Upgrade-Zyklus hilft Netzbetreibern
DOCSIS: Entwicklung hybrider Glasfaser- und Koaxialnetze
Netzbetreiber könnten 2025 von einer flexiblen Techniklandschaft profitieren, die sowohl innovative Standards wie DOCSIS 4.0 als auch ergänzende Optionen wie D3.1 Enhanced umfasst.
Der Hersteller CommScope hat in einem Bericht unter die Lupe genommen, wie diese Vielfalt an Möglichkeiten eine effiziente Migration zu einheitlichen Netzlösungen ermöglichten kann und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit in einem dynamischen Marktumfeld stärkt.
Wenn es um die Entwicklung hybrider Glasfaser- und Koaxialnetze (HFC) geht, haben es Netzbetreiber mit einer vielfältigen und flexiblen Techniklandschaft zu tun. In der Vergangenheit haben sich ihre Zugangsnetze – parallel zu den sich entwickelnden Standards – in einem regelmäßigen Upgrade-Rhythmus weiterentwickelt. So erblickte DOCSIS 1.0 1997 das Licht der Welt, 2002 folgte 2.0, 3.0 im Jahr 2006 und 2013 kam 3.1.
Mit der Einführung von DOCSIS 4.0 im Jahr 2019 spaltete sich dieser lineare Weg, um später wieder zusammenzukommen. Das war bei anderen Standards bislang nicht der Fall. Für Netzbetreiber ist das eine gute Nachricht: Die Diversifizierung bietet mehr Flexibilität bei der Migration ihrer Netze auf einheitliches DOCSIS 4.0. Deshalb verfolgen aktuell viele das Ziel, ESD- und FDx-DOCSIS-4.0-Techniken in DOCSIS 4.0 zu integrieren. Betreiber können zeitweise beide Optionen übernehmen, ohne befürchten zu müssen, aus dem Ökosystem ausgeschlossen zu werden.
ESD (Extended Spectrum DOCSIS) verwendet orthogonales Frequenzmultiplexing (OFDM), womit es zehn GBit/s im Downstream, sechs GBit/s im Upstream sowie eine niedrige Netzlatenz erreicht. FDx (Full Duplex DOCSIS) hingegen liefert sowohl im Up- als auch im Downstream symmetrische Multigigabit-Geschwindigkeiten.
Dies erweist sich vor allem für Videokonferenzen und andere Anwendungen als ideal, die mehr Bandbreite in beide Richtungen erfordern. Allerdings besteht dabei eine besondere Abhängigkeit von Glasfaserverbindungen. ESD und FDx sind zwar Teil des DOCSIS-4.0-Standards, können jedoch aufgrund ihrer Spezifikationen nicht direkt miteinander verbunden werden. Dementsprechend müssen sich Netzbetreiber für die Bereitstellungsoption entscheiden, die am besten zu ihren Anforderungen passt.
Angesichts dieser Fakten könnte man erwarten, dass dies ein Problem darstellt – ähnlich wie bei der Wahl zwischen VHS- und Beta-Videobandstandards. Ganz im Gegenteil, so CommScope – kein Unternehmen lande damit in einer infrastrukturellen Sackgasse. Das einheitliche DOCSIS 4.0 umfasse nämlich beide Standards. Genau diese Diversität der aktuellen Optionen sei ein Segen für Netzbetreiber. Auf diesem Wege können sie früh vom immensen Spektrum von DOCSIS 4.0 profitieren, ohne dass gleichzeitig Netzwerkaufrüstung im großen Stil notwendig ist – sehr zugunsten von Tier-2- und Tier-3-Providern, die es vorziehen, keine Vorabkosten zu übernehmen und Inventaranforderungen umzusetzen.
Daneben bietet D3.1 Enhanced (D3.1E) Providern eine weitaus wirtschaftlichere Möglichkeit, umgehend einen beträchtlichen Teil der Downstream-Geschwindigkeiten von DOCSIS 4.0 zu nutzen. Das funktioniert mit Hilfe von CMTS-Software-Upgrades und modernen, lokal installierten CPE-Geräten. Dafür werden zusätzliche OFDM-Kanäle zur Mid-Split- und High-Split-DOCSIS-3.1-Infrastruktur hinzugefügt, um eine Downstream-Leistung von bis zu acht GBit/s zu erreichen. Für SP, die noch nicht auf DOCSIS 4.0 umgestiegen sind, verschafft ihnen diese Option selbst mit aktualisierten Modems DOCSIS 4.0-ähnliche Geschwindigkeiten.
Aktuell gewinnt der Glasfaseranteil in HFC-Netzen viel Aufmerksamkeit. Der Grund: Die Netzausweitung von SP-Diensten ist von Hochleistungsglasfasern abhängig. Zudem waren Infrastrukturprojekte, die Glasfaser in unterversorgte und ländliche Gemeinden bringen sollten, während der letzten Jahre ein Haupttreiber für das Netzwachstum.
Für DOCSIS-4.0-Bänder und 10G-Netzgeschwindigkeiten ziehen SP zunehmend wieder Hochfrequenz (HF) in Betracht. Das liegt vor allem an neuen Verstärkern, die das 1,8-GHz-DOCSIS-4.0-Spektrum unterstützen. Diese sind nötig, um die Reichweite des Koaxialnetzes von den Glasfaserknoten aus zu steigern, ohne die Netzleistung zu beeinträchtigen. Auch dabei eröffnen sich für Netzbetreiber zahlreiche Auswahlmöglichkeiten, da auch kleinere und neuere Hersteller 10G-fähige Verstärker anbieten. In solch einem hochgradig standardisierten und wettbewerbsintensiven Markt suchen Provider immer nach neuen Wegen, ihre Ausgaben zu senken. Ein breiteres Spektrum an Lösungsanbietern fördert Kosteneinsparungen. Während Tier-1-Provider günstige Konditionen durch Skalierung erhalten, nutzen kleinere Anbieter weiterhin die Vorteile von DOCSIS-4.0-Technik sowie mehreren Glasfaser- und HF-Lösungsanbietern für sich.
HFC-Netze vs. Funk-DSL
Netzbetreiber konkurrieren nicht nur untereinander. In den letzten Jahren hat sich FWA (fixed wireless access – ein stationärer Hochgeschwindigkeitsinternetzugang über das Mobilfunknetz per Modem Zuhause) zu einem lukrativen Geschäft für 5G- und 4G-Mobilfunknetze entwickelt. Mobilfunknetzbetreiber, die überschüssige Frequenzen für ihren Breitbandverkehr nutzen und sowohl Mobilfunk- als auch Breitbanddienste über Funkfrequenzen bündeln, können die Beziehung zu bestehenden Kunden ausbauen. In einigen Märkten ist FWA zu einer starken Konkurrenz in ländlichen Gegenden geworden.
Wie bei DOCSIS-Netzen schafft ein FWA-Zugang Hochgeschwindigkeitsverbindungen und – in Kombination mit 5G – extrem niedrige Latenzzeiten. Diese Eigenschaften sind beispielsweise bei Videostreaming und Online-Gaming wichtig. Drahtlose Netze, die lokal über eine Basisstation sowie ein integriertes Wi-Fi verbunden sind, erreichen potenziell eine große Anzahl von privaten und gewerblichen Nutzern. Dennoch stellt FWA eher eine Ergänzung und keinen Ersatz für HFC-Netze dar. Der Hauptvorteil von HFC-Netzen, der mit fortschreitender Einführung verschiedener DOCSIS-4.0-Varianten an Prominenz gewinnt, liegt in der Bandbreite. Aufgrund der für jede Bereitstellung verfügbaren Bänder, sind Up- und Downstream von drahtlosen Festnetzzugängen begrenzt. Außerdem kann die Leistung je nach Netzanforderungen, die im Minutentakt gemanagt werden, variieren.
Die symmetrischen Upstream- und Downstream-Geschwindigkeiten von DOCSIS 4.0 bewegen sich auf einem wesentlich höheren Level als die, die derzeit mit FWA möglich sind. FWA hat zwar in den meisten Fällen einen Preisvorteil für Kunden, aber dieser Vorteil ist durch die derzeitigen Geschwindigkeiten von 100 MBit/s begrenzt und wird im Laufe der Zeit aufgrund der Aufrüstbarkeit von Glasfasernetzen wahrscheinlich verschwinden. Wenn Frequenzen an einem Mobilfunkstandort eingeführt werden, müssen in der Regel Antennen, Funkgeräte, Anschlüsse und Kabel ausgetauscht oder zusätzliche ergänzt werden. Innerhalb von DOCSIS-4.0-Netzen lassen sich Frequenzen häufig durch ein Split Upgrade, den Betrieb eines virtuellen Kabelmodem-Abschlusssystems (CMTS) oder eine verteilte Zugangsarchitektur (DAA) hinzufügen.
Viele Wege, ein Ziel: einheitliches DOCSIS 4.0
2025 werden Netzbetreiber jeweils unterschiedliche Wege einschlagen. Ein Teil wird die DOCSIS-4.0-Downstream-Leistung mittels DOCSIS 3.1E erreichen, der andere baut entsprechend ihren Netzanforderungen auf ESD- und FDx-Infrastrukturen auf. Diese profitieren von einer größeren Bandbreite an Lösungsanbietern, mit denen sie zusammenarbeiten können. Ungeachtet dessen, welche Schritte SP gehen – ihr aller kurz- bis mittelfristiges Ziel ist ein einheitliches DOCSIS 4.0, das sowohl ESD- als auch FDx-Technik in ein HFC-Netz integriert.
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