Upstream erweitert in der Praxis: Richtung High-Split
At ANGA COM 2022 hatte ich das Vergnügen, am Panel „DOCSIS 4.0 – Präzisionsgeräte ermöglichen erweitertes Spektrum“ teilzunehmen. Das Panel wurde hervorragend von Anthony Basham moderiert und Branchenexperten wie Georg Heiler, Nick Padfield und Jay Lee teilten ihre neuesten Erkenntnisse. Während und nach dem Panel erhielt ich mehrere Fragen zu meinem Thema und beschloss, sie in diesem Artikel zu beantworten. Aber um sie richtig beantworten zu können, muss ich sie in den richtigen Kontext stellen, daher vereint mein Beitrag die Schlüsselelemente meiner ursprünglichen Rede, der Fragen und meiner Antworten.
Gründe für die Entscheidung mit hoher Spaltung
Heute sehen wir, dass viele europäische Kabelnetzbetreiber von 65/85 MHz auf 204/258 MHz High-Split-Kabelnetze umsteigen oder dies planen. Basierend auf unseren Erkenntnissen aus diesen Transformationen werde ich als Nächstes einige Erkenntnisse mit Ihnen teilen, die Ihnen helfen können, wenn die 65/85 MHz-Aufteilung nicht mehr ausreicht und FTTH- oder Fixed-Wireless-Konkurrenten an die Türen Ihrer Kunden klopfen. Aufgrund des Wettbewerbs steigen auch die Breitbandgeschwindigkeiten – und die Netzwerkkonvergenz – verteilte Zugriffsarchitektur (DAA)-Rollouts stehen wahrscheinlich auf Ihrer Agenda. Da die DAA-Rollouts und die Split-Änderungen Besuche im Straßenschrank und sorgfältige Planung erfordern, ist es sinnvoll, beide Upgrade-Projekte parallel auszuführen.
Das Ziel nach Abschluss des Rollouts
Abbildung 1 veranschaulicht das wahrscheinliche Rollout-Ziel an einem Punkt des Netzwerks. Sie zeigt die Upstream-Eingangskanäle Remote PHY (RPD) oder Remote MACPHY (RMD), nachdem Ihr Netzwerk aktualisiert, neue DAA-Geräte installiert und Verstärkerdiplexer ausgetauscht wurden. (Die meisten Betreiber in Europa haben bereits 204/258 MHz-fähige Netzwerkelemente im Einsatz, die Frequenzen bis zu 1.2 GHz unterstützen. Daher müssen nur Plug-in-Diplexer ausgetauscht werden.) Die gelbe Linie beschreibt Rauschen, das von den Niederfrequenzeingängen unter 25 MHz dominiert wird.
Selbst nach dem DOCSIS 3.1-Upgrade verfügen Sie wahrscheinlich noch über einige DOCSIS 3.0 Single-Carrier-QAM-Kanäle (SC-QAM) in Ihrem Netzwerk, da ältere Modems nicht über Nacht ausgetauscht werden können. Oberhalb dieser SC-QAM-Kanäle folgt auf den ersten OFDMA-Block ein vollständiger OFDMA-Block mit einer Breite von 96 MHz, der unter 204 MHz endet. Die Qualität der Diplexer und Netzwerkelemente bestimmt, wie nahe Sie den höchsten OFDMA-Unterträger an 204 MHz platzieren können, aber die versprochene Wirksamkeit der OFDMA-Vorwärtsfehlerkorrektur bietet an den Rändern etwas Spielraum.
Das Erreichen des dargestellten Ziels erfordert eine beträchtliche Menge an Wissen, Planung und Entscheidungen. Das Ziel wirft auch die beiden wichtigen zusätzlichen Fragen auf, die ich als nächstes beantworten werde: Ist eine schrittweise Umstellung auf die 204/258 MHz-Aufteilung möglich oder ist eine Umstellung sämtlicher Netzwerkkomponenten, insbesondere der Anschlussdosen, auf einmal notwendig und wenn die schrittweise Umstellung möglich ist, was ist dabei zu beachten?
Dämpfung ist nicht Ihr Feind
Während die Netzwerkdämpfung normalerweise ein echtes Problem darstellt, ist dies bei Upstream-Frequenzen nicht der Fall. Tatsächlich erweist sich die Netzwerkdämpfung des Rückwegs als vorteilhaft, da sie das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) erhöht, was zu einem höheren Modulationsfehlerverhältnis (MER) führt und die Verwendung fortschrittlicherer Modulationskonstellationen ermöglicht. Dies wird in Abbildung 2 veranschaulicht.
Wenn die Verstärkerkaskade richtig eingestellt ist, entweder manuell oder Im Prinzip so, wie Sie es von Google Maps kennen.ist die Kaskade transparent. Daher ist der Signalpegel am RPD-Eingang (Punkt A) derselbe wie am Verstärkereingang (Punkt B). Das Beispiel zeigt Dämpfungen eines 16-Wege-Splitters (≈16 dB), von Stichkabeln (je 10 dB) und Wandsteckdosen (je 4 dB). Diese Elemente könnten noch stärker dämpfen, da eine höhere Dämpfung zu einem höheren Kabelmodem-Ausgangspegel führen würde, da Kabelmodems Verluste des letzten Stichs gemäß den Anweisungen kompensieren, die ein Kabelmodem-Abschlusssystem (CMTS) oder ein konvergenter Kabelzugangsplattform-Kern (CCAP) den Kabelmodems gibt. Höhere Verluste verbessern also SNR und MER. In Abbildung 2 hat das Kabelmodem einen Spielraum von etwa 12 dB (112 dBuV – 100 dBuV), der zum Ausgleich noch höherer Verluste genutzt werden könnte. Die Minimierung der Dämpfung des letzten Stichs bei höheren Frequenzen ist jedoch die andere Seite der Medaille, und das Hochfrequenzverhalten dominiert das Verhalten der Elemente bei niedrigeren Frequenzen.
Aber würde der höhere Ausgangspegel des Kabelmodems auch höhere Signalstörungen zwischen zwei benachbarten Haushalten bedeuten? Eigentlich nicht. Wenn beispielsweise der Sendepegel eines Kabelmodems aufgrund der höheren Dämpfung des Drops (12 dB statt 22 dB) um 10 dB höher ist, wird der gesamte Pfad zwischen zwei Nachbarn um 24 dB stärker gedämpft, da der Pfad zwei Drops umfasst. In diesem Fall gehen wir davon aus, dass alle Drops die gleiche Dämpfung aufweisen und von einem 16-Wege-Splitter versorgt werden. In der Praxis sind Drop-Kabel nicht gleich lang und die Splitter ist ein Abgriff. Diese Annahme vereinfacht das Beispiel und dient der Veranschaulichung. Die Vereinfachung widerlegt jedoch nicht den Hauptpunkt. Selbst wenn die Länge der Stichkabel variiert, ist die Dämpfung unterhalb von 204 MHz nicht Ihr Feind. In der Praxis haben wir beobachtet, dass die Betreiber bei der Aufrüstung auf 204/258 MHz vor allem Rückwegdämpfungsglieder in ihre Netze eingebaut haben.
Störungen und Leckagen
Wenn die Übertragungspegel von Kabelmodems steigen, steigt auch der Pegel des Lecksignals innerhalb eines Haushalts. Daher ist eine gute Isolierung zwischen den Wandsteckdosenanschlüssen von größter Bedeutung. In der Praxis empfehlen wir etwa 55dB zwischen Fernseh- und Datenanschlüssen. Dies würde bedeuten, dass Fernseh- oder Set-Top-Box-Tuner (STB) den Leckpegel bei etwa 57 dBuV sehen könnten, wie Abbildung 3 zeigt. Doch warum sollte dies bei einer Leckage unter 204 MHz überhaupt eine Rolle spielen, wenn die niedrigste Frequenz der Fernsehkanäle nach der Modernisierung der Netzwerke über 258 MHz liegen muss?
Die Isolierung ist wichtig, da Tuner für Frequenzen unter 204 MHz immer noch empfindlich sind. In der Praxis kann der Leckpegel von 57 dBuV etwas höher sein als der Pegel des empfangenen Fernsehsignals. Obwohl der Leckpegel hoch ist, reagieren Fernseh- und STB-Tuner normalerweise nicht empfindlich auf „Out-of-Band“-Störungen, die 54 MHz unter der niedrigsten Nutzfrequenz liegen. Leider deuten Einzelberichte darauf hin, dass einige Tuner durch diese „Out-of-Band“-Signale gestört werden, was zu sichtbaren Artefakten im Fernsehbild führt. Wenn Sie OFDMA-Upstream planen und steuern können, welche STB-Modelle Ihre Abonnenten verwenden, wäre es von Vorteil, diese STB-Modelle vor der geplanten OFDMA-Einführung zu testen.
Und was ist mit dem Nachbarn? Der Nachbar ist sicher, da die Kabelmodemübertragung zunächst einen Dämpfungspfad von 49 dB (4 dB + 10 dB + 25 dB + 10 dB) durchläuft. Darüber hinaus dämpft die 204/258-MHz-Wandsteckdose des Nachbarn die Übertragung im Fernsehanschluss unter 204 MHz so stark, dass der Leckpegel weit unter dem problematischen Bereich liegt.Eine wichtigere Frage ist: Was passiert, wenn der Nachbar immer noch eine 65/85 MHz-Steckdose hat, wie in Abbildung 4 gezeigt? Dies wäre bei schrittweisen High-Split-Rollouts der Fall. In diesem Fall würde die Dämpfung 53 dB (49 dB + 4 dB) betragen und Fernseher und STB-Tuner würden Signale mit 59 dBuV (112-53) empfangen. Auch hier handelt es sich um eine Störung, die keine Probleme verursachen sollte, aber unsere Empfehlung bleibt gleich; es wäre von Vorteil, Ihre STB-Modelle vor dem geplanten OFDMA-Rollout zu testen.
FM-Eingang und OFDMA
Das zweite Problem bei der 65/85-MHz-Steckdose wird durch das FM-Radiosignal verursacht. Obwohl der 204-MHz-Rückkanal keine FM-Radiodienste des Kabelbetreibers bedeutet, sind die FM-Frequenzen immer noch in der Luft und können über alte Steckdosen, die noch FM-Anschlüsse haben, ins Netzwerk gelangen. Diese Anschlüsse sind entweder nicht angeschlossen oder über koaxiale Patchkabel mit FM-Radios verbunden. Manchmal ist nur ein Patchkabel an die Steckdose angeschlossen und ein nicht angeschlossenes Ende liegt wie eine Antenne auf dem Boden.
Der FM-Eingang ist ein echtes Problem, das einige unserer Betreiberkunden in ihrem Netzwerk festgestellt haben, und ein Grund, warum Kabelbetreiber gezögert haben, das FM-Band für den unteren OFDMA-Block zu verwenden, der in Abbildung 1 dargestellt ist. Das mag kontraintuitiv klingen, sollte OFDMA nicht hervorragend gegen Eingang sein? Sollte die dynamische Änderung des Modulationsprofils pro Unterträger nicht genau das sein, was das Eingangsproblem lösen würde? Ja, aber… Vor etwa zwei Jahren, als die Einführung des verteilten Zugriffs bereits im Gange war, waren einige frühe Anwender von High-Split-OFDMA überrascht, wie schlaff OFDMA zu sein schien. Tatsächlich unterstützten einige CCAP-Kerne keine dynamischen Modulationsänderungen pro Unterträger. Im Jahr 2022 sollte dies buchstäblich kein Problem mehr sein.
Zusammenfassung
Um es noch einmal zusammenzufassen: Was ist in der Praxis mit den Wandsteckdosen und dem 204-MHz-Rückkanal zu tun? Wie kann ein Betreiber von 65/85-MHz-Netzen auf 204/258 MHz umsteigen? Aus technischer Sicht wäre es am einfachsten, alle Steckdosen auf einmal auszutauschen. und verwenden Sie Steckdosen mit hoher Port-zu-Port-Isolierung. In diesem Fall wäre eine zukunftssichere Alternative die Auswahl 1.8 GHz fähige Wandsteckdosen.
Das vollständige netzweite Upgrade auf 204/258 MHz würde Leckageprobleme beseitigen, die die Tuner stören, sowie mögliche Probleme mit dem FM-Eindringen. Leider ist diese Option teuer und oft unpraktisch. Normalerweise haben die Betreiber eine bestimmte Grenze für den Upstream pro Teilnehmer festgelegt, beispielsweise 50 Mbit/s, die die Installation einer neuen Wandsteckdose auslöst, aber nur dieser 50-Mbit/s-Vielnutzer erhält eine oder mehrere 204/258-MHz-Wandsteckdosen, während die Nachbarn weiterhin ihre 65/85-MHz-Wandsteckdosen behalten. In diesem Fall kann der Betreiber den höheren OFDMA-Block zusammen mit dem DOCSIS 3.1-Modem verwenden. Der untere OFDMA-Block wird nicht verwendet, wenn der CCAP-Kern überraschenderweise keine dynamischen Modulationsprofiländerungen pro Unterträger unterstützt. Sobald alle Wandsteckdosen in einem Netzwerksegment aufgerüstet wurden, kann auch der untere OFDMA-Block sicher verwendet werden.
Es ist nicht einfach, kurze, aber dennoch umfassende Blogs zu schreiben. Bitte kontaktieren Sie mich oder meine Kollegen, um mehr zu besprechen!
Arttu Purmonen
Arttu Purmonen
ich bin beigetreten Teleste im Jahr 1997 und entwickelte Videoverarbeitungs- und Datenübertragungsprodukte. Ich habe als Ingenieur, Projektmanager, Produktmanager und Geschäftsführer gearbeitet, aber das Verständnis der Kundenperspektive hat mich immer motiviert. Es brachte mich dazu, für das System- und technische Marketing verantwortlich zu sein, wo meine interne treibende Kraft und meine frühere Erfahrung zusammenspielen können. Sehen LinkedIn-Account.
