Bredt nok? Kapasitetsbehov og utviklingstrender innen bredbåndskommunikasjon

Transkript

1 Bredt nok? Kapasitetsbehov og utviklingstrender innen bredbåndskommunikasjon Rapport utarbeidet for Post- og teletilsynet Desember 2011

2 Kolofon Tittel: Bredt nok? Kapasitetsbehov og utviklingstrender innen bredbåndskommunikasjon. Dato: Desember 2011 Oppdragsgiver: Post- og teletilsynet Analysen er gjennomført av Hallvard Berg, Harald Wium Lie og Bjørnar Volden i perioden september desember

3 Innhold 1 SAMMENDRAG, MÅLSETTING OG METODE Innledning og sammendrag Målsetting, datakilder og metodikk TRENDER INNEN TJENESTE- OG MARKEDSUTVIKLING Vil utviklingen på terminalsiden endre brukeradferd på en måte som fører til økt kapasitetsbehov? Vil utviklingen innen TV- og innholdsdistribusjon endre brukeradferd på en måte som fører til økt kapasitetsbehov? Blir skytjenester en betydelig kapasitetsdriver i årene fremover? Hva skjer med P2P? Er det bare underholdningstjenester som øker kapasitetsbehovet? KAPASITETSBRUK Innledning Historisk utvikling Tilbud om og opptak av bredbånd i Norge Kapasitetsutvikling Trafikkforhold mellom ulike typer tjenester Kapasitetsbruk i årene framover Innledning Kapasitetsbruk i mobile nett Kapasitetsbruk i faste nett Brukerprofiler ULIKE AKSESSTEKNOLOGIPLATTFORMERS MULIGHETER OG BEGRENSNINGER Aksessnett Skalerbarhet og begrensninger Kapasitetsbegrep Transportnettets betydning Faste aksessteknologier FTTH Kabel-TV-nett / HFC DSL Oppsummering - faste aksessteknologier Trådløse aksessteknologier GSM/UMTS/HSPA/LTE CDMA Transportnett Teknologi Utbredelse av transportnett med høy kapasitet Oppsummering: Aksess- og transportnettenes samlede betydning for muligheter og begrensninger for bredbåndskapasitet til sluttkundene Innledning Nett- og tjenesteprofiler

4 1 Sammendrag, målsetting og metode 1.1 Innledning og sammendrag En viktig egenskap med Internett er at det er et fleksibelt og kostnadseffektivt system for å frakte digitalt innhold og kommunikasjonstjenester. Dersom man eksempelvis ønsker å sende en melding til en annen person kan man bruke brevdue, postkort eller e-post. Filmer kan oppleves på kino eller de kan leies på nettet. Dersom man ønsker å finne informasjon om et bestemt tema, kan man lese bøker på et bibliotek eller man kan bruke en søkemotor på Internett. Forskjellen er ofte at bredbåndstjenester kan gjøre samme ting mer nøyaktig og på kortere tid enn med alternativ metode. Internett har i løpet av de siste tiårene erstattet mange andre distribusjons- og transportsystemer. Selv om det finnes noen hindringer, vil denne utviklingen fortsette i årene framover. Dette vil medføre en kraftig økning i etterspørsel etter kapasitet i faste og mobile bredbåndsnett. Vi estimerer at kapasitetsbruk i mobilnettene vil nesten dobles hvert år de nærmeste årene, mens veksten i kapasitetsbruk i fastnett vil være rundt 30 prosent. Den kraftige økningen i mobil databruk vil drives av sterk økning i antall brukere, antall enheter og nye tjenester. Stadig mer avanserte videotjenester er den største driveren for kapasitet i dag. Faktisk kapasitetsbruk i norske bredbåndsnett vil i årene framover derfor i stor grad avhenge av om norske rettighetshavere og distributører klarer å finne fram til forretningsmodeller for videodistribusjon som gjør lovlig innhold tilgjengelig på en brukervennlig måte og til en attraktiv pris. Musikkbransjen har i stor grad tilpasset sine forretningsmodeller til distribusjon i digitale kanaler, mens digital distribusjon av norske bøker har fått en vanskeligere start. Ettersom norsk TV-, film- og bokbransje i stor grad er preget av offentlig støtte og regulering, kommer utformingen av mediepolitikken, og særlig om denne er kanalnøytral eller ikke, til å spille en viktig rolle for kapasitetsutviklingen. Nordmenn har høy disponibel inntekt som er relativt jevnt fordelt i en befolkning med høy digital kompetanse. I tillegg er alternativkostnaden i Norge, for eksempel i form av fysisk distribusjon, høyere enn i mange andre land på grunn av utfordrende topografi og spredt bosettingsmønster. Dette er et godt utgangspunkt for høy kapasitetsbruk i bredbåndsnett. Kapasitetsbruk avhenger av hvilken prismodell kunden tilbys og hvilke aksessnett kunden har tilgjengelig. Mens en gjennomsnittlig mobil bredbåndbåndskunde genererer rundt 1,3 gigabyte trafikk per måned, er tilsvarende trafikk for en privatbruker i fastnettet nesten 20 ganger så høy. Blant fastnettkundene varierer faktisk kapasitetsbruk med tilbudt kapasitet: En gjennomsnittlig kunde tilknyttet et oppgradert kabel-tv-nett (HFC) bruker mer kapasitet enn en ADSL-bruker. En kunde som er tilknyttet et fibernett som tilbyr symmetriske kapasiteter bruker merkbart mer oppstrøms kapasitet enn en kunde som er tilknyttet et nett med assymetriske kapasiteter. Med andre ord: Vår analyse indikerer at kundene tilpasser sin tjenestebruk til tilbudt kapasitet i de nettene som er tilgjengelige. Det er også klart at de fastnettene som har hatt størst markedsmessig vekst i de siste årene, HFC-nett og FTTH-nett, er de som tilbyr høyest kapasitet til sluttbrukere. Betalingsviljen for kapasitet er imidlertid varierende: Verdien av den første megabiten er langt høyere enn verdien av den siste megabiten. En viktig årsak til det relativt lave opptaket av tjenester med kapasiteter over 50 Mbit/s er trolig svært høye marginalpriser. I flere nett er kostnaden per Mbit/s mer enn fem ganger så høy for de høyeste hastighetene sammenliknet med kostnaden i middels hastighetsklasser. Utbygd kapasitet er et resultat av netteiers vurderinger av sluttbrukeres betalingsvilje sett i forhold til utbyggings- og driftskostnader. Siden bredbånd ble kommersielt tilgjengelig for litt over ti år siden har norske netteiere investert et tosifret milliardbeløp i utbygging av nye og oppgradering av eksisterende nett, og kapasiteten i norske bredbåndsnett har økt tilsvarende. 4

5 Utbyggingen og oppgraderingen (og dermed tilbud om mer kapasitet) vil fortsette i årene framover. En rekke operatører, både radiobaserte og fastlinjebaserte, har offentliggjort ambisiøse planer om framtidig utbygging. I mobilnettene er 4G-utbygging den viktigste driveren for tilbud om mer kapasitet. I fastnettene har et høyt opptak av triple-play-tjenester ført til høy vekst i tilbud om høykapasitetsnett i de senere årene og vi forventer at denne veksten vil fortsette. Siden 2004 har omsetning per telebruker i Norge vært nokså stabil, og det er liten grunn til å tro at omsetningen på tradisjonelle teletjenester vil øke noe særlig i årene framover. Noen tjenesteområder, for eksempel mobilt bredbånd vil oppleve vekst, mens andre trolig vil oppleve redusert omsetning. Innenfor nye, digitale tjenesteområder, eksempelvis applikasjoner til mobile enheter, har ikke teleoperatørene til nå hatt stor kommersiell suksess. Ettersom teletjenester allerede står for over halvparten av medieutgifter hos privatpersoner vil neppe nye tjenesteområder utgjøre en stor inntektskilde for netteiere. Selv med en optimistisk antagelse om at telebransjen skal overta en tredjedel av omsetningen av tradisjonelle medietjenester (som papiraviser, CDer og kinobilletter) vil dette kun øke omsetning i norsk telebransje med rundt 15 prosent. Derfor blir utviklingen på kostnadssiden trolig den viktigste driveren for beslutninger om nettutbygging i årene framover. Siden framføringskostnader er det viktigste kostnadselementet i en utbygging, vil utviklingen på dette området være avgjørende for norsk bredbåndsutvikling i årene framover. Har vi nok kapasitet? Teknologisk utvikling spiller en nøkkelrolle for endring, vekst og velferd. Innføringen av dampmaskiner var, bokstavelig talt, den drivende kraft bak den industrielle revolusjon. Drøyt hundre år senere effektiviserte elektrisk kraft vareproduksjon fordi tilgang til strømnett gjorde det mulig å plassere maskinene der hvor det var mest logisk for produksjonsflyten. For tjenesteproduksjon kan bruk av informasjons- og kommunikasjonsteknologi (IKT) muliggjøre en tilsvarende produktivitetsøkning som innføring av elektrisitet gjorde for fysisk produksjon. Sett fra et slikt perspektivet kan man ikke få nok kapasitet, og den kan ikke bli billig nok. Det finnes en rekke studier som har sett på sammenhengen mellom bredbånd og økonomisk vekst 1. De fleste studiene konkluderer med at man kan forvente positiv samfunnsøkonomisk avkastning fra investeringer i infrastruktur for bredbånd så lenge forretningsmodellen er bærekraftig. Forskere ved Chalmers-universitetet i Göteborg konkluderte nylig i en studie 2 med at en dobling i bredbåndskapasitet medfører en økning i brutto nasjonalprodukt på 0,3 prosent. De fleste husstander i Norge har imidlertid et godt tilbud om bredbåndstjenester. To av tre husstander i Norge har i dag tilbud om bredbåndsaksess med 25 Mbit/s nedstrøms kapasitet, og innen 2015 vil trolig rundt 70 prosent ha tilbud om 40 Mbit/s eller mer. Med slike nedstrøms kapasiteter kan selv videointensive brukere ha en god internetthverdag i mange år framover. Lav oppstrøms kapasitet kan imidlertid bli en utfordring i asymmetriske bredbåndsnett. Uansett vil en relativt stor andel av husstandene i Norge (rundt 30 %) trolig ikke ha tilgang til et bredbåndsnett som kan levere 40 Mbit/s nedstrøms kapasitet eller mer i Dette kan skape grobunn for et digitalt klasseskille. For å sikre at andelen uten tilbud om 40 Mbit/s blir så liten som mulig, har norske myndigheter en viktig rolle å spille gjennom å legge til rette for et fornuftig regime for bruk og etablering av føringsveier for nye bredbåndsnett, samt å videreføre en tilgangsregulering som gir insentiver for utbygging av nye nett. Mange brukere vil trenge mindre kapasitet av mer sporadisk karakter og vil kunne bruke mobilt bredbånd. Selv om nye mobilnett vil ha langt høyere kapasitet enn dagens nett, er de ikke dimensjonert for stabilt høy bruk hos mange brukere. Mobiloperatørene vil derfor trolig fortsette 1 Mange av studiene er tilgjengelige på 2 Kilde: 5

6 dagens praksis med volumbasert prising og kapasitetsbegrensninger for å unngå lav tjenestekvalitet. Det finnes færre tilgjengelige datakilder om bedriftsmarkedet enn om privatmarkedet, og bedrifter har generelt et mer heterogent kapasitetsbehov enn private bredbåndsbrukere. Noen bedrifter vil imidlertid ha et stort behov for kapasitetsdrivende videotjenester og aktiv bruk av nettskytjenester, men kapasitetsveksten vil trolig være noe lavere enn i privatmarkedet. 1.2 Målsetting, datakilder og metodikk Målsettingen med denne studien er å estimere kapasitetsbehov og analysere utviklingstrender innen bredbåndskommunikasjon. Rapporten består av tre deler: Tjeneste- og markedsutvikling Kapasitetsbruk Aktuelle aksessmetoder og deres muligheter til å møte økende kapasitetsbruk I arbeidet med rapporten har vi intervjuet et titalls eksperter med spisskompetanse innen en eller flere av disse områdene. Vi har lagt vekt på å gjennomføre intervjuer med representanter for ulike teknologier og ulike forretningsmodeller. Det finnes god tilgang på internasjonale data om de fleste temaer som rapporten drøfter. I Norge har vi god oversikt over bredbåndsdekning og opptak av bredbåndstjenester, men det finnes lite data om faktisk kapasitetsbruk. I ekspertintervjuene har vi derfor vektlagt innsikt i norske forhold og norske nøkkeltall. Arbeidet med rapporten er utført i perioden september desember

7 2 Trender innen tjeneste- og markedsutvikling 2.1 Vil utviklingen på terminalsiden endre brukeradferd på en måte som fører til økt kapasitetsbehov? For ti år siden var en bredbåndsterminalsom regel synonymt med en PC. I dag finnes det et betydelig større mangfold av bredbåndsterminaler, som i tillegg har langt flere anvendelser enn før. Mobile enheter representerer den viktigste endringen på terminalsiden. For få år siden ble mobiltelefoner primært brukt til tale og tekstmeldinger. En av de mest populære modellene i år 2000 var Nokia 3210 som til sammen solgte 160 millioner enheter. Mobilen hadde 40 forhåndsinstallerte ringetoner og det populære spillet Snake, men var ellers beskjedent utrustet. I dag kan de fleste nye mobiltelefoner sees på som en bredbåndsterminal. Rundt 85 % av mobilene som selges i Norge i 2011 støtter UMTS mens ca. 60 % er smarttelefoner som kan kjøre avanserte applikasjoner 3. Slike apper har ofte en viktig nettverkskomponent som driver kapasitetsbehov. På verdensbasis var gjennomsnittlig kapasitetsbruk for smarttelefoner 79 megabyte per måned i 2010, mens tilsvarende tall for 2009 var 35 megabyte 4. I årene framover vil antall smarttelefoner øke og veksten i kapasitetsbruk per enhet antas å fortsette. I sum betyr dette en betydelig vekst i kapasitetsbruk. Alle tjenestetyper vil oppleve økt bruk, men bruken av videotjenester vil trolig være den viktigste driveren for kapasitet. Blant NetComs smarttelefonbrukere sier 64 % at de ser TV-programmer eller bruker videotjenester på mobilen. Cisco estimerer at total videotrafikk for mobile enheter vil øke 36 ganger mellom 2010 og Med Apples lansering av ipad i januar 2010 kom det kommersielle gjennombruddet for nettbrett. I løpet av 2010 ble det solgt rundt femten millioner enheter 5, og selv konservative analytikere regner med at salget vil dobles hvert år de nærmeste årene 6. Apple er den dominerende aktøren i nettbrettmarkedet med rundt 65 prosent markedsandel, men det finnes en rekke konkurrenter med ulike operativsystemer. Sammenliknet med smarttelefoner har nettbrettene større skjerm og høyere batterikapasitet. Den store skjermen gjør nettbrett mer egnet for bruk av video. Større skjermer betyr også mulighet for høyere bitrate på videostrømmen og tilsvarende høyere behov for kapasitet. Nettbrett har vanligvis støtte for WLAN og kan tilknyttes en fast bredbåndsforbindelse når en slik forbindelse er tilgjengelig. Dette betyr at økt bruk av nettbrett både øker trafikken og kapasitetsbehovet i mobilnett og fastnett. Det finnes også andre terminaler som vil drive kapasitet i fastnettene. Akkurat som smarttelefoner er i ferd med å dominere mobilmarkedet er det mye som tyder på at smart-tv-er over tid vil ta over for tradisjonelle TVer. En smart-tv (også kalt hybrid-tv) kan kobles til Internett og bruke en rekke interaktive tjenester som for eksempel BBCs iplayer og YouTube. Samsung, en ledende leverandør av TVer, brukte 90 dager på å selge 2 millioner smart-tver etter sin lansering tidlig i I Norge har selskapet som målsetting at 60 prosent av solgte TVer i 2012 skal være smart-tver. Selv med en kraftig økning i salget vil det imidlertid ta mange år før smart-tver dominerer i norske hjem. Ved å sammenstille tall fra MedieNorge, SSB og Elektronikkbransjen har vi estimert gjennomsnittlig levetid for TVer i Norge på rundt sju år. Figuren under viser estimert penetrasjon av smart-tver i Norge i de neste årene dersom 3 Kilde: Elektronikkbransjen: Omsetningstall 2010 og prognoser Kilde: Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, Kilde: en.wikipedia.org/wiki/ipad. Sjekket 29. november Kilde: Bright side of news: Growth projections of global tablet market 7

8 salget av TVer blir liggende omtrent på dagens nivå og smart-tver tar 85 prosent av nysalget over tid. 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % est 2013 est 2015 est Smart-TV Bilderør LCD / LED Figur 1. Andel smart-tv over tid. Kilde: MedieNorge, SSB, Elektronikkbransjen, Nexia analyse En gjennomsnittlig norsk husstand har litt under to TVer. En estimert penetrasjon av smart- TVer på litt under 40 prosent i 2016 kan derfor tyde på at godt over halvparten av norske husstander vil ha en smart-tv innen Dette vil være en vesentlig driver for økt bruk av videotjenester i bredbåndsnett i årene framover, særlig fordi TVer med sine store skjermer trenger en høyere bitrate enn smarttelefoner og nettbrett for å levere video med høy opplevd kvalitet. Det foregår mye annen tjenesteutvikling på TV-siden også. TV-tilbydere ønsker å levere TV til mobile enheter på mange ulike måter. På dette området er det imidlertid flere uklarheter rundt rettigheter og forretningsmodeller. Cisco estimerer at videobruken i bredbåndsnett vil femdobles fra 2010 til En diskusjon av terminalsiden blir ikke komplett uten å ta med spillkonsoller. Tradisjonelt var disse ikke knyttet opp mot Internett, men nå har alle tre dominerende plattformer (Microsoft Xbox, Sony PlayStation og Nintendo Wii) online-varianter av mange spill. Microsoft lanserte sin Xbox live tjeneste i 2002, mens Sony og Nintendo lanserte sine nettjenester noen år senere. Med økende bredbåndspenetrasjon har slike tjenester blitt svært populære Sony alene har nesten 80 millioner registrerte brukere. I dag bruker online-spill relativt lite kapasitet i forhold til for eksempel videotjenester, men stadig flere spill får en talekomponent ( chat ) som driver krav til båndbredde. Med stadig bedre bredbåndsforbindelser er det grunn til å tro at det vil dukke opp konsoller i skya hvor man kan velge ulike spill fra ulike plattformer uten selv å ha en fysisk konsoll hjemme. En slik utvikling vil medføre en betydelig økning i kapasitetsbehov fordi man da er nødt til å distribuere mer trafikk mellom spiller og spillserver. Valget mellom tradisjonelle konsoller og konsoll i skya illustrerer et poeng som vi vil omtale flere ganger i denne rapporten: En bredbåndstjeneste er oftest en erstatning for en allerede eksisterende tjeneste, og valget mellom å gjøre det på bredbåndsmåten ( konsoll i skya ) eller tradisjonell måte (konsoll hjemme som mates med spill lagret på CD eller et annet fysisk medie) avhenger av tjenesteleverandørens forretningsmodell og dennes nytte/kost-vurderinger. I kapittel tre drøftes dette i mer detalj. I sum er det liten tvil om at vi vil oppleve en kraftig vekst i antall bredbåndsterminaler de kommende årene, og at kapasitetsbruk per terminal vil øke i forhold til i dag. Det er sannsynlig at vi vil gå fra husstands-tver og husstands-pcer til flere individuelle nett-tilknyttede terminaler per husstandsmedlem. Tjenesteutviklingen vil tilpasses brukere med flere enheter som ønsker tilgang til det samme innholdet og de samme tjenestene anytime, anywhere på ulike terminaler. Det er all grunn til å tro at utviklingen på terminalsiden vil endre brukeradferd på en måte som fører til økt kapasitetsbehov i årene framover. 8

9 2.2 Vil utviklingen innen TV- og innholdsdistribusjon endre brukeradferd på en måte som fører til økt kapasitetsbehov? Siden bredbånd ble kommersielt tilgjengelig, har man spekulert i når gammeldags, lineær TV vil forsvinne. Det er liten grunn til å tro at dette vil skje de nærmeste årene. I følge Ericsson ser 85 prosent av befolkningen 7 på lineær TV flere ganger i uken. Dette var en nedgang på beskjedne tre prosentpoeng fra tilsvarende undersøkelse i Analytikerne på IHS isuppli estimerer at andelen ikke-lineær TV-bruk vil øke med rundt fem prosentpoeng fra i dag og frem til , mens lineær TV fortsatt vil stå for brorparten av TV-titting. Med introduksjonen av HD-kanaler har bildekvaliteten på lineær TV økt. Dette trekker i retning av at lineær TV vil være en attraktiv tjeneste i mange år fremover. Samtidig er utviklingen innen on demand TV i sterk vekst. Mer enn 50 prosent av Ericssons respondenter bruker klikkefilm flere ganger i uken. I USA, landet som kanskje ligger lengst fremme på tilgang til rettighetsklarert videoinnhold, står strømmingstjenester i dag for rundt halvparten av all trafikk på Internett. I 2009 var tilsvarende andel litt under 30 prosent. I dag står Netflix, den mest populære aktøren innen lovlig strømming av filmer og TV-serier, alene for nesten 30 prosent av all nedstrøms trafikk i USA. Figur 2 viser de ti mest trafikkerte nettsteder og tjenestetyper hvor rødmerkede kolonner indikerer distribusjon av lyd og/eller bilde. 35 % 30 % 25 % 20 % 15 % 10 % 5 % 0 % Figur 2. Topp-10 liste over trafikk fordelt på trafikktype og nettsteder. Nord-Amerika, våren Kilde: Sandvine: Global Internet Phenomena Spotlight. Utviklingen i Europa er ikke kommet like langt. Dette skyldes primært et bedre utvalg av lovlig videoinnhold i USA. I Europa står fildeling for en større andel av trafikken, og denne brukes ofte til å distribuere lyd- og bildefiler på en ulovlig måte. I Ericssons undersøkelse svarte over 40 prosent av spanske respondenter at de brukte fildeling som videokilde. I USA var tilsvarende tall litt under 15 prosent. Der hvor lovlige, bredbåndsbaserte medietjenester er tilgjengelig har dette skapt resultater: I Storbritannia står BBCs iplayer for rundt 7 prosent av nedstrøms trafikk 9. Tjenesten streamer alt innhold som er sendt på BBCs TV-kanaler i løpet av de siste 7 7 Kilde: Ericsson ConsumerLab TV Video Consumer Trends Basert på en undersøkelse blant TV-tittere i Kina, Tyskland, Spania, Taiwan, Sverige, Storbritannia og USA. 8 Kilde: IHS Screen Digest, juli Kilde: Sandvine pressemelding, 17. mai Gjelder andel trafikk i topptidsperiode. 9

10 dager. Da Kate Middleton giftet seg med prins William den 29. april 2011 økte iplayertrafikken til seks ganger det normale nivået. Under OL i London 2012 planlegger BBC å sende rundt timer med sport i 24 strømmer. I Norge har tjenester som TV2 Sumo og Wimp vist at det er mulig å få brukere til å betale for lovlig innhold. Norsk kapasitetsbruk i årene framover vil i stor grad avhenge av om rettighetshavere og distributører klarer å finne fram til forretningsmodeller for videodistribusjon som gjør lovlig videoinnhold tilgjengelig på en brukervennlig måte og til en attraktiv pris. Musikkbransjen har i stor grad tilpasset sine forretningsmodeller til distribusjon i digitale kanaler, mens digital distribusjon av norske bøker har fått en vanskeligere start i Norge. Ettersom norsk film- og bokbransje i stor grad er preget av direkte og indirekte offentlig støtte, kommer designet på støtteordninger, og særlig om disse er kanalnøytrale eller ikke, til å spille en viktig rolle for kapasitetsutviklingen. Innen TV- og innholdsdistribusjon er det mange indikasjoner på at lesere, lyttere og tittere ønsker seg en Ole Brumm -situasjon hvor man takker ja til både lineære og ikke-lineære distribusjonsformer. Rundt 65 prosent av TV-tittere sier at de minst en gang per uke surfer på Internett mens de ser på TV, og 42 prosent bruker sosiale media under TV-tittingen. Det er også store variasjoner mellom ulike grupper av TV-seere. En gruppe tenåringer som spiser pizza, surfer, chatter,twitrer og deler videosnutter via YouTube under gullrekka på NRK en fredagskveld bruker lineær TV på en svært utradisjonell måte sett fra deres foreldres perspektiv. Økt bruk av videobasert innhold blir trolig den viktigste driveren for økt kapasitetsbruk i bredbåndsnettene i de nærmeste årene. Antall brukere vil øke, antall enheter vil øke og bitraten per videostrøm vil øke som følge av høyere kvalitetskrav. Økt kapasitet per videostrøm vil utfordre aksessmetoder som ikke kan levere høye kapasiteter. Eksempelvis vil en husstand som bruker to samtidige videostrømmer med 5 Mbit/s bitrate kunne skape problemer for en ADSLlinje som mange abonnerer på i dag. I tillegg vil videobruken øke peak /topptidsbruk som er mellom kl 20 og kl 23 på kvelden. Alle nett må dimensjoneres for topptidsbruk, og som vi skal se i kapittel 4 vil dette ha viktige implikasjoner for utbygging av framtidens bredbåndsnett. 2.3 Blir skytjenester en betydelig kapasitetsdriver i årene fremover? Hva er skytjenester? Mange eksperter kaller cloud computing ( nettskyen på norsk) et paradigmeskifte hvor en stadig større andel av data lagres og prosesseres via Internett på en annen lokasjon enn der hvor brukeren befinner seg. Populære eksempler på dette er Facebook og Gmail hvor få eller ingen data lagres lokalt. Mer enn 35 prosent av de 500 største private og offentlige virksomhetene i Norge benytter i dag programvare som skytjeneste Software as a service (SaaS), mot 14 prosent i Cloud computing har mange fordeler. Det er effektivt, fleksibelt og oftest uavhengig av spesiell maskinvare eller lokasjon. Vi har identifisert fire viktige drivere for skytjenester i årene framover: Mangedobling av datamengder Høyere kostnad ved nedetid og høyere sikkerhetskrav Rimeligere og bedre kommunikasjon Større bevissthet om IT og miljø Det finnes imidlertid svakheter ved nettskytjenster også som vi vil drøfte mot slutten av dette kapitlet. 10 Kilde: IT i Praksis 2011, publisert av Den Norske Dataforening og Rambøll Management Consulting. 10

11 Mangedobling av datamengder Bruken av IT-tjenester øker kraftig. Den amerikanske tankesmia Internet Innovation Allicance har beregnet at 20 triple play -husholdninger i dag bruker til sammen litt over 20 terabyte per måned 11. Dette er like mye som hele Internett overførte i En rekke andre indikatorer viser høy vekst i datamengde og overføringskapasitet terrabyte per mnd Hele Internet privatkunder (triple play) Kilde: Cisco Figur 3: Illustrasjon av Internett-trafikk i 1995 og Økningen i behov for lagrings- og prosesseringskapasitet drives av nye telenett, nye tjenester og mer nettsentrisk bruk av eksisterende tjenester. I løpet av de siste årene har etterspørselen etter mobile datatjenester økt kraftig, og det finnes i dag over en halv million mobile bredbåndsabonnement i Norge. Som vi allerede har diskutert i kapittel 2.1 er det forventet ytterligere vekst som vil drives av smarttelefoner, nettbrett (som ipad og Kindle), og nye mobilnett med høyere kapasitet. Mobile enheter kjennetegnes av relativt liten lokal lagringskapasitet og vil derfor benytte nettskyen i stor grad. Innen 2017 skal samtlige norske strømmålere ha støtte for toveis kommunikasjon for å lese av og kommunisere målerdata. Selv om kapasitetsmengdene er begrenset vil dette vil kreve en kraftig oppgradering av infrastruktur for lagring og prosessering av målerdata. I kapittel 2.2 fant vi en klar trend mot mer individuell bruk av videotjenester. Dette vil kreve lagrings- og distribusjonssystemer for store datamengder i årene framover. Nye krav til forvaltning av data, for eksempel datalagringsdirektivet, kan medføre stor økning i datamengder. Eksempelvis har Telenor anslått at deres lagringskapasitet vil måtte økes med 50 ganger når dette direktivet innføres. Høyere kostnad ved nedetid og høyere sikkerhetskrav Allerede i 2000 skrev Kåre Willoch og hans kolleger i NOU-rapporten Et sårbart samfunn at Svikt i telekommunikasjon og kraftforsyning kan virke spesielt lammende på samfunnet. Siden den tid har Norges avhengighet av tele- og IT-tjenester økt vesentlig, og feil på ITsystemer har mye større kostnad for samfunnet enn før. Under har vi plukket ut noen situasjoner: 2010: Feil i en softwareoppgradering på Oslo lufthavn, Gardermoen stopper alle fly 2010: Feil i en Netcom-sentral i Oslo blir nyhetsoppslag 2010: En server på GSM-R sentralen i Trondheim er nede i 3 timer - Alle tog i Norge står stille 2007: Brann Oslo S - Store deler av norsk internettrafikk går ned 11 Kide: 11

12 2006: Brudd på fiberkabel til Nord-Norge rammer Bank X s systemer - Alle ansatte nord for Bodø blir sendt hjem IKT-tjenester er mer samfunnskritiske enn før, og populært kan man si at Uten IP stopper Norge. Nedetid på et datasenter kan ha store økonomiske og samfunnsmessige konsekvenser, og vi vil trolig se større krav til speiling og redundans i tiden framover. Sikkerhetsaspektet blir en enda viktigere driver i skyutviklingen etter terrorhandlingene den 22. juli Økte investeringer i sikkerhet og robusthet kan komme til å gå på bekostning av utbygging i nye områder. Rimeligere og bedre kommunikasjon Både utbredelse av og kostnad for datakommunikasjon har gjennomgått store endringer i løpet av de siste 10 årene. I en undersøkelse fra september 2011 fant Nexia at 99,7 prosent av norske husstander har tilgang til grunnleggende bredbånd (minimum 640 kbit/s nedstrøms kapasitet). I år 2000 var tilsvarende tall under 10 prosent. Prisene er også dramatisk redusert. Da Telenor lanserte ADSL bredbånd i 2000, var prisen 450 kroner per måned for 384 kbit/s. I dag kan man får 16 Mbit/s mer enn 40 ganger så høy kapasitet for 399 kroner per måned. 1,20 0, kbps nok 450 0, kbps nok kbps nok Figur 4: Kost per bit per måned. Kilde: Telenor, Nexia analyse Denne økningen i kapasiteten og reduksjon i prisene har gjort det enklere enn før å legge datasentre til andre lokasjoner enn der hvor resten av virksomheten er plassert. Rimeligere kommunikasjon fører til økt bruk av kommunikasjonsnett og dermed tjenester over nett. Dette fører igjen til større kapasitetsbehov. Større bevissthet om IT og miljø IKT-teknologier er viktige redskap for å overvåke og redusere energiforbruk. Eksempelvis vil bruk av videokonferanser i stedet for flyreiser være en miljømessig god ide. Bruk av IKT medfører imidlertid klimautslipp på egen hånd. I 2007 regnet man med at IT-industrien var ansvarlig for rundt to prosent av karbonutslipp. Dette er like mye som flyselskapene slipper ut og nesten en dobling av estimert andel i I perioden mellom 2007 og 2011 er total datatrafikk mangedoblet. Det er derfor all grunn til å tro at ITs andel av klimautslipp har økt siden I dag finnes det en rekke små datasentre i Norge, og disse er ofte ineffektive og lite miljøvennlige. I Norge finnes det alene flere hundre datasentre i offentlig sektor alene. Et datasenter kan være et spesialisert bygg på flere tusen kvadratmeter eller et rom innerst i gangen i kontorlandskapet. Over tid skal disse profesjonaliseres og konsolideres både av miljøhensyn og kostnadshensyn. Dette vil føre til større kapasitetsbehov mellom datasenter og brukere. 12

13 Hindringer for skytjenester Det finnes imidlertid flere svakheter ved nettskytjenester også. Særlig er det mange som er bekymret for personvern og datasikkerhet. Datatilsynet i Danmark har eksempelvis vært svært skeptiske til kommuners bruk av Googles tjenester til utveksling av elevplaner. I Norge sier reglene om personopplysninger at dataeier skal til enhver tid vite hvor dataene befinner seg. Dette er en åpenbar utfordring for cloud-tjenester. Det danske Datatilsynet og Rådet for IT-sikkerhet har nylig frarådet bruk av skyløsninger innen offentlig sektor, bl.a. etter lekkasje av sensitive personopplysninger i en offentlig nettjeneste som benyttet Microsofts Azure-plattform Etter at Narvik kommune i sommer valgte å gå over til Google Apps som plattform for e-post, kalender og tilhørende gruppevare, utelukker ikke det norske Datatilsynet at de også kan komme til å fraråde bruk av nettskyen. Oppsummering skytjenester Bruk av skytjenester har flere fordeler for både privat- og bedriftsbrukere. Privatbrukere som har symmetriske bredbåndsforbindelser bruker langt mer oppstrøms kapasitet enn andre, og dette indikerer at skytjenester som online lagring kommer til å øke blant privatbrukere når tilgangen til oppstrøms kapasitet øker. Blant bedrifter er det en tydelig trend mot mer bruk av nettskytjenester. En rekke større private og offentlige virksomheter er allerede tunge brukere av nettskya, hvor Altinn.no er et eksempel på en nyttig og velfungerende tjeneste. I årene framover vil også mindre virksomheter øke sin bruk av skya på grunn av funksjonelle og kostnadsmessige fordeler. Det er liten tvil om at skytjenester blir en betydelig kapasitetsdriver i årene framover. 2.4 Hva skjer med P2P? Begrepet Peer-to-peer 12 har flere betydninger. P2P er opprinnelig en nettverksarkitektur hvor prosessering og transport av data deles mellom noder med likt ansvar og like rettigheter. Dette er en effektiv måte å utnytte ressurser på hvor mange små noder til sammen framstår med stor kraft. P2P har mange likheter med såkalte Content Delivery Networks (CDN), som PT analyserte i mars Mange lovlige og populære tjenester, for eksempel kommunikasjonstjenesten Skype og musikktjenesten Spotify, bruker P2P som en viktig del av sin tjenesteproduksjon. P2P assosieres imidlertid ofte med fildelingstjenester som har et stort innslag av piratkopiert innhold. Ettersom P2P har flere betydninger er det vanskelig å sammenlikne statistikk for kapasitetsbruk mellom ulike kilder. Det er imidlertid noen trender som relativt klare: Andelen P2P-trafikk er redusert i løpet av de siste årene. I følge programvareleverandøren Arbor Networks er andelen P2P-trafikk i Nord-Amerika redusert fra over 30 % i 2007 til 8 % i Ciscos globale estimater viser også en markert nedgang: Fra 2009 til 2010 ble andel P2P trafikk redusert fra 38 % til 25 % av total trafikk 14. Mye av video/film-trafikken har flyttet seg fra P2P til web/vod pga. høyere kvalitet og bedre/lovlige tilbud. Andelen P2P trafikk er høyere i Europe enn i Nord-Amerika. Dette skyldes mest trolig bedre tilgang til lovlige videotjenester i USA og Canada enn hva tilfellet er i Europa. P2P som distribusjonsmetode vil bestå. Flere store tjenester bruker P2P allerede, og flere tjenester som opplever stor vekst benytter P2P. Eksempelvis kan den kinesiske videotjenesten PPS.tv betjene flere hundre tusen brukere fra én server med en 5-10 Mbit/s forbindelse. 12 Vi har ikke vært i stand til å finne en god, norsk oversettelse av begrepet. 13 Post- og teletilsynet: Internett i endring! mars Kilde: Gigaom, Cisco VNI Usage Study

14 2.5 Er det bare underholdningstjenester som øker kapasitetsbehovet? Privatbruk av kapasitet på Internett er samlet sett høyere enn kapasitetsbruken som bedrifter står for. Antall private bredbåndsabonnement nesten to millioner dersom man slår sammen fast og mobilt bredbånd er mer enn fem ganger høyere enn antall bedriftsabonnent. Figuren under viser summert trafikk over NIX1 en tilfeldig dag i november Kapasitetsbruken er høyest på kveldstid. Dette stemmer bra med statistikk på europeisk nivå som viser at peak/høybruksperioden er mellom kl 21 og kl 22 både for kapasitetsbruk og for antall brukere. I kapittel skal vi også se at gjennomsnittlig kapasitet for en privataksess vært høyere for privataksesser enn for bedriftsaksesser helt siden Figur 5: Trafikk NIX november Kilde: Norwegian Internet exchange Man skal imidlertid være forsiktig med å sette likhetstegn mellom privatbruk og underholdningstjenester. Eksempelvis kan en sjøkarttjeneste være både underholdende, nyttig og livreddende. Kommunikasjonstjenester, for eksempel videokonferanser mellom slekt og venner, har både nytte- og underholdningsverdi. Det er også utviklet flere kapasitetskrevende tjenester mot privatmarkedet som har lite underholdningsinnslag. Allerede i 1999 begynte Universität Tübingen i Tyskland å publisere forelesningsvideoer på Internett. I dag har Open Courseware Consortium mer enn kurs fra 64 universiteter på nett. Men den kanskje mest populære e-læringstjenesten heter Khan Academy. Amerikaneren Salman Khan har kombinert matematikkøvelser med videoleksjoner på en enkel og brukervennlig måte for elever, lærere og foreldre. Tjenesten hadde 3,5 millioner brukere i oktober Den vokser svært hurtig og kan være starten på et gjennombrudd for e- læring og en virtuell skole. Et norsk oversettelsesprosjekt er allerede startet 15. Selv om kapasitetsbehovet per bruker er relativt beskjedent 16 kan et høyt antall samtidige brukere føre til en merkbar økning i kapasitetsbruk. I tillegg er det klart at andre nyttetjenester vil kreve økt kapasitet i årene framover. Vi har allerede etablert at nettskytjenester vil bli en viktig kapasitetsdriver for både privatpersoner og bedrifter. Folk med hjemmekontor trenger høy kapasitet både oppstrøms og nedstrøms. Dette gjelder særlig når flere tjenester blir nettskybaserte. De nærmeste årene er det videre sannsynlig at flere nye videobaserte nyttetjenester vil se dagens lys innen områder som smarthus, maskin-til-maskin tjenester og e-helse. Dette kan øke kapasitetsbehovet i bredbåndsnett betydelig, ikke minst behovet for høy symmetrisk båndbredde. 15 Videoleksjoner som er oversatt til norsk er tilgjengelige på 16 Videoleksjoner fra Khan Academy strømmes gjennom Youtube i ulike varianter. Video med høy kvalitet (720p) har en bitrate på rundt 2 Mbit/s. 14

15 3 Kapasitetsbruk 3.1 Innledning Etterspørsel etter kapasitet Teletjenester generelt og bredbåndstjenester spesielt kan karakteriseres som erstatningstjenester. Dersom man ønsker å sende en melding til en annen person kan man bruke brevdue, postkort eller e-post. Filmer kan oppleves på kino eller de kan leies på nettet. Dersom man ønsker å søke etter et bestemt begrep kan man lese bøker på et bibliotek eller man kan bruke en søkemotor på Internett. Forskjellen er at bredbåndstjenester ofte kan gjøre samme ting mer nøyaktig og på kortere tid enn med alternative metoder. Så lenge mennesker ønsker å gjøre ting hurtig og effektivt vil det være et behov for bredbåndstjenester. Den amerikanske teleforskeren Andrew Odlyzko ved universitet i Minnesota hevder at behovet for kapasitet vil være tilnærmet uendelig nettopp på grunn av dette. Betalingsviljen for kapasitet er imidlertid varierende: Nytten av den første megabiten er langt høyere enn nytten av den siste megabiten. Figur 6 viser kostnad per Mbit/s for ulike aksesskapasiteter, og viser en tydelig sammenheng mellom nivå på bitpris og aksesskapasitet. Figur 6: Kost per Mbit/s for ulike aksesskapasiteter. Kilde: Mark Cooper, Fordham University Bildet i Norge er nokså likt. Figur 7 viser kapasitet og månedspris fra tre ledende norske leverandører av faste bredbåndsforbindelser. Fra kapasiteter mellom 1 og 50 Mbit/s synker bitprisen kraftig. Fra 50 Mbit/s og oppover er bildet ikke like klart. Det finnes 50 Mbit/stjenester i Norge som har en lavere bitpris per Mbit/s enn 200 Mbit/s-tjenestene. Dette kan være en del av forklaringen på det beskjedne opptaket av aksesser over 50 Mbit/s. 15

16 140 Pris per mbps Kapasitet mbps (nedstrøm + oppstrøm) Figur 7: Pris per Mbit/s per måned for ulike kapasiteter Norge. Kilde: Nexia analyse Dersom man ser på den marginale kostnaden per ekstra Mbit/s blir bildet på høykapasitetstjenester ennå tydeligere. Figur 8 viser Telenors prisliste på private fiberaksesser. Kolonnen helt til høyre marginal pris per Mbit/s viser hvor mye ekstra man må betale per Mbit/s for å gå til neste kapasitetsklasse. Dersom man går fra 8 Mbit/s til 25 Mbit/s nedstrøms kapasitet øker månedsprisen med 100 kroner eller rundt seks kroner per Mbit/s for de ekstra 17 Mbit/s nedstrøms kapasitet. Dersom man går fra 25 Mbit/s til 50 Mbit/s kapasitet må man imidlertid betale 34 kroner per Mbit/s per måned for de siste 25 Mbit/s. Med andre ord: Den marginale kostnaden per Mbit/s er nesten seks ganger så høy for hoppet fra 25 til 50 Mbit/s som fra 8 til 25 Mbit/s. Telenor er ikke alene om en slik prisstrategi blant norske bredbåndstilbydere, og det kan virke som om leverandørene ikke er spesielt interessert i å selge høykapasitets forbindelser. I kapittel 4 vil vi drøfte mulige årsaker til dette. Kapasitet mbps Nedstrøm Oppstrøm Månedspris Pris per mbps Marginal pris per mbps Figur 8: Telenors FTTH-priser. Kilde: Telenor, Nexia analyse Det er imidlertid også klart at det finnes en sprangvis økning i nytte på ulike kapasiteter. En aksesslinje på 640 kbit/s kan brukes til å se web-tv fra Stortinget, men kan ikke brukes til Apples TV-tjeneste som fungerer best med en aksesskapasitet på mer enn 5 Mbit/s. Video med blu-ray kvalitet har imidlertid maksimal bitrate på 40 Mbit/s. En mindre bedrift som skal flytte filtjener og epost til nettskya bør ha en aksesslinje på minst 10 Mbit/s symmetrisk kapasitet. Dette behovet drives mer av momentane behov (eksempelvis ned- eller opplasting av store vedlegg) enn av antall brukere. Tilbud om kapasitet Tilbudet av kapasitet drives av tekniske, regulatoriske og kommersielle forhold. Når det gjelder begrensninger, finnes det fysiske lover som Shannon Hartley teoremet som definerer en maksimum bitrate innenfor en bestemt båndbredde. Tilgang til radiospektrum er dessuten begrenset og strengt regulert. I tillegg er det store etableringskostnader forbundet med 16

17 utbygging av telenett. De tekniske begrensinger på ulike typer av nett drøftes i mer detalj i kapittel 4. Tilbudet av kapasitet har likevel økt kraftig over tid. Den dansk-amerikanske teknologen Jacob Nielsen har siden 1983 publisert sin egen aksesskapasitet til nettet. Figur 9 viser at hans kapasitet har vokst med rundt 50 % per år. Dette er også testet i flere europeiske land som viser tilsvarende kapasitetsvekst i Europa. Unntaket var Sverige hvor tilbudte kapasiteter har vokst raskere enn 50 % per år 17. Figur 9: Nielsens lov. Kilde: Jacob Nielsen. 3.2 Historisk utvikling Tilbud om og opptak av bredbånd i Norge Siden daværende Janco Multicom lanserte Norges første bredbåndstjeneste til privatmarkedet i 1999, har utbyggingen av bredbånd gått raskere enn de fleste den gang forventet. Det er flere årsaker til dette. For det første har etterspørselen vært langt høyere enn estimatene fra slutten av 90-årene tilsa. Bredbåndstilgang er blitt en av de mest suksessrike teletjenester gjennom alle tider, og bredbåndstjenester spiller en uunnværlig rolle for stadig større deler av norsk befolkning. Figur 10 viser utviklingen i grunnleggende dekning 18 og penetrasjon 19 for bredbånd blant husstander i Norge. Siden 2007 har estimert dekning vært 99 % eller høyere, og det er i dag noen få tusen husstander som ikke har et tilbud om grunnleggende dekning. Penetrasjon av fast bredbånd har hatt en S-formet utvikling med kraftig vekst fra 2002 til 2007 men er nå relativt stabil på noe over 70 % Kilde: Ventura: Study to Assess Broadband Bandwidth Usage and Key Trends in Europe, februar 2008 I de første årene var grunnleggende bredbånd definert som 384 kbit/s nedstrøms kapasitet. I de senere år er grunnleggende bredbånd i norske dekningsundersøkelser definert til å være 640 kbit/s nedstrøm. Penetrasjon er definert som antall privatabonnenter på fast bredbånd som andel av antall husholdninger. 17

18 100 % 80 % 28 % 60 % 51% 40 % 20 % 0 % Bredbåndsdekning grunnleggende Penetrasjon Figur 10: Norge: Penetrasjon og bredbåndsdekning over tid. Kilde: PT, Teleplan, Nexia. Et interessant trekk ved utviklingen er at forskjellen mellom opptak av tjenester (penetrasjon) og tilbud om tjenester (dekning) er blitt mindre over tid. I 2003 hadde rundt 75 prosent av husstander et tilbud om bredbånd mens penetrasjonen var ca. 18 prosent. Med andre ord: Mer enn halvparten av norske husstander (51 %) hadde et tilbud om bredbånd i 2003 men lot være å abonnere. I 2010 er denne forskjellen langt lavere forskjellen mellom dekning og penetrasjon er 28 prosentpoeng. Det samme later til å være tilfelle for høykapasitetstjenester. Figur 11 viser utvikling i andel husstander som har koblet seg opp mot enten FTTH eller HFC-nett blant de som har mulighet til det. Her er datagrunnlaget spinklere og noe mer usikkert, men det er likevel en tydelig trend mot større bruk av høykapasitets nett. I 2002 hadde rundt 20 % av husstander med mulighet til å knytte seg til et HFC eller FTTH nett benyttet seg av denne. I 2010 hadde mer enn halvparten gjort det samme. Det kan være mange årsaker til den markedsmessige veksten til høykapasitetsnett: De tilbyr ofte en attraktiv TV-pakke, de har velutviklede salgsmetoder og kundene får alle teletjenester fra én leverandør. Men det faktum at både HFC og FTTH-nett kan levere svært høye bredbåndskapasiteter har neppe vært noen ulempe for deres vekst de senere år. 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Høykapasitet: Penetrasjon / dekning Figur 11: Høykapasitet aksessnett - penetrasjon vs. dekning. Kilde: PT, Teleplan, Nexia Informasjon om bedriftsmarkedet er generelt vanskeligere tilgjengelig enn for privatmarkedet. Det finnes imidlertid gode data om penetrasjon av både fast og mobilt bredbånd for bedrift. Figur 12 viser utviklingen i opptak av fast bredbånd hvor antall registrerte bedriftsaksesser er delt på antall bedrifter med ansatte. Etter en topp i 2007 på 78 % penetrasjon har den faktisk sunket litt i de senere årene. Dette skyldes trolig ikke redusert bredbåndsbruk hos norske 18

19 bedrifter tvert imot men heller en kraftig i økning i såkalte VPN-forbindelser hvor en virksomhet bygger et privat nett mellom sine lokasjoner og deler på én forbindelse til internett. Dersom vi legger VPN-forbindelser sammen med vanlige bedriftsaksesser blir penetrasjonen godt over 100 %. 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % Penetrasjon - bedriftsmarked Figur 12: Penetrasjon - bedriftsmarked. Kilde: PT, SSB En annen forskjell mellom privat- og bedriftsmarkedet er bruken av mobilt bredbånd. I markedet for fast bredbånd står bedriftsbrukere for under 10 % av antall aksesser, men tilsvarende tall for mobilt bredbånd er nesten 40 %. Til sammen finnes det nesten dedikerte abonnement på mobilt bredbånd som betyr en penetrasjon på 12 % av norsk befolkning. Siden PT startet rapportering av mobile bredbåndsabonnement i 2006 har gjennomsnittlig årlig vekst vært rundt 85 % Kapasitetsutvikling Parallelt med en høy vekst i antall brebåndsbrukere har det vært en kraftig vekst i kapasiteten brukerne har kjøpt. I Norge finnes det detaljerte data om dette takket være Statistisk Sentralbyrå sin Internett-måling som har data tilbake til Figur 13 viser denne utviklingen for henholdsvis privat- og bedriftsmarkedet Q3 Snitt privat Snitt bedrift Figur 13: Gjennomsnittlig abonnerte kapasiteter, nedstrøms kbit/s. Privat- og bedriftsmarked. Kilde: SSB, Nexia analyse. I 2004 hadde en gjennomsnittlig privatbruker like over 1 Mbit/s abonnert kapasitet, mens bedriftsbrukere hadde rundt 1,1 Mbit/s. Forspranget til bedriftsbrukerne varte fram til Etter dette har privatmarkedet hatt høyere kapasitet. 19

20 I begge markeder har veksten gått i rykk og napp. I bedriftsmarkedet har årlig vekst vært rundt 30 prosent, men fra 2008 til 2009 var det faktisk en liten nedgang i gjennomsnittlig kapasitet. Fram til starten av 2011 var tilsvarende vekst i privatmarkedet rundt 35 prosent per år. Etter dette har imidlertid privatmarkedet hatt en kraftig oppgang: Telenor lanserte VDSL med nedstrøms kapasitet opptil 40 Mbit/s i februar 2011 og andre tilbydere responderte med å øke hastigheter til sine kunder. Dette har medført at gjennomsnittlig årlig vekst i privatmarkedet fra 2004 og til i dag har vært rundt 40 prosent 20. I dag er gjennomsnittlig kapasitet i privatmarkedet litt under 11 Mbit/s, mens bedriftsbrukere har litt over 7 Mbit/s. En viktig forskjell mellom privat- og bedriftsmarkedet er tilgang til oppgraderte kabel-tv-nett. Nesten halvparten av norske husstander har slik tilgang, mens dekningen i bedriftsmarkedet er tilnærmet null. Derfor et tilbud om høykapasitetsnett i bedriftsmarkedet trolig lavere enn hva tilfellet er i privatmarkedet. I privatmarkedet har median kapasitet variert mellom 55 og 80 prosent av gjennomsnittlig kapasitet, slik figuren under viser Q3 Snitt privat Median privat Figur 14: Privatmarkedet, gjennomsnittlig og median nedstrøms kapasitet, kbps. Kilde: SSB, Nexia analyse. Det finnes flere aktører som måler faktisk kapasitet på bredbåndslinjer. Noen av disse, blant annet Akamai, Ookla/Speedtest.net og Googles M-Lab tjeneste, publiserer data på aggregert nivå. Figur 15 viser historiske data fra Speedtest 21 om faktisk kapasitet sammenholdt med SSBs data for abonnert kapasitet. Det finnes en relativt tydelig sammenheng mellom Speedtest og SSB, men Speedtest sine målinger av faktisk kapasitet ligger konsekvent noe høyere. 20 I absolutte termer har gjennomsnittlig vekst vært nesten 1,5 Mbit/s per år. 21 Speedtest.net kjører rundt målinger i Norge hver måned. 20

21 Q3 Speedtest.net (nedstrøm) Snitt Abo (nedstrøm) Figur 15: Gjennomsnittlig kapasitet vs Speedtest data, nedstrøms, i kbps. Kilde: SSB, Ookla, Nexia analyse. Akamais data for average peak connection speed testede bredbåndslinjers gjennomsnittlige kapasitet ved maksimum utnyttelse av linjen ligger enda høyere. Figuren under sammenlikner Akamais tall for dette mellom Norge og Sverige i perioden 2007 til Figur 16: Average peak connection speed - Norge og Sverige. Kilde: Akamai. Det finnes færre data tilgjengelig for kapasitetsbruk i mobile nett, men det er liten tvil om at veksten har vært meget høy. Figuren under viser gjennomsnittlig databruk blant vanlige mobilabonnenter fra 2007 til I snitt har hver bruker mer enn doblet sin databruk hvert år siden Post- og teletilsynet begynte å rapportere slike data i Det har vært en noe mindre vekst i databruk blant mobile bredbåndsabonnenter rundt 20 % per år - men her har en kraftig vekst i antall abonnenter sikret en høy vekst i total kapasitetsbruk. 21

22 Øvrige ordinære mobiltelefoniabonnement Figur 17:Trafikk per måned, ordinære mobilabonnement, MB. Kilde: NPT Trafikkforhold mellom ulike typer tjenester Vi har ikke vært i stand til å finne statistikk for tjenestebruk i norske bredbåndsnett. På internasjonalt nivå finnes det imidlertid mye data tilgjengelig. Den mest kjente, og kanskje mest anerkjente, kilden er Ciscos Visual Networking Index studier. Figur 18 viser fordelingen på ulike Internett-tjenester i USA over tid. På starten av 1990-tallet sto FTP-trafikk for mer enn halvparten av all trafikk. Fra rundt 1995 til 2002 regjerte Web-trafikk på Internett, som i dag er rundt en fjerdedel av totale trafikkmengder. Som vi allerede har drøftet i kapittel 2.4 var P2Ptrafikk en dominerende tjenestetype rundt 2005, men andelen har sunket til rundt en fjerdedel i dag. Video har vokst kraftig de siste årene, og utgjør i dag halvparten av trafikk i USA. I Europa er P2P-andelen noe høyere og videoandelen noe lavere. Figur 18: Ulike tjenesters andel av total internettrafikk i USA. Kilde: Cisco, CAIDA, Andrew Odlyzko, Wired Magazine 22

23 3.3 Kapasitetsbruk i årene framover Innledning Vi har allerede drøftet at behovet for kapasitet i et bredbåndsnett vil være svært høyt ettersom bredbånd kan erstatte en rekke andre tjenester. Dette behøver imidlertid ikke å bety at kapasitetsbruken blir uendelig høy. Bredbåndsbrukere har en etterspørselskurve hvor betalingsviljen for økt kapasitet synker gradvis med størrelsen på tilbudt volum, og faktisk bruk vil skje i krysningspunktet mellom etterspørsels- og tilbudskurven. Siden 2004 har omsetning per telebruker i Norge vært nokså stabil, og det er liten grunn til å tro at omsetningen på tradisjonelle teletjenester vil øke noe særlig i årene framover. Noen tjenesteområder, for eksempel mobilt bredbånd vil oppleve vekst, mens andre trolig vil oppleve redusert omsetning. Innenfor nye, digitale tjenesteområder, eksempelvis applikasjoner til mobile enheter, har ikke teleoperatørene til nå hatt stor kommersiell suksess. Ettersom teletjenester allerede står for over halvparten av medieutgifter hos privatpersoner vil neppe nye tjenesteområder utgjøre en stor inntektskilde for netteiere. Selv med en optimistisk antagelse om at telebransjen skal overta en tredjedel av omsetningen av tradisjonelle medietjenester (som papiraviser, CDer og kinobilletter) vil dette kun øke omsetning i norsk telebransje med rundt 15 prosent. Derfor blir utviklingen på kostnadssiden trolig den viktigste driveren for beslutninger om nettutbygging i årene framover. Siden framføringskostnader er det viktigste kostnadselementet i en utbygging, vil utviklingen på dette området være avgjørende for norsk bredbåndsutvikling i årene framover. Den kapasiteten som blir bygd er et resultat av netteiers vurderinger av sluttbrukeres betalingsvilje sett i forhold til utbyggings- og driftskostnader. Siden bredbånd ble kommersielt tilgjengelig for litt over ti år siden har norske netteiere investert et tosifret milliardbeløp i utbygging av nye og oppgradering av eksisterende nett, og kapasiteten i norske bredbåndsnett har økt tilsvarende. Utbyggingen og oppgraderingen (og dermed tilbud om mer kapasitet) vil fortsette i årene framover. En rekke operatører, både radiobaserte og fastlinjebaserte, har offentliggjort ambisiøse planer om framtidig utbygging. I mobilnettene er 4G-utbygging den viktigste driveren for tilbud om mer kapasitet. På fastnettsiden er det fortsatt kun 1 av 4 husstander i Norge som kan tilknyttet seg et fiberaksessnett, og det forventes økt utbygging av fiber i årene fremover. Faktisk kapasitetsbruk er et resultat av et komplisert samspill mellom flere type aktører. Sluttbrukere og netteiere er åpenbart en viktig del av puslespillet, men beslutninger som tas av tjenesteutviklere, rettighetshavere og terminalprodusenter vil være avgjørende for faktisk kapasitetsbruk. Dette er allerede drøftet i kapittel 2. Analyse av kapasitetsbruk er ikke trivielt. Man vil kunne få svært ulike resultater avhengig av hvor i nettene man måler kapasitet og hvilke tjenester man inkluderer i målingen. Vi vet også at kapasitetsbruken varierer mellom ulike kundesegmenter og på ulike tider av døgnet, og siden trafikken vokser med et tosifret antall prosent per år er det viktig å forstå i hvilken tidsperiode som målingen er utført. Den vanligste måten å estimere kapasitetsbruk på er som overført volum per kunde per måned. Men selv her er det høy variasjon mellom ulike estimater: I 2010 estimerte Cisco en gjennomsnittlig kapasitetsbruk på 26 GB per måned for vest-europeiske brukere, mens Sandvine estimerte en bruk på 40 GB per bruker per måned for hele Europa. Vi har ikke funnet noen komplett statistikk over databruk for Norge. Vi er kjent med ett prosjekt i regi av EU-kommisjonen, Sam Knows, hvor brukere fra hele Europa vil installere en egen boks som måler nettbruk. Når disse dataene blir tilgjengelige vil man få bedre oversikt over norsk kapasitetsbruk og det vil bli enklere å sammenlikne norsk bruk med bruk i andre land. Våre estimater er derfor basert på et puslespill av ulike datakilder. De neste kapitlene beskriver disse i mer detalj og hvilke resultater vi har kommet fram til. 23

24 3.3.2 Kapasitetsbruk i mobile nett I henhold til Post- og teletilsynets statistikk har mobil kapasitetsbruk vokst i gjennomsnitt 131 % per år i løpet av de tre siste årene. Det er all grunn til å tro at denne veksten vil fortsette. Dette skyldes bl.a.: Flere brukere av mobildata, og særlig flere brukere av mobilt bredbånd Flere mobile enheter med større skjermer og høyere skjermoppløsning Flere tjenester Nye mobilnett med høyere kapasitet TeliaSonera forventer at mobiltrafikken vil dobles hvert år over de neste fem årene i Europa, mens Cisco estimerer en årlig vekst på 91 % i Vest-Europa. Vi tror imidlertid av veksten i Norge vil være noe lavere fordi vi allerede har relativt høy penetrasjon av mobilt bredbånd og fordi en stor andel av trafikken som genereres fra mobile enheter vil rutes over fastnettet. Likevel vil trafikken øke kraftig hvert år. Som Figur 19, viser anser vi at det er realistisk å forvente at mobil kapasitetsbruk er nesten 40 ganger så høy i 2016 som i Mobilt bredbånd (både på laptoper og nettbrett) og smarttelefoner vil trolig stå for brorparten av kapasitetsbruken. Selv med en kraftig forventet vekst i antall M2M-enheter vil neppe deres kapasitetsbruk bli en stor andel av totalbruk i de nærmeste årene est Dedikert mobil BB Abo med datapakke Ord abo M2M Figur 19: Mobil trafikk i Norge, GB 000. Kilde: PT, Nexia Kapasitetsbruk i faste nett For kapasitetsbruk i fastnettene finnes det ingen komplett datakilde i Norge, og estimatene våre selv de for trafikk i 2011 er usikre. Vi har imidlertid én datakilde med data av høy kvalitet: Oversikten over trafikk som utveksles over NIX. Det finnes seks slike samtrafikkpunkter i Norge som driftes av Universitetet i Oslo i samarbeid med fire andre universiteter i Norge. NIXtrafikken er imidlertid bare en liten del av det totale trafikkbilde. Det finnes flere andre elementer også: Utlandstrafikk (i Norge ofte kalt IP Transit ) Privat utveksling av trafikk mellom norske tilbydere ( private peering ) CDN-trafikk hvor en innholdsleverandør (eller hennes agent) lagrer innhold på en server som er plassert i tilbyders nett For tilbydere som leverer digital, lineær TV vil IP-TV være en vesentlig kapasitetskomponent. I våre estimater er dette ekskludert. Vi har intervjuet en rekke representanter for bredbåndstilbydere og basert våre estimater på nøkkeltall fra disse. Det er imidlertid klart at det finnes store forskjeller blant tilbyderne. Noen 24

25 har en rekke CDN-servere plassert i sine nett og har derfor en lavere andel utenlands- og NIXtrafikk. Noen tilbydere har lite aktivitet på NIX, men bruker privat peering i stor grad. Likevel er vi relativt trygge på følgende observasjoner: En gjennomsnittlig bredbåndslinje i fastnettet distribuerer mye mer trafikk enn en mobil bredbåndslinje våre data indikerer at kapasitetsbruk for en privat bredbåndslinje er nesten 20 ganger så høy som for et gjennomsnittlig mobilt bredbåndsabonnement. Kapasitetsbruk varierer mellom ulike faste aksessmetoder. En vanlig HFC-kunde bruker mer kapasitet enn en ADSL-kunde, og en FTTH-kunde bruker mer kapasitet enn en HFC-kunde. Kunder med symmetriske forbindelser har en merkbar høyere andel oppstrøms trafikk enn kunder som har asymmetriske forbindelser. Vanligvis har man antatt at P2P fildeling har vært en viktig årsak til dette, men det er liten tvil om at kunder med symmetriske forbindelser bruker en rekke andre tjenester også hvor høy oppstrømskapasitet er viktig for opplevd kvalitet. Eksempler på dette er hjemmekontor og nettbaserte lagringstjenester. Trafikk over NIX er bare en liten del av total trafikk. Ved å sammenholde NIX-trafikk med tall fra PTs statistikk har vi data som indikerer at NIX-trafikk er rundt 25 % av total trafikk for mobildata. I fastnettene er denne andelen trolig en god del mindre: En ISP fortalte oss at utlandstrafikk alene var nesten fem ganger så høy som NIX-trafikk. I motsetning til mobilmarkedet tror vi kun på en beskjeden økning i antall faste bredbåndsforbindelser i årene framover. Det finnes imidlertid andre faktorer som vil drive en økning i kapasitetsbruk: Overgang fra bredbåndsaksess med lav kapasitet til nett med høyere kapasiteter som VDSL, HFC og FTTH. I tillegg vil tilbyderne av høykapasitetsnett, særlig HFC og FTTH trolig tilby stadig høyere kapasiteter med lavere marginalpriser for de høyeste kapasitetene enn hva tilfellet er i dag. En kraftig økning i bruk av fastlinjeforbindelser som avlastningsnett for mobile enheter. Brorparten av nye mobile enheter har en Wifi-radio som gjør at enheten kan kobles til faste nett. Større bruk av kapasitetskrevende videobasert innhold. Hindringer og drivere for dette er allerede diskutert i kapittel 2. Cisco anslår at kapasitetsbruk for fast bredbånd blant privatbrukere i Vest-Europa vil øke med rundt 35 % hvert år i tiden framover. Norsk IT- og telepolitikk likner mye på den som gjelder i EU, og norsk teleutvikling generelt likner mye på den som skjer i Europa. Vi har imidlertid et bedre utgangspunkt i den forstand at opptak av høykapasitetsnett allerede er relativt høyt i Norge. Dette indikerer at norsk vekst kan bli noe lavere enn den som resten av Vest-Europa vil oppleve. Figur 20 viser fordeling av estimert kapasitet mellom ulike aksessmetoder: Til sammen er det realistisk å forvente at trafikken vil femdobles fram til

26 est 2016 est ADSL + annet VDSL HFC FTTH Figur 20: Fast trafikk Norge - privatmarked, GB 000. Kilde: PT, Nexia Bedriftsmarkedet vil trolig oppleve noe lavere vekst på grunn av mindre konkurranse mellom tilbydere, lavere tilbud om høykapasitetsnett og mindre vekst i bruk av levende lyd og bilde. Andelen oppstrøms trafikk vil trolig holde seg på rundt 20 % som er gjennomsnittet i Europa 22. På den ene siden vil en høyere penetrasjon av FTTH-nett drive mer bruk av oppstrøms trafikk. På den annen side vil nye videotjenester erstatte deler av dagens P2P-trafikk som har en høy andel oppstrøms trafikk. 3.4 Brukerprofiler Kapasitetsbruken varierer mellom ulike kundesegmenter. I tabellen under har vi forsøkt å beskrive hvilken interesse ulike kundesegmenter har for ulike tjenester. Skalaen går fra 0 til 3, hvor null er ingen eller svært liten bruk og tre er meget høy bruk. Tjenste / Brukergruppe Analoge eldre Digitale eldre Barne- og ungdomsfamilier Studenter og single "Double income - no kids" Websurfing / epost Hjemmekontor / elæring Nettbasert lagring Web-TV SD (bufret) Toveis video (sanntid) AppleTV / Netflix / Web-TV HD (bufret) 1 2, Premium (HD / 3D video) (Live) Multikanal & multiflate Mobil databruk Nomadisk databruk (cafe, univ, hotpost) Gjennomsnitt 0,6 2,2 2,8 2,4 2,7 Figur 21: Brukerprofiler. Segmentet Barne- og ungdomsfamilier har høyest score. I dette segmentet finnes ofte en rekke faste og mobile enheter som brukes til alle tjenestetyper som Internett kan levere. Ikke langt etter kommer segmentene Double income no kids og Studenter og single. Vi har valgt å dele eldregruppen i to: Analoge eldre og Digitale eldre. Analoge eldre bruker web og epost, men har lav bruk av mobildata og videotjenester. Digitale eldre har høy digital kompetanse og interesse, og disse skårer nesten like høyt som de andre segmentene.vi har ikke tatt fram en tilsvarende tabell for bedriftsmarkedet. Bedrifter har langt mer heterogene kapasitetsbehov enn privatmarkedet. Eksempelvis vil en videoproduksjonsbedrift med fem ansatte trolig ha like stort kapasitetsbehov som en stor papirprodusent med flere hundre ansatte. 22 Kilde: Sandvine Network Demographics 26

27 4 Ulike aksessteknologiplattformers muligheter og begrensninger Formålet med dette kapitlet er å beskrive og vurdere ulike teknologiplattformers muligheter og utfordringer de nærmeste årene. Kapitlet er delt opp i to kapitler som omhandler to ulike deler av bredbåndsnettene: Aksessnett og transportnett. 4.1 Aksessnett Informasjonsoverføring over bredbåndsnett skjer i siste ledd inn mot sluttkunden over et overføringsmedium mellom en kundeplassert enhet og bredbåndsoperatørens nærmeste node. Denne delen av bredbåndsnettet betegnes aksessnettet. Den kundeplasserte enheten og operatørnoden inneholder begge både sendere og mottakere. Mellom disse sendes informasjon over et overføringsmedium som varierer for forskjellige teknologier. For alle trådløse teknologier sendes radiobølger gjennom luften, mens trådbundne eller fastteknologier sendes over kobber-, koaks- eller fiberoptiske kabler. Dette delkapittelet er delvis basert på teknologikapittelet i Bredbånd 2.0, men er supplert og oppdatert Skalerbarhet og begrensninger I dette delkapitlet diskuteres ulike former for skalerende og kapasitetsbegrensende elementer på generell basis. Diskusjonen videreføres spesifikt for hver aksessteknologiplattform i de respektive kommende kapitler. Tilgjengelig frekvensspektrum Felles for alle overføringsmedier er at det eksisterer fysiske begrensninger i form av frekvensspektrum som kan utnyttes til informasjonsoverføring. Størrelsen på frekvensspektrumet, båndbredden, er avgjørende for informasjonsmengden som kan overføres i et gitt tidsrom, altså kapasiteten. For trådløse teknologier er båndbredden begrenset til definerte frekvensbånd, som har spesifikke grenser for nedre og øvre frekvens. Enkelte slike frekvensbånd er lisensierte, hvilket medfører at en bredbåndsoperatør må ha en lisens for å operere i frekvensbåndet. Andre frekvensbånd er ulisensierte, og hvem som helst kan utnytte disse innenfor definerte rammer for eksempelvis sendestyrke. Arkitektur Arkitekturen, altså hvordan aksessnettet er bygget opp, er bestemmende for utnyttelsen av tilgjengelige frekvensområder og utnyttelse av nodeelektronikk og protokoller. For enkelte aksessteknologiplattformer utnyttes hele det tilgjengelige frekvensområdet på dedikerte bærere til hver enkelt kunde. Slike arkitekturer betegnes punkt-til-punkt-arkitekturer. For andre plattformer henger flere kunder på samme sender/mottaker i operatørens aksessnett, og deler på tilgjengelige ressurser som eksempelvis frekvenseressurser. Slike grupper av kunder som deler ressurser i aksessnettet betegnes heretter nettsegment. Slike arkitekturer kalles punkttil-multipunkt-arkitekturer, og de delte ressursene beskrives heretter som delt medium. I de fleste tilfeller deler kundene på ressursene i delte media på en slik måte at de ulike kundene innbyrdes påvirkes av andre kunders utnyttelse av tilgjengelige ressuser. I andre tilfeller kan slike nett settes opp med mer statisk fordeling av tilgjengelige ressurser. 27

28 4.1.2 Kapasitetsbegrep Mengden informasjon som kan utveksles mellom sluttkunde og operatørnode i aksessnettet i et gitt tidsrom betegnes kapasitet. Andre kaller dette noe upresist bredbåndslinjens hastighet. Informasjonsmengden måles normalt i bits i ulike størrelsesordener, som megabit eller gigabit, og måles normalt over ett sekund. Aktuelle kapasitetsstørrelser, som benyttet i denne rapporten, er dermed megabit per sekund (Mbit/s) og gigabit per sekund (Gbit/s). Som beskrevet under delkapitlet Arkitektur ovenfor, så kan ulike brukere på samme nettsegment påvirke hverandres ressurstilgang og følgelig kapasitet til den enkelte. På samme måte kan en rekke andre forhold påvirke kapasiteten som er tilgjengelig for en kunde på et tilfeldig tidspunkt. Kapasiteten påvirkes av ulike faktorer som har forskjellige utslag på de ulike aksessteknologiplattformene. På enkelte plattformer kan kapasiteten variere sterkt innenfor korte tidsrom, mens den for andre plattformer kan være begrenset men mer stabil. Hver plattform diskuteres i de følgende delkapitler med hensyn til tre ulike kapasitetsbegreper, for å gi et best mulig bilde av hver enkelt plattforms kapasitetskarakteristikk: Maksimal tilgjengelig kapasitet Maksimal kapasitet er den kapasiteten en kunde teoretisk kunne hatt tilgjengelig dersom få eller ingen andre kunder samtidig brukte av kapasiteten på nettsegmentet. Denne størrelsen er relevant for å sammenligne den momentane kapasiteten i et nett i situasjoner hvor bredbåndsnettet blir brukt sporadisk og tilfeldig av kundene. Gjennomsnittlig tilgjengelig kapasitet per bruker ved full kapasitetsutnyttelse Dette er den totale kapasiteten i et nettsegment fordelt likt på den samlede kundemassen i nettsegmentet. Dette er en relevant størrelse for å sammenligne ulike teknologiers kapasiteter i situasjoner med mange samtidige aktive brukere. Størrelsen betegnes heretter som Kapasitet per kunde. I en situasjon med full kapasitetsutnyttelse fra alle brukere vil begrensninger i andre deler av bredbåndsnettet være viktigere enn begrensningene i aksessnettet, som beskrevet senere i rapporten. Dette, samt at en slik situasjon er lite realistisk, tilsier at dette kapasitetsbegrepet bør anses som en teoretisk størrelse som best er egnet for å gi et bilde på forholdet mellom tilgjengelige ressurser og antall kunder i ett nettsegment. Normalt opplevd kapasitet De to ovennevnte kapasitetsbegrepene kan betraktes som ytterpunkter i et intervall for den faktiske kapasiteten en bruker vil oppleve på et tilfeldig tidspunkt. Den kapasiteten som kunden finner tilgjengelig på et tilfeldig tidspunkt gitt normale omstendigheter og aktivitet i aksessnettet, betegnes opplevd kapasitet. Plasseringen av opplevd kapasitet i det ovenfor nevnte intervallet varierer for de ulike plattformene Transportnettets betydning Transportnettdelen av bredbåndsnettene beskrives nærmere i et senere delkapittel. Kapasitet i transportnettet er en forutsetning for, og dimensjonerende for kapasiteten i aksessnettet. I beskrivelsen av hver enkelt aksessteknologiplattform i dette delkapitlet om aksessnett tas det ikke hensyn til dette. Vurderingen av de ulike kapasitetsbegrepene for hver aksessteknologi gjøres med forutsetning om tilstrekkelig transportnettkapasitet. Denne forutsetningen holder i ulik grad og ulikt omfang for de forskjellige aksessteknologiplattformene. Dette, og betydningen av det, beskrives for hver plattform i teknologikapitlet Faste aksessteknologier I dette kapitlet diskuteres nåsituasjon og sannsynlig utvikling de nærmeste år for de faste aksessteknologier. Med faste teknologier menes teknologier som er realisert over en kabel i aksessnettets siste ledd ut mot kunden. 28

29 4.1.5 FTTH FTTH er en forkortelse for fiber to the home, og er et generisk uttrykk for nettverksarkitekturer som bruker optisk fiber som aksessmedium helt inn i kundens hjem/lokaler. I enkelte installasjoner, spesielt i bygninger med flere boenheter benyttes et annet overføringsmedium enn fiberkabel de siste meterne inn i hver husstand uten at dette får konsekvenser for praktisk oppnåelig kapasitet. Dette marginale skillet legges ikke vekt på i resten av rapporten. Fiberoptisk kabel (fiber) som overføringsmedium har ingen praktiske begrensninger med tanke på båndbredde relevant for kapasiteten i et aksessnett. Uten fysiske begrensninger på fiber som overføringsmedium er det elektronikken, altså sendere og mottakere i hver ende av fiberen som setter begrensninger. Skalerbarheten i aksessnettet er dermed avhengig av elektronikk i utstyret plassert hos kunde og i bredbåndsoperatørens aksessnode. Det finnes som nevnt elektronikk som muliggjør overføring av praktisk talt ubegrensede informasjonsmengder over fiberkabler. Det er derfor kun økonomiske vurderinger som ligger til grunn for begrensningene som dagens typiske elektronikk i aksessnettverk medfører. En videre utvikling vil gi mer avansert elektronikk til lavere priser, og kapasiteten for massemarkedsprodukter vil derfor stadig øke. Det finnes i hovedsak to ulike arkitekturer for bygging av FTTH-nett som i det følgende vil bli beskrevet hver for seg på grunn av ulikheter: Passive optiske nett Et passivt optisk nett (PON) er et punkt-til-multipunkt-nett, hvor fiberen er et delt medium mellom operatørens node og flere kunder. Informasjonsstrømmen på én fiberkabel ut fra operatørnoden (OLT) videresendes til flere kunder gjennom passive splittere, som illustrert i figur 22. Opp til 64 kunder er koblet til hvert slikt nettsegment. All informasjon som sendes ut fra operatørnoden mottas på denne måten av alle kundeterminaler (ONT). I kundeterminalen filtreres all informasjon som ikke er adressert til den aktuelle kunden bort. GPON er valgt som teknologi for Telenors FTTH-utbygging. 29

30 Figur 22: Passivt optisk nett (PON). Kilde: Wikimedia Commons GPON er den relevante standarden for PON i Norge i dag og i årene fremover. Standarden 23 spesifiserer en nedstrømskapasitet per nettsegment på 2,5 Gbit/s, og en oppstrøms kapasitet på 1,2 Gbit/s. En lite utbredt variant har også oppstrøms kapasitet på 2,5 Gbit/s. Flere teknologier med høyere kapasitet per nettsegment er standardiserte eller under utvikling. 10G-PON 24 er ITUs neste GPON-standard. Den gir, som navnet indikere, 10 Gbit/s nedstrømskapasitet på hvert nettsegment. Oppstrømskapasiteten er 2,5 Gbit/s. 10G-PON er designet for sameksistens med GPON, og er derfor trolig Telenors valg som neste FTTHteknologi. En slik overgang er lite sannsynlig de nærmeste årene, da GPON tilbyr relativt god kapasitet samtidig som Telenor som andre operatører har fokus på utbygging av nye områder og ikke oppgradering av eksisterende. En alternativ teknologi til 10G-PON er IEEEs standard 10G-EPON 25, som gir 10 Gbit/s nedstrøms og 1/10 Gbit/s oppstrøms. WDM-PON er nok en annen teknologi, som er basert på at man i stedet for å sende informasjon over én og samme bølgelengde til alle kunder på et nettsegment benytter flere bølgelengder. Slik kan hver kunde få hver sin dedikerte bølgelengde, hvilket langt på vei vil gjøre et slikt PON-nett til et punkt-til-punkt-nett på logisk nivå. WDM- PON vil langt på vei oppheve kapasitetsbegrensningene som gjelder dagens PON og 10G- E/GPON. WDM-PON er imidlertid ikke standardisert, og ulike leverandørers proprietære løsninger er foreløpig kostbare. WDM-PON vil av disse grunner trolig ikke få betydning i det norske markedet i overskuelig fremtid ITU-T G (03/08) Gigabit-capable passive optical networks (GPON): General characteristics ITU-T G (01/10) 10-Gigabit-capable passive optical networks (XG-PON): General requirements IEEE 802.3av-2009 Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Gb/s Passive Optical Networks 30

31 Aktive optiske nett Et aktivt optisk nett (AON), illustrert i figur 23, er et nett hvor hver kundeenhet er koblet til operatørens aggregeringsnode på en dedikert fiberkabel, altså et punkt-til-punkt-nett. Denne teknologien er til nå valgt av alle FTTH-operatører i Norge, bortsett fra Telenor. Figur 23: Aktivt optisk nett (AON). Kilde: Wikimedia Commons Volumet av installert utstyr i norske AON-nett er i dag basert på 100 Mbit/s grensesnitt i utstyr hos sluttkunder og i aksessnode. En standard som spesifiserer opp- og nedstrømskapasitet på 1 Gbit/s har imidlertid eksistert i over 10 år, og utstyr som installeres hos kunder i dag støtter i stor grad denne standarden. Prisforskjellen på aksessnoder som støtter denne standarden er også marginal i dag, og slike noder installeres allerede i AON-nettene. Flere operatører tilbyr tjenester som utnytter denne kapasiteten, og det forventes at øvrig eksisterende kundeutstyr og aksessnoder basert på konkret etterspørsel fra kunder vil bli oppgradert til å støtte denne standarden. Tilgjengelig kapasitet Maksimal oppnåelig kapasitet PON I et PON deles kapasiteten i et nettsegment med opp til 64 kunder. Total kapasitet i hvert slikt nettsegment er teoretisk 2,4 Gbit/s nedstrøms og 1,2 Gbit/s oppstrøms. Maksimal oppnåelig kapasitet er begrenset av eventuell statisk fordeling av denne kapasiteten mellom kundene, og ytelser på det kundeplasserte utstyret. AON De fleste kunder på dagens AON har kundeterminaler og er tilkoblet aksessnoder som gir hver enkelt kunde en dedikert symmetrisk kapasitet på 100 Mbit/s eller 1 Gbit/s. Kapasiteten ned- og oppstrøms er altså lik. 31

32 <- oppstrøms kapasitet - [Mbit/s] - nedstrøms kapasitet -> - Nexia - Gjennomsnittlig kapasitet per bruker ved full kapasitetsutnyttelse PON Figur 24 viser kapasitet per kunde avhengig av antall kunder på hvert nettsegment. PON bygges som regel med opp til 32 eller 64 kunder per segment. 300 Passiv FTTH nedstrøms Passiv FTTH oppstrøms Antall kunder per nettsegment Figur 24: Kapasitet per kunde, PON Som figuren viser så er kapasiteten i PON svakt asymmetrisk, med et forholdstall nedstrøms til oppstrøms på ca. 2:1. Den teoretisk maksimal oppnåelige kapasiteten for en enkelt kunde er teoretisk lik total kapasitet i nettsegmentet, gitt at ingen andre kunder på samme segment er aktive samtidig. AON En kunde på et AON har en dedikert kapasitet i aksessleddet på 100 Mbit/s både ned- og oppstrøms med dagens utstyr, og er altså symmetriske. Opplevd kapasitet Opplevd kapasitet i FTTH-nett er grunnet teknologiens ytelser først og fremst begrenset av de grenser operatørene har satt for tjenestene som selges. Som eksempel tilbyr Telenor i dag Internett-tjenester med 50 Mbit/s symmetrisk kapasitet, mens enkelte Altibox-partnere tilbyr tjenester med 400 Mbit/s i symmetrisk kapasitet. I tillegg til slike Internett-tjenester utnytter kunden kapasitet ved å benytte operatørens øvrige tjenester, som for eksempel TV/videotjenester Kabel-TV-nett / HFC HFC-nett er bredbåndsnett som utnytter kabel-tv-infrastruktur. HFC står for hybrid fibrecoaxial, som en betegnelse på nett som kombinerer fiber- og koaksialkabel. HFC-operatørene 32

33 benytter fiberkabel i kjernen av sine nett, men utnytter eksisterende koakskabel opprinnelig bygget for kabel-tv for å nå helt ut til kundene. Figur 25: Arkitekturen i et HFC-nett. Kilde: Wikimedia Commons HFC-nettet utnytter koakskabelen fra operatørens node, optical node på figur 25 som et delt medium. På hvert slikt delt nettsegment er opptil flere tusen kunder tilkoblet, som deler tilgjengelig kapasitet i nettsegmentet. Skalerbarhet og begrensninger Fiberdelen av HFC-nett har som tidligere beskrevet praktisk talt ubegrenset kapasitet. Koaksialkabelen i ytterste del av nettet har en praktisk begrenset båndbredde. Standarden EuroDOCSIS er nyeste europeiske standard for dataoverføring på HFC-nett. Denne implementeres nå i HFC-nett i Norge. 27,28 Standarden spesifiserer frekvensområdet 5 til 65 MHz for oppstrøms trafikk. For nedstrømstrafikk er frekvenser fra 87,5 MHz og oppover tilgjengelig. Øvre frekvensgrense her er mellom 300 og 867 MHz avhengig hvordan nettet er satt opp. Frekvensområdet for nedstrømstrafikk er delt opp i kanaler med 8 MHz kanalbredde. Hver slik 8 MHz brede kanal rommer én analog TV-kanal sendt i den europeiske PAL-standarden, flere digitale kanaler, eller den kan brukes til dataoverføring. Dersom kabeloperatøren eksempelvis sender 10 analoge TV-kanaler på sitt HFC-nett, så okkuperer disse altså 10 kanaler. Kabeloperatørene har en rekke slike kanaler i sine nett i dag. Det forventes imidlertid at disse forsvinner i løpet av perioden frem mot 2015, og erstattes av digitale kanaler. Dermed kan hele frekvensspekteret fra 87,5 til 867 MHz med total kapasitet på ca 5500 Mbit/s benyttes for overføring av digital video og andre bredbåndstjenester. Kanalene på 8 MHz beskrevet over kan brukes for dataoverføring. Hver nedstrømskanal har en kapasitet på maksimalt 55,62 Mbit/s. Standarden krever at kundeterminalen støtter sammenslåing av minimum 4 slike kanaler. Alle kommersielt tilgjengelige kundeterminaler har til nå støttet 4 kanaler, men det er nye utgaver på vei som støtter sammenslåing av 8 kanaler

34 Det er ingenting i veien for at det frem mot 2015 vil komme kundeutstyr som kan utnytte enda flere kanaler samtidig. Kanalene for oppstrøms trafikk er 6,4 MHz brede, hvilket gir rom for ca. 9 kanaler. Oppstrøms benyttes en annen moduleringsteknikk som gir 30,72 Mbit/s per 6,4 MHz kanal, med resulterende total kapasitet på ca 250 Mbit/s. Også oppstrøms kan opptil 4 kanaler slås sammen mot én sluttkunde. Transportdelen av HFC-nett er i all hovedsak fiberbasert. Kapasiteten i transportnettene kan dermed oppgraderes i takt med kapasitetsbehovet uten begrensninger utover utstyrskostnader. Tilgjengelig kapasitet Den koaksbaserte aksessdelen av et HFC-nett er et delt medium. Kapasiteten i et nettsegment deles dermed på et antall brukere. Et typisk antall kunder per nettsegment ligger i dag mellom 250 og Det er mulig å redusere dette antallet ytterligere gjennom å splitte opp eksisterende nettsegmenter ved å etablere flere aksessnoder. Kostnaden forbundet med dette er sterkt økende med redusert antall kunder per node, da det kreves mer fysisk tilrettelegging og trekking av ny kabel jo nærmere en kommer sluttkunden. Med Mbit/s tilgjengelig nedstrøms og 250 Mbit/s oppstrøms er HFC-nett sterkt asymmetriske med hensyn til kapasitet, med et forholdstall nedstrøms/oppstrøms på ca. 20:1. Enkelte operatører har bygd nettene slik at nettsegmentene oppstrøms er mindre enn nedstrøms, slik at det er færre kunder per nettsegment oppstrøms, men også disse nettene er fortsatt sterkt asymmetriske. Maksimal oppnåelig kapasitet Figur 26 viser opp- og nedstrømskapasitet per kunde, i en skala relevant for norske HFC-nett. 34

35 <- oppstrøms kapasitet - [Mbit/s] - nedstrøms kapasitet -> - Nexia - HFC nedstrøms HFC oppstrøms Antall kunder per nettsegment Figur 26: Kapasitet per kunde, HFC Som figuren viser så kan HFC-nett bygget med små nettsegmenter tilby god kapasitet nedstrøms, mens oppstrømskapasitet er begrenset. Gjennomsnittlig kapasitet per bruker ved full kapasitetsutnyttelse Gitt kundeutstyret som er kommersielt tilgjengelig i dag og støtter sammenslåing av 4 kanaler så er teoretisk maksimal oppnåelig nedstrømskapasitet per kunde ca. 200 Mbit/s. Neste generasjon med 8 kanaler vil gi en maksimal kapasitet per kunde på ca. 400 Mbit/s. Vi regner med at kundeutstyr som støtter maksimalt 4 eller 8 sammenslåtte kanaler vil være dominerende i markedet frem mot Oppstrøms gir 4 sammenslåtte kanaler 120 Mbit/s som teoretisk maksimal oppnåelig kapasitet for en enkelt bruker. Opplevd kapasitet Opplevd kapasitet er i likhet med for FTTH-nett i hovedsak begrenset av operatørenes tjenestespesifikasjoner. I tillegg til blant annet TV-tjenester tilbyr eksempelvis Get Internetttjenester med kapasitet på 200 Mbit/s nedstrøms og 10 Mbit/s oppstrøms, mens Canal Digital tilsvarende tilbyr 100/2,5 Mbit/s DSL DSL er en fellesbetegnelse for en teknologifamilie for overføring av digitale data over ordinære telefonlinjer. DSL deler den samme telefonlinjen som brukes til analog telefoni eller ISDN, som illustrert i figur 27. ADSL utnytter et høyere frekvensområde enn taletelefonien. Den laveste delen av frekvensspekteret på telefonlinjen brukes av analog telefoni eller ISDN, og høyere frekvenser utnyttes for oppstrøms- og nedstrømsdata. Frekvensområdene for taletrafikk skilles fra frekvensområdene for DSL ved hjelp av en splitter/filter hos kunden. 35

36 Figur 27: Prinsippskisse DSL. Kilde: Wikimedia Commons Andre varianter av DSL utnytter enda høyere frekvensområder enn ADSL for å øke kapasiteten. Skalerbarhet og begrensninger Signaler sendt over en telefonlinje har en rekkevidde begrenset av signalstyrke, frekvens og linjens kvalitet. Signalstyrken svekkes gradvis når lengden på linjen øker. Høyere frekvenser svekkes mer enn lave frekvenser. I tillegg vil signaler fra en linje smitte over til nærliggende linjer, hvor de oppfattes som støy. For å redusere denne effekten, kalt krysstale, må signalstyrken ikke være for høy. For DSL er rekkevidden i kombinasjon med støyproblematikken den viktigste begrensende faktor for kapasiteten. De fleste nodepunktene for DSL, kalt DSLAM, har blitt oppgradert med høykapasitetstilkoblinger til operatørens transportnett siden årtusenskiftet. Det gjenstår likevel fortsatt et antall DSLAMer som har begrenset kapasitet videre inn i operatørens nett. Dette medfører at tilgjengelig kapasitet for kundene er begrenset, og operatøren kan bare tilby lavkapasitetsprodukter på de aktuelle stedene. Forskjellige varianter og versjoner av DSL-standarden er lansert for å gi best mulig kapasitet på ulike linjelengder. Mest aktuelle for det norske markedet er: ADSL var den første DSL-teknologien som ble utbygd i Norge, og er fremdeles utbredt. ADSL gir i frekvensområdene tildelt i Norge en kapasitet på opptil 6 Mbit/s nedstrøms og 1 Mbit/s nedstrøms. Maksimal linjelenge er 5,5 kilometer, som gir kapasiteter på 0,2 Mbit/s nedstrøms og 0,1 Mbit/s oppstrøms. ADSL2+ er en videreutvikling av ADSL, som blant annet tar i bruk høyere frekvenser for økt overføringskapasitet. ADSL2+ får gradvis større utbredelse gjennom etablering av nye og utvidelse og oppgradering av ADSL-sentraler. ADSL2+ gir kapasiteter på opptil 20 Mbit/s nedstrøms og 1,2 Mbit/s oppstrøms. VDSL/VDSL2 kan utnytte frekvensområder opp til 30 MHz, og gir en samlet kapasitet på opptil 200Mbit/s på svært korte linjer. Kapasiteten kan deles opp symmetrisk eller asymmetrisk. I Norge har Telenor godkjent å bruke frekvensområdet opptil 12 MHz. NextGenTel tilbyr kapasiteter opptil 40Mbit/s nedstrøms og 20Mbit/s oppstrøms på linjer kortere enn 800 meter

37 Figur 28: SHDSL linjelengder og kapasitet. Kilde: NSGate SHDSL er en variant av DSL-teknologien som primært brukes av bedrifter. I motsetning til ADSL, benytter SHDSL også frekvensområdet normalt avsatt til telefoni til å overføre data. Kapasiteten er symmetrisk, med opptil 2,3 Mbit/s i hver retning over en avstand på opptil 3 kilometer. Det er mulig å kjøre SHDSL over inntil fire parallelle linjer mellom operatør og kunde, såkalt bonding, hvilket gir en samlet kapasitet på opptil 9,2 Mbit/s. Siste versjon av SHDSL-standarden 30, kalt SHDSL.bis, beskriver en utvidelse av kapasiteten per linje til 5,7 Mbit/s. Også standardens Annex F kan kjøres over flere parallelle linjer for å oppnå høyere kapasitet. Figur 28 viser sammenhengen mellom linjelengde og kapasitet for forskjellige moduleringsvarianter av SHDSL. Regulering i Norge begrenser imidlertid frekvensområdet slik at maksimal kapsitet per linje er ca. 3 Mbit/s

38 Tilgjengelig kapasitet Maksimal oppnåelig kapasitet Figur 29: ADSL(2+) og VDSL - linjelengder og kapasitet. Kilde: Wikimedia Commons Figur 29 illustrerer sammenhengen mellom linjelengde og nedstrømskapasiteter for de teknologiene som er relevante for privatmarkedet. Figuren viser kapasitetsintervaller for gitte kapasiteter. Intervallene skyldes at linjekvaliteten varierer, noe som påvirker oppnåelig kapasitet. Figur 30 viser fordelingen av linjelengder i det norske telenettet. 31 Sammenstiller man de to figurene ser man at andelen norske kobberaksesslinjer som vil kunne utnytte VDSL-teknologien med nedstrømskapasiteter opp mot 50 Mbit/s i praksis er liten, i gjennomsnitt vil dette kanskje gjelde 20 prosent av linjene på en sentral. Knapt halvparten av kundene kan i teorien tilbys nedstrømskapasiteter opp mot 20 Mbit/s med ADSL2+, og cirka 70 prosent av kundene kan tilbys ca 10 Mbit/s

39 Andel linjer - Nexia % 100 % 80 % 60 % Andel per intervall Akkumulert andel 40 % 20 % 0 % Linjelengde [m] Figur 30: Fordeling av linjelengder i Telenors kobberaksessnett. Kilde: PT 32 Mulig videre utvikling En økning av kapasiteten for DSL kan følgelig oppnås enten gjennom å forbedre teknologien, eller ved å gjøre linjelengdene kortere og kvaliteten på kobberkablene bedre. Linjelengdene kan kortes ned gjennom å flytte sentralene nærmere kundene. Det er ikke kjent at Telenor, som disponerer det norske kobbernettet, har en slik strategi. Kostnadene forbundet med etablering av slike utskutte sentraler i stor skala vil være formidable, og kostnadsgapet til FTTH-utbygging kan bli så lite at det er en mer attraktiv strategi. En annen mulighet for å øke kapasiteten per kunde er å utnytte flere parallelle kobberlinjer, blant annet kjent som VDSL2 bonding. Mange privatkunder og de fleste bedrifter har i dag tilgang til flere trådpar til nærmeste sentral. Ved å kombinere to eller flere trådpar kan kapasiteten økes betydelig. Enkelte operatører har lansert ADSL2+-tjenester, både i privat- og i bedriftssegmentet, som benytter to kobberpar. 33 En annen teknologi, Vectoring, er en avansert teknologi for eliminasjon av støy mellom DSLlinjer gjennom styring av støybildet for flere linjer samlet. Vectoring kan vesentlig redusere behovet for å justere ned kapasiteten på DSL-linjene på grunn av støy, slik at korte (under 500 meter) linjer kan oppnå 100 Mbit/s nedstrømskapasitet 34. Denne teknologien er imidlertid først og fremst nyttig for korte linjelengder 35, og er således relevant for et mindretall av norske kobberlinjer. Telenor har foreløpig ingen konkrete planer om å ta denne teknologien i bruk. 36 Gjennomsnittlig kapasitet per bruker ved full kapasitetsutnyttelse DSL-teknologien er i utgangspunktet en punkt-til-punkt-teknologi, noe som tilsier at gjennomsnittlig kapasitet er lik maksimal teoretisk kapasitet. Dette er imidlertid en sannhet med Alcatel-Lucent: Get to Fast, Faster: Accelerate the existing Copper Plant with VDSL 2 VECTORING and BONDING Strategic White Paper IEEE Spectrum, October 2011: Copper at the Speed of Fiber? 39

40 modifikasjoner, da trafikk på én kundes linje kan oppfattes som støy på en annen linje, og redusere kapasiteten. Betydningen av denne effekten varierer sterkt. Opplevd kapasitet Opplevd kapasitet for DSL-tjenester er i all hovedsak begrenset av linjelengden og kvaliteten på kobberlinjen for øvrig. Disse kvalitetsparameterne er vanskelige å forutsi, og operatørene har derfor i stadig større grad gått over til å selge tjenester som opptil en gitt kapasitet. Telenor oppgir eksempelvis hastighet opptil 16/0,8 Mbit/s for sin beste ADSL-tjeneste, og tilsvarende 40/10 for VDSL. Anslagene for kapasitet på hver enkelt linje basert på blant annet linjelengde er imidlertid konservative, så kunden kan i de fleste tilfeller forvente opplevd kapasitet opp mot opptil-nivået. For DSL baseres denne solgte Internett-kapasiteten, i motsetning til for FTTH og HFC, på linjens totale kapasitet. Eventuelle andre tjenester, som eksempelvis videotjenester, utnytter den samme teknisk tilgjengelige kapasiteten på linjen Oppsummering - faste aksessteknologier Begrensningene og utfordringene knyttet til de ulike teknologiene varierer. For DSL er avstand fra sentral til kunde en utfordring som gjør at mange av kundene ikke vil kunne få tilbud om nedstrømskapasiteter over 10 Mbit/s. I tillegg er DSL utsatt for støy og andre forstyrrelser, noe som gjør det vanskeligere å levere kvalitetskritiske tjenester som eksempelvis HDTV. Utfordringene til DSL ligger i høy grad på fysisk nivå, med dempning, støy og lignende som viktigste begrensninger. En betydelig videreutvikling for DSL-teknologien som løser disse problemene frem mot 2015 er lite sannsynlig. En fysisk flytting av DSL-sentraler nærmere sluttkundene er kanskje det eneste grepet som kan gjøre DSL aktuell som aksessteknologi for høykapasitetstjenester for en større andel av bredbåndskundene. Dette vil imidlertid være kostnadskrevende dersom man ønsker høy dekningsgrad, og kombinert med ytterligere økning i kapasitetsbehov i fremtiden fremstår dette som lite attraktivt i stor skala. Den siste utviklingen innen HFC har gjort teknologien til et godt alternativ for å levere med god nedstrømskapasitet. Dette forutsetter imidlertid at HFC-nettene er bygd eller oppgradert med små nettsegmenter, som vist i figur 31. I gamle HFC-nett med mange kunder per nettsegment vil det være kostnadskrevende å splitte disse opp i mindre segmenter for å tilby høye kapasiteter. 40

41 <- oppstrøms kapasitet - [Mbit/s] - nedstrøms kapasitet -> - Nexia HFC nedstrøms HFC oppstrøms Passiv FTTH nedstrøms Passiv FTTH oppstrøms Aktiv FTTH nedstrøms Aktiv FTTH oppstrøms Antall kunder per nettsegment Figur 31: Dimensjonering av FTTH- og HFC-nett Kombinasjonen av analoge og digitale TV-kanaler samt IP-trafikk gjør HFC-teknologien godt egnet å levere multimedietjenester. HFC har imidlertid en stor utfordring på kapasitet ut fra kunden (oppstrøms), som vist i figuren. Den fysiske båndbredden i HFC-nett er imidlertid stor, så man kan ikke utelukke nye standarder og protokoller som løser dette på lengre sikt. FTTH har vist seg å være det foretrukne valget ved etablering av bredbåndsnett med høy kapasitet i nye områder. Fiberteknologien tilbyr skalerbarhet og sikkerhet rundt dekning av kapasitetsbehov i overskuelig fremtid. Fiberkabel er også fysisk mye lettere og mer medgjørlig enn tyngre kobberkabler. I motsetning til HFC-nett og DSL, så er hovedutfordringen for FTTH at det historisk sett er lagt lite fiber egnet for FTTH-utbygging. I valget mellom arkitekturer har passive og aktive FTTH-nett ulike fordeler og ulemper. Aksessteknologi Maks oppnåelig Snitt/bruker ved full utnyttelse Opplevd FTTH AON FTTH PON 100 HFC ADSL DSL Tabell 1: Kapasiteter for faste aksessteknologier oppsummert Tabellen over oppsummerer de tre kapasitetsbegrepene for faste aksessteknologier. For samtlige er maksimal oppnåelig kapasitet oppgitt. For HFC, som eneste delt medium-teknologi, er gjennomsnittlig kapasitet per bruker ved full kapasitetsutnyttelse vist. For samtlige faste aksessteknologier er opplevd kapasitet tilnærmet lik maksimal oppnåelig kapasitet, og eventuelle begrensninger ligger hovedsakelig på tjenestenivå. 41

42 4.1.9 Trådløse aksessteknologier Innledning Figuren nedenfor gir en oversikt over de mest aktuelle teknologiene for trådløs bredbåndsaksess de nærmeste årene. I hovedsak har det en tid vært to konkurrerende teknologifamilier: GSM-standarden og dens videreutvikling (EDGE, UMTS, HSPA, LTE), standardisert av organisasjonen 3GPP CDMA2000-standarden og dens videreutvikling (EV-DO, UMB), standardisert av organisasjonen 3GPP2 GSM-standarden dominerer markedet, og har nær 90 prosent markedsandel på verdensbasis. Andelen ser fortsatt ut til å være økende. I tillegg er WiMAX-standarden, basert på standarder fra IEEE og sertifisert av WiMAX Forum, utviklet som en konkurrerende teknologifamilie, både for fast og mobilt bredbånd. Utbredelsen er begrenset. Figur 32: Teknologifamilier for mobilt bredbånd. Kilde: 3gamericas De aktuelle teknologiene, deres egenskaper og antatte potensial blir beskrevet nærmere i de påfølgende kapitlene. figur 32 viser en samlet oversikt over utviklingsløpet for de ulike teknologiene. 42

43 GSM/UMTS/HSPA/LTE Spektrum Denne teknologifamilien benytter såkalt FDD (Frequency Division Duplex) som aksessmetode, dvs. at de to transmisjonsretningene (til og fra basestasjonen) benytter hvert sitt frekvensbånd. Mengde spektrum for et slikt system benevnes derfor 2xY MHz, altså Y MHz for hver av de to transmisjonsretningene. Dette kalles også for paret spektrum. Tradisjonelt har GSM-familien innen Europa benyttet følgende frekvensbånd: GSM: 900 MHz- og 1800 MHz-båndet, med henholdsvis 2x35 MHz og 2x75 MHz totalt tilgjengelig båndbredde. I Norge er det fortsatt ledige ressurser i 1800 MHzbåndet, mens 900 MHz-båndet er fullt ut allokert til eksisterende operatører. UMTS/HSPA: 2,1 GHz-båndet, med 2x60 MHz tilgjengelig kapasitet. Telenor, NetCom, HI3G og Mobile Norway har hver sin 3G-lisens med båndbredde 2x15 MHz. Tendensen innen EU er at frekvensressurser tildeles på teknologinøytral basis. Post- og teletilsynet (PT) følger også denne linjen. I tråd med dette vil GSM-båndene i Norge bli reallokert til også å kunne benyttes for UMTS og LTE. Det er tatt grep for å reallokere spektrum i 900 MHz-båndet for å kunne benytte HSPA. Også 1800 MHz-båndet er i ferd med å tas i bruk til LTE, hvilket vil medføre at dekningsområdet for LTE utvides betydelig og at kapasiteten for mobilt bredbånd økes betydelige deler av landet. Frekvenstillatelsene i dette båndet løper imidlertid ut i 2012 og 2013, og skal tildeles gjennom en ny frekvensauksjon. 37 2,6 GHz-båndet var opprinnelig øremerket som et utvidelsesbånd for UMTS. Dette båndet, som totalt er på 190 MHz ( MHz) ble i 2007 auksjonert på teknologinøytral basis Fordelingen av dette spektrumet er vist i figuren under. Figur 33: Fordeling av frekvenstillatelser i 2,6 GHz-båndet. Kilde: Post- og teletilsynet Som figuren viser har Netcom 2x20 Mhz paret spektrum i dette båndet, mens Telenor har dobbelt så mye. Cayman spec 2,6 GHz-båndet har rikelig med kapasitet, men rekkevidden av disse høye frekvensene er begrenset. Skal mobilt bredbånd få landsdekkende utbredelse (som GSM i dag har), kreves tilgang på lavere frekvensbånd. 900 MHz-båndet er nevnt, men kapasiteten er begrenset, og båndet må dessuten i overskuelig fremtid også benyttes for GSM. Det såkalte såkalte digital-dividende-båndet er derfor det mest relevante båndet for landsdekkende mobilt bredbånd med tilstrekkelig høy kapasitet. En arbeidsgruppe i regi av PT anbefalte i 2008 en teknologinøytral auksjon. Saken ligger for tiden til behandling i Samferdselsdepartementet. Det kan bemerkes at 450 MHz-båndet er det norske frekvensbåndet for mobile systemer som gir den aller største rekkevidden (ble tidligere brukt til NMT450, nå til CDMA450). Dette båndet benyttes ikke globalt for mobile systemer på samme måte som de øvrige bånd som er beskrevet

44 Markedsutsiktene framover er derfor også usikre, og storskalafordelene vil uansett være mye mindre enn for systemer i de øvrige bånd. Vi tror per i dag ikke at nett og terminaler for LTE i dette båndet vil være tatt i bruk i særlig grad i løpet av overskuelig fremtid (UMTS er ikke aktuelt, siden båndet kun er på 2x4,5 MHz). Tilgjengelig kapasitet Mens rekkevidden for en basestasjon først og fremst bestemmes av frekvensbåndet som benyttes, er ytelsen (kapasiteten) for en gitt teknologi først og fremst avhengig av hvor mye spektrum operatøren har tilgjengelig. Minste båndbredde for UMTS/HSPA er 2x5 MHz, mens LTE er spesifisert for å kunne benytte båndbredder fra 2x1,4 MHz og opp til 2x20 MHz. De høye datakapasitetene som man ofte refererer til for LTE forutsetter som regel den høyeste båndbredden, altså 2x20 MHz. Så stor båndbredde blir først og fremst tilgjengelig i 2,6 GHz båndet. Maksimal oppnåelig kapasitet De kapasitetene som er indikert i den tidligere viste figur 32 er teoretiske maksimalkapasiteter under gitte forutsetninger. I tråd med figuren, og som følge av dagens spektrumsutnyttelse, er teoretiske maksimalkapasiteter nedstrøms per i dag: EDGE: 384 kbit/s HDSPA: 42,2 Mbit/s LTE: 384 Mbit/s nedstrøms HSPA+ og LTE-teknologiene utvikles stadig videre. Figuren under viser utviklingsløpet for HSPA+, som med MIMO kan oppnå 42 Mbit/s nedstrøms i én 5 MHz-carrier, men som ved utnyttelse av flere kan oppnå flerdobling av kapasiteten. Både UMTS, HSPA, HSPA og LTE hører terminologimessig hjemme under betegnelsen 3G, altså 3dje generasjons mobilnett (NMT var 1ste generasjon, GSM var 2dre generasjon). Innen 2015 må vi regne med at også 4G mobilnett er blitt en kommersiell realitet. 44

45 For neste generasjon av LTE, LTE Advanced, er målet å overoppfylle ITU-Rs spesifikasjoner for 4G, som blant annet krever 1 Gbit/s maksimal teoretisk nedstrømskapasitet gitt mindre spektrum på mindre enn 67 MHz spektrum. De norske operatørene har i varierende grad tatt i bruk de siste versjoner av teknologiene. Netcom oppgir eksempelvis på sin side følgende tabell over tjenester og kapasiteter. Figur 34: Teoretisk og forventet opplevd kapasitet for ulike tjenester og teknologier. Kilde: Netcom Gjennomsnittlig kapasitet per bruker ved full kapasitetsutnyttelse I likhet med faste aksessteknologier med delte medium må brukere av mobilt bredbånd dele på tilgjengelige frekvensressurser i cellen de befinner seg i. Figur 35 viser sammenhengen mellom forventet opplevd kapasitet og antall aktive brukere i en radiocelle for LTE. Figuren er basert på praktiske tester og teoretiske beregninger gjennomført av LTE/SAE Trial Initiative. 38 Som figuren viser faller forventet opplevd kapasitet tilnærmet lineært når antallet aktive brukere øker. Dette gjør LTE, i likhet med andre mobilteknologier som utnytter delt medium, uegnet for utstrakt bruk av høykapasitetstjenester med mindre man bygger et stort antall basestasjoner for å redusere antall aktive kunder per sektor

46 Figur 35: Opplevd kapasitet ved samtidige nedlastinger, 20 MHz, LTE. Kilde: LSTI Praktiske tester av LTE i Norge 39 har indikert en lineær sammenheng mellom antall aktive brukere og kapasitet per bruker. Opplevd kapasitet Netcoms tall i figur 34 gir et godt bilde på forventet opplevd kapasitet. Intervallene er brede, noe som skyldes at parametere som antallet brukere i en celle og avstand fra basestasjonen kan variere mye. Oppgitte brukeropplevde kapasiteter forutsetter et bruksmønster likt dagens mønster, med sporadisk utnyttelse av kapasiteten til tjenester som i all hovedsak er lite kapasitetskrevende. Ved høy utnyttelse av kapasitet fra mange samtidige brukere reduseres brukeropplevd kapasitet betydelig CDMA2000 Spektrum På global basis er CDMA2000-teknologien tatt i bruk i en rekke frekvensbånd, mens i Norge er det foreløpig anvendelse i 410 MHz og 450 MHz-båndet som er aktuell. Disse frekvenstillatelsene innehas i dag av ICE/Nordisk Mobiltelefon. ICE ble opprinnelig (i 2004) tildelt båndet som ble tidligere ble benyttet til NMT450, på 2x4,5 MHz. Etter det har de sikret

47 seg ytterligere 2x0,5 MHz rett nedenfor NMT-båndet, og dessuten 2x1,8 MHz i 410 MHzbåndet. 410 MHz-båndet er foreløpig ikke tatt i bruk. Det er ikke plass til flere operatører i 450 MHz-båndet, og det vil neppe bli mer enn en den ene CDMA-operatøren i Norge. At ytterligere introduksjon i Norge av CDMA2000 ikke ansees som sannsynlig kommer dels av at systemet til nå er utviklet for andre frekvensbånd enn de Norge/Europa benytter i til mobilkommunikasjon, og dels av den sterke markedsposisjonen GSM-familien har opparbeidet seg. Tilgjengelig kapasitet Maksimal oppnåelig kapasitet Figur 32 viser at på samme måte som GSM-familien vil CDMA-familien videreutvikles over tid hva ytelse angår. ICE har i dag et nett med dekning over så å si hele Norge. 70 prosent av arealet og 90 prosent av husstandene er nå dekket. Nettet brukes foreløpig utelukkende til mobilt bredbånd, og er nylig oppgradert til versjonen EV-DO Rev. A (se figur 32). Denne versjonen har maksimal teoretisk ytelse på 3,1 Mbit/s nedstrøms og 1.8 Mbit/s oppstrøms, men som tidligere forklart vil den brukeropplevde kapasiteten være lavere. Typiske brukeropplevde kapasiteter kan være i området 600 kbit/sek 1,4 Mbit/s nedstrøms og Mbit/s oppstrøms. EV-DO Rev. B. Det brenner som nevnt i kapittel et blått lys for 4G -løsningen innenfor CDMA-familien, den såkalte UMB-standarden. Ledende CDMA-operatører som Verizon Wireless (USA), KDDI (Japan) og SK Telecom (Korea) har alle erklært at de i stedet for å ta i bruk UMB vil migrere til LTE. Det er derfor en gjengs oppfatning innen mobilbransjen at UMB ikke vil bli realisert. Gjennomsnittlig kapasitet per bruker ved full kapasitetsutnyttelse Opplevd kapasitet Det norske CDMA450-nettet i årene fremover må derfor antas å bestå av EVDO Rev. A og/eller Rev. B, avhengig av operatørens vilje og evne til å oppgradere dagens Rev. A-nett. ICE sier selv at de vil ta i bruk Rev. B fra slutten av Typiske brukeropplevde kapasiteter i et Rev. B- nett vil kunne være i området 1,5-3 Mbit/s nedstrøms og 600 kbit/s 1,5 Mbit/s oppstrøms. UMB, som var det planlagte arvtakeren til EV-DO, ble skrinlagt i 2008 da den ledende aktøren bak UMB Qualcomm, annonserte at de la ned satsningen og heller satset på LTE. Som allerede nevnt tror vi ikke at LTE i 450 MHz-båndet vil være et aktuelt alternativ i et perspektiv. 4.2 Transportnett Transportnettdelen av bredbåndsnettene knytter aksessnettene opp mot operatørens og dens samarbeidspartneres sentrale tjenesteplattformer samt mot utvekslingspunkter for Internetttrafikk Teknologi Transportnettdelen av transportnettene er basert på ulike teknologier. I de følgende delkapitlene beskrives de ulike teknologiene, og muligheter, begrensninger beskrives. Fiberbaserte transportnett Som beskrevet i aksessnettkapitlet er har optisk fiber som overføringsmedium meget høy kapasitet. Fiber er på grunn av rekkevidde og kompleksitet enda viktigere i transportnett. 47

48 Optiske fiberkabler på tykkelse med hårstrå kan bære store informasjonsmengder mellom sender/mottaker over svært lange avstander på grunn av lav signaldemping, og er immun mot elektromagnetisk interferens. Fiberkabel har på grunn av disse fordelene vært i bruk i transportnett i over 30 år. En fiberkabel består som regel av flere enkeltfibre i samme kabel. Enkeltfibrene benyttes som regel parvis for å sende informasjon i begge retninger, og det refereres derfor ofte til fiberpar. Større aktører kan velge å legge eksempelvis 96-pars fiberkabler i sine transportnett 40. Telenor referer til at de største kablene i transportnettet har 386 enkeltfibre. 41 For å lyssette og sende informasjon over fiberkabel i transportnett benyttes forskjellige teknologier. De mest aktuelle er beskrevet i det følgende: WDM Wave Division Multiplexing WDM setter opp lys i mange separate frekvensområder, eller farger, på en og samme fiberkabel. Hver av disse fargene har typisk hatt kapasitet til overføring av 2,5 eller 10 Gbit/s. I dag leveres DWSM-systemer med kapasitet på Gbit/s per farge, og det arbeides med standarder som vil støtte 100 Gbit/s per farge. Et DWDM-system har gjerne 80 ulike slike farger, eller kanaler, hvilket gir en total kapasitet på 3200 Gbit/s eller 3,2 Tbit/s per enkeltfiber. En fiberkabel med 96 par kan med andre ord ha en total kapasitet på over 300 Tbit/s ( Gbit/s). En tenkt, enkel fiberkabel over grensen fra Norge kunne altså teoretisk sett ha gitt hver enkelt norsk hjem cirka 150 Mbit/s dedikert kapasitet mot utlandet. DWDM har hovedsakelig vært benyttet på de mest belastede nettsegmentene mellom landsdeler og de største byene i landet. Andre typer WDM med kortere rekkevidde har tilsvarende vært benyttet på regionale strekk med høye kapasitetsbehov. Som en følge av at utstyrskostnadene for DWDM-utstyr stadig reduseres og kapasitetsbehovene øker har bruken av denne teknologiplattformen økt. Det forventes at denne utviklingen vil fortsette i årene fremover, slik at det stadig økende kapasitetsbehovet dekkes. Tempoet i utviklingen vil delvis påvirkes av aktørbildet, som beskrevet i et senere delkapittel. SDH Synchronous Digital Hiearchy SDH er en multipleksing-protokoll som opprinnelig ble utviklet og benyttet for overføring av linjesvitsjede samband over optisk fiber. SDH var tidligere den dominerende teknologien for informasjonsoverføring på fiberkabel. I Norge hadde, og har til dels, de store landsdekkende kapasitetstilbyderne landsdekkende SDH-nett. Disse nettene knyttet sammen landsdeler, regioner, og lokale noder i større byer. SDH er realisert som ulike firer-multipler av SDH-nivå 1, som har kapasitet til å overføre 150 Mbit/s. Det følgende nivået er STM-4 med 4 ganger denne kapasiteten, og høyeste nivå er STM-256 med overføringskapasitet på 38,5 Gbit/s. I takt med økningen i kapasitetsbehov og begrenset tilgang på fiberpar blir stadig flere fiberpar benyttet for SDH-samband lagt over på DWDM, hvor SDH-sambandene igjen kan realiseres på en eller flere bølgelengder Elmagasinet

49 Radiobasert tilknytning til fiberbaserte transpornett Radiolinjer har vært benyttet som transportmedium for blant annet aggregerte telefonkanaler i over 60 år 43. På samme måte benyttes i dag radiolinjer med vesentlig høyere kapasitet for transport av trafikk fra aksessnoder inn til fiberbaserte transportnett. Figur 36: Bruk av radiolinker i fiberbaserte transportnett. Kilde: Fibertower Figuren over viser hvordan radiolinjer benyttes i kombinasjon med fiberoptiske nett for å knytte mobilbasestasjoner til transportnettet, såkalt mobil backhaul. Det tas utgangspunkt i etablert, eller etablerer, fiberkabel frem til strategisk plasserte basestasjoner som har fri sikt til andre basestasjoner. Fra disse fibertilknyttede basestasjonene etableres så punkt-til-punkt radiohopp til de nærliggende basestasjonene. Radiohoppene til hver enkelt basestasjon kan ha kapasitet på over 1000 Gbit/s. 44 Formålet med bruk av radiolinjer er innsparing i forhold til etablering av fiberkabel frem til basestasjoner man ønsker kapasitet til. Kostnadene for et radiohopp med kapasitet på 300 Mbit/s kan være kroner 45, mens etablering av fiberkabel kan medføre kostnader på mange hundre kroner per trasémeter. Når et radiolinjesystem som benytter lave frekvenser kan ha rekkevidde på flere mil er det åpenbart at det er et godt alternativ på egnede strekninger. Kobberbasert backhaul Aksessnoder og basestasjoner som ikke er tilknyttet fibernett eller radiolinjer mates stort sett med kobberbasert teknologi. Mobilbasestasjoner har tradisjonelt vært matet med et antall kobberpar som hver har hatt en kapasitet på 2 Mbit/s. Netcom oppgir å bruke mellom to og fem slike linjer til sine basestasjoner. 46 Dette gir en total kapasitet per basestasjon på fire til ti Mbit/s, som skal dekke behovet for både tale- og datatrafikk Telektronikk 3/

50 4.2.2 Utbredelse av transportnett med høy kapasitet Nasjonale, regionale og lokale kapasitetsleverandører Flere aktører, hvorav Telenor og Ventelo er de største landsdekkende, tilbyr transportnettkapasitet eller mørk fiber som egne tjenester. Både Telenor og Ventelo har landsdekkende nett, hvilket betyr at de i forskjellig grad har tilknytningspunkter i de aller fleste om ikke alle kommuner. I tillegg har andre aktører regionale og lokale fibernett. Disse fibernettene er i stor grad etablert på kommersielle grunnlag, hvilket medfører at tilknytningspunkter hovedsakelig finnes i befolkningssentra eller på andre strategiske lokasjoner. HFC- og FTTH-operatører FTTH-aksessnettene har hatt fiberbaserte transportnett fra de ble bygget. HFC-nettene, som i sin tid var kabel-tv-nett har blitt knyttet opp mot fiberbaserte transportnett i takt med oppgraderinger til dagens Docsis 3.0-standard. Med over en halv million Internett-abonnenter på HFC og nesten kunder tilknyttet DSL-nett, så finnes det slike aksessnoder med fibertilknytning i nærheten av de fleste norske hjem. DSL-operatører Aksesspunktene, DSLAM, i DSL-nettene er stort sett etablert i gamle telefonsentraler eller andre aggregeringspunkter i de opprinnelige telefonnettene. I takt med utbygging av ADSL og i den senere tid VDSL består Telenors transportnett ut til DSLAM i dag stort sett av fiber 47. Telenor tilbød ved lansering i februar 2011 VDSL på cirka av totalt cirka 4000 sentraler. I løpet av måneder økte dette antallet til cirka Antallet sentraler som støtter ADSL med høye kapasiteter er langt høyere. Det anslås at Telenor har fiber til over 90% av sine cirka 4000 sentraler. Radiolinker har også som i mobilnett vært benyttet for å knytte sentraler til fibertilknyttede nærliggende sentraler. En rekke andre nasjonale, regionale og lokale operatører har bygget ut DSL-nett ved siden av eller i forkant av Telenors DSL-utbygging. DSLAMer i disse nettene er på samme måte som for Telenor i høy grad tilknyttet fiberbaserte transportnett. Mobiloperatører Et stadig økende tilbud av stadig høyere kapasiteter over mobilt bredbånd driver på samme måte som utviklingen i DSL-markedet behovet for høyere stamnettkapasitet. En LTE-basestasjon kan eksempelvis ha flere radioceller som hver har en kapasitet på over 100 Mbit/s. Mobiloperatørene ser derfor utbygging av transportnett med høy kapasitet til basestasjonene som en av de store utfordringene i utviklingen mot høy kapasitet på mobilt bredbånd. I slutten av 2010 hadde Telenor fibernett eller radionett med fiberkapasitet (se delkapittelet Radiobasert backhaul ) til cirka 20 prosent av basestasjonene, og ambisjoner om å øke denne andelen til cirka 50 prosent innen Telenor tallfester selv antallet basestasjoner i etterkant av LTE-oppgraderingen til kanskje Elmagasinet

51 Netcom har og bygger ut tilsvarende mobilnett som Telenor, med et noe lavere antall basestasjoner. Netcom må på samme måte som Telenor oppgradere transportnettet til basestasjonene, men har valgt Telenor som leverandør i stedet for å etablere eget transportnett. 51 Samlet utbredelse av fibertransportnett De ulike ovenfor nevnte fiberbaserte transportnett utgjør samlet tilgjengelige fibernett i landet. Figur 37: Andel husstander og avstander til fibernode, fylkesvis. Figuren over fra dekningsundersøkelsen viser andelen av norske husstander som bor innenfor 3, 2 og 1 kilometer fra nærmeste fibernode. På landsbasis har altså over 85% en fibernode innen kortere avstand enn 1 kilometer, hvilket utgjør et godt utgangspunkt for tilknytning til et bredbåndsnett med høy kapasitet. 4.3 Oppsummering: Aksess- og transportnettenes samlede betydning for muligheter og begrensninger for bredbåndskapasitet til sluttkundene Innledning Som beskrevet i de to foregående underkapitlene gir aksess- og transportnettene ulike muligheter og begrensninger på tilgjengelig kapasitet for bredbåndskundene. FTTH- og HFC-nett tilbyr høye kapasiteter i aksessnettet, og er nesten utelukkende knyttet til fiberbaserte transportnett som med forholdsvis enkle oppgraderinger kan levere tilstrekkelig transportkapasitet i overskuelig fremtid. Hovedutfordringen til disse aksessnettene er utbredelse, cirka 60 prosent 52 av norske husstander har i dag tilbud om tilknytning til slike nett. Denne andelen øker, men det skjer sakte på grunn av at etableringen av slike aksessnett er meget kostnadskrevende. En betydelig andel av de resterende husstandene vil trolig ikke få et slikt tilbud i overskuelig fremtid på grunn av at disse kostnadene overstiger inntektspotensialet i store områder. For DSL har vi sett at transportnettet stort sett er bygget ut med fiber, slik at transportnettkapasiteten ikke er en viktig begrensende faktor for kapasitet til sluttkundene. For DSL ligger begrensningen derimot i aksessnettet. Mindretallet som bor nært DSLAMen de er Nexia for fornyings- administrasjons- og kirkedepartementet: Bredbåndsdekning 2011, september