controle.

3. Uitbouw van FttH Door de verschillende architecturen is het moeilijk een volledige beschrijving te geven van de uitbouw van een Fiber to the Home netwerk. Home run fiber vergt een volledig andere aanpak dan het bouwen van een PON.

Figuur 3.8: Netwerk design

Onafhankelijk van de architectuur die gekozen wordt, zal een FttH netwerk de vertakte structuur van de twee andere netwerkarchitecturen volgen, zie figuur 3.8. Deze figuur abstraheert de 4 componenten van een toegangsnetwerk. De CO is het startpunt (is bij de besprekingen telkens geïdentificeerd), het Network Interface Device bevindt zich bij de eindgebruiker en staat voor de modem. De tussenliggende componenten staan voor de switches en de splitters die in het netwerk bevinden. Zowel DSL- als kabelnetwerken hebben de eerste link (Feeder) al omgezet naar optische vezel. De uitbouw van VDSL zorgt ook voor de aanleg van een optisch distributienetwerk, van DSLAM naar ONU. De grootste uitdaging van FttH ligt dan ook in het vervangen van de laatste distributie- en drop kabels door optische vezel. Hiervoor zijn er drie mogelijkheden: ● ondergronds graven Dit is de meest directe manier van kabeluitbouw, maar ook de minst voordelige. Voor elke meter vezel moet een meter ondergrond uitgegraven worden. Dit is dikwijls de manier van werken bij vervanging van oude kabels of bij de aanleg van een volledig nieuwe wijk. 33

DEEL I


● ondergronds trekken Bij het ondergronds graven kan men in plaats van rechtstreeks de kabel in de grond te stoppen de kabel in een grotere buis leggen. Dit biedt bij latere uitbreidingen de kans om nieuwe vezel door deze buizen te trekken.

Figuur 3.9: Bovengrondse uitbouw FttH in Japan

● bovengrondse aanleg Dit kan een stap terug in de tijd lijken (figuur 3.9) maar is een erg populaire uitbouw in Japan, de nummer 1 in FttH wereldwijd 20. In grote steden, waar het openbreken van de straat veel minder evident is, is deze oplossing zeer economisch. Een volledig bovengrondse FttH analyse zal in deel 3 onderzocht worden.

4. FttH apparatuur 4.1 Active Ethernet Omdat FttH (en zeker de active Ethernet variant) een hot topic is, bieden veel bedrijven een volledig oplossing voor FttH uibouw aan. Hierbij verzorgen ze alle componenten van de CO tot aan de gebruiker. De apparatuur die zich in de CO bevindt is dan dikwijls specifiek voor die oplossing. Uit figuur 3.2 blijkt dat twee componenten voorkomen in het verdere toegangsnetwerk. 20

2.8 miljoen klanten in 2005 (15% van alle breedband [23]) 34

DEEL I


● Optical Network Terminator (ONT) Door het gebruik van Ethernet, zijn hier wel een groot aantal verdelers actief. De ONT wordt in huis geïnstalleerd en daar worden dan de normale Ethernet LAN kabels op aangesloten. De functie van een ONT kan gelijk gesteld worden aan die van de modem bij de andere technologieën. ● Access Switching Router (ASR)

Figuur 3.10: Access Switching Router [24]

Een ASR biedt verschillende (8-48) Fast (optische) Ethernet poorten, van hieruit vertrekken de rechtstreekse lijnen naar de gebruiker. Deze actieve component maakt het verschil met PON netwerken.

4.2 PON 21 De algemene netwerkstructuur is volledig analoog aan dat van Active Ethernet. De ASR is echter vervangen door een optische splitter. Onderstaande componenten worden in het kostenmodel van deel 3 gebruikt.

Figuur 3.11: RONT [25]

21

Deze componenten zijn gebaseerd op de uitbouw van een GPON netwerk. [25] 35

DEEL I


● ONT Deze component is analoog aan die bij active Ethernet. De ONT waarmee in het kostenbatenmodel (Deel III) is gerekend bestaat uit een specifieke oplossing waarbij er zowel een component buitenshuis (TW 124 HONT) als een component binnenshuis (TW 124 RONT, figuur 3.11) moet geplaatst worden. ● Splitter Deze component bevindt zich in het toegangnetwerk. Het is een volledig passieve component en heeft dus geen onderhoud nodig. Zoals te zien op figuur 3.12, is dit een erg kleine component. (4x4x40 mm)

Figuur 3.12: Splitter [26]

● Optical Line Terminator (OLT)

Figuur 3.13: TW 800 OLT [25]

Dit is vergelijkbaar met een DSLAM, ze bestaat uit een vast chassis (figuur 3.13 links) waarin verschillende modules (figuur 3.13 rechts) kunnen huizen. Deze specifieke module bevat 4 OLT’s, waaruit GPON kan vertrekken. Elke OLT kan 64 ONT’s bedienen. Dit komt overeen met een split factor van 64, zie tabel 3.2.

36

DEEL II

Deel II: Drivers voor nieuwe netwerkarchitecturen.

Wanneer er een studie wordt gedaan naar de economische aspecten van toegangsnetwerken moet men ook rekening houden met de achterliggende redenen die netwerkvernieuwing sturen. De upgrade van de huidige toegangsnetwerken wordt gedreven door intensiever gebruik en daarbij gepaard gaande hogere eisen in verband met bandbreedte en Quality of Service (QoS). In dit deel wordt een overzicht gegeven van de nieuwe toepassingen en diensten die uit bovenstaande eisen voortkomen. Centraal in deze benadering staat het begrip “Triple Play”. Dit staat voor de combinatie van digitale telefonie, digitale TV en internetdiensten aangeboden over één netwerk. Er zal aandacht besteed worden aan de eisen die deze evoluerende diensten aan het netwerk stellen (Hoofdstuk 4). Hoofdstuk 5 gaat na in hoeverre de huidige netwerken in staat zijn aan deze eisen te voldoen.

37

DEEL II

HOOFDSTUK 4: ALGEMENE NETWERKEISEN

Hoofdstuk 4 Algemene Netwerkeisen Een toegangsnetwerk dient als medium waarover verschillende diensten worden aangeboden. Deze diensten variëren van e-mail en Internet tot telefonie en tv-distributie. Elke toepassing gebruikt een stuk van de totaal beschikbare bandbreedte en veronderstelt een vlotte levering van de data. Vernieuwingen en verbeteringen van deze toepassingen vergen steeds meer van het toegangsnetwerk.

1. Bandbreedte & QoS 1.1 Bandbreedte Bandbreedte legt de snelheid vast waarmee data over het transmissiekanaal verstuurd kan worden. De relatie tussen kanaalbreedte en data rate wordt door de wet van Shannon-Hartley bepaald 22. Datarate bps = kanaalbreedte Hz . log 2 (1 + S / N )

formule 4.1

Hierbij is S/N de signaal tot ruisverhouding 23, uitgedrukt als de ratio van het vermogen van het signaal over het vermogen van de ruis. Er is een behoefte naar steeds meer bandbreedte: enerzijds om de huidige groeiende groep consumenten hun toepassingen te kunnen ondersteunen, als katalysator voor de ontwikkeling van nieuwe toepassingen die steunen op deze groei. Deze zelfversterkende eis zorgt ervoor dat de vraag naar bandbreedte sterk stijgt.

22 23

Dit is een bovengrens, door gebruik te maken van betere modulatie komt men steeds dichter bij deze limiet. Signaal tot ruisverhouding wordt ook dikwijls aangeduid met de Engelstalig term SNR (Signal to noise Ratio) 38

DEEL II


• Evolutie van bandbreedte De evolutie van het netwerkverkeer kan goed geïllustreerd worden met de gegevens die door BNIX verzameld worden [27]. BNIX staat voor Belgian National Internet eXchange en is het knooppunt waar de verschillende internetproviders hun digitale verkeer in België uitwisselen.

Figuur 4.1: BNIX Volume evolutie[27]

Op figuur 4.1 zien we een vertienvoudiging van het verkeer over 5 jaar. Gemiddeld komt dit neer op een verhoging met een factor 1.6 per jaar. De bandbreedte die hier voorgesteld wordt is die van het verkeer tussen de verschillende netwerken en niet die van de toegangsnetwerken. Het verkeer over de backbone netwerken is natuurlijk verbonden met dat van de toegangsnetwerken. Het is dan ook realistisch om deze trend door te trekken, dan wel geschaald. Zie ook figuur 4.3. • Opdeling Voor de verdere bespreking wordt het bandbreedte aanbod verdeeld in verschillende groepen [28]. Naar deze opdeling zal dikwijls worden gerefereerd bij verdere bespreking. De eerste splitsing is die tussen smallband en breedband. Deze opdeling is echter te beperkt en voor toekomstige snelheden moet het begrip breedband nog meer gespecifieerd worden. → SMALLBAND → MID BREEDBAND

< 128 kbps 128 kbps - 10 Mbps

→ SUPER BREEDBAND

10 Mbps - 1 Gbps

→ ULTRA BREEDBAND

> 1 Gbps

Tabel 4.1: bandbreedte groepen

39

DEEL II


Mid breedband komt overeen met de breedbandsnelheden die tegenwoordig vrij courant zijn. Daarnaast worden nog twee extra verdelingen gemaakt: Super en Ultra breedband, zie tabel 4.1.

1.2 Quality of Service (QoS) QoS is een algemene term die weergeeft in hoeverre een netwerk de verschillende toepassingen op een kwaliteitsvolle manier kan leveren aan de gebruiker. De kwaliteitseisen hangen af van het soort toepassingen. Een applicatie zoals telefonie zal duidelijk andere eisen stellen dan e-mailtoepassingen. De nood aan QoS is voor een stuk het gevolg van de beperkte bandbreedte. Indien deze ongelimiteerd zou zijn valt de nood aan QoS weg 24 want elke toepassing zou dan kunnen gebruik maken van een maximale bitstream die ongehinderd door het netwerk raakt. Aangezien de bandbreedte echter beperkt is, treden er verschillende problemen op in het netwerk die de goede werking van bepaalde toepassingen kunnen verhinderen. • QoS parameters [29] Omdat verschillende diensten afhankelijk zijn van QoS wordt dikwijls een Service Level agreement (SLA) opgesteld tussen de netwerkprovider en de gebruiker of aanbieder van de dienst. Dergelijke SLA garandeert dat het netwerk een zekere QoS biedt en hiermee de kwaliteit van de diensten beschermt. Er zijn vijf verschillende parameters die gebruikt worden om te zien of de QoS aan bepaalde voorwaarden voldoet. 1) Netwerkbeschikbaarheid: Indien het netwerk niet bereikbaar is, zijn de toepassingen die erover aangeboden worden ook niet bereikbaar. 2) Bandbreedte: Door overboeking is het mogelijk dat de gebruikers niet van de volledige snelheid gebruik kunnen maken. 3) Vertragingen: Dit kan ernstige QoS problemen veroorzaken bij toepassingen als telefonie en video.

24

Dit geldt alleen voor vaste verbindingen, draadloze verbindingen hebben een inherente vertraging. (vb.

satelliet) 40

DEEL II


4) Jitter: Jitter is het verschil in vertragingen tussen opeenvolgende pakketten in het netwerk. Real-time applicaties zijn hier zeer gevoelig voor. 5) Verloren pakketten: Deze factor is vooral erg van belang bij draadloze verbindingen waar er veel storingen kunnen optreden. Verlies kan echter ook voorkomen wanneer de buffers in verzadigde netwerken vollopen. Indien er geen QoS aangeboden wordt dan werkt het netwerk volgens best effort. Geen enkele toepassing heeft prioriteit. • QoS implementatie QoS wordt op de verschillende netwerklagen toegepast. Dit gaat van frequentietoekenning in de fysische laag tot aparte QoS klassen op IP niveau (IPQOS). Elke laag definieert verschillende gradaties van QoS. Deze worden hierna met enkele voorbeelden geïllustreerd. IP QoS gebeurt via drie verschillende klassen gedefinieerd door de Differentiated Services (DiffServ). De hoogste QoS wordt geleverd door de Expedited Forwarding DiffServ klasse. Daarnaast zijn verschillende Assured Forwarding DiffServ klassen en tenslotte is er de DEfault klasse voor best effort verkeer. Voor de onderliggende laag 25 hebben zowel Ethernet, ATM als DOCSIS hun eigen QoS implementaties.

2. Verschillende diensten en hun netwerkeisen In de inleiding van dit deel werd het begrip Triple Play al aangehaald, dit verwijst niet enkel naar telefonie, tv en Internet maar duidt ook op het feit dat deze diensten over hetzelfde netwerk aangeboden worden. Dit is een recent fenomeen; vroeger had elke dienst zijn eigen netwerk dat dan ook gebouwd was naar de eisen van deze specifieke toepassing. Een telefoonnetwerk diende om kwaliteitsvol bidirectioneel verkeer te garanderen, TV distributie netwerken moesten grote bandbreedte hebben maar vereisten geen terugkerend kanaal.

25

Datalinklaag 41

DEEL II


Sinds de jaren 90 is men echter gestart met netwerkconvergentie; alle diensten gaan over hetzelfde netwerk en werken liefst ook met hetzelfde protocol (IP). Hierdoor bevat een netwerk nu verschillende soorten traffic met elk hun eigen QoS eisen. Hierna worden de triple play diensten overlopen, met specifieke aandacht voor de te verwachten bandbreedte en de QoS eisen.

2.1 Digitale Telefonie Digitale telefonie is de eerste component van de triple play diensten. Hiernaar wordt dikwijls verwezen met de term Voice over IP (VoIP). • Huidige situatie Momenteel is deze service al beschikbaar via verschillende softwarepakketten, waarvan Skype [30] de bekendste is. Deze toepassing zendt zijn informatie via IP pakketten over het netwerk met best effort, er is dus geen QoS. Hierdoor kunnen bij grote netwerkbelasting ernstige storingen optreden tijdens een gesprek. Sommige providers leveren al eigen telefoonservices over hun netwerk. Dit verkeer wordt dan niet via IP verdeeld maar via een eigen implementatie in het netwerk. Deze vormen van telefonie stellen zeer lage eisen aan de bandbreedte van het netwerk. Het analoge spraaksignaal wordt gecodeerd naar een bitstream. Tabel 4.2 toont enkele spraakcodecs met de benodigde bandbreedte, hieruit is duidelijk zichtbaar dat men met smallband duidelijk toekomt voor VoIP toepassingen codec iLBC (Skype) [30,31] G.729 [8] Speex [32]

Min bit rate 13.33 kbps 6.4 kbps 2 kbps

Max bit rate 15.2 kbps 11.8 kbps 44 kbps

Tabel 4.2: Bit rates van verschillende audiocodecs

De eisen in verband met QoS en veiligheid zijn in dit geval strenger. Indien VoIP als waardig alternatief voor het vaste telefoonnetwerk wil gezien worden, moeten er aanvaardbaar lage vertragingen gegarandeerd worden.

42

DEEL II


• Verwachte evolutie Voor de zuivere spraaktoepassingen zullen er weinig extra netwerkeisen komen. Spraak heeft een beperkte bandbreedte nodig (Tabel 4.2) en door gebruik te maken van de verschillende QoS mechanismen kan men vlotte communicatie garanderen. Maar de VoIP-telefonie zal waarschijnlijk wel evolueren naar videotelefonie. Deze evolutie is al merkbaar bij het populaire Skype, dat sinds kort 1on1 video gesprekken ondersteunt.[30] Hierbij wordt naast de spraakstream ook videodata over het netwerk gezonden. QoS zal hierbij analoog zijn aan die van spraak. Maar video zal wel hogere eisen stellen aan de bandbreedte. (Tabel 4.3) formaat QCIF 26 CIF

Codec H.263

Resolutie 176 x 144 @ 10 fs 352 x 288 @ 30 fs

Bit rate 64 kbps 1544 kbps

Tabel 4.3: Bit rates van verschillende videoformaten (CIF)

Door de evolutie van VoIP naar Videotelefonie verschuift de bandbreedte eis naar mid breedband. • Conclusie Het ziet er naar uit dat dit luik van triple play niet onmiddellijk de driver zal zijn voor meer bandbreedte. Wanneer videotelefonie doorbreekt moet men wel rekening houden met het feit dat dit een symmetrische dienst is. Bij een asymmetrische verbinding kan deze toepassing wel een groot deel van het upstream verkeer innemen. De QoS moet wel gegarandeerd worden vooraleer VoIP als echte vervanger voor gewone PSTN kan functioneren.

2.2 Interactieve Digitale Televisie (iDTV) Dit deel van triple play omvat twee verschillende toepassingen: Broadcast TV en video on demand (VoD). Deze opdeling is nodig omdat beiden een erg verschillend gebruik van het netwerk veronderstellen.

26

QCIF en CIF wijn een videostandaarden. De specificaties staan in tabel 4.3 43

DEEL II


Broadcast TV (en radio) is asymmetrisch en heeft eigenlijk geen upstream kanaal nodig. De data wordt vanuit het centrale deel van het netwerk naar alle gebruikers gezonden. Dit is onafhankelijk van het feit of de gebruikers aan het kijken zijn of niet. Deze distributie is vergelijkbaar met die van analoge tv signalen. VoD is een individuele dienst waarbij de gebruiker een specifieke film, documentaire, serie, e.d. aanvraagt. Deze klant ontvangt dan slechts 1 videostream maar de service provider moet dikwijls verschillende streams doorzenden naar verschillende gebruikers. Dit gebeurt ook sterk asymmetrisch maar vereist wel een (beperkt) upstream kanaal om info uit te wisselen met de gebruiker. (aanbod, aanvraag stream, tarifering, pauze film, …). • Huidige situatie In Vlaanderen bieden zowel Telenet als Belgacom interactieve digitale TV (iDTV) aan. (TV Vlaanderen [33] biedt ook DTV aan, maar levert geen triple play diensten en wordt dus verder ook niet behandeld) Deze digitale tv standaard maakt gebruik van MPEG-2 videocodecs. Hierbij zenden ze beiden kanalen door in standaard TV (SDTV) formaat. De vergelijking met andere formaten wordt in tabel 4.4 getoond. Eén SDTV kanaal heeft een bit rate van 4 Mbps. codec Analoge TV [PAL] SDTV HDTV a HDTV b HDTV c

Scanning Interlaced Interlaced 27 Progressief 28 Interlaced Progressief

resolutie 576 lijnen 704 x 480 1280 x 720 1920 x 1080 1920x1080

MPEG 2 4 Mbps 12-16 Mbps 16-20 Mbps 24-30 Mbps

MPEG 4 2 Mbps 6-8 Mbps 8-10 Mbps 12-15 Mbps

Tabel 4.4: TV formaten

• Verwachte evolutie Op korte termijn mag men een sterke groei van iDTV verwachten. Analoge televisie zal langzamerhand uit het beeld verdwijnen. Naast de overschakeling naar DTV zullen gezinnen ook verschillende televisies op de digitale kanalen willen afstemmen. Het netwerk moet dus een aantal SDTV kanalen kunnen ondersteunen. (1-4 maal 4 Mbps). Wat verder in de evolutie zal ook de kwaliteit van de videostreams stijgen. Hiervoor is al een standaard ontwikkeld: high definition television (HDTV) Via MPEG-2 codering wordt dit een bitstream van 20 Mbps. De hogere kwaliteit van de TV kanalen zorgt logischerwijs voor een verhoogde 27

Interlaced: Bij elke verversing van het beeld worden afwisselend de even en de oneven lijnen vernieuwd

28

Progressief: Beide lijngroepen worden op hetzelfde moment vernieuwd 44

DEEL II


bandbreedte. Het gebruik van nieuwe, betere, codecs (vb. MPEG-4) kan deze evolutie voor een stuk vertragen. • Conclusie Digitale televisie is duidelijk een driver voor hogere breedband. Voorlopig heeft men genoeg met een mid breedband connectie maar dit zal vrij vlug evolueren naar super breedband.

2.3 Internet diensten In dit laatste deel worden enkele belangrijke internettoepassingen besproken die hoge eisen stellen aan het netwerk. Filesharing, gaming en websurfen zijn hiervan drie voorbeelden. Internetdiensten vertegenwoordigen de minst voorspelbare tak van triple play. Een nieuwe toepassing kan in zeer korte tijd doorbreken terwijl een lang voorspelde hype kan er eventueel nooit kan komen. • Huidige situatie In 2005 is het Internet voor veel mensen een dagelijks informatiemedium geworden. Volgens de ISPA (Internet Service Providers Association) statistieken [34] van eind 2004 telde België 1.992.000 actieve Internetaansluitingen. Huidige providers leveren snelheden van breedband niveau. (4-10 Mbps). • Verwachte evolutie De reeds bestaande diensten zullen naar alle waarschijnlijkheid samen met de bandbreedte verbeteren. Het is echter moeilijk te voorspellen welke nieuwe diensten in de toekomst zullen doorbreken. Teleworking en teleconferentie 29 zijn twee toepassingen die reeds lange tijd bestaan maar nog steeds een niche activiteit vormen. • Conclusie We mogen ervan uit gaan dat internettoepassingen een sterke verhoging van het bandbreedte gebruik zullen veroorzaken. Hier moet zeker ook uitgegaan worden van super breedband.

29

Is Videotelefonie met meerdere personen. 45

DEEL II


Hierbij moet wel vermeld worden dat deze diensten bij shared netwerken met een hoge factor overboekt kunnen worden. (zie Hoofdstuk 5)

3. Trafficscenario’s Met behulp van drie scenario’s is het de bedoeling om de verhoogde vraag naar bandbreedte te onderbouwen. Er worden verschillende toepassingen aangehaald die in de toekomst (waarschijnlijk) zullen doorbreken.

3.1 Scenario 1: Korte termijn Deze situatie stelt een typische gebruiker van morgen voor. Deze kan worden afgeleid uit de early adopter van vandaag. Dit scenario zal zeker volstaan voor de komende paar jaren. • Gebruikte diensten: Hieronder is een overzicht van de belangrijkste diensten die in dit scenario meetellen. We gaan uit van avonduren waarin zowel tv en pc aanstaan. Deze diensten vormen de eerste implementatie van triple play. - Digitale Telefonie:

200 kbps

Spraak met webcam ondersteuning

- Gaming

100 kbps

Multipoint to Multipoint signalering

- Digitale televisie

4

Mbps

1 SDTV kanaal (MPEG-2)

- P2P filesharing

2,4

Mbps

600 MB divx film in 2 uur

- websurfen

1-3 Mbps

comfortabel surfen + downloaden files + mail

De totale bandbreedte-eis is dan 8 tot 10 Mbps. Dit is een gemiddelde, om piekverbruik op te vangen moet men wel een extra factor (+15%) invoegen. Dit brengt het gebruik tot 9 à 12 Mbps Deze waarden liggen op de grens van mid breedband en super breedband. (figuur 4.2)

46

DEEL II


3.2 Scenario 2: Middellange termijn [35] • Gebruikte diensten: - Digitale Telefonie:

2

Mbps

Full screen video telefonie

- Gaming

4

Mbps

Multimedia network gaming

- Digitale televisie

18

Mbps

2 HDTV kanalen (MPEG-4)

- P2P filesharing

10

Mbps

600 MB divx film in 30 min

- websurfen

16

Mbps

snel surfen + downloaden grote files + mail

De totale bandbreedte-eis is dan 50 Mbps. Deze waarden vereisen super-breedband. (figuur 4.2)

3.3 Scenario 3: Lange termijn Dit scenario stelt de verdere evolutie van triple play diensten voor: hogere kwaliteit, meerdere diensten en meerdere gebruikers. Een andere evolutie die door sommigen wordt voorspeld is het intensiever gebruik van data dat niet op de harde schijf staat, maar op een andere pc/server. Indien men met hetzelfde gemak wil werken als nu, dan zullen de netwerksnelheden evolueren naar snelheden die de interface tussen gebruiker en harde schijf gebruikt. Deze lopen op tot meer dan 1 Gbps symmetrisch. Dit scenario zal de eerstkomende jaren nog helemaal niet voorkomen, maar geeft wel aan waarheen de netwerkeisen zullen evolueren over lange termijn. 10000

UltraBreedband

Mbps

1000

100

SuperBreedband

10

Breedband 1

Scenario 1

Scenario 2

Scenario 3

Figuur 4.2: Bandbreedte eisen 47

DEEL II


3.4 Voorspellingen In dit deel worden geen voorspellingen gedaan over de periodes waarover bovenstaande scenario’s zich zullen voltrekken. Verschillende studies hebben zich wel gewaagd aan dergelijke prognoses. In deze paragraaf zal ik de resultaten van twee van deze studies weergeven. Hierdoor is het toch mogelijk om bovenstaande scenario’s enigszins in de tijd te situeren. • Cursus mobiele en breedband toegangsnetwerken (2005) In de cursus MOBAN van prof. Moerman en prof. Demeester[14] werd een schatting van de toegangsnelheid gemaakt door middel van interpolatie. De verschillende scenario’s staan aangeduid op figuur 4.3. Deze interpolatie laat vermoeden dat scenario 2 vrij vlug op komst is.

10000

Narrowband 1000 100

Mid-Broadband Super-Broadband

Mbps

Ultra-Broadband 10 1 0,1 0,01 0,001 1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

Scenario 1

Scenario 2

2008

2012

2010

Scenario 3

2014

2016

2018

2020

Figuur 4.3: Voorspelling Moban

De trend van deze grafiek is gelijk aan deze die door BNIX is opgemeten. Figuur 4.1 • Connected Home studie van Jet-Stream (2005) Dit Nederlands bedrijf heeft voorspelling van de bandbreedte nood gemaakt gebaseerd op consumenten onderzoek. Hieruit blijkt dat triple play diensten niet meteen voor een grote doorbraak zullen zorgen. De conclusie was dat in de periode 2010-2015 40-50 Mbps voldoende zou moeten zijn. 1000

100

Narrowband Mid-Broadband Super-Broadband

Mbps

10

geen data

1

0,1

0,01

Scenario 1

0,001 1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Scenario 2 2010

2012

2014

2016

2018

2020

Figuur 4.4: Voorspelling Jet stream 48

DEEL II


Uit beide voorspellingen blijkt dat de bandbreedte nog sterk zal stijgen. De verwachte stijging verschilt wel heel wat in beide voorspellingen. In volgend hoofdstuk zullen we kijken in hoeverre de verschillende toegangsnetwerken in staat zijn om aan de toekomstige eisen te voldoen.

49

DEEL II

HOOFDSTUK 5: NETWERKARCHITECTUREN EN TRIPLE PLAY

Hoofdstuk 5 Netwerkarchitecturen en triple play 1. Shared vs point to point netwerken De bandbreedtescenario’s uit het eerste hoofdstuk gaan uit van het standpunt van de gebruiker. Wanneer men echter kijkt hoe deze data wordt geleverd dan is er een groot verschil tussen het bandbreedte gebruik van de P2P netwerken (telefoonnetwerk en dedicated fiber) en de shared netwerken (kabel en PON). • P2P netwerken Bij P2P netwerken is het toegangsnetwerk-gebruik volledig hetzelfde als dat van de gebruiker 30. Er wordt data van slechts 1 gebruiker over de kabel verzonden. Hierbij kunnen de scenario’s van hoofdstuk 1 rechtstreeks gebruikt worden. • Shared netwerken De shared netwerken behandelen de data op een volledig andere manier. Men maakt een onderscheid tussen P2P-verkeer dat voor 1 specifieke gebruiker is en broadcast-verkeer waar meerdere gebruikers kunnen op afstemmen. (Tabel 5.1)

P2P Broadcast

internetdiensten telefonie video on demand digitale tv radio

Tabel 5.1: P2P en broadcast

Het P2P verkeer kan in het netwerk overboekt worden. Dit houdt in dat de voorziene bandbreedte van één gebruiker aan verschillende gebruikers wordt toegekend. Dit is mogelijk omdat niet alle gebruikers op hetzelfde ogenblik dezelfde dienst gebruiken. De

30

Deze netwerken bevatten echter ook stukken die gedeeld worden, vb tussen DSLAM en ONU 50

DEEL II


overboekingsfactor kan voor het surfen tot 300 oplopen. Het is dan ook duidelijk dat dit een grote besparing in bandbreedte oplevert. Shared netwerken hebben een voordeel door het gebruik van broadcastdata. Hierbij komt de data bij alle gebruikers toe. Dit is typisch de manier om TVsignalen te verspreiden. Uit bovenstaande opmerkingen volgt dat de trafficscenario’s van de gebruiker niet zomaar mogen overgenomen worden. In plaats van het optellen van de verschillende bitstreams zoals bij P2P netwerken hebben we hiervoor volgende formule opgesteld: Netwerkbelasting =

P 2 Pverkeer

α overboeking

# gebrui ker s + P 2 MPverkeer

formule 5.1

2. Toegangsnetwerken De twee bestaande toegangsnetwerken worden getoetst aan de verschillende scenario’s van hoofdstuk 4. Bij de shared netwerken wordt er een specifiek trafficmodel opgesteld, rekening houdend met voorgaande bemerkingen (formule 5.1).

2.1 Telefoonnetwerk Het telefoonnetwerk werkt met point to point DSL verbindingen. (Hoofdstuk 1) Het netwerk verkeer kan dus rechtstreeks gerelateerd worden aan figuur 4.2.

1000 100

VDSL2 VDSL2 VDSL VDSL ADSL2+ ADSL2

Scenario 2 Scenario 1

Mbps

10 ADSL 1

0,1 0,01 1990

ADSL ISDN 56k 28k8 1995

ADSL

2000

2005

2010

2015

2020

Figuur 5.1: DSL evolutie

51

DEEL II


• scenario 1 Uit figuur 5.1 blijkt dat hiervoor minstens een ADSL2 lijn aanwezig moet zijn. Maar de bandbreedte van ADSL2 zal hier waarschijnlijk net niet voldoende zijn. Voor comfortabel toepassen van scenario 1 is ADSL2+ nodig. • scenario 2 In dit scenario heeft men ruwweg 50 Mbps nodig (sterk asymmetrisch). Net zoals in scenario 1 worden ook hier de limieten van DSL bereikt. Meer bepaald die van VDSL. VDSL2 zal hier meer aangewezen zijn. Maar dit impliceert ook een ernstige investering om de fiber dichter bij de gebruiker te brengen., dit tot op 300 meter. • scenario 3 Voorlopig lijkt DSL niet in staat om aan scenario 3 te voldoen. De DSL technologie zit met een ernstige bandbreedte beperking en zal tussen scenario 2 en 3 waarschijnlijk verplicht zijn om om te schakelen naar FttH. Het tijdstip van de overschakeling wal waarschijnlijk ten vroegste in 2016 vallen (zie de ruime voorspelling van figuur 4.3) Deze opmerking is belangrijk bij het evalueren van de netwerkupgrade naar FttH.

2.2 Kabelnetwerk Het kabelnetwerk is een typisch shared netwerk. Hiervoor werd een specifiek trafficmodel opgesteld dat gebaseerd is op formule 5.1. 31 Het kabel-toegangsnetwerk in Vlaanderen biedt momenteel toegang aan gemiddeld 1100 huizen. Dit betekent echter niet dat er 1100 gebruikers zijn van dit deel van het netwerk. Men moet ook rekening houden met de penetratiegraad van de kabeldiensten. Dit percentage ligt rond de 30% voor internetdiensten. Hieruit volgt dat één coaxiaal netwerkdeel32 gemiddeld 350 huizen aansluit die effectief klant zijn en waarvoor er dus inkomsten kunnen verkregen worden. Uit formule 5.1 volgt dat de netwerkbelasting daalt als het aantal gebruikers daalt. Dit zal dan ook de kritische factor zijn bij netwerkupgrades.

31 32

Zie Bijlage A of MS Excelfile trafficmodel.xls op CD-ROM Service Area 52

DEEL II


Om de drie verschillende scenario’s te testen wordt in volgende modellen alleen de data bekeken die over het DOCSIS kanaal gestuurd wordt. Dit betekent dat de digitale tv kanalen niet beschouwd worden want deze bevinden zich op een apart frequentiedeel. (figuur 2.4) De resultaten van het trafficmodel zijn in onderstaande figuren 5.2-4 zichtbaar. De linkse figuren tonen een 3D plot waarop de celgrootte en take-rate33 staan. De figuren rechts zijn een doorsnede bij een take-rate van 30% (rode lijn).

Netwerkbelasting Scenario 1 250

DOCSIS 1.x DOCSIS 2.0

[Mbps]

200

DOCSIS 3.0 Niet mogelijk

150 100 50 0 1500

1250

1000

750

500

400

300

200

100

50

20

10

Celgrootte

Figuur 5.2: Specifieke netwerkbelasting voor Scenario 1


DOCSIS 1.x

600

DOCSIS 2.0

500

DOCSIS 3.0

[Mbps]

Niet mogelijk 400 300 200 100 0 1500

1250

1000

750

500

400

300

200

100

50

20

10

Celgrootte



DOCSIS 1.x DOCSIS 2.0

2500

DOCSIS 3.0 [Mbps]

2000

Niet mogelijk

1500 1000 500 0 1500

1250

1000

750

500

400

300

200

100

50

20

10

Celgrootte


33

Take rate refereert naar het aantal klanten t.o.v. het aantal aangesloten huizen (Deel III) 53

DEEL II


Figuur 5.4 toont aan dat scenario 3 enkel mogelijk is bij erg kleine celgroottes. Hierbij moeten de service area’s verkleinen van 1100 nu tot 100. Het is verder ook nuttig om de maximale theoretische capaciteit van het kabelnetwerk te onderzoeken. Dit kan gedaan worden door de volledig beschikbare bandbreedte op te splitsen in kanalen van 8 MHz. Eén dergelijk kanaal kan met het DOCSIS protocol een data rate van 51 Mbps bereiken. [Hoofdstuk 2] Men beschikt over

50 MHz (tussen 15-65 MHz) in upstream : ⎣50/8⎦ .51Mbps = 306 Mbps 464 MHz in downstream 34: ⎣464/8⎦ .51Mbps = 2958 Mbps

Totale netwerkbelasting scenario 3 4500 4000

Niet mogelijk

3500

Mogelijk

[Mbps]

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1500

1250

1000

750

500

400

300

200

100

50

20

10

Celgrootte

Figuur 5.5: Totale netwerkbelasting voor Scenario 3

Deze berekening toont aan dat de maximale capaciteit tot ongeveer 3 Gbps kan stijgen. Men kan dus aannemen dat het kabelnetwerk niet onmiddellijk zal overschakelen naar FttH.

34

tussen 136-600 MHz, dit is ook met het stuk waar analoge tv zich nu nog bevindt, daarzonder is het ⎣300/8⎦ .51 = 1887 Mbps De maximumfrequentie kan tot 860 MHz lopen dan krijgen we: ⎣724/8⎦ .51 = 4590 Mbps 54

DEEL III

Deel III: Kosten analyse.

Dit laatste deel van de thesis worden met behulp van een economisch model voor verschillende upgrades van het toegangsnetwerk de investeringskosten berekend. (Hoofdstuk 6) Bij de volgende fase zullen deze gelinkt worden aan de inkomsten om zo een volledige kosten-batenanalyse te kunnen maken van de upgrade voor het toegangsnetwerk (Hoofdstuk 7). In het achtste hoofdstuk wordt het model gebruikt om te onderzoeken in hoeverre de scenario’s volledig of gedeeltelijk economisch realiseerbaar zijn in België. De besluiten zijn te vinden in hoofdstuk 9.

55

DEEL III

HOOFDSTUK 6: OPBOUW KOSTEN-BATENMODEL

Hoofdstuk 6 Opbouw kosten-batenmodel 1. Kosten-baten analyse De kern van dit thesisonderzoek bestaat uit een economisch model dat in Microsoft Excel is opgebouwd. Als introductie tot dit model wordt eerst een overzicht gegeven van de elementen van een standaard kosten-baten analyse. Figuur 6.1 toont de verschillende onderdelen van een dergelijke analyse. Het bevat de kosten berekening van CAPEX en OPEX, hieruit kan dan de first installed cost en de life cycle cost gehaald worden. Wanneer naast de kosten ook de Revenues beschouwd worden kan men de Net Present Value(NPV), Internal Rate of Return (IRR) en de Payback period berekenen.

Revenues

OPEX

CAPEX First installed cost Life cycle cost

Cash flows / Profit-lost / balans NPV

IRR

Payback period

Figuur 6.1: analyse van investeringen [36]

Revenues (= inkomsten) De inkomsten worden door de netwerkoperator verkregen door het aanbieden van diensten. In deel 2 werden er een aantal van deze diensten aangehaald. CAPEX Capital expenditures dragen bij tot de infrastructuur van het bedrijf en kunnen afgeschreven worden over de tijd. Voorbeelden hiervan zijn gebouwen en machines. 56

DEEL III


OPEX Staat voor operational expenditures, wat de algemene kost omschrijft die nodig is om het bedrijf en het netwerk operationeel te houden. Een overzicht van deze specifieke kosten staat beschreven in [37]. First installed cost Dit is de initiële investering die gedaan moet worden en komt in feite neer op de CAPEX. Life cycle cost Dit is de totale kost van het project over de volledige tijd. CAPEX & OPEX kunnen eventueel de tijdswaarde van geld in rekening brengen. Life cycle cost staat ook gekend onder term Total Cost of Ownership. NPV De net present value (nettocontantewaarde) is een waarde die uitdrukt hoeveel een investering zal opbrengen. Hiervoor worden alle cash flows verdisconteerd en wordt initiële investering afgetrokken. De NPV is een veelgebruikte beslissingswaarde. Indien (ruim) positief wordt het project aanvaard anders niet. n

NPV = −C0 + ∑ t =1

Met:

Ct (1 + r )t

formule 6.1

- C0 de initiële investering - r is het vereiste minimumrendement van het project

Opmerking: In het model wordt dikwijs gebruik gemaakt van de term verdisconteerde kosten (in het model afgekort tot VDCkost), hiermee wordt verwezen naar de kosten die de

tijdswaarde van geld in rekening brengen. (formule 6.2) Verdiscontreerde kost = Met:

kost (1 + i ) n

formule 6.2

- i, de samengestelde intrest 35. - n: jaar waarin de kost valt. (0 is het startjaar van het project)

35

i is vastgezet op 10% bij de berekeningen 57

DEEL III


IRR

Internal rate of return (interne rendementsgraad) is de rente die de waarde van de verwachte ontvangsten gelijk stelt aan de verwachte uitgaven. M.a.w. het is de waarde van r uit formule 6.1 waarbij de NPV nul wordt. Payback Period

De terugverdienperiode is het aantal jaren die noodzakelijk zijn om de begininvestering terug te verdienen. Deze waarde wordt dikwijls als doelstelling opgegeven bij het plannen van een project. Men wil winst beginnen maken vanaf het jaar X.

2. Beschrijving van het model Het opgebouwde model volgt de algemene analyse van figuur 6.1 niet volledig maar werd omgevormd tot het model in figuur 6.2.

Payback Period

Graafkost

CAPEX Inkomsten

Componentkost

Berekeningen

Totaalkost Verdiscontering

Resultaten

verdisconteerde Totaalkost Figuur 6.2: Modelopbouw

Het economisch model zal toegepast worden op vier verschillende scenario’s. Elk van deze scenario’s stelt een specifieke netwerkupgrade voor, het einddoel voor alle scenario’s is de uibouw van FttH. GPON werd gekozen als FttH type. 36 De upgrades lopen over verschillende jaren waarbij de einddatum een parameter is in het model. Gedurende deze periode stijgt de

36

Slechts van GPON waren volledige componentkosten beschikbaar. 58

DEEL III


penetratiegraad van de nieuwe technologie continu en worden eventueel tussenfasen opgestart (vb. VDSL). Wanneer de penetratie van een fase groot genoeg is kan men dit netwerk gebruiken om nieuwe diensten aan te bieden. Graaf en componentkosten worden aan de penetratie gelinkt en vanuit de totale kost wordt berekend hoeveel de extra maandelijkse inkomsten 37 per klant moeten bedragen om de duur van het scenario gelijk te stellen aan de payback period. De extra maandelijkse kost is dan samen met de verdisconteerde totaalkost een afspiegeling van de haalbaarheid van het project. • Gebieden

Elk scenario zal opgedeeld worden in landelijk, halfstedelijk en stedelijk gebied. (Tabel 6.1) Alle berekeningen en resultaten zijn dan gerelateerd aan een specifiek gebied. Hierdoor is het mogelijk om een willekeurig deel van België te onderzoeken indien men de verdeling van de bevolkingsdichtheid kent. In deze thesis onderzoeken we zowel Vlaanderen, Wallonië en het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. De gebiedsverdeling voor de drie gewesten wordt in tabel 6.1 weergegeven. # gezinnen [39]

landelijk

halfstedelijk

stedelijk 38

bevolkingsdichtheid <400 400-1000 >1000 [inw/km2] 2.501.681 33,5 % 44,3 % 22,2 % Vlaanderen 1.446.614 50,0 % 22,8 % 27,2 % Wallonië 491.357 0% 0% 100 % Brussels Hoofstedelijk Gewest 4.439.652 35,2 % 32,4% 32,4 % België Tabel 6.1: Opdeling volgens bevolkingsdichtheid. (De percentages verwijzen naar aantal inwoners per type, niet naar oppervlakte)

De opsplitsing in verschillende gebieden biedt later ook de mogelijkheid om specifieke situaties te onderzoeken. De roll-out van FttH enkel in stedelijke gebieden kan bijvoorbeeld interessanter zijn dan die in landbouwgebied. • Penetratie

Elk scenario eindigt met de volledige uitbouw van FttH 39. Dit maakt een correcte vergelijking mogelijk tussen de verschillende scenario’s. De uitbouw van de netwerkupgrades verlopen volgens penetratievoorspellingen. De penetratie voorspellingen zijn gebaseerd op het Gompertz model, formule 6.3.[40]. 37

Extra inkomsten door de nieuwe diensten. Deze gebieden worden ook dikwijls met hun Engelse naam benoemd: rural, suburban en urban. 39 Penetraties zijn minstens 97% bij de einddatum. 38

59

DEEL III


y (t ) = e −e

−b (t − a )

Formule 6.3

Dit is een asymmetrisch model dat erg geschikt is voor technologieadaptatie. De parameter b regelt de adaptatiesnelheid en parameter a regelt het inflictiepunt, dit is het punt vanwaar de groei minder snel toeneemt, hier het jaar waar de penetratie 37% bereikt. De invloed van de parameters wordt geïllustreerd in figuur 6.3.

Figuur 6.3: Illustratie Gompertz parameters a & b

Beide parameters zijn inputvariabelen in het model en zullen in Hoofdstuk 8 geanalyseerd worden.

3. Opbouw van het model Hier wordt een omschrijving gegeven van de verschillende begrippen die in het model aan bod komen. Hoofdstuk 7 behandelt de berekeningen die nodig zijn in het kostenmodel. Deze komen overeen met de blauwe onderdelen uit figuur 6.2. Hoofdstuk 8 maakt gebruik van de resultaten die uit het model voortvloeien om de verschillende scenario’s te bestuderen. Deze komen overeen met de groene onderdelen uit figuur 6.2.

3.1 Berekeningen • CAPEX

Bevat : - Graafwerken: De kosten om (in de straat) de oude bekabeling te vervangen door fiber. De gegevens hiervoor zijn afkomstig uit volledige gegevens van Telenet 60

DEEL III


(kaarten van verschillende gebieden

40

) voor kabelnetwerken en gemiddelde

koperlengtes voor DSL in België. - Componenten: Het model vertrekt van listprijzen waarvan een vast percentage is afgetrokken om een realistisch beeld te krijgen van de leverancierskorting. Dit is echter een erg tijdsgevoelige kost. Vooral de optische componenten zullen in de volgende jaren nog sterk dalen in prijs. Om dit mee in rekening te brengen wordt een learning curve model gebruikt. (Hoofdstuk 7) - Installatie kosten: Dit zit verwerkt in het model als percentage van de kostprijs voor de componenten 41. • OPEX

Bevat : - nieuwe componenten (door vervanging na breuk) - kosten voor onderhoudswerk (uren) - kosten voor administratie en beheer. De OPEX kost is niet in het model opgenomen. Elke scenario eindigt met hetzelfde netwerk. (GPON) Dit maakt de OPEX kost geen relevante factor bij de vergelijking van de eindscenario’s. Het is wel zo dat de OPEX kosten bij de drie verschillende toegangsnetwerken verschillend zijn. DSL netwerken hebben de hoogste OPEX kost [42] door het hoge aantal individuele lijnen. FttH netwerken, met PON in het bijzonder, leveren een ernstige OPEX besparing op. Dit komt omdat de OPEX voor een groot stuk bepaald wordt door het aantal actieve componenten in het netwerk. (vb. versterkers bij kabelnetwerken) Optische netwerken kunnen het stellen met minder actieve componenten. PON’s werken, zoals de naam aangeeft vooral met passieve apparatuur. (splitters)

3.2 Resultaten • Inkomsten

Bij veel kostenmodellen zijn de inkomsten een inputwaarde. Daarvoor stelt men verschillende voorspellingen op die het aantal klanten en verkochte diensten samenbrengt. In dit model 40 41

Bijlage B bevat de opgemeten waarden van deze kaarten 20% is hiervoor de standaardwaarde 61

DEEL III


echter worden de inkomsten berekend aan de hand van de totale kost. Er wordt nagegaan hoeveel een klant van de nieuwe dienst maandelijks moet betalen om de netwerkupgrade te betalen op de einddatum van het scenario. Dit wordt bepaald door de Payback Period. De normale evolutie is een status quo van de prijs en een stijging van de bandbreedte. Hierdoor is het ondenkbaar dat een klant bereid zal zijn om een grote meerkost te betalen voor netwerkvernieuwing. • Verdisconteerde totaalkost

De totaalkost van het project is de tweede belangrijke waarde die het model levert. Indien de kost hiervan te hoog uitvalt, wordt het voor de netwerkoperatoren onmogelijk om de upgrade uit te voeren. Zelfs indien een project op termijn winst oplevert kunnen de investeringskosten te hoog uitvallen waardoor de uitbouw van het netwerk niet gerealiseerd kan worden. (vb. Te hoge leningen zorgen voor een te grote schuldenlast)

4. Scenario’s Er zijn 4 verschillende scenario’s. Twee gaan uit van een ADSL netwerk, de anderen starten bij een kabelnetwerk zoals het Telenet-netwerk eind 2005. De scenario’s worden nader toegelicht en bij elk scenario wordt een standaard roll-out voorgesteld. Deze is gebaseerd op het Gompertz model (formule 6.3). In Hoofdstuk 7 zijn deze penetraties gebruikt. In hoofdstuk 8 worden verschillende roll-outs gevalueerd om zo de meest efficiënte te vinden.

4.1 Scenario 1: ADSL → FttH • Omschrijving

In dit scenario wordt de kost berekend om rechtstreeks vanuit de huidige situatie (ADSL) FttH (GPON) te installeren zonder VDSL als tussenstap te installeren. Dit is een volledige vervanging van de koperdraden door optische vezels. • Uitwerking

De graafkosten worden berekend met de aanname dat de optische vezel op dezelfde plaatsen en op dezelfde manier (ondergronds/bovengronds) wordt gelegd als de koperdraad.

62

DEEL III


Het aantal nieuwe componenten wordt berekend naargelang de penetratie van de dienst. De DSLAM wordt nog steeds gezien als startpunt van het toegangsnetwerk. Het aantal aansluitingen blijft hetzelfde, maar het worden optische. • Tijdsschema 42

Dit scenario bevat slechts 1 fase. Het tijdsschema voor de uitbouw is op onderstaande figuur 6.4 weergegeven. Vanaf jaar 2012 (verticale lijn) wordt gestart met het aanbieden van de extra diensten die mogelijk zijn met FttH, hiervoor kan dan een extra kost aan de klant gevraagd worden. [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2006

Penetratiegraad Scenario 1 landelijk halfstedelijk stedelijk

F t t H

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Figuur 6.4: penetratiegraad scenario 1

4.2 Scenario 2: ADSL → VDSL 1000m → VDSL 300m → FttH • Omschrijving

Dit is het ‘natuurlijke’ scenario voor telefoonoperatoren (Belgacom in België). Hier wordt de fiber in stappen dichter bij de gebruiker gebracht. De huidige situatie bestaat uit ADSL verbindingen. Voor de VDSL implementatie wordt gekeken naar twee verschillende versies. De eerste installaties zullen gebruik maken van een 1000m TP verbinding (fase I). Deze kan snelheden aan tot 26 Mbps. Om VDSL ten volle te gebruiken moet de afstand ingekort worden tot ongeveer 300m (fase II). Dan kunnen snelheden van 50+ Mbps gehaald worden. De laatste stap in deze upgrade zou dan de aanleg van FttH zijn (fase III). • Uitwerking

42

De Gompertz parameters voor alle scenario’s staan in Bijlage C 63

DEEL III


De graafkosten worden berekend met de aanname dat de optische vezel op dezelfde plaatsen en op dezelfde manier (ondergronds/bovengronds) wordt gelegd als de koperdraad. Het aantal nieuwe componenten wordt berekend naargelang de penetratie van de dienst. • Tijdsschema

Dit scenario bevat 3 fases. Het tijdsschema voor uitbouw is op onderstaande figuur weergegeven. Om de figuur overzichtelijk te houden wordt slechts 1 gebied weergegeven. [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2006

Penetratiegraad Scenario 2 [Stedelijk] VDSL 1000 m VDSL 300 m Ftth F a s e

F a s e

I I

I 2008

F t t H

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Figuur 6.5: penetratiegraad scenario 2 voor stedelijk gebied (de andere gebieden staan in bijlage C)

4.3 Scenario 3: Kabel → FttH • Omschrijving

Dit scenario is, na de beschouwing in deel 2, weinig waarschijnlijk maar wel nuttig als referentie. Het omhelst de aanleg van een volledig fibernetwerk vanuit het huidige kabelnetwerk. • Uitwerking

De graafkosten worden berekend met de aanname dat de optische vezel op dezelfde plaatsen en op dezelfde manier (ondergronds/bovengronds) wordt gelegd als de coaxkabel. Het aantal nieuwe componenten wordt berekend naargelang de penetratie van de dienst. • Tijdsschema

Analoog aan scenario 1.

64

DEEL III


[%] 100 90 80


70 60 50 40 F t t H

30 20 10 0 2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020


4.4 Scenario 4: Kabel → Kleinere service area’s & DOCSIS 3.0→ FttH • Omschrijving

Zoals uit het trafficmodel van deel 2 al bleek is de belangrijkste factor bij kabelnetwerken het aantal aansluitingen. Hier zal onderzocht worden welke investering nodig is om deze gebieden te verkleinen. De vooropgestelde grootte zal 300 HP zijn. Dit volgt uit het trafficmodel. Samen met de upgrade naar DOCSIS 3.0 vormt dit de eerste fase van de upgrade. De tweede fase is de upgrade naar FttH. • Uitwerking

De graafkosten worden hier in functie van het verkleinen van de service area’s gesteld. Het aantal nieuwe componenten worden bijgevoegd wanneer de nieuwe technologie wordt geïntroduceerd. De omschakeling naar de nieuwe DOCSIS versie kan in één stap gebeuren voor alle gebruikers. Hiervoor moet de apparatuur al wel aangelegd zijn. Vanuit deze situatie wordt dan FttH uitgebouwd. • Tijdsschema

Zoals eerder vermeld kan de invoering van een nieuwe DOCSIS standaard op een welbepaald tijdstip komen. Hier wordt dit: DOCSIS 3.0 in 2010. Het verkleinen van de service area’s moet wel gepland worden over de tijd. In tegenstelling tot de andere grafieken heeft het landelijk gebied hier een stapje voor op de rest. Door de lage bevolkingsdichtheid zijn al een deel van de gebieden klein genoeg. De omschakeling zal wel trager verlopen. (Figuur 6.7). De uitbouw van Fiber to the Home loopt hier analoog aan die van scenario 2, dit maakt een correcte vergelijking mogelijk tussen de scenario’s. 65

DEEL III


[%] 100 90 80

Penetratiegraad: Scenario 4 landelijk halfstedelijk stedelijk

70 60 50

F a s e

40 30 20 10 0 2006

F t t H

1 2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020


66

DEEL III

HOOFDSTUK 7: MODELBEREKENINGEN

Hoofdstuk 7 Modelberekeningen Het model heeft een modulaire opbouw. Elke specifieke berekening (graafkost, componentkost en inkomsten) heeft zijn eigen submodel. De tekst bevat de meest relevante berekeningen van deze submodellen en zet de methodiek van het volledige economisch model uiteen. Alle submodellen (voor alle gebieden) zijn in bijlage E-F terug te vinden.

1. Graafkosten 1.1 Kabellengte Het kennen van de kabellengte is essentieel bij het berekenen van de graafkosten. Door de samenwerking met Telenet kon worden gebruikgemaakt van goed uitgekozen kaarten die karakteristiek waren voor de verschillende gebieden 43 . Hiermee is de coaxlengte bij kabelnetwerken voldoende gekend. Voor DSL netwerken waren dergelijke kaarten niet voorhanden waardoor de precieze koperlengte niet kon worden opgemeten. Dit is een erg belangrijke parameter bij DSL en de invloed op de bit rates werd reeds besproken in hoofdstuk 1 (figuur 1.7). In een landelijk gebied zijn de koperafstanden veel groter dan in een dichtbevolkte stad. Met de kennis van de gemiddelde koperafstand in België is het mogelijk een benaderend model 44 op te stellen dat de afstanden berekent voor de drie gebieden. Dit model houdt rekening met de verdeling van de bevolkingsdichtheid per gebied (Tabel 6.1) en verdeelt met behulp van hiervan de verschillende koperlengtes. Zie bijlage B

43

Bijlage C bevat de gegevens van de opgemeten Kaarten

44

Zie Bijlage B of Model koperlengte.xls op CD-ROM 67

DEEL III


100 90 80

Verdeling koperlengte

70

stedelijk Halfstedelijk landelijk

60 50 40 30 20 10 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

Figuur 7.1: Penetratie TP i.f.v. de lengte, het model mapt de koperlengtes per gebied op de volledige curve (grijs), rekening houden met hun relatief aandeel.

Dit model leidt tot volgende verdeling van de DSL koperlengte in België. (Tabel 7.1) Landelijk Halfstedelijk Stedelijk 3242 1566 1137 Koperlengte [m] Tabel 7.1: Verdeling koperlengte per gebied

1.2 Model graafkosten De kern van de graafkostenmodellen is bij de vier scenario’s hetzelfde, maar de verschillen tussen kabel- en DSLnetwerken leiden tot belangrijke verschillen in de opbouw ervan. Daarom zullen beiden afzonderlijk besproken worden aan de hand van scenario’s 2 en 4. Deze zijn door hun opbouw in fasen uitgebreider dan respectievelijk scenario’s 1 en 3. (Deze staan wel in bijlage E)

Opmerking: Bij de bespreking van de verschillende modellen (graaf, component en inkomensten) zal men merken dat sommige cellen in het Excel model van kleurcodes gebruik maken. De betekenis hiervan kan men in tabel 7.2 terugvinden. kleurcode 100 100 100

betekenis

uitleg Dit zijn de waarden die niet vastliggen en in Modelparameter hoofdstuk 8 bij de analyse onderzocht worden. Deze waarden komen uit verschillende bronnen of Vaste inputwaarde werden vooraf opgemeten. Dit zijn waarden die een belangrijk tussenresultaat Resultaat of eindresultaat voorstellen Tabel 7.2: Kleurcodes in MS Excel bestanden

68

DEEL III


1.2.1 DSL-netwerken Figuur 7.2 toont het graafmodel van scenario 2 zoals het in MS Excel is verwerkt. Dit wordt hieronder blok per blok uitgelegd.

Figuur 7.2: model graafkosten DSL: Scenario 2, stedelijk gebied

• blok A

Graafkosten: voorstelling van de gemiddelde kost per meter. Er zijn drie mogelijke manieren om de aanleg van fiber te realiseren: volledig ondergronds graven, trekken van fiber door bestaande buizen en het is ook mogelijk om de bekabeling bovengronds te leggen, via de gevels van de huizen. (Hoofdstuk 3) De ondergrondse graafkosten verschillen per gebied. Graafopties: Geeft per gebied weer hoeveel elke manier van graven is vertegenwoordigd. • blok B

Overlappingsfactor: Deze factor is gecreëerd om overlappende graafkosten in rekening te brengen wanneer de upgrade voor alle gebruikers van 1 DSLAM gebeurt. De nood voor deze factor kan geïllustreerd worden door volgende redenering. Wanneer er in 1 straat 6 huizen moeten aangesloten worden dan hoeft men niet 6 maal de gemiddelde koperlengte te graven. (figuur 7.3 links) De huizen liggen in een rij, er zijn dus verschillende stukken die overlappen en waarvoor er slechts 1 maal moet gegraven worden. (figuur 7.3 rechts). In het voorbeeld levert dit een overlappingsfactor van 2 op.

69

DEEL III


1

1 1.5

1

1

1

6

0.5

3

1 0.5

1.5

O-FACTOR = 6/3 = 2 1

1

Figuur 7.3: overlappingsfactor

De effectieve waarden van deze factoren zijn berekend aan de hand van de kaarten van Telenet. Dit is te verantwoorden door op te merken dat de ordening van koperdraad en coaxkabel in de straat analoog is. • blok C

Koperlengte: Hier staat de gemiddelde koperlengte die per technologie moet gegraven worden. Dit is de factor die het verschil maakt tussen de verschillende gebieden. In landelijke gebieden moet men meer graven. Dit maakt deze gebieden dan ook duurder. Het feit dat graven in landelijke gebieden minder kost, blok A, weegt minder door. VDSL 1000: de gemiddelde graafafstand om vanuit de huidige situatie VDSL over TP van 1000m te kunnen aanbieden. VDSL 300: de gemiddelde graafafstand om vanuit de VDSL 1000m situatie VDSL over TP van 300m te kunnen aanbieden. FttH: de gemiddelde graafafstand om vanuit de VDSL 300m situatie FttH te kunnen aanbieden. • blok D

Kost 1000 HP: in dit blok wordt de jaarkost per 1000 HP berekend. Hiervoor wordt gesteund op de penetratie en de graafkosten per HP (o-factor) uit blok F. • blok E

Kost 1000 HP (VDC): in dit blok wordt de jaarkost per 1000 HP berekend. Dit is analoog aan blok E met als enig verschil het verrekenen van de tijdswaarde van geld. Dit gebeurt door de tijdsfactor in rekening te brengen, zie formule 6.2. • blok F

Graafkost voor 1 gebruiker: koperlengte (blok C) x graafkosten per graafoptie. (blok A) Graafkost per gebruiker (o-factor): Graafkost voor 1 gebruiker / overlappingsfactor 70

DEEL III


NPV / HP: Totaal verdisconteerde kost (onderaan blok E) per gebruiker • blok G

DSLAM grootte: Hier wordt de DSLAM beschreven (zie Hoofdstuk 1) Het aantal HP wordt berekend door het aantal borden (lincards) te vermenigvuldigen met het aantal lijnen die een bord bevat (24 poorten). Deze waarde maakt het mogelijk om de kosten voor 1 DSLAM te berekenen. Dit kan interessant zijn voor kleine gebieden. Deze waarde wordt evenwel niet betrokken bij de berekening van de totaalkosten.

1.2.2 Kabel netwerken Onderstaande figuur (7.4) toont het graafmodel van scenario 4. De verschillen met het vorig model staan in drie blokken aangeduid.

Figuur 7.4: kostenmodel graafkosten kabelnetwerk (stedelijk gebied)

• blok A

# nodes: Deze waarde drukt uit in hoeveel nodes de bestaande node moet gesplitst worden om de eerste fase uit te bouwen. De vooropgestelde service area is 300 HP groot. Dit levert een waarde van ⌈1100/300⌉*penetratie in 2006 = 4 op.

• blok B

# HP: opgemeten waarden van Telenet kaarten, bijlage C # km kabel: opgemeten waarden van Telenet kaarten, bijlage C Nodeafstand: De gemiddelde afstand die moet gegraven worden per node voor fase I. Deze waarden werden bekomen door op de beschikbare kaarten deze nodes te positioneren. 71

DEEL III


De optische vezels die naar deze nodes lopen worden best goed beschermd. Om dit te realiseren worden ze volledig ondergronds gelegd. • blok C

Graafkost / HP: m kabel/HP x graafkosten per graafoptie. Fase I: Nodeafstand x # nodes x kost ondergronds/ node grootte Fase II: m kabel/HP x graafkosten per graafoptie.

2. Component –en installatiekosten Het uitgangspunt bij deze modellen is de listprijs van de componenten en het aantal componenten dat nodig is voor de uitvoering van een scenario. Net zoals de graafmodellen steunt dit heel erg op de penetraties die bij de bespreking van de scenario’s in hoofdstuk 6 aan bod kwamen.

2.1 Learning curve model Bij de componentkost speelt echter ook een andere factor een belangrijke rol. De kosten dalen naarmate de productievolumes stijgen. Om dit in rekening te brengen wordt het WrightCrawford model gebruikt. [41] Dit is een eenvoudige exponentiële functie die de evolutie van de productietijd in functie van het volume weergeeft, dit staat ook gekend onder het learning curve model.

Pn = n − log 2 K .P(0)

formule 7.1

De formule kan omgevormd worden 45 tot een functie tussen kost en tijd. [41] −1 ⎡ ⎧ ⎡ 2. ln 9 ⎤ ⎫ ⎞ ⎤ ⎛ −1 ln[ ( 0 ) 1 ] . n t − − ⎢ ⎨ ⎬ ⎜ r ⎢ ΔT ⎥ ⎟ ⎥ ⎣ ⎦ ⎭⎟ ⎥ P (t ) = P (0) ⎢nr (0) −1.⎜1 + e ⎩ ⎢ ⎟⎟ ⎥ ⎜⎜ ⎢ ⎠ ⎥⎦ ⎝ ⎣

log 2 K formule 7.2

Waarbij 0 het startjaar is, K is de learning curve coëfficiënt (geeft de tijdsbesparing weer wanneer de productie verdubbeld), ∆T is de tijd om het geaccumuleerd volume te laten stijgen 45

De berekening kan gevonden worden in [36], zie ook CD-ROM 72

DEEL III


van 10 tot 90%, nr(0) is het relatief geaccumuleerd volume in het startjaar en P(0) is de startprijs. Om de zaken niet te complex te maken worden er slechts 2 sets van parameters beschouwd, één voor de elektrische (VDSL en DOCSIS) en één voor de optische componenten (FttH). K_value nr(0) ∆T 90% 0.1 10 Elektrisch 80% 0.01 8 Optisch Tabel 7.3: Parameters voor het extended Wright Model [36]

De prijs evolutie voor de twee verschillende types van componenten is duidelijk zichtbaar in figuur 7.5 Voorspelling componentprijs 100

Elektrisch

90

Optisch

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

# jaar

Figuur 7.5: prijs forecast via tabel 7.3 en formule 7.2

2.2 Model Componentkosten • alle scenario’s

Alle scenario’s zijn gebaseerd op hetzelfde kostenmodel. Ze verschillen slechts in het soort componenten dat wordt gebruikt. (Deel I)

Figuur 7.6: kostenmodel componentkosten (Scenario 4) 73

DEEL III


• blok A

Component: Bevat de verschillende componenten die in het scenario gebruikt worden. Daarnaast staat de listprijs, dit is de prijs zonder leverancierskorting. # factor: Deze factor geeft weer door hoeveel HP’s de specifieke component wordt gebruikt. (De prijs kan dan ook over zoveel mensen verdeeld worden) aan/uit: Hier kan men bepaalde componenten uitschakelen. Een typisch voorbeeld hiervan is de modem. Deze wordt dikwijls volledig doorgerekend aan de klant. • blok B

ONU grootte: Het aantal verbindingen per ONU. Dit heeft een invloed op de splitverdeling. Een grootte van 64 bij stedelijke gebieden wordt verdeeld volgens 2x4x8 terwijl 16 bij landelijke gebieden wordt verdeeld volgens 2x8. Korting: De leverancierskorting Installatiekost: Percentage op de listprijs dat voor installatie meetelt. • blok C

Totaalkost componenten: Dit wordt berekend uit blok A, per fase, en dient als input voor het blok E. • blok D

elek en opt: De factoren die de prijsvermindering van de componenten regelt. Dit zijn de waarden uit het learning curve model. (Tabel 7.2) • blok E

Kost & VDC kost: Dit zijn dezelfde berekeningen als in blok D&E uit figuur 7.2. (graafkosten) De inputwaarden komen uit blok C en de penetraties van het scenario. • blok F

Componentkost: Dit is de waarde uit blok C. NPV / HP: Deze waarde komt uit blok E onderaan. Uit de berekening van de graaf- en componentkosten kan dan een totaalkost per jaar opgesteld worden. Blokken D&E uit figuur 7.2 samen met blok D uit figuur 7.6 leveren de kost per jaar 74

DEEL III


per HP. Hieruit kan dan voor verschillende gebieden een totaalkost berekend worden. Deze waarden komen aan bod in Hoofdstuk 8.

3. Inkomsten De inkomsten worden berekend op basis van het aantal klanten dat van de nieuwe diensten kan gebruik maken. Dit volgt dus de penetratie van de dienst die in hoofdstuk 6 is opgesteld samen met de startdatum van een fase. (fig. 6.4-6.7) Niet alle HP zijn geabonneerd of zullen zich abonneren op het netwerk. Daarom wordt er gebruik gemaakt van een take rate, dit stelt het percentage HP voor dat een effectieve, dus betalende, klant wordt. Dit is een parameter in het model en kan bij de analyse (Hoofdstuk 8) bijgesteld worden om verschillende opties te bestuderen. De eindresultaten van het inkomsten model zijn de extra, maandelijkse kosten die een operator aan de klant moet doorrekenen om de netwerkupgrade te financieren. Deze additionele prijs per maand wordt een beslissingswaarde in Hoofdstuk 8

Figuur 7.7: inkomstenmodel (scenario 2)

• blok A

#klanten*maanden: Dit getal geeft weer hoeveel maanden er in totaal (alle klanten gedurende het volledige project) kunnen aangerekend worden. Hierbij is rekening gehouden met de startdata van de verschillende fasen en de penetratie van de verschillende diensten. Deze waarde werd ook gewogen met de tijdsfactor om zo de prijs per maand te kunnen relateren aan de verdisconteerde totaalkost.

75

DEEL III


• blok B

Take Rate: Zoals eerder besproken maakt deze factor de verbinding tussen het totaal aantal klanten en het aantal HP’s. • blok C

Technologiefactor: Dit is in het leven geroepen om een onderscheid te maken tussen de verschillende diensten. De diensten die over een FttH netwerk kunnen aangeboden worden zullen talrijker zijn dan deze over een VDSL 1000 netwerk, met een meerkost als gevolg. Op figuur 7.7 zijn de waarden zo gekozen dat voor de eerste fase slechts 75% kan gevraagd worden dan voor FttH. De waarde van deze parameter wordt door de prijszettingsstrategie van de operator bepaald, maar is hier zo gekozen dat de verschillende scenario’s evenwaardig kunnen behandeld worden. • blok D

Prijs per maand: De extra kost die men per maand per klant moet vragen. Dit wordt bekomen door de verdisconteerde totaalkost 46 te delen door #klanten*maand. Rechts in blok D staat een waarde voor een testgebied. Dit resultaat kan berekend worden voor een willekeurig gebied waarvan men de bevolkingsverdeling kent.

46

Er wordt gewerkt met de verdisconteerde totale kost, niet de totale kost. 76

DEEL III

HOOFDSTUK 8: ANALYSE

Hoofdstuk 8 Analyse

Door gebruik te maken van het kosten-baten model, dat beschreven is in de vorige hoofdstukken, kunnen we de verschillende scenario’s met elkaar vergelijken. Het model bevat ook verschillende parameters die toelaten de analyse grondiger en voor meer specifieke submodellen uit te voeren. De belangrijkste resultaten van het model zijn de totaalkosten (gewoon en verdisconteerd) en de extra maandkost per klant. De waarden zijn bij elk scenario anders en beslissen over de haalbaarheid ervan. Om uniformiteit te creëren, worden vijf niveaus van haalbaarheid vooropgesteld. (Tabel 8.1) Om een bepaalde haalbaarheid te halen moeten zowel de verdisconteerde totaalkost als de prijs per maand aan de voorwaarden voldoen. verdisconteerde Totaalkost Prijs per maand code < 150 M€ 47 < 10 € +++ 150 – 500 M€ 10 – 20 € + 500 – 1.000 M€ 20 – 30 € − 1.000 – 2.000 M€ 30 – 40 € −− >2 Miljard € > 40 € −−− Tabel 8.1: Haalbaarheid

Haalbaarheidsniveau Zeer goed haalbaar Haalbaar Moeilijk haalbaar Weinig realistisch Onhaalbaar

Opmerking: Deze haalbaarheidstabel is geen exacte wiskunde: een project van 249,9 M€ is even haalbaar als een project van 250,1 M€. Maar door het gebruik van de verschillende niveau’s wordt er tijdens de analyse toch al een ruwe, maar realistische schatting gegeven over de haalbaarheid van een specifiek scenario.

47

M€ staat voor Miljoen euro 77

DEEL III


1. Resultaten van de originele scenario’s Per scenario worden de totaalkosten, verdisconteerde kosten, de relatie tussen graafcomponentkost en prijs per klant besproken. Hierbij wordt ook de haalbaarheid aangehaald (tabel 8.1).

1.1 Totaalkosten Het eerste resultaat dat wordt besproken is de totaalkost voor de verschillende scenario’s. De waarden zijn samengevat in Tabel 8.2.

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 3.517 M€ 4.589 M€ 3.809 M€ 3.918 M€ Totaalkost 2.043 M€ 2.045M€ 1.634 M€ Verdisconteerde Totaalkost 1.889 M€ Haalbaarheid −− −−− −−− −− Tabel 8.2: Totaalkosten van de verschillende scenario’s

Uit bovenstaande tabel blijkt dat de totaalkost van scenario 2 het hoogst is. Dit is te verklaren door het aandeel van de componentkost van deze upgrade (Tabel 8.3). Door de implementatie van zowel VDSL als FttH moet men meer investeren in materiaal. Scenario 1 heeft de laagste totaalkost, dit is logisch want deze upgrade heeft maar 1 fase en heeft dus een minimum aan materiaal nodig. Dit is ook zo in scenario 3 maar hier ligt de graafkost net iets hoger.

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 87,6 % 67,3 % 88,6 % 86,9 % Graafkost 12,4 % 32,7 % 11,4 % 13,1 % Componentkost Tabel 8.3: Opdeling van de totaalkosten in graaf- en componentkost.

Bij een investeringsanalyse houdt men altijd rekening met de tijdswaarde van geld. Daarom is de verdisconteerde totaalkost eigenlijk belangrijker dan de ‘normale’ totaalkost. (Tabel 8.2) Het valt op dat de stappenscenario’s (2&4) een duidelijk lagere verdisconteerde kost hebben. Dit heeft alles te maken met de betere kostenverdeling in tijd van deze upgrades. Figuur 8.1 toont de spreiding van de totaalkost over de verschillende jaren van het project.

78

DEEL III

700 M€ 600 M€


Jaarkosten Scenario 1

Jaarkosten Jaarkosten (VDC)

1.000 M€ 900 M€ 700 M€ 600 M€

400 M€

500 M€

300 M€

400 M€ 300 M€

200 M€

200 M€

100 M€

100 M€

M€

M€ 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

600 M€


800 M€

500 M€

700 M€




Jaarkosten Scenario 4 1.000 M€ 900 M€

Jaarkosten Jaarlkosten (VDC)

800 M€

500 M€

700 M€ 400 M€

600 M€

300 M€

500 M€ 400 M€

200 M€

300 M€ 200 M€

100 M€

100 M€ M€

M€ 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Figuur 8.1: Jaarkosten voor de verschillende scenario’s

De jaarkosten van scenario 1 en 3 verlopen volledig analoog. Dit is veroorzaakt door het analoge penetratieverloop van beide scenario’s (Hoofdstuk 6). De verdisconteerd kosten liggen hier 53,7% lager dan de totale kosten. Scenario 2 en 4 leggen de zwaarste kosten het verst in de tijd, hierdoor zijn deze investeringen relatief gezien goedkoper dan in scenario 1 en 3. (44,5 % voor scenario 2 en 41,7 % voor scenario 4)

1.1.1 kosten per gebied Uit tabel 8.3 blijkt dat de graafkost duidelijk de grootste kost is bij het uitbouwen van FttH. Omdat landelijke gebieden grotere graafkosten vereisen is het nuttig om de kosten tussen de verschillende gebieden te vergelijken. Bij deze en volgende analyses zal dikwijls scenario 1 als referentie gebruikt worden omdat die door zijn eenvoud de invloed van veranderingen het duidelijkst weergeeft. Tabel 8.4 toont de kosten per gebied. Hierbij geldt het stedelijk gebied als referentie (100%) Stedelijk Halfstedelijk Landelijk 100 % 164 % 343 % Graafkost 100 % 76 % 62 % Componentkost 100 % 140 % 267 % Totaalkost Tabel 8.4: kosten per gebiedstype ten opzichte van het stedelijk type, scenario 1.

79

DEEL III


Hier valt onmiddellijk op dat de kosten voor landelijke gebieden meer dan 2.5x zo groot liggen zijn als voor stedelijke gebieden. De lagere kost voor componenten (62 %) wordt gedomineerd door de meerkost van de graafwerken (343 %). De andere scenario’s vertonen dezelfde trend. Dit is de reden waarom hiervoor een afwijkend scenario wordt opgesteld, zie paragraaf 3.

1.1.2 kosten per Gewest Tabel 8.2 toont de kostenverdeling van België in zijn geheel. In hoofdstuk 6 werd echter verwezen naar de specifieke verdeling in gewesten. Figuur 8.2 toont deze kosten per gewest. Hierbij is het belangrijk op te merken dat de kosten voor scenario 3 en 4 gebaseerd zijn op een kabelnetwerk met nationale dekking. Deze onderstelling is evenwel niet volledig correct, Telenet is slechts actief in Vlaanderen. Hierdoor zijn alleen de resultaten van Vlaanderen volledig realistisch voor deze scenario’s 2.250 M€ 2.000 M€ 1.750 M€ 1.500 M€ 1.250 M€ 1.000 M€ 750 M€ 500 M€ 250 M€ M€

Scenario 1: Totaalkosten Totaalkost Vlaanderen Totaalkost Brussel Totaalkost Wallonië

landelijk

halfstedelijk

stedelijk

totaal

Figuur 8.2: Kosten per per gewest, scenario 1

De andere scenario’s hebben dezelfde relatieve verdeling van kosten over de drie gewesten.

1.1.3 kosten per Technologie Bij de scenario’s die in verschillende stappen werken, kunnen we de kost per fase berekenen. Dit komt dan overeen met de kost per technologie. Figuur 8.3 toont de kostenverdeling van de verschillende fasen.

80

DEEL III


Scenario 2: Technologiekosten / HP

Scenario 4: Technologiekosten / HP

100%

100%

80%

Fase III

60%

Fase II Fase I

40% 20%

80%

Fase II

60%

Fase I

40% 20% 0%

0% landelijk

halfstedelijk

stedelijk

landelijk

halfstedelijk

stedelijk

Figuur 8.3: Kosten per technologie, scenario 2 links, scenario 4 rechts

Zoals te verwachten valt is de laaste fase (FttH) steeds de duurste. De kostenverdeling in scenario 2 is voor de drie gebieden ongeveer gelijk. In scenario 4 is de verdeling volledig anders voor ieder gebied. De verklaring hiervoor is te vinden in de uitbouw van de verschillende fasen. In scenario 2 leveren de eerste fasen een vaste afstand tussen gebruiker en de optische vezel. (Fase I: 1000m, fase II: 300 m). De eerste fase in scenario 4 levert een vaste SA grootte per optische vezel (Fase I : 300 HP). Omdat de SA’s in landelijke gebieden kleiner zijn dan in stedelijke, is de kost voor het realiseren van fase I hier veel kleiner.

1.2 Prijs per maand De extra prijs per maand die de netwerkoperator moet doorrekenen aan de klant is de 2de beslissingswaarde die het economisch model voortbrengt. De resultaten staan in tabel 8.5.

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 41,1 € 35,6 € 43,7 € 32,2 € Prijs per maand Haalbaarheid −−− −− −−− −− Tabel 8.5: Prijs per maand bij standaardwaarden .

De waarden behoren, samen met deze uit tabel 8.4, tot de laatste en voorlaatste categorie van haalbaarheid. Het is dus niet realistisch om de scenario’s op deze wijze uit te bouwen. Dit betekent evenwel niet dat hiermee besloten is dat FttH onmogelijk is in België. De prijs per maand is erg gevoelig aan verschillende modelparameters. Dit wordt in volgend deel verder geanalyseerd.

81

DEEL III


2. Analyse van de model parameters Er zijn 4 verschillende parametertypes die kunnen getest worden: • Start- en einddatum van een fase « Start/einddatum » (H6, beschrijving model)

De startdata stipuleren wanneer een bepaalde fase start, dit is het punt vanaf wanneer de diensten worden aangeboden. Deze waarden bevinden zich in het eerste werkblad van elk scenario. 48 De einddatum bepaalt tot hoe lang het project loopt. (Tabel 8.6)

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 2006 2006 2006 2006 Startdatum 2009 2010 Fase I 2012 Fase II 2012 2015 2012 2015 FttH 2020 2020 2020 2020 Einddatum Tabel 8.6: Standaardparameters voor data

• Gompertz parameters « a , b » (H6, beschrijving model)

Deze parameters laten toe de penetraties van verschillende roll-outs te bespelen (snelheid, tijdstip). Daarnaast biedt de parameter a nog een erg interessante extra mogelijkheid. Een technologie of gebied kan uitgeschakeld worden door deze parameter erg hoog te plaatsen (bv. 2500). Hierdoor valt de penetratie terug op 0 gedurende de beschouwde periode. De standaardwaarde van deze parameters zijn deze die de penetraties in H6, Scenario’s beschrijven.(zie bijlage C) • Graafopties « % ondergronds , % bovengronds 49» (H7, graafmodel)

Hier kan men kiezen om de graafwerken meer bovengronds te laten gebeuren. Dit is een goedkopere manier van werken en kan veel sneller uitgebouwd worden. landelijk halfstedelijk stedelijk 30 % 20 % 10 % Bovengronds 70 % 80 % 90 % Ondergronds Tabel 8.7: Standaardparameters voor graafopties

48

Zie Excel files op CD-ROM % trekken is geen parameter, want dit is fysisch beperkt door het al dan niet aanwezig zijn van ondergrondse buizen. Deze staat dan ook bij ondergronds in tabel 8.7 49

82

DEEL III


• Take Rate « Klant/HP » (H7, Component en installatiekost)

Deze parameter regelt hoeveel klanten er zijn per HP. Standaardwaarde = 30 %

2.1 Take-Rate Deze parameter bevindt zich in het inkomstenmodel en heeft enkel invloed op prijs per maand. Aan de kosten verandert er niets. Om de invloed te bestuderen laten we de take-rate variëren van 1-100% in één van de scenario’s. (figuur 8.4) 95% 85% 75% 65% 55% 45% 35% 25% 15% 5%

Take rate - kost

0

20

40

60 80 100 120 Extra kost per maand [€]

140

160

180

200

Figuur 8.4: Verloop van kost t.o.v. take-rate in scenario 1. (kleurcodes volgens tabel 8.1)

Figuur 8.4 toont aan dat de take-rate een kritische parameter is in het model. De take rate kan door een netwerkoperator slechts in beperkte mate gecontroleerd worden door via reclamecampagnes een groter klantenaandeel te verwerven. Dit brengt dan wel andere kosten met zich mee waardoor de totaalkost weer stijgt. Daarom laten we deze parameter op 30%. Indien de take-rate echter onder de verwachtingen valt (door concurrentie, niet doorbreken van diensten e.d.) kan dit desastreuze gevolgen hebben voor de realisatie van het project. (zie takerate < 30 % in figuur 8.4) De combinatie van dit risico met de grote investeringskosten zorgt ervoor dat de weg naar FttH nog iets moeilijker wordt.

2.2 Gompertz Parameters De parameters regelen de penetratie van de technologie en bepalen dus rechtstreeks de uitbouw van het FttH netwerk. We onderzoeken zowel parameter a als b. Voor de analyse 83

DEEL III


steunen we opnieuw op scenario 1. Deze bevat slechts één fase en hierdoor is de invloed van de parameters duidelijker. De resultaten staan in tabel 8.8. origineel a-2 a+2 b/2 3.517 M€ + 5,3 % - 5,2 % - 6,9 % Totaalkost Totaalkost (VDC) 1.889 M€ + 27,3 % -20,9 % -4,0 % 41,1 € -4,1 % + 15,4 % +7,8 % Prijs per maand Tabel 8.8: analyse Gompertz parameters .

bx2 + 1,9 % +3,9 % -6,4 %

• parameter a [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2006


F t t H

2008

2010

2012

2014

2016

2018

[%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2020 2006


F t t H

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Figuur 8.5: Variatie Gompertz-parameter a (-2 links, +2 rechts, origineel = figuur 6.3)

Voor deze analyse werd de parameter a twee eenheden verlaagd/verhoogd (voor alle gebieden). Het effect hiervan is duidelijk zichtbaar op figuur 8.5. Uit tabel 8.8 blijkt het verlagen van de parameter a twee tegengestelde gevolgen te hebben:

1. Een aanzienlijke stijging in verdisconteerde kosten. Dit komt doordat investeringen vroeger gepland worden en dus duurder zijn. → Haalbaarheid daalt. 2. Een daling van de prijs per maand. Een lagere parameter a zorgt voor een vluggere doorbraak van FttH en hierdoor heeft men een groter potentieel aan klanten wanneer men de diensten aanbiedt. → Haalbaarheid stijgt. Het verhogen van parameter a heeft het omgekeerde effect. • parameter b [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2006


F t t H

2008

2010

2012

2014

2016

2018

[%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2020 2006


F t t H

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Figuur 8.6: Variatie Gompertz-parameter b (/2 links, x2 rechts, origineel = figuur 6.3)

84

DEEL III


Parameter b heeft minder effect op de eindresultaten dan a. Het verschil in kosten is te wijten aan het verschil in netwerkgrootte op het einde van het project. Bij een te lage waarde voor b is de eindpenetratie niet volledig (90%) en wordt dus niet het volledige netwerk gerealiseerd. De prijs per maand is gerelateerd aan de oppervlakte tussen de bruine FttH lijn (rechts) en de curven. Deze is zichtbaar groter bij figuur 8.6 rechts. De curven bepalen het aantal klanten. de lijn bepaalt de startdatum van het aanbieden van de dienst, hierdoor stijgt het aantal maanden. Dit staat dan rechtstreeks in verband met de prijs per maand. (Hoofdstuk 7, inkomsten model)

2.3 Start- en einddata De invloed van de einddatum van de investering is triviaal. Hoe vroeger het project moet af zijn, hoe hoger de verdisconteerde kosten en hoe minder inkomsten er kunnen verkregen worden. (minder maanden in kostenmodel, H7) Het veranderen van de startdata voor de verschillende fasen leidt tot hetzelfde resultaat als het veranderen van de parameter a in bovenstaande analyse.

2.4 Graafopties Deze parameter zal in volgende paragraaf worden besproken. Dan worden verschillende afwijkende scenario’s onderzocht. Één hiervan is de uitbouw van een volledig bovengronds FttH netwerk.

3. Afwijkende scenario’s 3.1 Gebieden Tabel 8.4 toont dat het uitbouwen van FttH in landelijke gebieden erg duur is. Dit maakt een scenario waarbij landelijke gebieden wegvallen aantrekkelijk. • Halfstedelijk en stedelijke gebieden

Dit subscenario laat enkel het landelijk gebied weg. 85

DEEL III


scenario 1 scenario 2 scenario 3 1.593 M€ 2.303 M€ 1.766 M€ Totaalkost 1.102 M€ 1.019 M€ verdisconteerde kost 922 M€ 28,6 € 26,9 € 31,6 € prijs per maand Haalbaarheid − − −− Tabel 8.9: haalbaarheid HS&S .

scenario 4 1.838 M€ 839 M€ 25,1 € −

Door landelijke gebieden uit de scenario’s weg te laten, dalen de beslissingswaarden. Geen scenario is evenwel haalbaar. • Alleen stedelijke gebieden

Dit subscenario laat zowel het landelijk en halfstedelijk gebied weg.

Totaalkost Verdisconteerde kost prijs per maand Haalbaarheid

scenario 1 scenario 2 scenario 3 664 M€ 805 M€ 690 M€ 408 M€ 386 M€ 424 M€ 24,1 € 24,6 € 25,0 € − − − Tabel 8.10: Haalbaarheid S.

scenario 4 717 M€ 353 M€ 20,8 € −

De stedelijke roll-out van FttH is nog steeds niet haalbaar. Enkele scenario’s liggen wel op de grens. Hieruit kunnen we besluiten dat voor de meest dichtbevolkte steden (Brussel en Antwerpen) een FttH netwerkupgrade mogelijk zou kunnen zijn.

3.2 Bovengrondse roll-out in stedelijke gebieden Dit scenario is gebaseerd op het succes van de bovengrondse FttH roll-out in Japan. Tabel 8.10 toont aan dat deze scenario’s haalbaar zijn. scenario 1 scenario 2 scenario 3 296 M€ 647 M€ 302 M€ Totaalkost 356 M€ 189 M€ verdisconteerde kost 185 M€ 10,9 € 17,0 € 11,1 € prijs per maand Haalbaarheid + + + Tabel 8.11: Haalbaarheid S en bovengronds.

scenario 4 379 M€ 210 M€ 12,4 € +

Tegenover de haalbare waarden die hierbij bekomen zijn staan ook wat nadelen. Een bovengrondse architectuur is gevoeliger en zal een hogere OPEX hebben.

86

DEEL III


Een andere opmerking bij deze roll-out is dat het bezitten van een volledig uitgebouwd toegangsnetwerk (kabel of DSL) geen voordeel meer is. De huidige netwerkoperatoren zullen hun bestaand netwerk zo lang mogelijk wensen te gebruiken. Deze strategie lijkt dan ook ideaal voor nieuwe netwerkoperatoren, die een FttH toegangsnetwerk ‘from scratch’ willen uitbouwen.

3.3 Haalbaarheid per arrondissement In het economisch model is er ruimte gecreëerd om willekeurige testgebieden te analyseren. Om een meer gedetailleerd beeld van de uitbouw van FttH in België te verkrijgen, onderzoeken we de haalbaarheid van FttH per arrondissement. De nodige gegevens zijn te vinden in [39]

50

Figuur 8.7: Haalbaarheid FttH per arrondissement in België (scenario 4, take rate 33% )

50

Door de afwijking van 30 naar 33 % bestrijkt de figuur 4 haalbaarheidsniveaus ipv 3, dit verhoogt de leesbaarheid van de figuur. 87

DEEL III

HOOFDSTUK 9: BESLUIT

Hoofdstuk 9 Besluit

Wereldwijd worden zowel op grote als op kleine schaal Fiber to the Home projecten opgestart. De technologie van FttH is reeds sterk ontwikkeld en de gebruikte standaarden kunnen al volwassen genoemd worden. De evolutie van triple play diensten, besproken in Deel II, zullen een sterk verhoogde bandbreedtebehoefte creëren waar, op lange termijn, niet meer zal kunnen aan voldaan worden met de huidige toegangsnetwerken. Twisted pair en coaxiale verbindingen bezitten hiervoor niet genoeg bandbreedte waardoor de overstap naar een volledig optisch netwerk noodzakelijk lijkt. Bovenstaande redenering vormde de reden voor het onderzoek dat in deze thesis werd uitgevoerd. Er werd getracht een antwoord te formuleren op volgende vragen: -

Hoe zal de weg naar FttH er in België uitzien?

-

Is dit haalbaar op middellange termijn (2020)?

Het antwoord op de eerste vraag volgt uit Deel I en Deel II. Hoewel beide toegangsnetwerken in hun huidige vorm niet in staat zijn om Triple Play aan te bieden, bezitten ze wel de mogelijkheid hiertoe. Het DSL netwerk van Belgacom zal vanuit een ADSL architectuur via VDSL naar VDSL2 evolueren. Dit gaat samen met de introductie van steeds meer fiber in het netwerk. Het kabelnetwerk zal evolueren naar kleinere service area’s waarbij het gemeenschappelijk coaxdeel door steeds minder gebruikers gedeeld wordt. In beide scenario’s is er sprake van een langzame verglazing van het netwerk. De weg naar fiber to the home zal in verschillende stappen verlopen. Een plotse, volledige, omschakeling zal niet gebeuren.

88

DEEL III

HOOFDSTUK 9: BESLUIT

De tweede vraag kan beantwoord worden door de resultaten van Deel III te bekijken. De scenario’s die stapsgewijs de weg naar FttH bespreken zijn scenario 2 voor DSL netwerken en scenario 4 voor kabelnetwerken. De resultaten in Hoofdstuk 8 tonen aan dat de uibouw van FttH in gans België niet realiseerbaar is. -

De verdisconteerde totaalkosten liggen voor beide scenario’s rond de twee miljard € (Tabel 8.2). Dit cijfer is naar alle waarschijnlijkheid veel te hoog om haalbaar te worden geacht, door zowel Belgacom als Telenet.

-

De extra maandprijs die een operator moet doorrekenen aan de klant om alles betaald te krijgen ligt tussen de 30 à 40 € (Tabel 8.5). Dit is niet haalbaar want dit komt overeen met bijna een verdubbeling van de huidige abonnementsprijzen 51.

Hoewel de volledige uitbouw van FttH niet economisch haalbaar is op middellange termijn, blijken enkele specifieke roll-outs toch enigszins realistisch. -

De uitbouw van FttH in stedelijke gebieden maakt het mogelijk om haalbare resultaten te bekomen. (Tabel 8.10)

-

Daar waar er nog geen kabelinfrastructuur aanwezig is, kan het nuttig zijn om een bovengrondse FttH roll-out te overwegen. (Tabel 8.11)

Hieruit kan besloten worden dat in 2020 FttH in België uitsluitend kan aanwezig zijn in de vorm van specifieke roll-outs in drukbevolkte gebieden.

51

Telenet Expressnet: 41,95 €/maand Belgacom ADSL go 39,99 €/maand 89

BIJLAGEN

BIJLAGE A: TRAFFICMODEL

Bijlagen Bijlage A: Trafficmodel info

P2P

digitale telefonie digitale tv websurfen

on demand

gaming filesharing TOTAAL Digitale tv

P2MP (broadcast) Digitale radio TOTAAL

info SDTV (MPEG - 2) HDTV (MPEG-4) broadcast

bitrate [mbps] 0,2 4 3

overboeking 8 10 300

traffic 0,025 0,400 0,010

0,2

50

0,004

2

300

0,007

9,4 bitrate [Mbps] 4 9 0,2

# kanalen 150 0 30

0,445666667 traffic 600 0 6 606

Figuur A.1: gegevens trafficmodel scenario 1 info digitale telefonie digitale tv websurfen P2P

on demand

bitrate [mbps] overboeking 1 8 8 7 16 300

traffic 0,125 1,143 0,053

gaming

4

50

0,080

filesharing

10

300

0,033

# kanalen 150 20 30

1,435 traffic 600 180 6 786

TOTAAL Digitale tv P2MP (broadcast) Digitale radio TOTAAL


39 bitrate [Mbps] 4 9 0,2

Figuur A.2: gegevens trafficmodel scenario 2 info digitale telefonie digitale tv websurfen P2P

on demand

gaming filesharing teleworking nieuwe diesten TOTAAL Digitale tv

P2MP (broadcast) Digitale radio TOTAAL


bitrate [mbps] overboeking 5 8 18 7 100 300

traffic 0,625 2,571 0,333

40

50

0,800

100 40 250 553 bitrate [Mbps] 4 9 1

300 300 300

0,333 0,133 0,833 5,630 traffic 0 1350 30 1380

# kanalen 0 150 30

Figuur A.3: gegevens trafficmodel scenario3

90

BIJLAGEN

BIJLAGE B: KOPERLENGTE

Bijlage B: Gemiddelde koperlengte verdeling lengtes in percentages Verdeling koptotaal % % aangepast gemiddelde landelijk Halfstedelij stedelijk 0 0 0 500 14 14 353 1,3 18,1 26,5 1000 32 18 853 1,9 24,5 32,5 1500 45 13 1353 3,4 20,7 18,0 2000 56 11 1853 11,7 11,9 11,0 2500 65 9 2353 13,8 7,0 7,0 3000 73 8 2853 14,4 6,5 3,5 3500 79 6 3353 12,9 4,1 1,0 4000 85 6 3853 14,4 3,5 0,3 4500 90 5 4353 12,4 2,4 0,2 5000 93 3 4853 8,2 0,8 0,0 5500 95 2 5353 5,5 0,5 0,0 [bron 1] 95 99,9 100,0 100,0

Gemiddelde lengte 3242 1566

controle 95,0

31,4

29,6

95

34 [bron 2]

31,4

29,6

95

Halfstedelij stedelijk

3500

20

Gem iddelde lengte

3000 2500

18

2000 1500

16

1000

14

500

10

el ijk

0

12

lijk

2768,932 8205,86 7208,784 6033,368 4875,416 2955,708 992,488 342,1464 257,6976 0 0

st ed

2006,24 6562,129 8794,229 6923,92 5171,894 5822,973 4316,652 4234,447 3280,421 1219,074 840,421

k

156,026 551,038 1564,068 7371,234 11040,28 13968,29 14706,26 18864,29 18352,25 13530,16 10010,11

33,966

controle

el ij

7,8 17,5 22,8 26,0 28,1 29,2 29,5 29,5 29,6 29,6 29,6

7,844 9,62 5,328 3,256 2,072 1,036 0,296 0,0888 0,0592 0 0

al fs te de

5,7 13,4 19,9 23,6 25,8 27,9 29,1 30,2 31,0 31,2 31,4

14,0 18,0 13,0 11,0 9,0 8,0 6,0 6,1 5,0 3,0 2,0

5,6834 7,693 6,4998 3,7366 2,198 2,041 1,2874 1,099 0,7536 0,2512 0,157

H

0,4 1,1 2,2 6,2 10,9 15,8 20,2 25,1 29,3 32,1 34,0

landelijk

controle

0,442 0,646 1,156 3,978 4,692 4,896 4,386 4,896 4,216 2,788 1,87

la nd

gem. lengte 2006 totaal% ifv lengte landelijk Halfstedelij stedelijk

eigen % per lengte landelijk Halfstedelij stedelijk

8 6 4 2

1137

0

2011

0

meter

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

Bijlage C: Gegevens Telenet Kaarten

Landelijk Halfstedelijk Stedelijk

Kaart De Moeren Rijkevorsel Zemst Kortrijk 1 Kortrijk 2 Mortsel

# HP 41 218 412 1040 1010 656

m Kabel 11350 12925 12970 7830 8805 6543

Tot #m / HP 93.7 31.5 8.6

Metingen: Verschillende kaarten werden tot beschikking gesteld. De kaarten stellen een volledige node voor en werden met de hand opgemeten. (#HP en totaal #km kabel). Hieruit volgt het gemiddelde #m kabel per gebruiker .

91

BIJLAGEN

BIJLAGE C: GOMPERTZ PARAMETERS

Bijlage D: Standaard Gompertz parameters


[%]

100 80

Penetratiegraad Scenario 2 [Halfstedelijk] VDSL 300 m

80

Ftth F a s e

40 20

2008

2010

2012

VDSL 300 m Ftth

2014

20

2016

2018

2020

0 2006

F a s e

F a s e

40

F t t H

I I

I

Penetratiegraad Scenario 2 [Landelijk] VDSL 1000 m

60

F a s e

Parameter b L HS S 0.45 0.5 0.6 0.5 0.6 0.7 0.6 0.7 0.8 0.8 0.9 0.95 0.45 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.8 0.9 0.95

S 2010 2008 2011 2014 2010 2008 2014

[%]

100

VDSL 1000 m

60

0 2006

Fase I Fase II Fase III Fase I Fase II

Parameter a L 52 HS 2012 2011 2009 2011 2012 2014 2015½ 2015 2012 2011 2009 2009 2015½ 2015

I I

I

2008

F t t H

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Figuur C.1: penetratiegraad scenario 2 voor halfstedelijk en landelijk gebied

Penetratie Verloop Gompertz Model a b

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

−b (t − a ) y (t ) = e −e

2011 0,5

2009 0,6

2008 0,7

landelijk 0,0 0,0 0,1 1,1 6,6 19,2 36,8 54,5 69,2 80,0 87,3 92,1 95,1 97,0 98,2 98,9

VDSL 1000 m halfstedelijk 0,0 0,2 3,6 16,2 36,8 57,8 74,0 84,8 91,3 95,1 97,3 98,5 99,2 99,5 99,8 99,9

stedelijk 0,0 1,7 13,3 36,8 60,9 78,1 88,5 94,1 97,0 98,5 99,3 99,6 99,8 99,9 100,0 100,0

2014 0,6

2012 0,7

2011 0,8

2016 0,7

2015 0,8

2014 0,9

VDSL 300 m Ftth landelijk halfstedelijk stedelijk landelijk halfstedelijk stedelijk 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 1,7 10,8 0,0 0,0 0,0 0,2 13,3 36,8 0,0 0,0 0,0 3,6 36,8 63,8 0,0 0,0 0,2 16,2 60,9 81,7 0,3 0,7 8,5 36,8 78,1 91,3 5,7 10,8 36,8 57,8 88,5 96,0 24,2 36,8 66,6 74,0 94,1 98,2 49,4 63,8 84,8 84,8 97,0 99,2 70,5 81,7 93,5 91,3 98,5 99,6 84,0 91,3 97,3 95,1 99,3 99,8 91,7 96,0 98,9 97,3 99,6 99,9 95,8 98,2 99,5

Figuur C.2: Verwerking van Gompertz curve in model (scenario 2)

52

L= landelijk, HS= halfstedelijk, S= stedelijk 92

BIJLAGEN

BIJLAGE

D:

GRAAFMODELLEN

Bijlage E: Graafmodellen • scenario 1 MODEL SCENARIO 1: landelijk

Graafkosten jaar

DSLAM grootte 288

Graafkosten [€] ondergronds 15 trekken 5 bovengronds 10

12 lijnen 24 borden

O-factor 36,882

Graafopties [%] ondergronds 70% trekken 0% bovengronds 30%

koperlengte [m]

Rente 10,0%

3243 43.781 € 1.187 € 578 €

graafkost voor 1 HP graafkost per HP (o-factor) NPV / HP

Penetratie

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

tijdsfactor kost

0,0 0,0 0,2 2,1 8,5 20,8 36,8 52,9 66,6 77,2 84,8 90,0 93,5 95,8 97,3

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

NPV kost

0 90 2710 22273 76382 145920 189313 190716 163083 125479 90218 62112 41591 27361 17797 1155047

0 81 2240 16734 52170 90605 106862 97868 76080 53215 34783 21770 13252 7926 4687 578273

MODEL SCENARIO 1: halfstedelijk

Graafkosten jaar

Graafkosten [€] ondergronds 25 trekken 5 bovengronds 10

DSLAM grootte 576 O-factor 58,95

Graafopties [%] ondergronds 75% trekken 5% bovengronds 20%

koperlengte [m]

24 lijnen 24 borden

Rente 10,0%

1566 graafkost voor 1 HP graafkost per HP (o-factor) NPV / HP

32.886 € 558 € 303 €

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Penetratie 0,0 0,1 1,1 6,6 19,2 36,8 54,5 69,2 80,0 87,3 92,1 95,1 97,0 98,2 98,9

tijdsfactor kost

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

NPV kost

3 342 5967 30503 70467 97958 98949 81990 60147 40957 26651 16870 10501 6470 3962 551737

3 311 4932 22917 48130 60824 55854 42074 28059 17370 10275 5913 3346 1874 1043 302925

MODEL SCENARIO 1: Stedelijk

Graafkosten jaar

Graafkosten [€] 50 ondergronds trekken 5 bovengronds 10

DSLAM grootte 1008

42 lijnen 24 borden

O-factor 139,929

Graafopties [%] 80% ondergronds 10% trekken 10% bovengronds

koperlengte [m]

Rente 10,0%

1137 graafkost voor 1 HP graafkost per HP (o-factor) NPV / HP

47.186 € 337 € 204 €

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Penetratie 0,0 0,2 3,6 16,2 36,8 57,8 74,0 84,8 91,3 95,1 97,3 98,5 99,2 99,5 99,8

tijdsfactor

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

kost

6 790 11394 42331 69532 70732 54729 36320 22133 12867 7289 4070 2255 1244 685 336375

NPV kost

6 718 9417 31804 47491 43919 30893 18638 10325 5457 2810 1427 719 360 180 204163

93

BIJLAGEN

BIJLAGE

D:

GRAAFMODELLEN

• scenario 2 MODEL SCENARIO 2: landelijk

Graafkosten kost (1000 HP) Graafkosten [€] ondergronds trekken bovengronds

jaar

VDSL 300

173,49 70% 0% 30%

51,03 koperlengte [m]

VDSL 1000

VDSL 1000 27.743 € 160 € 87 €

FttH

VDSL 300

2055

graafkost voor 1 HP graafkost per HP (o-factor) NPV 2020 / HP

FttH 6,80

VDSL 300 10.503 € 206 € 84 €

778

414

FttH 5.589 € 821 € 294 €

Rente 10,0%

VDSL 1000

tijdsfactor

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

overlappingsfactor VDSL 1000

Graafopties [%] ondergronds trekken bovengronds

24 lijnen 27 Borden

DSLAM grootte 648

15 5 10

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

NPV kost (1000 HP)

VDSL 300

1 98 1710 8743 20198 28077 28361 23500 17240 11739 7639 4835 3010 1854 1136 158141

FttH

0 0 0 0 3 482 6955 25839 42442 43175 33406 22170 13510 7854 4449 200285

VDSL 1000

0 0 0 0 0 0 0 508 29188 155106 235422 187617 109659 55515 26324 799338

VDSL 300

1 89 1414 6569 13795 17434 16009 12059 8042 4979 2945 1695 959 537 299 86825

FttH

0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 299 0 3926 0 13260 260 19800 13616 18310 65780 12880 90765 7770 65759 4305 34941 2275 16081 1172 6932 83998 294134


Graafkosten kost (1000 HP) Graafkosten [€] ondergronds 25 5 trekken bovengronds 10

DSLAM groott 648

24 lijnen 27 Borden

overlappingsfactor

Graafopties [%] ondergronds 75% trekken 5% 20% bovengronds

VDSL 1000

VDSL 300

781,70

229,91

FttH 15,33

VDSL 300

FttH

koperlengte [m] VDSL 1000

701


jaar

VDSL 1000 14.721 € 19 € 13 €

501

VDSL 300 10.521 € 46 € 23 €

360

FttH 7.560 € 493 € 188 €

Rente 10,0%

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

tijdsfactor

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

VDSL 1000

44 636 2364 3883 3950 3056 2028 1236 719 407 227 126 69 38 21 18806

VDSL 300

0 0 0 13 780 5315 10726 11016 7910 4727 2574 1339 680 342 171 45592

NPV kost (1000 HP) FttH

0 0 0 0 0 0 0 1163 40993 139294 147008 89625 43090 18764 7845 487782

VDSL 1000

44 578 1954 2917 2698 1898 1145 634 335 173 88 44 22 11 6 12547

VDSL 300

0 0 0 10 533 3300 6055 5653 3690 2005 993 469 217 99 45 23067

FttH

0 0 0 0 0 0 0 597 19123 59074 56678 31413 13730 5435 2066 188117


Graafkosten Graafkosten [€] 50 ondergronds 5 trekken bovengronds 10

DSLAM grootte 648

overlappingsfactor VDSL 1000

Graafopties [%] 80% ondergronds trekken 10% bovengronds 10%

VDSL 300

5208,71

FttH

1501,07

48,42

koperlengte [m] VDSL 1000

VDSL 300

356


24 lijnen 27 Borden

VDSL 1000 14.774 € 3€ 2€

VDSL 300 16.642 € 11 € 6€

401 FttH 15.687 € 324 € 137 €

FttH 378 Rente 10,0%

jaar 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

VDSL 1000 tijdsfactor 1,00 48 1,10 329 1,21 665 1,33 683 1,46 490 1,61 293 1,77 160 1,95 83 2,14 42 2,36 21 2,59 11 2,85 5 3,14 3 3,45 1 3,80 1 2835

kost (1000 HP) VDSL 300 0 0 0 78 1119 2881 2995 1986 1065 519 242 110 50 23 10 11078

FttH 0 0 0 0 0 0 404 24004 94772 100879 58901 26798 11041 4376 1709 322885

NPV kost (1000 HP) VDSL 1000 VDSL 300 FttH 48 0 0 300 0 0 549 0 0 513 59 0 335 764 0 182 1789 0 90 1691 228 43 1019 12318 20 497 44212 9 220 42783 4 93 22709 2 39 9392 1 16 3518 0 7 1268 0 3 450 2096 6196 136878

94

BIJLAGEN

BIJLAGE

D:

GRAAFMODELLEN


Graafkosten Graafkosten [€] landelijk

ondergronds trekken bovengronds

jaar

Penetratie

1.265,3 € 616,4 €

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

0,0 0,0 0,2 2,1 8,5 20,8 36,8 52,9 66,6 77,2 84,8 90,0 93,5 95,8 97,3

jaar

Penetratie 0,0

661,1 € 359,0 €

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Node grootte 1100

15 5 10

Rente 10,0%

Graafopties [%] landelijk


70% 0% 30%

#HP Coaxlengte [m] Coax/HP

259 24275 94

graafkost per HP NPV / HP

tijdsfactor

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

kost

0 95 2889 23742 81418 155540 201793 203289 173835 133751 96166 66207 44333 29165 18971 1231195

NPV kost

0 87 2387 17837 55609 96578 113907 104320 81095 56723 37076 23205 14126 8448 4996 616396


Graafkosten Graafkosten [€]

Node grootte 1100

mix ondergronds trekken bovengronds

25 5

Rente 10,0%

10

Graafopties [%] mix ondergronds trekken bovengronds

75%


412 12970 31

5% 20%


tijdsfactor

kost

1,00 3 1,10 405 1,21 7071 1,33 36144 1,46 83501 1,61 116077 1,77 117251 1,95 97155 2,14 71272 2,36 48532 2,59 31581 2,85 19990 3,14 12443 3,45 7667 3,80 4695 653789

0,1 1,1 6,6 19,2 36,8 54,5 69,2 80,0 87,3 92,1 95,1 97,0 98,2 98,9

NPV kost

3 368 5844 27156 57032 72075 66185 49856 33249 20582 12176 7006 3965 2221 1236 358955


Graafkosten Graafkosten [€] stedelijk ondergronds trekken bovengronds

Node grootte 1200

50 5 10

Rente 10,0%

Graafopties [%] stedelijk ondergronds trekken bovengronds

80%


2706 23179 8,6

10% 10%


355,5 € 215,2 €

jaar

Penetratie

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

0,0 0,2 3,6 16,2 36,8 57,8 74,0 84,8 91,3 95,1 97,3 98,5 99,2 99,5 99,8

tijdsfactor

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

kost

6 833 12012 44624 73298 74564 57693 38287 23332 13564 7683 4291 2377 1312 722 354597

NPV kost

6 757 9927 33527 50064 46298 32566 19647 10884 5752 2962 1504 757 380 190 215222

95

BIJLAGEN

BIJLAGE

D:

GRAAFMODELLEN


Graafkosten Fase 1 Graafkosten [€]

Node grootte 1100

landelijk


15 5 10

Rente 10,0%

Graafopties [%]

Extra Nodes 2,00

landelijk

ondergronds trekken bovengronds #HP Coaxlengte [m] Nodeafstand

jaar

70% 0% 30% Fase I

259 24275 1500

Graafkost / HP NPV / HP

41 € 14 €

Fase II 1.228 € 440 €

tijdsfactor

kost

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

jaar

tijdsfactor

Fase 2

NPV kost

6 349 2375 4793 4923 3535 2112 1150 598 304 153 76 38 19 9 20439

6 317 1963 3601 3362 2195 1192 590 279 129 59 27 12 5 2 13740

kost

NPV kost

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 759 390 43649 20363 231955 98372 352065 135736 280574 98340 163990 52252 83020 24048 39366 10366 1195379 439866


Graafkosten Fase 1 Graafkosten [€] mix ondergronds 25 trekken 5 bovengronds 10

Node grootte 1100

Graafopties [%] mix ondergronds 75% trekken 5% 20% bovengronds

# Nodes 3,6

#HP Coaxlengte [m] Nodeafstand

Rente 10,0%

412 12970 750

Fase I Graafkost / HP NPV / HP

Fase II 61 € 41 €

610 € 233 €

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

kost

Fase 2

NPV kost

386 5536 14251 14816 9823 5270 2565 1195 546 247 111 50 23 10 5 54833

386 5032 11777 11131 6709 3272 1448 613 255 105 43 18 7 3 1 40801

kost

NPV kost

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1438 738 50690 23647 172245 73049 181785 70086 110827 38844 53283 16978 23203 6721 9701 2555 603173 232618


Graafkosten Fase 1 Graafkosten [€] stedelijk 50 ondergronds 5 trekken 10 bovengronds

Node grootte 1100

Graafopties [%] stedelijk 80% ondergronds 10% trekken 10% bovengronds

# Nodes 4,0

#HP Coaxlengte [m] Nodeafstand

2706 23179 300

jaar

Rente 10,0%

Fase I Graafkost / HP NPV / HP

54 € 41 €

Fase II 310 € 131 €

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

tijdsfactor

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

kost

128 4523 15368 16219 9888 4754 2070 866 356 145 59 24 10 4 2 54416

Fase 2

NPV kost

kost

NPV kost

128 0 0 4111 0 0 12701 0 0 12186 0 0 6754 0 0 2952 0 0 1169 387 219 444 22992 11799 166 90777 42348 62 96627 40979 23 56418 21752 8 25668 8997 3 10576 3370 1 4192 1214 0 1637 431 40708 309274 131108

96

BIJLAGEN

BIJLAGE E: COMPONENTMODELLEN

Bijlage F: Componentmodellen • scenario 1 MODEL SCENARIO 1: landelijk

Componentkosten Component R ONT H ONT 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis

listprijs HP/comp. aan/uit 150 1 150 1 24 16 62 4 115 4 48000 256 120000 5120

Totaalkost: componenten R ONT 0 H ONT 90 1:2 splitter 1 1:4 splitter 0 1:8 splitter 17 TW 800 OLT 113 Chassis 14 Totaal 235

Split-factor 16

0 1 1 0 1 1 1

jaar

Korting 50% Installatiekost 20%

Compenentkost per HP VDC kost / HP

Penetratie

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

235 € 41 €

kost

tijdsfactor comp factor

0,0 0,0 0,2 2,1 8,5 20,8 36,8 52,9 66,6 77,2 84,8 90,0 93,5 95,8 97,3

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

VDC kost

0 15 379 2625 7632 12452 13956 12347 9468 6690 4522 2985 1945 1259 811 77085

0 14 313 1973 5213 7732 7878 6336 4417 2837 1743 1046 620 365 213 40698



Split-factor 32

listprijs HP/comp. aan/uit 150 1 0 150 1 1 24 2 0 62 32 1 115 2 1 48000 256 1 120000 5120 1



Compenentkost per H VDC kost / HP

252 € 55 €

jaar

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

prijs

tijdsfactor comp factor 0,0 0,1 1,1 6,6 19,2 36,8 54,5 69,2 80,0 87,3 92,1 95,1 97,0 98,2 98,9

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

kost 1 130 1906 8221 16098 19112 16679 12136 7984 4993 3054 1854 1123 681 413 94385

VDC kost

1 118 1575 6176 10995 11867 9415 6228 3725 2117 1177 650 358 197 109 54709



listprijs HP/comp. aan/uit 150 1 150 1 24 64 62 16 115 1 48000 256 120000 5120


0 1 1 1 1 1 1

Compenentkost per HP VDC kost / HP

Split-factor 64 Korting 50% Installatiekost 20%

288 € 79 €

jaar

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Penetratie 0,0 0,2 3,6 16,2 36,8 57,8 74,0 84,8 91,3 95,1 97,3 98,5 99,2 99,5 99,8

tijdsfactor

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

comp factor

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

kost 5 567 6879 21561 30020 26081 17434 10160 5552 2964 1578 845 456 247 135 124484

VDC kost

5 515 5685 16199 20504 16194 9841 5214 2590 1257 609 296 145 72 35 79161

97

BIJLAGEN



Componentkosten listprijs

Component VDSL modem 7330 FTTN ISAM ISAM chassis extra BRAS poort BRAS kader R ONT H ONT 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis

#factor

150 6755 2400 6690 1 5000 70000 150 150 24 62 115 48000 120000

Fase I: VDSL 1000 VDSL modem 7330 FTTN ISAM chassis

Totaal

I.C.

ONU grootte

1 24 12 192 1 100000 100000 1 1 16 4 4 256 5120

0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1

Totaalkost: componenten Fase II: VDSL 300 0 7330 FTTN 169 21

190

16

jaar 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020


Fase III: FttH 169 R ONT H ONT 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis 169

0 90 1 0 17 113 14 235

comp elek comp opt VDSL 1000 1,00 1,00 1 0,94 0,84 110 0,89 0,71 1812 0,85 0,60 8810 0,81 0,51 19477 0,78 0,43 26091 0,76 0,37 25582 0,74 0,33 20720 0,73 0,29 14947 0,72 0,27 10058 0,72 0,25 6492 0,71 0,24 4087 0,71 0,24 2535 0,71 0,23 1558 0,71 0,23 952 143231

VDSL 1000

Compenentkost per HP VDC 2020 / 1000 HP

189,8 € 79,5 €

VDSL 300

150,0 € 44,5 €

kost VDSL 300

FttH

0 0 0 0 2 275 3852 13989 22596 22715 17432 11505 6986 4051 2291 105694

0 0 0 0 0 0 0 47 2449 11950 17049 13028 7412 3690 1732 57358

VDC kost VDSL 1000 VDSL 300 1 0 100 0 1498 0 6619 0 13303 1 16201 171 14441 2174 10632 7178 6973 10541 4266 9633 2503 6721 1432 4033 808 2226 451 1174 251 603 79477 44455

FttH 0 0 0 0 0 0 0 16 730 3239 4201 2918 1509 683 292 13587

FttH 234,7 € 13,6 €


Componentkosten listprijs #factor I.C. Component VDSL modem 150 1 7330 FTTN 6755 24 ISAM 2400 12 ISAM chassis 6690 192 extra 1 1 BRAS poort 5000 100000 BRAS kader 70000 100000 R ONT 150 1 H ONT 150 1 1:2 splitter 24 2 1:4 splitter 62 32 1:8 splitter 115 2 TW 800 OLT 48000 256 Chassis 120000 5120

ONU grootte 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1

32 Korting 50% Installatiekost 20%

Totaalkost: componenten Fase I: VDSL 1000 Fase II: VDSL 300 Fase III: FttH VDSL modem 0 7330 FTTN 169 R ONT 7330 FTTN 169 H ONT ISAM chassis 21 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis Totaal 190 169

0 90 0 1 35 113 14 252

jaar 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020


VDSL 1000


189,8 € 104,0 €

VDSL 300

168,9 € 63,7 €

kost VDSL 300 0 0 0 41 2339 15359 30084 30200 21325 12593 6803 3518 1781 892 445 125380

FttH 0 0 0 0 0 0 0 195 6155 19207 19055 11139 5213 2232 924 64120

VDSL 1000 445 5498 17576 24963 22092 14975 8769 4749 2468 1256 632 317 158 79 39 104016

VDC kost VDSL 300 0 0 0 31 1598 9537 16982 15498 9948 5341 2623 1233 567 258 117 63732

FttH 0 0 0 0 0 0 0 67 1922 5454 4919 2614 1112 433 163 16684

FttH 252,2 € 16,7 €


Componentkosten Component VDSL modem 7330 FTTN ISAM ISAM chassis extra BRAS poort BRAS kader R ONT H ONT 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis

listprijs 150 6755 2400 6690 1 5000 70000 150 150 24 62 115 48000 120000

#factor 1 24 12 192 1 100000 100000 1 1 64 16 1 256 5120

I.C.

ONU grootte 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

64 Korting 50% Installatiekost 20%

Totaalkost: componenten Fase I: VDSL 1000 Fase II: VDSL 300 Fase III: FttH VDSL modem 0 7330 FTTN 169 R ONT 7330 FTTN 169 H ONT ISAM chassis 21 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis Totaal 190 169

0 90 0 2 69 113 14 288

jaar 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020


VDSL 1000


189,8 € 120,3 €

VDSL 300

168,9 € 72,3 €

kost VDSL 300 0 0 2 1010 13852 34362 34677 22472 11855 5704 2635 1197 540 243 109 128658

FttH 0 0 0 0 0 0 134 6989 24747 24191 13277 5792 2323 905 350 78710

VDC kost VDSL 1000 VDSL 300 3235 0 18899 0 32816 2 29143 759 18205 9461 9530 21336 4580 19574 2116 11532 961 5531 434 2419 195 1016 88 420 40 172 18 70 8 29 120270 72320

FttH 0 0 0 0 0 0 44 2102 6767 6014 3000 1190 434 154 54 19759

FttH 288,1 € 19,8 €

98

BIJLAGEN




listprijs #factor 150 150 24 62 115 48000 120000

I.C. 1 1 16 4 4 256 5120


0 1 1 0 1 1 1

ONU grootte 16 Korting 50% Installatiekost 20%

Compenentkost per HP VDC / HP

234,7 € 40,7 €

jaar

Penetratie

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

0,0 0,0 0,2 2,1 8,5 20,8 36,8 52,9 66,6 77,2 84,8 90,0 93,5 95,8 97,3


1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

kost

0 15 379 2625 7632 12452 13956 12347 9468 6690 4522 2985 1945 1259 811 77085

VDC kost

0 14 313 1973 5213 7732 7878 6336 4417 2837 1743 1046 620 365 213 40698



listprijs #factor I.C. 150 1 150 1 24 2 62 32 115 2 48000 256 120000 5120


0 1 0 1 1 1 1



252,2 € 54,7 €

jaar

Penetratie

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

0,0


98,9

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

jaar

Penetratie

tijdsfactor

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

0,0

0,1 1,1 6,6 19,2 36,8 54,5 69,2 80,0 87,3 92,1 95,1 97,0 98,2

VDC kost

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

1 130 1906 8221 16098 19112 16679 12136 7984 4993 3054 1854 1123 681 413 94385

VDC kost

1 118 1575 6176 10995 11867 9415 6228 3725 2117 1177 650 358 197 109 54709



listprijs #factor I.C. 150 1 150 1 24 64 62 16 115 1 48000 256 120000 5120


0 1 1 1 1 1 1



288,1 € 79,2 €

0,2 3,6 16,2 36,8 57,8 74,0 84,8 91,3 95,1 97,3 98,5 99,2 99,5 99,8

1,00 1,10 1,21 1,33 1,46 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36 2,59 2,85 3,14 3,45 3,80

comp factor

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

VDC kost

5 567 6879 21561 30020 26081 17434 10160 5552 2964 1578 845 456 247 135 124484

VDC kost

5 515 5685 16199 20504 16194 9841 5214 2590 1257 609 296 145 72 35 79161

99

BIJLAGEN



Componentkosten Component listprijs #factor aan/uit D3.0 modem 120 1 optische node 16666 300 CMTS poort DS 1666 300 CMTS poort US 420 300 R ONT 150 1 H ONT 150 1 1:2 splitter 24 16 1:4 splitter 62 4 1:8 splitter 115 4 TW 800 OLT 48000 256 Chassis 120000 5120

16

Totaal

elek 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020


Totaalkost: componenten Docsis 3.0 FttH 33 modem 72 R ONT CMTS DS 3 H ONT CMTS US 1 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis 33 76

Fase I optische node

jaar

ONU grootte 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1

0 90 1 0 17 113 14 235


opt

FttH Kleinere SA's Docsis 3.0 VDC kost kost VDC kost kost VDC kost 5 5 0 0 0 0 268 244 0 0 0 0 1728 1428 0 0 0 0 3317 2492 0 0 0 0 3260 2227 27083 18498 0 0 2256 1401 0 0 0 0 1308 739 0 0 0 0 697 357 0 0 47 24 356 166 0 0 2449 1142 179 76 0 0 11950 5068 89 34 0 0 17049 6573 44 16 0 0 13028 4566 22 7 0 0 7412 2362 11 3 0 0 3690 1069 5 1 0 0 1732 456 13544 9195 27083 18498 57358 21261

kost

1,00 0,94 0,89 0,85 0,81 0,78 0,76 0,74 0,73 0,72 0,72 0,71 0,71 0,71 0,71

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

Fase I DOCSIS 33,3 € 76,2 € 9,2 € 18,5 €

Fase II 234,7 € 21,3 €


Componentkosten Component listprijs #factor aan/uit D3.0 modem 120 1 optische node 16666 300 CMTS poort DS 1666 300 CMTS poort US 420 300 R ONT 150 1 H ONT 150 1 1:2 splitter 24 2 1:4 splitter 62 32 1:8 splitter 115 2 TW 800 OLT 48000 256 Chassis 120000 5120

32

1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1




BRAS Totaal

jaar

ONU grootte

0 90 0 1 35 113 14 252

elek 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020


opt 1,00 0,94 0,89 0,85 0,81 0,78 0,76 0,74 0,73 0,72 0,72 0,71 0,71 0,71 0,71

Kleinere SA's Docsis 3.0 FttH VDC kost kost VDC kost kost VDC kost 211 211 0 0 0 0 2856 2596 0 0 0 0 6959 5751 0 0 0 0 6882 5170 0 0 0 0 4366 2982 27083 18498 0 0 2257 1402 0 0 0 0 1067 602 0 0 0 0 486 249 0 0 195 100 218 102 0 0 6155 2871 98 41 0 0 19207 8146 44 17 0 0 19055 7346 20 7 0 0 11139 3904 9 3 0 0 5213 1661 4 1 0 0 2232 647 2 0 0 0 924 243 25477 19135 27083 18498 64120 24918

kost 1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

Fase I 33,3 € 19,1 €

DOCSIS 76,2 € 18,5 €

elek

opt

Fase II 252,2 € 24,9 €


Componentkosten Component D3.0 modem optische node CMTS poort DS CMTS poort US R ONT H ONT 1:2 splitter 1:4 splitter 1:8 splitter TW 800 OLT Chassis

listprijs


Totaal

#factor

120 16666 1666 420 150 150 24 62 115 48000 120000

aan/uit 1 300 300 300 1 1 64 16 1 256 5120

1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1



0 90 0 2 69 113 14 288

jaar 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020


1,00 0,94 0,89 0,85 0,81 0,78 0,76 0,74 0,73 0,72 0,72 0,71 0,71 0,71 0,71

Fase I 33,3 € 21,4 €

Kleinere SA's Docsis 3.0 FttH VDC kost kost VDC kost kost VDC kost 79 79 0 0 0 0 2612 2375 0 0 0 0 8403 6944 0 0 0 0 8435 6337 0 0 0 0 4921 3361 27083 18498 0 0 2280 1416 0 0 0 0 964 544 0 0 134 76 394 202 0 0 6989 3587 159 74 0 0 24747 11545 64 27 0 0 24191 10259 26 10 0 0 13277 5119 11 4 0 0 5792 2030 4 1 0 0 2323 740 2 1 0 0 905 262 1 0 0 0 350 92 28355 21376 27083 18498 78710 33710 134148 Fase II 288,1 € 33,7 € kost

1,00 0,84 0,71 0,60 0,51 0,43 0,37 0,33 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

DOCSIS 76,2 € 18,5 €

100

REFERENTIES

Referenties [1] Frank Sjöberg, A VDSL Toturial, 2000 [2] William Stallings, Data and Computer communications 7th ed., 2004 [3] Prof. Moeneclaey, cursus communicatietheorie, 2003 [4] Kurose en Ross, Computernetwerken 2th ed., 2003 [5] International Telecommunication Union, http://www.itu.int [6] DSL forum ,The new ADSL standards, 2003 [7] Vladimir Friedman, VDSL Technology Issues, 2000 [8] ITU standaard: G.99.x.x [9] ITU-T, Full Service VDSL, Focus group Technical Specification, 2002 [10] Prof Martens, cursus HFC access Networks, 2005 [11] Info uit stage Telenet [12] CableLabs® Certified™ Cable Modems technical specifications [13] tComLabs n.v., Document for the certification of EuroDOCSIS CMs and CMTS’s, 2000 [14] Prof. Demeester, cursus Mobiele en breedbandtoegangsnetwerken, 2005 [15] White Paper Motorola, Efficiently migrating to DOCSIS 2.0, 2003 [16] http://www.arrisi.com [17] http://www.fsanweb.org/ [18] http://www.metroethernetforum.org/EFMA.htm [19] IEEE std 802.3ah-2004 documentatie [20] Paul Green, Fiber to the Home, White Paper, 2003 [21] Metro Ethernet Forum, EPON, A toturial, 2005 [22] http://www.teknovus.com/teknews_01_17_2006.html [23]Yano Research Institute, FttH market in Japan, 2005 [24] http://www.packetfront.com [25] http://www.terawave.com [26] http://www.fdk.co.jp/ [27] http://www.bnix.be [28] Freeband@Home, Requirements of triple play services towards Breedband access networks ,2005 [29] Nortel, Introduction to QoS, White Paper [30] http://www.skype.com [31] http://www.ilbcfreeware.org/ [32] http://www.speex.org/ [33] http://www.tv-vlaanderen.be/ [34] ISPA statistieken [35] Jetstream, The connected Home White Paper, 2005 [36] TONIC project , the TERA tool. http://www-nrc.nokia.com/tonic/ [37] Modeling operational expenditures for telecom operators, S. Verbrugge, D. Colle, M. Pickavet, P. Demeester, … [38] Technology forecasting for Telecommunications, L.K.Vanston and R.L.Hodges [39] FOD Economie - Algemene Directie Statistiek en Economische Informatie. [40] Vanston en Hodges, Technology forecasting for telecommunications, 2004 [41] Models for forecasting cost evolution of components and technologies, B.T. Olsen and K. Stordahl. [42] Mckinsey, Broadband Access Platforms for the Mass Market: An Assessment, 2002 101

LIJST VAN FIGUREN

Lijst van Figuren Figuur 1.1: DSL concept Figuur 1.2: Breedband transport media Figuur 1.3: TDD vs FDD Figuur 1.4: Verschillende modulaties Figuur 1.5: DMT subkanalen bij adsl Figuur 1.6: DSL families Figuur 1.7: DSL bit rate i.f.v. afstand (downstream) Figuur 1.8: DSL spectrum Figuur 1.9: VDSL Roll-Out [9] Figuur 1.10: VDSL modem en splitter Figuur 1.11: Alcatel 7330 ISAM FTTN (ONU) en 7302 ISAM (DSLAM) Figuur 2.1: traditioneel kabel- vs. HFC toegangsnetwerk Figuur 2.2: FDMA – TDMA – CDMA Figuur 2.3: DOCSIS concept Figuur 2.4: Spectrum Figuur 2.5: HFC componenten Figuur 2.6: Optische Node Telenet Figuur 2.7: ARRIS Cadant C4 CMTS Figuur 3.1: EFM 802.3ah toevoegingen voor Ethernet Figuur 3.2: Active Ethernet / PON Figuur 3.3: PON met splitfactor 32 Figuur 3.4: WDM-PON Figuur 3.5: Enkele voorbeelden van FttX Figuur 3.6: verlies spectrum van een optische vezel Figuur 3.7: Frequentiegebruik in PON’s Figuur 3.8: Netwerk design Figuur 3.9: Bovengrondse uitbouw FttH Japan Figuur 3.10: Access switching Router Figuur 3.11: RONT Figuur 3.12: Splitter Figuur 3.13: TW 800 OLT Figuur 4.1: BNIX Volume evolutie Figuur 4.2: Bandbreedte eisen Figuur 4.3. Voorspelling Moban Figuur 4.4 Voorspelling Jet stream Figuur 5.1: DSL evolutie Figuur 5.2: Specifieke netwerkbelasting voor Scenario 1 Figuur 5.3: Specifieke netwerkbelasting voor Scenario 2 Figuur 5.4: Specifieke netwerkbelasting voor Scenario 3 Figuur 5.5: Totale netwerk belasting voor de scenario 3 Figuur 6.1: analyse van investeringen Figuur 6.2: Modelopbouw Figuur 6.3: illustratie Gompertz parameters a&b Figuur 6.4: penetratiegraad scenario 1 Figuur 6.5: penetratiegraad scenario 2 voor stedelijk gebied

2 5 5 7 7 9 10 11 13 15 15 17 19 20 21 23 25 25 27 28 29 30 31 31 32 33 34 35 35 36 35 39 47 48 48 51 53 53 53 54 56 58 60 63 64 102

LIJST VAN FIGUREN

Figuur 6.6: penetratiegraad scenario 3 Figuur 6.7: penetratiegraad scenario 4 Figuur 7.1: Penetratie TP i.f.v. de lengte Figuur 7.2: Model graafkosten DSL Figuur 7.3: overlappingsfactor Figuur 7.4: Model graafkosten kabelnetwerk Figuur 7.5: prijs forecast Figuur 7.6: Model componentkost Figuur 7.7: Model inkomsten Figuur 8.1: Jaarkosten voor de verschillende scenario’s Figuur 8.2: Kosten per per gewest, scenario 1 Figuur 8.3: Kosten per technologie, scenario 2 links, scenario 4 rechts Figuur 8.4: Verloop van kost t.o.v. take-rate in scenario 1. Figuur 8.5: Variatie Gompertz-parameter a Figuur 8.6: Variatie Gompertz-parameter b Figuur 8.7: Haalbaarheid FttH per arrondissement in België

65 66 68 69 70 71 73 73 75 79 80 81 83 84 84 87

103

LIJST VAN TABELLEN

Lijst van Tabellen Tabel 1.1: xDSL Tabel 2.1: DOCSIS evolutie Tabel 2.2: mogelijke CM-CMTS combinaties Tabel 3.1: Verschillende FttH architecturen Tabel 3.2: PON overzicht Tabel 3.3: laser-detector Tabel 3.4: aantal tranceivers per FttH architectuur Tabel 4.1: bandbreedte groepen Tabel 4.2: Bit rates van verschillende audiocodecs Tabel 4.3: Bit rates van verschillende videoformaten (CIF) Tabel 4.4: TV formaten Tabel 5.1: P2P en broadcast Tabel 6.1: opdeling volgens bevolkingsdichtheid Tabel 7.1: Verdeling koperlengte per gebied Tabel 7.2: Kleurcodes in MS Excel files Tabel 7.3: Parameters voor het extended Wright model Tabel 8.1: Haalbaarheid Tabel 8.2: Totaalkosten van de verschillende scenario’s Tabel 8.3: Opdeling van de totaalkosten in graaf- en componentkost Tabel 8.4: Kosten per gebiedstype ten opzichte van stadstype Tabel 8.5: Prijs per maand bij standaardwaarden Tabel 8.6: Standaardparameters voor starten einddata Tabel 8.7: Standaardparameters voor graafopties Tabel 8.8: analyse van Gompertz parameters Tabel 8.9: haalbaarheid HS&S Tabel 8.10: Haalbaarheid S Tabel 8.11: Haalbaarheid S en bovengronds

10 21 23 27 29 32 32 39 42 43 44 50 59 68 68 73 77 78 78 79 81 82 82 83 85 86 86

104

EVOLUTIE VAN VASTE TOEGANGSNETWERKEN IN BELGIË -DE WEG NAAR FIBER TO THE HOME-

Recommend Documents