De waarheid over kabelaars, coax kabels en meer!

Door nanoChip op woensdag 21 mei 2014 13:44 - Reacties (47)
Categorie: Kabelaars, Views: 28.030

Mijn allereerste blogpost ooit. Aanvullingen, opmerkingen, onjuistheden en andere zaken mogen gemeld worden in de reacties of via een DM.

Ik schrijf deze eerste blogpost omdat ik zelf nog niet helemaal voor ogen hebt wat de maximale transportcapaciteit van coax netwerken is. Deze netwerken worden onder meer gebruikt door de bekende kabelaars: UPC, Ziggo, Caiway, etc.

We zien het hele netwerk als een grote wijnfles waarbij de vernauwing in de hals wordt gezien als het laatste stukje verbinding tussen de wijkkast en de huisaansluiting. Deze verbinding bestaat uit een coax kabel.

Frequentie verdeling

Iedere kabelaar in Nederland heeft coax kabels in de grond liggen. Deze beschikken in het algemeen over ongeveer 75 frequenties. Zoals je wellicht al weet wordt deze coax kabel gebruikt voor meerdere doeleinden, namelijk: analoge TV, digitale TV en internet.

Elk analoog TV kanaal kost 1 frequentie, dat is ook een van de redenen waarom kabelaars het aantal analogen kanalen wil verminderen.

nieuws: Ziggo: uitfaseren analoge tv hangt af van 'tweede toestel'
nieuws: Aantal mensen met analoge tv-aansluiting halveert in drie jaar
nieuws: Analoge tv-klanten Caiway moeten Eurosport en Discovery missen
nieuws: Caiway en Rekam stoppen op 10 oktober 2010 met analoge tv

Omdat bij het aanbieden van 75 analoge TV zenders de kabel vol zit wordt meestal de volgende verdeling gemaakt.

30 frequenties voor analoge TV
16 frequenties voor internet (data transport)
29 frequenties voor digitale TV

Elke frequentie is 8 MHz breed. Een simpele rekensom leert dus dat de totale frequentieruimte 600 Mhz is. Echter is de frequentieruimte veel hoger, namelijk 860 MHz alleen niet alle frequenties zijn bruikbaar. Een van de opties om de netwerkcapaciteiten te verhogen is het uitbreiden van de frequentieruimte. Bij een coax kabel kan dit tot ongeveer 1000Mhz. Alleen het nadeel hiervan is dat alle apparatuur die gebruik maakt van deze coax kabel vervangen moet worden. Denk hierbij aan modems maar ook groep en eindversterkers.

Down-, upstream verkeer

In de praktijk is de frequentieruimte onder de 85Mhz onbruikbaar voor downstream verkeer. Onder dit verkeer verstaan we de dataoverdracht van bijvoorbeeld de server naar jouw computer. Onder upstream verkeer verstaan we de dataoverdracht van jouw computer naar de server.

Voor downstream verkeer is er teveel storing tussen de 0 t/m 85 MHz hierdoor kan data niet goed worden getransporteerd. De frequentieruimte van 0 t/m 65 MHz wordt voor upstream verkeer gebruikt, echter zit tussen deze frequentieruimte veel ruis waardoor de upstream capaciteit per frequentie veel lager is dan de capaciteit per downstream frequentie. Mede hierdoor wordt door kabelaars geen 1:1 symmetrische verbinding aangeboden.

Transportcapaciteit

Over de transportcapaciteit wordt vaak enorm moeilijk gedaan. Kabelaars zijn niet transparant in de weergave van hun infrastructuur. De vraagt blijft dus altijd wanneer lopen deze partijen tegen de grenzen van coax kabels aan?

Dus voor onderstaande berekeningen gebruiken we de standaard formules.

Internet
Per frequentie kan ongeveer 50Mbps (downstream verkeer) getransporteerd worden. Bij de aannamen dat een kabelaar 16 frequenties reserveert voor internet kan er dus voor 16 * 50 = 800 Mbps aan data getransporteerd worden.

Analoog TV
Zoals al eerder vermeld is gebruikt elk kanaal dus 1 frequentie. Het opzeggen van analoge TV kan dus leiden tot extra vrije ruimte op de coax kabel voor internet of digitale TV.

Digitale TV
Bij digitale TV ligt het aantal kanalen wat over 1 frequentie getransporteerd kan worden wat complexer. We spreken hier namelijk van verschillende soorten kwaliteit. Namelijk, SD (576i), HD (1080i of 1080p).

In het eerste voorbeeld nemen we even een kanaal wat uitzend op SD kwaliteit.

De vereiste bandbreedte is ongeveer 5Mbps per digitale TV kanaal. Omdat we bij digitale TV dezelfde berekening mogen gebruiken als bij internet passen er dus 10 digitale TV kanalen per frequentie.

1 frequentie = 50Mbps / 5Mbps = 10 kanalen.
29 kanalen = 50Mbps * 29 = 1450Mbps / 5Mbps = 290 digitale TV kanalen.

Gelukkig is niet alles SD kwaliteit, de mate waarin HD kanalen bandbreedte gebruiken is afhankelijk van meerdere factoren (kwaliteit, bron, codering en compressietechniek). Uit praktijkvoorbeelden blijkt dat 1 HD kanaal tussen de 10 Š 15 Mbps gebruikt.

1 frequentie = 50Mbps / 10Mbps = 5 kanalen.
29 kanalen = 50Mbps * 29 = 1450Mbps / 10Mbps = 145 digitale TV kanalen.

Zoals eerder in deze blogpost vermeld, afschaffing van de analoge kabel kan leiden tot 30 vrije frequenties.

30 frequenties * 50Mbps = 1500Mbps (downstream) voor digitale TV of internet.

De totalen ruimte over de coax kabel zou dan 3,75Gbps bedragen.

75 frequenties * 50Mbps = 3750Mbps (downstream) voor digitale TV of internet.

Let op, deze capaciteit is niet beschikbaar per woning maar moet gedeeld worden met het aantal woningen wat is aangesloten is op 1 coax kabel tot aan de wijkkast.

Capaciteit per woning

Elke wijkkast heeft zijn eigen glasvezelverbinding naar een lokaal centrum. Deze verbinding kan dus in theorie 1:1 symmetrisch zijn met snelheden tot over de 100Gbps (snelheid ligt aan de gebruikte techniek). Vanaf de wijkkast zijn groepsversterkers en eindversterkers aangesloten zoals deze al eerder zijn vermeld in deze blogpost. Voor verhoging van de frequentieruimte moeten deze versterkers worden vervangen. Deze versterkers zijn dus verbonden met coax kabel en niet met glasvezel en delen dus de bandbreedte met elkaar.
We nemen als voorbeeld even 648 woningen die gebruik maken van 1 wijkkast en 1 coax kabel. Zoals eerder vermeld wordt er gebruik gemaakt van 16 frequenties voor internet.

16 frequenties * 50Mbps = 800 Mbps.

Deze 800 Mbps wordt over 648 woningen verdeeld en dat is dus 1,23Mbps per woning. Dat gaat echter alleen op als alle woningen gebruik maken van deze kabelaar en allemaal tegelijk beginnen met downloaden.

Vaak wordt op deze berekening lachend gereageerd want 1,23Mbps is natuurlijk veel te traag vergeleken met onze 180Mbps pakketjes. Hoe werkt dit nu precies?

De kabelaar houdt per wijk in de gaten wat het gebruik van bandbreedte is. Kabelaars werken dus met een overboekingsfactor omdat je er van uit kunt gaan dat niet iedereen tegelijkertijd download.

Mocht in een wijk toch de overboekingsfactor overschreden worden dan kan een kabelaar besluiten de frequentieruimte op te schroeven (en alle modems, versterkers, etc vervangen).

Andere mogelijkheden:

1. Minder klanten
2. Wijkkasten opdelen in zodat er minder woningen aan 1 wijkkast hangen
3. Verminderen van analoge TV kanalen.
4. Digitale TV over IP
5. Doortrekken glasvezel van wijkkast tot eindversterker.

Het laatste zal waarschijnlijk niet gebeuren omdat de grootste kabelaar van Nederland namelijk Ziggo (UPC) heeft aangegeven om hier niet aan te beginnen. Zodra Reggefiber (KPN) besluit glasvezel neer te leggen in gebieden waar de kabelaar ook opereert mag men deze straten niet meer openbreken voor dezelfde doeleinde.

Meer informatie naar 100Gbps over glasvezel:
nieuws: Bedrijven laten 100Gbps-apparatuur onderling communiceren
nieuws: Fujitsu maakt 100Gbps-glasvezelverbindingen mogelijk
nieuws: Standaard voor 100Gbps-backplanes moet in 2014 gereed zijn