Bilaga 1: Förutsättningar för att tillhandahålla bredbandstjänster

Transkript

1 Bilaga 1 Datum Vår referens Dnr: Konkurrensavdelningen Enheten för utsändnings- och accesstjänster (KK4) Johan Nilsson Bilaga 1: Förutsättningar för att tillhandahålla bredbandstjänster Denna bilaga innehåller en översiktlig beskrivning av hur elektroniska kommunikationstjänster levereras via elektroniska kommunikationsnät i Sverige, vilka faktiska alternativ som företag på den aktuella marknaden har för att kunna erbjuda dessa tjänster till slutanvändare och vilka aktörerna på marknaden är. Innehåll Bilaga 1: Förutsättningar för att tillhandahålla bredbandstjänster Uppbyggnad av elektroniska kommunikationsnät Olika sätt för bredbandsoperatörer att använda sig av annans infrastruktur Återförsäljning av bredbandstjänster till slutkund Transmissionstjänst genom s.k. bitströmstillträde Tillträde på nätinfrastrukturnivå Bredbandsnät i Sverige Ett elektroniskt kommunikationsnät kan se ut på olika sätt Bredband över det fasta telefonnätet (kopparbaserat) Bredband över kabel-tv-nät Bredband över fibernät Fiberaccessnät Anslutningsnät, Områdesnät Aktivt eller passivt optiskt nät (AON/ PON) i punkt-till-multipunkt-topologi 15 Annan befintlig infrastruktur Fiber - LAN Mobilt bredband Förbindelser och transmissionsteknik Överföringsmedier med elektrisk terminalutrustning, galvaniska förbindelser Medier med optisk terminalutrustning, optiska fiberförbindelser Radiofrekvenser Transmissionsteknik 22 Ethernet Ip-nät Uppbyggnad av elektroniska kommunikationsnät För att kunna leverera elektroniska kommunikationstjänster till slutkunder krävs tillgång till elektroniska kommunikationsnät som kan nå de platser där slutanvändare befinner sig. En förutsättning för att kunna leverera elektroniska kommunikationstjänster är att en slutanvändare kan anslutas till en transmissionsutrustning (se mer i avsnitt 1.3.1) som är placerad i en nod i nätet. Post- och telestyrelsen Postadress: Besöksadress: Telefon: Box 5398 Valhallavägen 117 Telefax: Stockholm pts@pts.se

2 Därutöver behöver en operatör förbinda denna transmissionsutrustning med sitt eget stamnät. Denna förbindelse benämns med ett engelskt uttryck backhaul. Varje operatörs nät är sammankopplat med Internet, varigenom de når alla andra operatörer och deras slutkunder. En operatör kan tillhandahålla elektroniska kommunikationstjänster till slutkunder på olika sätt, dels genom att operatören; själv äger nät, dels etablerar ett nytt nät, och dels får tillträde till andra nätägares infrastruktur och utrustning. Nätuppbyggnad kan delas in i fem funktionella nivåer (se figur 1): kanalisationsnivå som innehåller rör för kabel samt master för antenn, ledningsnivå som kan vara optisk fiber, koppartråd samt antenn, transmissionsnivå som består av transmissionsutrustning för data- och telekommunikation, ip-nivå som är operatörens nät med tillhörande tjänster till kund samt en tillämpningsnivå som innehåller en användares utrustning såsom PC-terminal (dator), samt olika slutkundstjänster. Figur 1 Olika funktionella nivåer i nätuppbyggnaden För att kunna tillhandahålla elektroniska kommunikationstjänster till slutkunder behöver en operatör således tillgång till infrastruktur och utrustning upp till ip-nivå. Denna kan anskaffas genom att en operatör själv äger alla Post- och telestyrelsen 2

3 DISTRIBUTION TJÄNSTEPRODUKTION Ökad förädling TRANSPORTNÄTSKAPACITET TRANSMISSIONSUTRUSTNING (DSLAM, Switch, Router - aktiv) LEDNING (Koppar, fiber, koax, Radiofrekvens) NIT ex LLUB nödvändiga insatsvaror, eller genom att en operatör köper olika grossisttjänster av andra operatörer. Dessa tjänster kan variera alltifrån att en operatör köper tillträde till ledning (kopparaccess eller svart fiber och bestyckar denna med lämplig utrustning), tillträde till kapacitet på transmissionsnivå eller ip-nivå för att ansluta till eget nät. En operatör skulle alternativt kunna köpa en i stort sett färdig kommunikationstjänst där alla funktionella nivåer ingår. Den köpande operatören behöver endast sköta marknadsföring och fakturering av tjänsten till slutkunden. Utifrån vilka insatsvaror och kostnader som krävs för att tillhandahålla elektroniska kommunikationstjänster väljer en operatör produkter med olika förädlingsnivåer. Dessa summeras i figur 2 och brukar benämnas förädlingskedjan. 1.2 Olika sätt för bredbandsoperatörer att använda sig av annans infrastruktur För att kunna tillhandahålla elektroniska kommunikationstjänster till en slutkund behöver en operatör förbindelser mellan sitt tjänstenät och slutkunden. Detta kan operatören skaffa sig endera genom egen infrastruktur eller genom att köpa någon form av grossistprodukt av en annan operatör som innehar egen infrastruktur. Dessa grossistprodukter kan ha olika förädlingsgrad, där den lägsta förädlingsnivån är tillträde till ledningar och den mest förädlade nivån är en i princip färdig tjänst där den grossistkunden endast behöver ta hand om försäljning, kundtjänst och fakturering till en slutkund. Generellt gäller att ju mer oförädlad en grossisttjänst är desto större egna investeringar måste göras av den köpande operatören. Det innebär vidare att en större del av vidareförädlingen tas omhand av grossistkunden vilket ger större kontroll över den färdiga produkten. Möjligheten att differentiera den färdiga slutkundsprodukten vad gäller pris och kvalitet ökar därmed. På Bitström Dedikerad Kapacitet Återförsäljarprodukter Slutkundsprodukter Post- och telestyrelsen 3

4 motsvarande sätt minskar möjligheten att differentiera slutkundstjänsterna då operatören köper en mer förädlad grossisttjänst. Om en operatör gör marknadsinträde på lednings- och transmissionsnivå sker parallella investeringar i infrastruktur. För att flera operatörer ska kunna konkurrera genom tillträde på dessa nivåer krävs därför att det finns ett tillräckligt stort kundunderlag för att motivera parallella investeringar. De geografiska förutsättningarna för att en operatör ska etablera egen infrastruktur varierar därför kraftigt. På de platser där etablering kan ske med tillgång till ett stort kundunderlag är förutsättningarna annorlunda än på de platser där kundunderlaget är litet. Investeringar i egen nätinfrastruktur är förenat med hög risk på grund av en stor andel icke återvinningsbara kostnader. Förutsättningarna gör det svårt för en ny operatör att basera tillhandahållandet av elektroniska kommunikationstjänster på egen nätinfrastruktur eller oförädlade grossistprodukter såsom kopparaccess. Genom att initialt köpa en förädlad grossistprodukt från en etablerad operatör kan grossistkunden bygga upp en kundbas med ett mindre behov av kapital och lägre ekonomisk risk. Detta är en anledning till att operatörer i vissa fall efterfrågar en mer förädlad grossisttjänst. Med en inarbetad kundbas begränsas osäkerheten och operatören kan då genomföra ytterligare investeringar i egen infrastruktur. Detta förfarande kallas att klättra på investeringsstegen (se Figur 2). Figur 2 Investeringsstegen Post- och telestyrelsen 4

5 Resonemanget om investeringsstegen bygger på att operatörer initialt kan få tillgång till infrastruktur och utrustning på en eller flera nivåer. En aktör kan bygga upp en lokal kundbas baserat på förädlade grossisttjänster för att sedan successivt öka sina investeringar i egen infrastruktur och därmed klättra uppåt på stegen. Produktionen av slutkundstjänster sker sedermera inom det egna företaget vilket ger ökad kontroll över förädlingen och affärsverksamhet Återförsäljning av bredbandstjänster till slutkund En grossisttjänst som är så förädlad att den i princip är en färdig slutkundstjänst, brukar kallas en återförsäljartjänst. Den operatör som producerar bredbandstjänsten kontrollerar merparten av de tekniska parametrarna och den köpande operatörens möjligheter att differentiera tjänst vidare i tekniskt och ekonomiskt hänseende är i det närmaste obefintliga Den slutkundstjänst som den köpande operatören tillhandahåller blir därför snarlik grossistsäljarens egen slutkundstjänst. I gengäld behöver den köpande operatören i princip endast investera i en server som genererar användarkonton och som autentiserar kunderna vid inloggning Transmissionstjänst genom s.k. bitströmstillträde I de fall en köpande operatör vill ha större kontroll över de tekniska parametrarna vid produktion av en bredbandstjänst, och själv vill tillföra en större andel av slutkundstjänstens förädlingsvärde, kan denne välja att köpa en mindre förädlad tjänst. Detta kan ske i form av dataöverföring på transmissions- eller ip-nivå mellan slutkunden och den köpande operatörens nät, t.ex. en bitströmstjänst. Bitströmstillträde är en anslutning på transmissionsnivån, och kan omfatta adressering och trafikstyrning enligt ip-protokoll stacken. Bitström kan således tillhandahållas på både ip-nivå och transmissionsnivå och väljs av en operatör som vill ha större möjligheter att differentiera sina slutkundsprodukter. än en återförsäljarprodukt erbjuder, men som inte kan eller vill göra de investeringar som tillträde på lednings- och transmissionsnivå kräver. Generellt kan en bitströmstjänst differentieras vad gäller en rad parametrar såsom kvalitet, prioritet och kapacitet. Den köpande operatörens krav bestäms av vilka slutkundstjänster denne avser att tillhandahålla. Ska tjänsten endast användas för att tillhandahålla grundläggande internetaccess tjänst är t.ex. kraven inte lika högt ställda som då den köpande operatören även har för avsikt att tillhandahålla ip-telefoni eller ip-tv. Post- och telestyrelsen 5

6 1.2.3 Tillträde på nätinfrastrukturnivå Nätinfrastrukturtillträde innebär tillträde på ledningsnivå, dvs. fiberkabel, kopparkabel, koaxialkabel samt radiofrekvenser och annan nödvändig infrastruktur för trådlös överföring. Vid tillträde på ledningsnivån etableras egen transmissionsutrustning för anslutning av slutkunden i bredbandsnätets första nod, och slutkunden ansluts via ett nät i form av ett fysiskt överföringsmedium som tillhör en annan nätägare, s.k. oförädlat tillträde. Möjligheterna att få tillträde till oförädlad nätinfrastruktur varierar mellan olika tekniker och infrastrukturtyper. 1.3 Bredbandsnät i Sverige Nedan följer en generell beskrivning av huvudsakliga typer av elektroniska kommunikationsnät som finns i Sverige. Skillnaderna mellan näten finns främst i accessdelen mot slutanvändare, varför det är denna del som beskrivs Ett elektroniskt kommunikationsnät kan se ut på olika sätt För att kunna tillhandahålla elektroniska kommunikationstjänster krävs som beskrivits tillgång till infrastruktur för att möjliggöra överföring av information. Utöver detta krävs också någon form av aktiv utrustning för överföring av information. Sådan utrustning benämns transmissionsutrustning och används för att ansluta två punkter i ett nät och utgör ett transmissionssystem. Ett elektroniskt kommunikationsnät kan nyttja olika former av nätinfrastruktur och transmissionssystem. I Sverige används idag en rad olika typer av infrastrukturer för att tillhandahålla elektroniska kommunikationstjänster. I nätinfrastruktur som är baserad på kopparledningar utgör xdsl-teknik den vanligaste formen av transmission och fiber utgör en starkt växande anslutningsform. Förutom rena fibernät består även det fasta telefonnätet och kabel-tv-nätet till viss del av fiber även om anslutningen av slutkunden sker med annan teknik. Eftersom fiber är det medium som medger den högsta överföringskapaciteten, ökar hastigheterna ju närmare slutkunden fibern finns Nästa Generations Access (NGA) Utvecklingen av nya tekniker och tjänster i kombination med förändrade krav på slutkundsmarknaden förutsätter en uppgradering av accessnäten till nästa generations accessnät där inslaget av fiber är högre än tigare äldre generations kopparnät. Med NGA avses nätinfrastruktur i ett accessnät som klarar av att distribuera elektroniska kommunikationstjänster som kräver väsentligt högre bandbredd jämfört med dagens tjänster. Teknikskiftet mot NGA innebär bl.a. att det kopparbaserade accessnätet successivt ersätts med fiber. På Post- och telestyrelsen 6

7 motsvarande sätt sker även en uppgradering av kabel-tv och mobilnäten. Slutmålet för fiberutbyggnaden är att ansluta slutkunderna med fiber. Att investera i fibernät är kostsamt vilket gör att utbyggnaden sker successiv. Det innebär att marknaden för elektroniska kommunikationer består av hybridversioner med annan befintlig infrastruktur med olika typer av ledningar och användning som består av partvinnad koppartråd ursprungligen för telefoni, koaxialkabel ursprungligen för kabel-tv samt trådlösa nät ursprungligen för mobil telefoni. Eftersom NGA innebär en övergång från kopparbaserad nätinfrastruktur till ny fiberbaserad kan NGA, som kommissionen framhållit, få stor påverkan på konkurrenssituationen på marknaden för elektronisk kommunikation Två grundläggande typer av transmissionssystem för att ansluta kunder/användare Transmissionssystemet mellan en slutanvändare och den första noden är det första segmentet av en anslutning. Den ena änden av överföringsmediet (ledningen) är ansluten till en slutanvändares terminalutrustning, t.ex. ett ADSL-modem och den andra änden är ansluten till en aktiv utrustning som en Multiplexor (t.ex. en DSLAM) belägen i närmaste nod. Ett transmissionssystem i det första segmentet kan vara av två olika typer, punkttill-punkt och punkt-till-multipunkt. Vissa typer av infrastruktur använder uteslutande den ena typen av transmissionssystem, medan andra typer möjliggör båda sorters transmissionssystem. I ett transmissionssystem av typen punkt-till-punkt är transmissionskapaciteten dedicerat för en slutanvändares anslutning. Detta innebär att det mellanliggande överföringsmediet endast används för att etablera en virtuell förbindelse med en enskild slutanvändare. Transmissionsutrustningen i mediets båda ändar är dedicerad för denne slutanvändare som ständigt har tillgång till hela det första segmentets tillgängliga transmissionskapacitet. Ett exempel på sådana punkt-till-punkt transmissionssystem är xdsl-teknik som använder det kopparbaserade accessnätet för fast telefoni som överföringsmedium. Ett punkt-till-multipunkt-system är ett transmissionssystem där flera slutanvändares transmissionsutrustning gemensamt utnyttjar ett och samma överföringsmedium. Den enskilde slutanvändaren måste därför dela det första segmentets samlade transmissionskapacitet med andra slutanvändare. Exempel på punkt-till-multipunkt transmissionssystem som används i dag är mobiltnät 1 Förklaringsdokumentet, s Post- och telestyrelsen 7

8 för bredband (Ledningsmedium: Radiofrekvensband), telefoni samt kabel-tv (Ledningsmedium: Koaxialkabel/ frekvensband). I dessa system delar alla anslutna användare på transmissionskapaciteten. En begränsning med denna teknik är att om alltför många mobiltelefoner ansluter samtidigt finns en risk för att ytterligare mobiltelefonanvändare inte kan koppla upp ett samtal eller att mobildatatrafik blir långsammare Bredband över det fasta telefonnätet (kopparbaserat) Det kopparbaserade accessnätet, som i Sverige ägs och drivs av TeliaSonera 2, har sedan länge använts för att ansluta slutanvändare till en telestation vid tillhandahållande av kretskopplad fast telefoni. Detta nät används idag även för tillhandahållande av bredbandstjänster genom xdsl, som är den i Sverige vanligast förekommande tekniken för tillhandahållande av bredbandstjänster. Figur 3 Principbeskrivning av TeliaSoneras nät för fast telefoni Förmedlingsstation Kopplings -punkt Kopplingspunkt RSS Lokal station Lokal station Accessnät Transportnät Accessnät TeliaSoneras nät för fast telefoni är anslutet till nära nog samtliga permanentbostäder och fasta verksamhetsställen i landet. För den fasta telefonin finns fler än 8000 telestationer. I Figur 8 visas en övergripande bild över TeliaSoneras nät för fast telefoni. 2 Med TeliaSonera avses TeliaSonera AB med berörda dotterbolag. Post- och telestyrelsen 8

9 Accessnätet, är den del i det fasta telefonnätet som ansluter unika abonnenter till den första telestationen (lokalstation 3 ) som vanligtvis är belägen närmast slutkunden. Accessnätet ger varje slutkund en permanent kundunik förbindelse bestående av en parkabel av koppar som är uppdelad i ett antal delsträckor, vilken förbinder nätanslutningspunkten hos slutanvändaren med en telestation. Transportnätet är den del av nätet som inte är accessnät. Detta nät sammanbinder olika telestationer (eller noder) med varandra och möjliggör kommunikation mellan olika slutkunder. När accessnätet används för att tillhandahålla bredbandstjänster med xdsl-teknik ansluter slutkunden ett xdsl-modem till sitt telefonuttag. Parkabel av koppar används som överföringsmedium, och parkabeln ansluts i telestation eller i annan kopplingspunkt till en DSLAM. Figur 4 Schematisk bild över xdsl-teknik Den xdsl-teknik som installerades först var ADSL. Denna teknik har xdsl-teknik i det kopparbaserade accessnätet för fast telefoni Transmissionsutr.(modem) Operatörens tjänstenät fiber koppar koppar Transmissionsutr. (Router/Switch) Transmissionsutr. DSLAM koppar vidareutvecklats under olika beteckningar för att kunna tillhandahålla mer kapacitet till slutkunder och samlas gemensamt under begreppet xdsl. I de fall där en befintligt DSLAM är inkopplad i kopparnätet har dessa i första hand uppgraderats. För att till fullo kunna erhålla de högre hastigheter som utveckling av xdsl-tekniken medger, krävs dock en kortare kopparledning än då ADSL används. 3 Ofta förkortat RSS Post- och telestyrelsen 9

10 För att korta ned avståndet krävs att transmissionsutrustningen placeras närmare slutanvändaren, vilket innebär att utrustningen får flyttas ut från telestationen och placeras i ett teknikskåp i anslutning till en kopplingspunkt eller i direkt anslutning till ett fastighetsnät. Den transmissionsteknik som då används kallas för VDSL (Figur 8). Figur 5 Överföringshastigheter för xdsl vid olika fiberutbyggnad (FTTx) 3,5km Huvudcentral Kopplingsskåp 1km IP-Nät ADSL ~3Mbit/s ADSL2: + ~ 12 Mbit/s ADSL2+: ~ 20Mbit/s VDSL2: ~ 30Mbit/s Fiberutbyggnad, FTTx FTTC: VDSL2: ~ 50Mbit/s FTTB: VDSL2: ~ 100Mbit/s FTTH: Mbit/s Bredband över kabel-tv-nät Ett antal företag förfogar över kabel-tv-nät som ansluter knappt 2,7 miljoner hushåll i Sverige. [1] Com Hem, Tele2, och Canal Digital Sverige AB (Canal Digital) står för majoriteten av de anslutna hushållen. Com Hem har flest antal abonnenter (1,76 miljoner). [2] TeliaSonera är en ny aktör på kabel-tvmarknaden sedan 2007 och hade den 31 december kabel-tvabonnemang. Kabel-tv-operatörerna är ofta vertikalt integrerade. [1] Uppgifter från den 30 juni 2011, Svensk telemarknad första halvåret 2011, PTS-ER-2011:21; dnr [2] den 4 oktober Post- och telestyrelsen 10

11 Kabel-tv-nät har en begränsad geografisk täckning med koncentration i mera tätbefolkade områden. I majoriteten av fallen är kabel-tv näten anslutna till flerfamiljshus. Kabel-tv-näten tillför därför inte någon geografisk täckning utöver den som accessnätet för fast telefoni bidrar med. Slutkundens transmissionsutrustning består av ett kabelmodem för Internet och telefoni som ansluts till slutanvändarens PC-terminal samt telefon. För mottagning av tv-kanaler har slutanvändaren en set-top-box. Både set-topboxen och kabelmodemet ansluts till ett trippel-uttag som ansluter till kabel-tvnätet. Figur 6 Schematisk bild över kabel-tv-nät Bredband i kabel-tv-nät (Hybrid Fiber Coax) Transmissionsutr. (kabelmodem) Operatörens tjänstenät Optisk/elektrisk konverterare Router CMTS fiber koax Transmissionsutr. (Router/Switch) Kabel-tv-näten byggdes ursprungligen för utsändning av analoga tv-signaler, vilket endast kräver envägskommunikation till en slutkund. Med vissa undantag är kabel-tv näten nu returaktiverade vilket möjliggör tvåvägskommunikation. Det ger förutsättningar för interaktiva tjänster som bredbandstjänster. Transmission i koaxialkabel sker med frekvensdelning. Tillgängligt frekvensutrymme, dvs. den totala bandbredden är begränsad koaxialkabelnätets prestanda, teknisk utrustning och påverkan av störning från externa källor. Av tillgänglig användbart frekvensutrymme kan frekvensband som inte används för utsändning av tv-signaler tas i anspråk för bredbandstjänster. Uppström och nedström trafik för bredbandstjänster är uppdelat på två olika frekvensband mellan slutkundernas kabelmodem och CMTS 4 -noden. 4 Cabel Modem Termination System Post- och telestyrelsen 11

12 Teoretiskt är det möjligt att uppnå kapacitet upp till 200 Mbit/s nedströms och 120 Mbit/s uppströms i ett kabel-tv-nät. En grundläggande skillnad mellan bredband i kabel-tv-nät och fiber/kopparnät är att sista länken till slutkund sker i ett delat medium, frekvensbandet, vilket är att jämföra med själva fiber- och koppartråden. Transmissionssystemet i detta fall är av typen punkt till multipunkt Bredband över fibernät Fibernätet byggs ut allt närmare slutkunderna i kombination med andra ledningsnät och transmissionsteknologier. Det långsiktiga målet är att bygga fibernät ända fram till varje slutkund (FTTH) för att möjliggöra högre överföringskapacitet, hög driftsäkerhet, förenkla administrering och anpassning till förändringar. Nedan följer en generisk beskrivning av fibernät och tar sin utgångspunkt i den terminologi som tillämpas av SEK, Svensk Elstandard, 5 samt i beskrivningar från branschorganisationen FTTH Council Europe. 6 Optofibernät kan byggas utifrån två grundläggande topologiska principer på ledningsnivå, vilket inte skall förväxlas med motsvarande skillnad på transmissionssystem. 1) Punkt till punkt (Point to Point -P2P): Den optiskt ledande fibern anläggs så att varje slutkund får tillgång till en egen fiber eller ett fiberpar till en anslutningsnod, detta är samma topologi som det traditionella kopparnätet för telefoni. Detta gör det möjligt att ansluta utrustning för olika våglängder till en fiber. Olika vågländer på det optiska ljuset kan överföra, av varandra oberoende signaler i en och samma fiberledare. 2) Punkt till Multipunkt(Point to Multipoint -P2MP); Den optiskt ledande fibertråden har förgreningspunkter på sin sträckning till slutkunderna. I denna lösning har en slutkund inte tillgång till en egen fiber hela vägen fram till en anslutningsnod. Denna lösning möjliggör att slutkundernas förbindelser separeras med olika våglängder i en och samma fibertråd. Den stora skillnaden vid förläggning och uppbyggnad av optiskt nät avgörs om avsikten är att huvudsakligen tillhandahålla svart fiber (P2P) eller Våglängder (P2MP): P2P; det åtgår totalt sett mer fiber per kabel och därmed mer plats för korskoppling vid anslutningsnod (Figur 7). Ett P2P nät ger större 5 SEK Handbok 434, Utgåva 2 oktober 2009, Fiberoptisk anslutning av slutanvändare. 6 FTTH Handbook, reviderad i februari Post- och telestyrelsen 12

13 möjlighet att bygga olika lösningar samt bestycka fibern med lösningar för våglängder. P2MP åtgår det totalt sett färre fibrer per kabel men kräver utrustning som kan hantera våglängder vid kopplingspunkter. Figur 7 Fiberkabel till kund, Fiberaccessnät Fiberaccessnät Ett fiberaccessnät definieras som anslutningen från en användarnod i t.ex. en privatbostad till den första aktiva utrustningen, normalt en anslutningsnod 7. Avståndet mellan användarnod och anslutningsnod kan variera kraftigt beroende på område, från ett tiotal meter till närmare tio kilometer. I de flesta fall sträcker sig nätet från 300 meter till 2 kilometer. Ett fiberaccessnät består av följande huvuddelar. Anslutningsnod: utgör den plats i den fiberoptiska infrastrukturen där förbindelser utgår dels mot nätägarens tjänstenät, dels till varje enskild användare i infrastrukturens anslutningsnät. Noden är det centrala navet i anslutningsnätet som ansluter kunderna i ett geografiskt område. I anslutningsnoden finns nätägarens aktiva transmissionsutrustning, samt plintar för att ansluta enskilda användaranslutningar till transmissionsutrustningen, eller till andra fiberförbindelser, s.k. bygling. I anslutningsnoden ansluts 7 SEK Handbok 434, s. 11. Post- och telestyrelsen 13

14 slutkundens optiska förbindelse till en Ethernet-port eller motsvarande, varvid den optiska signalen omvandlas till en elektrisk signal, och vice versa. Fiberaccessnätet består av en matarkabel som löper mellan anslutningsnoden och en fiberkoncentrationspunkt, och kan i ett stort nät vara flera kilometer lång. Antalet fibrer i matarkabeln beror på vilken topologisk princip på ledningsnivå (nätbyggnadsteknik) som tillämpas. I ett punkt-till-punkt-nät (P2P) innehåller matarkabeln väsentligt fler fibrer än i ett punkt-till-multipunkt -nät. (P2MP) Matarkabeln avslutas i en fiberkoncentrationspunkt. I ett mindre nät ansluts här matarkabelns fibrer direkt till abonnentanslutningskablar. I ett större nät kan en primär koncentrationspunkt användas för att ansluta matarkabelns fibrer gruppvis till ett antal mindre distributionskablar som ansluter användare i olika delområden via en sekundär koncentrationspunkt. Eftersom koncentrationspunkten utgör start- respektive ändpunkt för de anslutna kabellängderna möjliggör detta inte bara sammankoppling av matarkabel med abonnentanslutningskabel eller distributionskabel, det ger också möjlighet att koppla samman fiberparsändar i olika abonnentanslutningskablar eller distributionskablar med varandra. Härigenom skapas möjligheter för en flexibel användning av fiberaccessnätet. Distributionskabeln är i förekommande fall dimensionerad för att betjäna ett visst antal byggnader och kunder inom anslutningsnätet och är sällan längre än en kilometer, och löper mellan primär och sekundär koncentrationspunkt. Distributionskabeln sammankopplas i en sekundär koncentrationspunkt med de enskilda abonnentanslutningskablarna. Även här finns möjlighet till flexibel sammankoppling av olika abonnentanslutningar. Abonnentanslutningskabeln är den sista länken mellan fiberkoncentrationspunkt och slutkundens fastighet, den s.k. abonnentadressen. Abonnentanslutningskabeln innehåller normalt ett mindre antal fiberpar, och är oftast kortare än 500 meter. Fiberparen i abonnentanslutningskabeln fördelas ofta till respektive abonnentadress genom att enstaka fiberpar successivt avlänkas längsefter kabellängden och skarvas i en avgrening, där resterande fiberpar går genom avgreningen oskarvade. En sådan avgrening medger till skillnad från koncentrationspunkter inte en flexibel sammankoppling av olika abonnentanslutningar. Post- och telestyrelsen 14

15 1.3.6 Anslutningsnät, Områdesnät Det område som betjänas av en specifik anslutningsnod kan täckas av flera separata fiberaccessnät med likartad uppbyggnad, som tillsammans utgör ett anslutningsnät. Alla abonnentadresser i området kan därför anslutas till nätägarens tjänstenät via samma anslutningsnod. Ett enskilt anslutningsnät omfattar därför samtliga de fiberförbindelser som är anslutna, eller är avsedda att anslutas, till samma anslutningsnod. Figur 8 Anslutningsnod med anslutningsnät (ur SEK handbok 434) En större tätort eller stadsdel täcks av ett områdesnät som består av flera anslutningsnät Aktivt eller passivt optiskt nät (AON/ PON) i punkt-tillmultipunkt-topologi Den enklaste och ursprungliga användningen av fiber(svart fiber) är att använda en (1) våglängd, dvs. en specifik frekvens på ljuset för att lysa upp fibern. Fiber i sig har dock har ledningsförmåga för flera olika våglängder. Med tekniken DWDM 8 är det möjligt att ha upp till 80 separata våglängder i en och samma fiber. En bredbandsleverantör som ska etablera fibernät baserat på litet antal fibrer är det naturligt att bygga transmissionssystem för att hantera våglängder, dvs. för en P2MP nätinfrastruktur. Det finns två tekniska grundlösningar för att bygga ett nät som hanterar flera olika våglängder: 8 Dense Wavelength Division Multiplexing Post- och telestyrelsen 15

16 Ett passivt system; PON (Passive Optical Network) är ett nät som via passiva optiska komponenter kan sammanföra och separera olika våglängder i en fiber. Det innebär att en specifik våglängd alltid är bunden till en fysisk port/kontakt i en optisk splitter. En fördel med en optisk splitter är att den är passiv, det krävs minimalt med underhåll, tar liten plats och kräver ingen strömförsörjning. Ett aktivt system, AON (Active Optical Network) är ett nät som via en aktiv utrustning hanterar flera olika våglängder genom att omvandlar en optisk signal till elektrisk och sedan tillbaka till optisk signal. Detta system kan fritt ansluta olika fiber och kombinera olika våglängder med större frihet än ett passivt system. Med aktiv utrustning kan konfigurering av våglängders väg genom nätet skötas fjärrstyrt utan någon fysisk förändring i nätet. I både AON- och PON nät ansluts sista sträckan med en egen fiber, dvs. mellan en slutkund och aktiv utrustning eller passiv optisk splitter. Figur 9 FTTH över PON-nät Fibre to the home (PON) Transmissionsutrustning Operatörens tjänstenät fiber Passiv Optisk -splitter fiber fiber Transmissionsutr. (OLT) Post- och telestyrelsen 16

17 Annan befintlig infrastruktur Då investering i fibernät är kostsamt sker en successiv utbyggnad och på marknaden finns därför hybridversioner med annan befintlig infrastruktur med olika typer av ledningar och användning. I operatörernas nät så har fiber som ledningsmedium initialt använts i transportnätet där många kunders trafik aggregerats och således ställt krav på mycket hög kapacitet i förbindelserna. Fiber har därför först används i transportnätet och har utbyggnaden skett ut mot slutkunderna. Nätverk med optisk fiberteknik gör det möjligt att väsentligt öka bandbredden jämfört med bredbandsteknik baserad på xdsl och kabel-tv. Slutmålet för fiberutbyggnaden är fiber till hemmen (FTTH). Utvecklingen av transmissionslösningar för fiber är den teknologi som har störst potential att hantera stora mängder trafik därmed den mest framtidsäkra lösningen på marknaden för att hantera det ökade behovet av kapacitet. Detta ger störst möjlighet för utveckling av nya tjänster till hemmen. Nät som i olika grad nyttjar fiber för att leverera bredbandstjänster är alltså exempel på NGAlösningar Fiber - LAN Vissa bostadshus och de flesta företagsfastigheter har installerat interna datanät s.k. LAN 9 -nät med kablar av typ Cat5/Cat6. Nätet kopplas ihop med en gemensam växlingsutrustning vanligtvis med transmissionstekniken Ethernet. Utrustning ansluts sedan normalt med en fiberkabel till en bredbandsoperatör. Vanligtvis är fastigheten ansluten till telefoninätet som kan användas för bredbandstjänster via transmissionstekniken xdsl. Figur 10 Anslutning av slutkunder med fiber-lan Huvudcentral (inkl. optisk distributionspunkt) Kopplingsskåp inkl. optisk splitter Fiber Fiber 9 Local Area Network Fiberoptik Post- och telestyrelsen 17

18 1.3.9 Mobilt bredband Ett mobiltelefonnät består av ett stort antal celler, där varje cell utgör ett geografiskt område som täcks av en basstationsantenn, med vilken terminaler i området har kontakt (se figur 12). Varje basstation har dock en begränsad räckvidd. Basstationsantennen är ofta monterad högt på en mast eller en byggnad för att säkerställa god kontakt med terminalerna i cellen och uppnå en lång räckvidd. Basstationen ansluts i sin tur med en förbindelse 10 till ett transportnät som förbinder alla basstationer och andra nätresurser till ett sammanhållet nät för leverans av kommunikationstjänster. Förbindelsen kan realiseras över olika typer av infrastruktur och transmissionslösningar. Kapacitetskraven och ekonomin avgör vilken form av teknik som används. Vanligast är att en operatör väljer mellan en förbindelse av optiskt fiber eller radiolänk. Användningen av radiolänk ökar i och med utbyggnaden av nya mobilnät (4G/LTE, se nedan), speciellt i mindre tätt befolkade områden där fiber inte finns i samma utsträckning som i tätorter. Figur 11 Schematisk uppbyggnad av ett Mobiltnät - 3G/4G UMTS-nät Transmissionsutr.(modem) Operatörens tjänstenät Internet Radio Network Controller Basstation PSTN Mobile Switching Center Fiber eller radiolänk Tredje generationens(3g) mobilteknik UMTS lanserades år 2000 är fullt utbyggt. Utbyggnaden av fjärde generationens mobilteknik 4G 11 har startat under slutet av år Tekniken kan erbjuda en hög dataöverföringshastighet, 10 Denna förbindelse brukar benämnas Backhaul 11 4G Fjärde generationens mobilkommunikationsnät, baseras på LTE Post- och telestyrelsen 18

19 med en teoretiskt möjlig nedlänkskapacitet på upp till 100 Mbit/s. I Sverige har LTE-tekniken implementeras som ett renodlat mobilt bredbandnät. En grundläggande skillnad mellan bredband i mobilnät och fiber-/kopparnät är att sista länken till själva mobilterminalen sker med delat medium i forma av radiokanaler, vilket kan jämföras med fysiska fiber- eller koppartrådar. Alla tjänster i form av tal, data och tv-sändningar konkurrerar därför om kapaciteten inom det geografiska område som en basstation täcker. Kapacitet för en enskild användare är därför svår att förutsäga, vilket i sin påverkar hur olika tjänster fungerar vid olika tidpunkter. Mobilt bredband via ett mobilnät skulle kunna användas istället för fast anslutning med 3G/4G-routrar, dvs. samma utrustning som används vid fast bredband men är ansluten till mobilnätet med ett modem i en USB-sticka. Detta ger att fler slutanvändare kan ansluta sig via routern till ett och samma mobilabonnemang, men den grundläggande egenskapen vad gäller kapacitet ändras inte. 1.4 Förbindelser och transmissionsteknik I tidigare avsnitt har olika former av anslutningar till slutkunder i accessnätet beskrivits. En operatör som vill kunna erbjuda elektroniska kommunikationstjänster till slutkunder behöver ytterligare förbindelser för att kunna bygga ett heltäckande nät. I detta avsnitt redovisas olika tekniska lösningar som en operatör kan använda för att kommunicera mellan olika anslutningspunkter i ett elektroniskt kommunikationsnät. En grundförutsättning är att det finns ett överföringsmedium eller en kombination av överföringsmedium mellan de nätanslutningspunkter som ska kopplas ihop. En köpande operatör efterfrågar i dessa fall kapacitet med hög bandbredd som kan användas till att överföra aggregerad datatrafik som skickats av eller/ och ska överföras till slutanvändare. En förutsättning är att det finns tillgång till kapacitetsförbindelser som kan överföra elektronisk kommunikation via olika medier, t.ex. optisk fiberkabel, koppartråd, koaxialkabel eller radiofrekvenser. För att signaler ska kunna överföras krävs att respektive överföringsmedium ansluts till en för mediet anpassad optisk eller elektrisk terminalutrustning i varje anslutningspunkt Överföringsmedier med elektrisk terminalutrustning, galvaniska förbindelser Det finns två huvudtyper av galvaniska överföringsmedier, tvinnad parkabel av koppar och koaxialkabel. Accessnätet för fast telefoni består av parkabel, vilket Post- och telestyrelsen 19

20 med få undantag innebär att varje hushåll och fast verksamhetsställe kan anslutas med en hyrd galvanisk förbindelse baserad på parkabel. Koaxialkabel användes tidigare för att överföra teletrafik mellan telestationer, men har i detta sammanhang successivt ersatts av optisk fiber. I nuläget används koaxialkabel i stor utsträckning som accessnät för överföring av kabel-tv, och för anslutning av radioutrustning. För att en parkabel ska kunna överföra signaler krävs att de två trådändarna i parkabelns respektive ände ansluts till varsitt modem (transmissionsutrustning) med elektriskt gränssnitt, som i princip fungerar som de bredbandsmodem som många konsumenter använder i hemmet. De fysikaliska egenskaperna gör att koppartrådsförbindelser har en begränsad överföringskapacitet och räckvidd, och används vanligen mellan kundens nätanslutningspunkt och lokal telestation eller mellan två nätanslutningspunkter under samma telestation. Den kapacitet som kan överföras beror huvudsakligen på vilka modem som används och förbindelsens längd. Symmetric digital subscriber line, SDSL, är en digital överföringsteknik som genom att använda kopparaccessnätet medger en symmetrisk överföringskapacitet upp till 2,3 Mbit/s för kortare förbindelser eller förbindelseavsnitt. Om två parkablar används, SHDSL, kan den fulla kapaciteten levereras över ett längre avstånd. För såväl analoga som digitala förbindelser gäller att om de två nätanslutningspunkterna inte är anslutna till samma telestation utgörs förbindelsens ändsträckor av koppartrådsförbindelser, s.k. accesser, medan förbindelsen mellan telestationerna består av en multiplexerad digital överföringskanal som överförs via optisk fiber Medier med optisk terminalutrustning, optiska fiberförbindelser Fiberoptik är ett optiskt system där ljus leds genom optisk fiber, vars kärnor är gjorda av mycket rent glas eller plast. Dessa är omslutna av ett mantelhölje och vanligtvis också av ett skyddande skal. Fiberoptik fungerar genom att en utrustning belyser kärnan med en ljusstråle som totalreflekteras mot gränsytan till manteln. På så sätt kan ljuset färdas mycket långa sträckor. Post- och telestyrelsen 20

21 Figur 12 Breakoutkabel, UB serien. Kabeln finns tillgänglig från 2 fibrer upp till 156 fibrer. Tele & Datanät AB Ett fiberoptiskt överföringssystem består av en sändare som kodar och skickar iväg ljussignaler av infrarött ljus genom den optiska fibern, samt av en mottagare som tar emot och avkodar dem. Mottagaren översätter ljussignalerna till elektriska signaler som skickas till en dator, tv eller telefon. För att en fiberförbindelse ska kunna överföra trafik krävs att terminaler med optiskt gränssnitt, s.k. våglängdsutrustning, ansluts i fiberns båda ändar. De optiska terminalerna ger operatören tillgång till en eller flera s.k. våglängdskanaler. En våglängdskanal kan i sin tur förädlas till kapacitetsprodukter med viss bestämd kapacitet, kvalitet och gränssnitt. Om fibersystemet sträcker sig över långa avstånd försvagas ljussignalen vilket kräver att den förstärks under vissa intervall. Detta görs med hjälp av signalförstärkare som är utplacerade mellan sändaren och mottagaren Radiofrekvenser Även radiofrekvenser används i stor omfattning för överföring av elektroniska kommunikationer. Med radiolänk kan en trådlös förbindelse etableras mellan två platser. En radiolänk består av två sändare/mottagare med en riktantenn som placeras i vardera nätanslutningspunkten. Antennerna är riktade mot varandra och kräver fri sikt så inget kan hindra radiovågornas framkomst. En radiolänkantenn sätts vanligtvis upp i torn, mast eller på hustak. Avståndet mellan två sändare/mottagare som upprättar en förbindelse, dvs. ett länkhopp, kan vara upp till 60 km långt, och även längre med rätt förutsättningar. Radiolänkar är lätta att flytta och kan snabbt tas i drift, och de är kostnadseffektiva tack vare att radiosignalen till skillnad från andra överföringsmedier inte kräver några stolpar eller kabelgrävning. De används bl.a. för att ansluta basstationer för mobiltelefoni och för att ansluta sändningsplatser för rundradio. Radiolänkar finns i olika överföringskapaciteter upp till 1 Gbit/s och med olika gränssnitt. Post- och telestyrelsen 21

22 1.4.4 Transmissionsteknik För att minska överföringskostnaderna och för att utöka kapaciteten i befintligt nät låter nätägare flera överföringskanaler använda samma medium, exempelvis en parkabel, en radiolänk eller en optisk fiber. För att åstadkomma detta krävs s.k. multiplexering vilket är en teknik som möjliggör samtidig överföring av flera oberoende informationskanaler över ett och samma fysiska överföringsmedium Frekvensmultiplex Frekvensmultiplex bygger på att ett antal bärvågor transporteras över samma galvaniska ledare, och bandpassfilter separerar sedan de olika bärvågorna. Det användes tidigare bl.a. för att via koaxialkabel överföra analoga kretskopplade telefonsamtal mellan telestationer. Bärvågsutrustning som används för att två telefonabonnemang/-samtal ska kunna överföras över samma parkabel är en enkel form av frekvensmultiplex. Även ett vanligt ADSL-modem för bredband använder frekvensmultiplex för att samtidigt kunna överföra både telefonsamtal och bredbandstrafik på en parkabel Tidsmultiplex Den vanligaste formen av multiplexering kallas tidsmultiplex, TDM 12, och bygger på att ett antal digitala kanaler med relativt låg överföringshastighet med hjälp av en elektronisk krets får turas om att överföras på en avsevärt snabbare kanal. TDM utvecklades under den tid då teletrafiken huvudsakligen bestod av realtidsöverföring av taltelefoni, och innebar en övergång från analog till digital teknik vid överföring av tal och data. Tekniken utgår från 32 kanaler om vardera 64 kbit/s som tillsammans utgör 2048 kbit/s, dvs. 2 Mbit/s. PDH, plesiokron digital hierarki, är en tidsmultiplexeringsteknik som utvecklades för att möta ökade kapacitetsbehov från 2 Mbit/s upp till 139 Mbit/s. PDH är baserad på kretskoppling och ger konstant bitöverföringshastighet och konstant tidsfördröjning. Allteftersom teletrafiken i större utsträckning kom att bestå av datatrafik infördes istället multiplexeringstekniken SDH, synkron digital hierarki, en multiplexeringsteknik som är bättre anpassad till överföring av såväl data som telefoni. Fördelarna med SDH är styrbarhet i näten, vilket möjliggör centraliserad övervakning och styrning av trafiken i nätet vilket ger ett bättre utnyttjande av det fysiska nätet samt kortare leveranstid av förbindelser. SDH-teknik ger redan i standardutförande en mycket hög tillgänglighet, men kan göras i det närmaste avbrottsfri vid mer avancerade tillämpningar. SDH är idag den vanligaste multiplexeringstekniken. 12 Time Division Multiplex Post- och telestyrelsen 22

23 SDH är kompatibelt med den äldre standarden PDH. Kompatibiliteten är viktig eftersom PDH fortfarande används för lägre kapaciteter i näten. PDH har en lägsta kapacitet på 1,5 Mbit/s, medan SDH har en lägsta kapacitet på 155 Mbit/s. Hastigheter för SDH benämns som STM, synchronous transport module, och finns i kapaciteter från 155 Mbit/s till 40 Gbit/s. Grossistprodukter som erbjuder tidsmultiplextjänster ger en operatör möjlighet att bygga fasta förbindelser mellan två eller flera förbindelsepunkter utan att själva behöva investera i nätutbyggnad eller ansvara för drift och underhåll. Multiplexering innebär alltså att ett medium eller en överföringskanal kan användas för att överföra flera separata och åtskilda informationskanaler. En överföringskanal på 2048 kbit/s via en eller två parkablar kan därför användas för att samtidigt överföra 30 separata kretskopplade telefonsamtal om vardera 64 kbit/s, samt nödvändig signalering Våglängdsmultiplexering För att de redan etablerade optiska fibernäten skulle kunna ta hand om den dramatiska ökningen av datatrafik under senare delen av 1990-talet utvecklades tekniken våglängdsmultiplexering, WDM 13, vilket är en form av optisk frekvensmultiplex. WDM fungerar som en prisma som delar upp ljuset i olika färgstrålar/våglängdskanaler i fibern, där varje våglängdskanal kan överföra lika mycket data som en hel fiber utan WDM-utrustning. Kapaciteten i befintliga fibernät kunde härigenom ökas tiofalt genom att ansluta våglängdsutrustning istället för att några nya fysiska fiberkablar behövde anläggas. Det finns två sorters WDM-utrustning, CWDM 14 som kan skapa upp till 16 kanaler i varje fiberpar, samt DWDM 15 som kan skapa upp till 40 st. 100 GHz-kanaler med full kapacitet, eller 80 st. 50 GHz-kanaler med halverad kapacitet, i varje fiberpar. För att höga hastigheter och så många våglängder som möjligt ska kunna utnyttjas har även fibrernas egenskaper anpassats, och material- och teknikutvecklingen har gjort det möjligt att med vissa fiberkvaliteter och viss våglängdsutrustning överföra 128 kanaler (våglängder) om vardera 40 Gbit/s i en enda fiber. Ethernet Ethernet är en familj tekniker för datakommunikation i lokala nätverk, LAN. Genom sin enkelhet, det stora antalet leverantörer och lägre kostnad har Ethernet successivt vuxit till den helt dominerande tekniken för lokala nätverk. 13 Wawelength Division Multiplexing 14 Coarse Wawelength Division Multiplexing 15 Dense Wawelength Division Multiplexing Post- och telestyrelsen 23

24 Ethernet har funnits i många år som en LAN-teknik i företagsmiljö men på senare år har även operatörer börjat bygga Ethernet-baserade nät för att leverera tjänster. Ethernet används t.ex. för ip-nät och som gränssnitt då bredbandskunder ansluts med xdsl-teknik, och är numera den dominerande tekniken för anslutning av såväl företags- som hushållskunder. Då Ethernet används för att leverera slutkundstjänster i en operatörs nät ställs nya krav på tekniken, framför allt beträffande prioritering/kvalitetssäkring av trafik (Quality of Service, QoS), skyddsmekanismer och övervakningsmöjligheter. Ethernet över SDH (EoS) är en teknik som utvecklats och implementerats i många operatörers nät under de senaste åren. EoS möjliggör ett nät med hög tillförlitlighet, goda övervakningsmöjligheter och snabba omkopplingstider utan några avståndsbegränsningar. För operatörer som i likhet med TeliaSonera har ett SDH-baserat nät innebär EoS att endast accessdelen behöver uppgraderas, vilket ger stora kostnadsbesparingar Ip-nät Idag kommunicerar de flesta databaserade system, inklusive alla system som riktas till konsumenter för internetkommunikation, utifrån ip 16 -tekniken. Nästa Generationens Nät (NGN) är den tekniska utveckling som innebär att kretskopplade kommunikationsnät (såsom nät för fast- och mobiltelefoni) övergår till att bli helt eller delvis ip-baserade och därmed paketförmedlade med möjlighet att tillhandahålla en mängd olika tjänster över olika accessnätsformer. Inom en inte alltför avlägsen framtid kommer sannolikt ip-baserade nät att vara den dominerande elektroniska kommunikationsarkitekturen. En grundläggande princip då internetprotokollet skapades var att inte ställa krav på tillförlitlighet. Som följd av detta utförs internetskiktets funktioner som "best effort", dvs. det ges inga garantier om att ip-paketen ska komma fram i rätt tid till rätt adress. En ip-nätsförbindelse ger därför ingen dedikerad bandbredd. Kontrollen att ip-paketen kommer fram görs istället av protokoll i högre skikt, t.ex. Transmission Control Protocol (TCP) i Transportskiktet. Virtual Private Networks, VPN, utnyttjar teknik som tillåter att flera användare använder samma nätresurser. Härigenom används nätet mer effektivt, samtidigt som tekniken medger hög säkerhet och prioritering av trafik. Ip-tekniken är numera den dominerande tekniken vid etablering av VPN-nät, och genom Multi-Protocol Label Switching (MPLS) är det möjligt att i ett ip-baserat VPNnät skapa kundunika överföringskanaler med olika tjänstekaraktäristika, bl.a. trafikprioritering. Genom att använda kryptering säkerställs att andra användare inte ges tillgång till den översända informationen. 16 Internet Protokoll Post- och telestyrelsen 24