Ny generasjon hybridnett konkurrerer med FTTH

Kabeltv-selskaper som Canal Digital sitter med store eksisterende nett som har behov for oppgradering for å kunne møte fremtidens kapasitets- og hastighetsbehov. Men fremdeles kan det hybride fiber-koaksnettet (HFC) konkurrere med ren fiber, ved hjelp av utskifting av elektronikk og omstrukturering av kabelen.

HFC 2.0
Så hva kan vi forvente oss av neste generasjon HFC: HFC2? – Vi regner med at et nytt HFC2-nodenett vil ha til rådighet 9 Gb/s ned og 1,1 Gb/s opp, forutsatt at all informasjon gjøres om til IP-baserte data, modulert med den nye Docsis 3.1 standarden, sier seniorrådgiver i Canal Digital Kabel-tv, Terje Frøsland.

Færre per node
Hastigheten ut til brukerne vil avhenge av hvor mange abonnenter hver node skal håndtere. I dag har hver node et sted mellom 300 og 1200 tilknyttede hjem (homes connected - HC). Fremover ser man for seg typisk 150 HC per node. Det betyr i praksis betydelig bedre kapasitet per node, både når det kommer til nedlasting og opplasting.

– Det er i praksis nesten dobbelt så mye som med GPON (gigabit passivt optisk nettverk) i nedlastingshastighet, og gjør denne teknologien svært konkurransedyktig, selv om opplastingshastigheten er litt lavere enn for GPON, sier Frøsland.

Sammenligner med 10GPON
– Vi kan likevel levere symmetriske tjenester ganske langt opp i hastighet, legger han til. – Det kan også være aktuelt å bygge ut til 64 HC i enkelte områder. Det vil øke båndbredden, målt per abonnent tre ganger, begge veier. Da kan vi begynne å sammenligne med 10 GPON, som er neste generasjon GPON, poengterer han. Å bygge ut til 64 abonnenter per node, er relativt kostbart, men Canal Digital vil implementere dette i områder med «høyt press».

Enkeltkunder vil også kunne få tilbud om høyere hastigheter. Allerede i dag tilbyr Canal Digital en topphastighet på 100 Mb/s ned, (og har mulighet for å tilby 200 Mb/s), med eksisterende teknologi (Docsis 3.0).

Kabelen får ligge
TV-signalets vei går typisk fra en hovedsentral via huber eller supernoder hvor all toveis trafikk tilsettes og med direkte optisk forbindelse til noder, og derfra ut til abonenten via fiber eller koaks. Nettstrukturen vil ikke bli så veldig annerledes. Koakskabelen vil stort sett få ligge i fred, men eventuelt klippes opp for å danne mindre nodestrukturer. Derimot vil elektronikken i noder og huber skiftes ut for å kunne takle større båndbredder og ny komprimeringsteknologi. I tillegg kan gamle og korroderte kontakter være et problem, og disse vil også bli skiftet ut. Men man sparer seg for en vesentlig utgift ved å slippe å grave ned nye kabler.

Oppgradering
Fremover er det spesielt tre elementer Frøsland og hans team må samordne for å nå oppgraderingsmålet: Nodestørrelsene må segmenteres videre fra dagens 300-1200 HC til rene 150 HC noder, med mer «intelligent» kommunikasjon. De optiske nettene fra supernode til node og ut til abonnent skal ombygges for å øke båndbredden. Dette arbeides det med internasjonalt, og man forventer at nytt teknisk utstyr er tilgjengelig til neste år. Videre skal man skifte det tekniske utstyret som i dag overfører internett, og gå over fra Docsis 3.0 til Docsis 3.1. Dette er en teknologiovergang som kan sammenlignes med overgangen fra analogt til digitalt bakke-TV, og vil øke antall kanaler per frekvensområde.

Nodesegmentering
– Når det gjelder nodesegmenteringen, vil vi sette i gang arbeid med å dele opp nettet og sette på flere nodebokser. Eksempelvis kan en node med 1100 HC deles opp i 4x2x150 HC noder, forklarer Frøsland. Der det trengs, vil det legges ny fiber til nodene.

Nodenettet
Ombyggingen av HFC nodenettet vil skje ved at alt utstyr unntatt kabelen fjernes, og nytt utstyr settes inn, som gjør det mulig å kjøre WDM (Wavelength Division Multiplexing) modulering på fiberen. Det gjør det mulig å sende 16 ulike bølgelengder i hver retning på en fiber.  Man regner også med at det må settes inn ekstra forsterkere mange steder. Anslagsvis trengs det rundt 20% flere forsterkere enn med dagens løsning.

Gjenbruk
Mye kan skje med kabelen/fiberen slitasjemessig, men stort sett vil man kunne slippe å grave ned nye. – Stort sett kan den gjenbrukes. Vår erfaring er at dersom den gir god nok ytelse i dag, vil den også være egnet for bruk til fremtidens overføringsbehov, kommenterer Frøsland. – Gjenbruk av kabler generelt gir både enorme besparelser og høy båndbredde til flere, mener han. I forhold til nyutbygging hvor alt må graves, vil utgiftene være i størrelsesorden 70-80% lavere.

Docsis 3.1
Overgangen fra Docsis 3.0 til Docsis 3.1 innebærer en ny overføringsteknikk, fra dagens SC 256QAM til fremtidens OFDM-baserte 1024- til 4096QAM nedstrøms. Dette skal gi opptil 60% flere bits per frekvensenhet. Tilsvarende fra SC 64QAM til OFDM 256 (eller høyere) oppstrøms (gir minst 33% flere bits per frekvensenhet).

Frekvensbåndet i HFC-nettet vil også bli utvidet fra dagens 80 - 862 MHz til 253 - 1218 MHz ned, og fra 5 - 65 MHz til 5 - 206 MHz opp.

Flere bærebølger
– Dagens overføringsteknikk for digitale signaler på kabel utgjøres av en mengde enkelt bærebølger (SC), 8 MHz brede. Denne bærer 51 Mbit/s (256QAM). Teknologien er imidlertid følsom for ekko og andre degraderinger i kabelen, forklarer Frøsland. – OFDM (Orhogonal Frequency Division Multiplex) gir mange smale bærebølger, 25 til 50 KHz brede. Disse er mer immune mot reflekser/ekko og mange andre degraderinger i kabelen, og kan derfor moduleres hardere. Eksempelvis 1024 QAM og 4096 QAM på gode HFC nett, fremholder han.

Fra 8 til 12 bits oppløsning
I praksis oppnår man en økning fra 8 bits per sample til 12 bits per sample, dvs. en nettohastighet på 77 Mb/s per 8 MHz luke. – For bare få år siden ville dette vært umulig. Nå gjøres prosesseringen i en integrert krets, legger han til.  På én tidligere analog kanal kan man nå kjøre 3-4 HD-kanaler, eller 14-16 SD-kanaler ved dagens standard. Denne vil øke med ny teknologi. Skulle man få økende støyproblem i en nettdel, kan systemet automatisk nedskalere kapasiteten fra 12 bit til 10 bit/sample. Man får altså ikke brudd. Færre bits per sample gir mer støyrobusthet i følge Frøsland.

Mange fordeler
– Samlet sett vil vi se stor kapasitetsmessig effekt av oppgraderingene, sier Frøsland. I tillegg vil man få mindre støy i HFC-nettene (som ellers særlig rammer retursignalene), det er lavere strømforbruk (som reduserer varmeutvikling, som igjen øker levetiden), det er bedre stråletetthet i kontaktene, som også vil bli skiftet og dermed bedre skjerming  mot LTE/4G interferens. Samtidig er planene videre å ha kun én RF-enhet per hjem (RG-boks) og kun en TV-kontakt. Vi vil da bruke annen teknologi som kan fordele IP-signaler videre i hjemmet.

Venter på utstyr
Noen utfordringer har man riktignok. For det første er ikke utstyret salgsvare i dag. – Det trengs mer testing og prøving, men vi forventer utstyr på markedet i begynnelsen av neste år, sier Frøsland. Den neste utfordringen er kabler med særlig høy dempning enkelte steder. – Utvidelse av frekvensområdet gir ennå større dempning og i noen tilfeller for mye til at neste forsterker klarer å «løfte» signalet godt nok. Derfor må vi ut og måle kabler der vi kan ha slike utfordringer, og vil vurdere om det trengs spesielle løsninger, sier han. Sist, men ikke minst kan mange nye noder i samme område være problematisk i forhold til antall tilgjengelige fiberkabler.

Overkommelig pris
Men at HFC2 om få år er en realitet, er det ingen tvil om. – HFC2 er en trend over hele verden, og alle de store aktørene og leverandørene er engasjert, fastslår Frøsland. Han tror brukerne vil sette pris på oppgraderingen. Og faktisk er nettopp prisen overkommelig. – Vi snakker her om en relativt beskjeden investering for hver abonnent, kanskje i størrelsesorden et par-tre tusen kroner, avslutter han.