Mihin uusia verkkoja tarvitaan Mitä tulevilta verkoilta vaaditaan? Kuinka paljon tarvitaan nopeutta? Mitä verkoilla voisi tehdä? Esa Kerttula toimitusjohtaja Prof-Tel Oy www.proftel.fi professori LTY www.lut.fi 7-8.2.2007 Prof-Tel Oy 1
1. Mitä tulevilta verkoilta vaaditaan? mitkä tekijät ovat kaistanleveyden driver-voimia? prosessorien kustannus/tehokkuus-kehitys muistien kustannus/tehokkuus-kehitys DSP-kehitys kompression kehitys näyttöjen kehitys kotielektroniikka CD DVD Blue-ray TV HDTV Home-bus PAN, UWB, 802.11g 802.11n jne. Mitä ovat uudet verkot? puolijohderoadmap viihde-elektroniikkaroadmap kotiverkkojen roadmap 7.2.2007 Prof-Tel Oy 2
Mooren laki: Haasteet In 10 years, processors will be 100 times more powerful Think of a handset with 100 times more capability in 10 years! What should be the applications and services for that handset? 7.2.2007 Prof-Tel Oy 3
Growth of Storage Capabilities Lähde: Ender Ayanoglu UC Irvine EECS/CPCC/Calit2 11/01/2006, UCI EECS Colloquium 7.2.2007 Prof-Tel Oy 4
Kännykkä: Multimedialaite jokaisella aina mukana Voice Walkie-Talkie PDA Television Camcorder Photo Album Glucometer Camera Wallet FM Radio Bar Scanner Game Console PC MP3 Player Newspaper GPS Device Rolodex Pager 7.2.2007 Prof-Tel Oy 5
Viihde-elektroniikan huima kehitys 7.2.2007 Prof-Tel Oy 6
CD vs. DVD vs. Blue-ray Disc (BD) CES 2007: LG BH100 Blue-ray and HD-DVD player CD 0.7 GB /kerros DVD 4.7 GB /kerros BD 25 GB /kerros DVD 50 GB (2-kerros) - 9 tuntia HD-videoa - 23 tuntia SD-videoa HD-DVD (Toshiba, ) BD (Sony, ) 7.2.2007 Prof-Tel Oy 7
IEEE 802.11 Standards (Published/Proposed) Standard 802.11 802.11a 802.11b 802.11d 802.11e 802.11f 802.11g 802.11h 802.11i 802.11j 802.11k 802.11n Subject Original 802.11 spec, 1 Mb/s & 2 Mb/s OFDM, 5GHz, 54Mb/s DSSS, 2.4GHz, 11Mb/s Additional regulatory domains Quality of Service Enhancements Inter-access point protocol OFDM, 2.4GHz, 54Mb/s European regulatory requirements Security standards Regulatory enhancements (Japan) Radio Resource Measurements High Throughput Year (actual or expected) 1997 1999 1999 2001 2004 2003 2003 2003 2004 2005 2005 2006 802.11m 802.11p 802.11r 802011s Maintenance of the standard Dedicated short range communications Fast roaming Mesh networking 7.2.2007 Prof-Tel Oy 8
100 Mbit/s puhelinjohdoille? v. 1948 7.2.2007 Prof-Tel Oy 9
DSL: Speed over Twisted Pairs Lähde: Ender Ayanoglu UC Irvine EECS/CPCC/Calit2 11/01/2006, UCI EECS Colloquium 7.2.2007 Prof-Tel Oy 10
DSL Future Lähde: Ender Ayanoglu UC Irvine EECS/CPCC/Calit2 11/01/2006, UCI EECS Colloquium 7.2.2007 Prof-Tel Oy 11
Access Networks 7.2.2007 Prof-Tel Oy 12
2. Mitä ovat uudet verkot? 7.2.2007 Prof-Tel Oy 13
Uusia verkkoja ja platformeja (tässä esityksessä kurkistetaan vain muutaman vuoden päähän ) Fixed Broadband DOCSIS 3.0 100 Mb DSL FTTx Flash-OFDM Wireless Broadband DSL WiMax 3.5g Mobile evolution 4g B3g Ubiquitous Future networks, platforms IMS NGN All-IP VDSL 2 802.11 n DVB-H2 DVB-T2 Lyhyt kantama DVB-H DVB-T/C Broadcast WiHD UWB ZigBee 7.2.2007 Prof-Tel Oy 14
Langattomat verkkotekniikat Alueverkot 3g Hsdpa Wimax 2 14,4 70 Lähiverkot 802.11g 802.11n 54 540 Lyhyt kantama Bluetooth 2.0 Uwb 2,1 1300 Wireless HD 5000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Mbit/s Maksiminopeus 7.2.2007 Prof-Tel Oy 15
Langattomien tekniikoiden vertailu Hsdpa Wimax 802.11n Uwb Wireless HD Käyttötarkoitus Mobiiliverkko Laajakaista Lähiverkko Lisälaitteet Näyttöliitäntä Taajuus 2 GHz 2-11 GHz 2,4/ 5 GHz (4) 3-10 GHz 60 GHz Maksiminopeus verkkoon/ verkosta 14,4 / 0,384 Mbit/s 70 / 70 Mbit/s 540 / 540 Mbit/s (5) 1300 / 1300 Mbit/s 5000 Mbit/s (6) Tyypillinen nopeus verkosta 2 Mbit/s 10 Mbit/s 200 Mbit/s - - Kantama Soluverkko n. 50 km 30-40 m 5-10 m alle 10 m Päätelaitteen hinta ( ) 400-750 n. 500 (2) - - - Kuukausihinta ( ) 39,90 (1) n. 40 (3) - - - 1) Elisa Nopea Mobiilidata 1 Mbit/s, 2) joillakin operaattoreilla pakettihintoja, tarjolla myös vuokralaitteita, 3) Yhden megabitin liittymä, tarjolla useita nopeusluokkia 0,256-10 Mbit/s, 4) Suurin osa laitteista käyttää 2,4 gigahertsin taajuutta, 5) Wimedia tukee 480 Mbit/s siirtoa, 6) WiHD tukee vain kahden laitteen välistä siirtoa. Lähde: MikroPC 1/2007 7.2.2007 Prof-Tel Oy 16
IEEE 802 Wireless Space 7.2.2007 Prof-Tel Oy 17
ZigBee: Wireless Personal Area Network 7.2.2007 Prof-Tel Oy 18
WiMax BWA (Broaband Wireless Access) Intel formed WiMax Forum based on IEEE 802.16 IEEE 802.16-2004 (Fixed) and 802.16e (Mobile) 802.16-2001 obsolete, together with 802.16a, 802.16c OFDM, Scheduled (DOCSIS-like) MAC Both TDD and FDD WiMax Forum focused on 2.5 and 3.5 GHz (licensed), 5.8 GHz (unlicensed) bands Potential uses: Fixed BWA Mobile cell site backhaul Wi-Fi backhaul 3G alternative for mobile Lähde: Ender Ayanoglu UC Irvine EECS/CPCC/Calit2 11/01/2006, UCI EECS Colloquium 7.2.2007 Prof-Tel Oy 19
Intelin uudet prosessorituotteet 64-bit Core 2 Duo 802.11n Wimax pelit - broadband verkkovalmiudet Intel Centrino 2 Duo Mobile -Intel Core2 Duo Processor Intel Next-Gen Wireles-N - 802.11a/b/g/n - 300 Mbit/s (2,4 ja 5 GHz) -PCIexpresscard -SOC (Systemon Chip) Streaming video from Intel Viiv PC into Centrino 2 Duo -laptop The Intel WiMax Connection 2250-802.16-2004 and 802.16e-2005 -SOC 7.2.2007 Prof-Tel Oy 20
Status of WiMax? Sprint decided to get back into using its 2.5 GHz spectrum for 4G Wireless Networks to be built 2007-2009 Sprint and Nextel (acquired) jointly hold 2.5 GHz spectrum (MMDS) in 80 of the 100 top U.S. markets Previously Nextel considered Flarion, Sprint considered Navini and IP Wireless Sprint finally decided on WiMax as the technology, Motorola and Samsung as the equipment suppliers, and Intel as the chip maker Lähde: Ender Ayanoglu UC Irvine EECS/CPCC/Calit2 11/01/2006, UCI EECS Colloquium 7.2.2007 Prof-Tel Oy 21
7.2.2007 Prof-Tel Oy 22
Mobile WiMax Equipment Market Forecast 7.2.2007 Prof-Tel Oy 23
DOCSIS: Data Over Cable System Interface Specifications DOCSIS Evolution DOCSIS 1.0: Best Effort Data DOCSIS 1.1: Data and VoIP DOCSIS 2.0: Data, VoIP,, MPEG (ITU J.122, 12/02) DOCSIS 3.0: Higher speed, mobility Lähde: Ender Ayanoglu UC Irvine EECS/CPCC/Calit2 11/01/2006, UCI EECS Colloquium 7.2.2007 Prof-Tel Oy 24
Next generation DOCSIS 3.0 DOCSIS Version DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0 Services Broadband Internet Tiered Services VoIP Video Conferencing Commercial Services Entertainment Video X X X X X X X X X X X X X X X Consumer Devices Cable Modem VoIP Phone (MTA) Residential Gateway Video Phone Mobile Devices IP Set-top Box X X X X X X X X X X X X X X Downstream Bandwidth Mbps/channel 40 40 40 200 Upstream Bandwidth Mbps/channel 10 10 30 100 Lähde: Conexant, 2005 7.2.2007 Prof-Tel Oy 25
Broadband Evolution Lähde: Ender Ayanoglu UC Irvine EECS/CPCC/Calit2 11/01/2006, UCI EECS Colloquium 7.2.2007 Prof-Tel Oy 26
3. Kuinka paljon vaaditaan nopeutta? 7.2.2007 Prof-Tel Oy 27
Laajakaistatarpeita Nopeus 100 kbit/s 1 Mbit/s 1,5 Mbit/s 10 Mbit/s 50 Mbit/s Tyypillisiä palveluita Interaktiiviset Internet-sovellukset (http, e-mail, ftp, pelit, puhe,.) Musiikki Broadcast-laatuinen MPEG 2 -video Yksi HDTV-kanava ja kaksi peruskanavaa (web, TV, ) Täysi HDTV-tuki, triple play 7.2.2007 Prof-Tel Oy 28
1 Gbit/s per tilaaja vuonna 2015-2020? Oheisessa kuvassa liittymänopeuksien kehitys viimeisten 20 vuoden aikana. Siirtonopeudet per käyttäjä ovat kasvaneet ISDN-nopeuksista (64, 128 kbit/s) 20-kertaisiksi (2 Mbit/s) viimeisten 10 vuoden aikana Mikäli sama trendi jatkuu, mikä on hyvinkin todennäköistä, tulisi seuraavan sukupolven tilaajaverkoissa varautua jopa 1 Gbit/s nopeuteen per tilaaja jo seuraavien 10-15 vuoden aikana 7.2.2007 Prof-Tel Oy 29
Liittymäkapasiteetin kehitystrendi Lähde: Tjelta, Bråten, L-E., Howson, C., Montalant.T, Development in broadband wireless access, Broadband Europe, Brugge, Belgium, 8-10 Dec. 2004. Julkaisussa: LVM-julkaisuja, 76/2005, Verkkojen avoin käyttö (E. Kerttula) 7.2.2007 Prof-Tel Oy 30
4. Triple-play play vaatimukset verkolle ja operoinnille 7.2.2007 Prof-Tel Oy 31
Triple-play play -ajovoimat kohtaavat Source: Alcatel, 2006 7.2.2007 Prof-Tel Oy 32
Triple-play play palvelun tärkeimmt rkeimmät t onnistumistekijät Source: Alcatel, 2006 7.2.2007 Prof-Tel Oy 33
Operointi asettaa suuria haasteita 7.2.2007 Prof-Tel Oy 34
Seamless Wireline Wireless Access Network Source: Alcatel, 2006 7.2.2007 Prof-Tel Oy 35
Seuraavan sukupolven palveluvaatimukst 7.2.2007 Prof-Tel Oy 36
Kodin viestintäteknologiasta painetta suuremmille verkkonopeuksille 802.11n PC/Laptop - 12 x G-nopeus - 4 x G-kantama PC/Laptop Tukiasema USB 10/100 LAN PC-card SD HDTV Triple Play -Gold -Pronze -ON-net 50-100 Mbit/s 1920x1080 (1080i,p HD) 1280x1024 (SXGA) 1024x768 (XGA) VLAN /tilaaja HSI 1280x720 (720p HD) 640/720x480/483 (NTSC, SDTV) 800x600 (SVGA) Video n x 20 Mbit/s 352x240 (QCIF) esim. FTTH GigaE VoIP VoIP n x 1 Mbit/s VoIP Equipment Sales $493M 1Q 05 (up 40% over 1Q 04) $614M 2Q 05 (up 55% over 2Q 04) %5.8B ( 08) (proj.) HSI, High Speed Internet VoIP VoIP is is likely likely to to take take over over conventional telephony Expected Expected to to carry carry 40% 40% of of voice market in 2008 conventional telephony voice market in 2008 VoIP Service Revenue $1.3B 04 $19.9B 09 (proj.) 7.2.2007 Prof-Tel Oy 37
Miten tänne laajakaistaa--- 10 Mbit/s? 7.2.2007 Prof-Tel Oy 38
7.2.2007 Prof-Tel Oy 39
5. Mitä verkoilla voidaan tehdä - Open access verkot 7.2.2007 Prof-Tel Oy 40
Multimedia kilpailee vapaa-ajasta! Keskimääräisen Suomen teollisuudessa työskenyelevän henkilön ajan käyttö ikäalueella 16-65 vuotta (Saukkonen 1991) Ajan käyttö Työpäivän jälkeinen vapaa-aika (16 h/vrk) Viikonloput ja arkipyhät Varhaiseläke (keskim. eläkeikä 57 vuotta) Työssäoloaika Koulutus ennen työelämää Vuosilomat Sairaus Työajan lyhennys Muut poissaolot Armeija Vanhempainloma Aika 14 vuotta 10,6 vuotta 8 vuotta 6,2 vuotta 5 vuotta 2,4 vuotta 1,4 vuotta 1,2 vuotta 220 päivää 180 päivää 90 päivää % 28 % 21 % 16 % 12 % 10 % 5 % 3 % 2,4 % 1,2 % 1,0 % 0,3 % Työajan ulkopuolista aikaa on koulutus-, armeija- ja varhaiseläkeajat pois lukien työikäisestä 37 vuoden ajasta reilut 30 vuotta. Varsinaista työaikaa on vain 6,2 vuotta. 7.2.2007 Prof-Tel Oy 41
Kodin multimediapalvelut 7.2.2007 Prof-Tel Oy 42
Parempi TV ei pelkästään TV IP:n päällä ---vaan IPTV 7.2.2007 Prof-Tel Oy 43
2006: Video on the Internet 7.2.2007 Prof-Tel Oy 44
Global IPTV subscriber forecast Lähde: Multimedia Research Group, 2006 7.2.2007 Prof-Tel Oy 45
Global IPTV service revenue forecast Lähde: Multimedia Research Group, 2006 7.2.2007 Prof-Tel Oy 46
Open access -verkot Määritelmä Open access tarkoittaa sitä että palveluntarjoajat voivat vapaasti ja yhtenäisin ehdoin liittyä haluamaansa siirtoverkkoon ja tavoitella omia asiakkaita ja että käyttäjä voi vapaasti valita palveluntarjoajan. Open access on laajentunut käsittämään ISP-palvelujen lisäksi myös VoIP-palvelut ja videopalvelut (mm. VoD, IPTV) sekä sovelluspalvelujen tarjonnan (ASP). 7.2.2007 Prof-Tel Oy 47
Open access konseptin ominaisuudet siirtoverkko yhdistää tilaajat ja niiden valitsemat palvelun tarjoajat toisiinsa transparenttisesti (läpinäkyvästi) tilaajat pystyvät liittymään mihin tahansa valitsemaansa palveluntarjoajaan ISP- ja ASP-tarjoajat on yksinkertaista liittää siirtoverkkoon palveluntarjoajat huolehtivat IP-osoitteiden allokoinnista ja tilaajien autentikoinnista ja laskutuksesta tilaajien liikenne on täysin eristettyä toisistaan kaikilla palveluntarjoajilla voi olla oma peering-sopimus paikallisen liikenteen välityspisteen kanssa (Suomessa FICIX, L2-reititys). 7.2.2007 Prof-Tel Oy 48
Yleinen Open access periaate Open Access Platform Palvelut Loppukäyttäjät Palveluliitäntä Puhelin Tietokone LAN/WLAN TV PDA Access Palvelunhallinta Access-hallinta Laskutus Asiakastuki Access-palvelut Internet access (ISP) - portaalit, Internet Puhe VoIP, paikalliset + kansainväliset puhelut, mobiili Video VoD, TV-kanavia, (headend-liittymät) Sovelluspalvelut (ASP) Transport -palvelut 7.2.2007 Prof-Tel Oy 49
Looginen Open access Application Layer ISP/ASP Voice Switch Networked Storage Server Router / BRAS Core Switch Internet IP Service Layer RGW Access Concentrator Residential Gateway Set-top box FE Demarcation Core Layer Transport Network RGW RGW Access Layer Residential SOHO Med-Large Enterprise 7.2.2007 Prof-Tel Oy 50
Esimerkki nopeasta optisesta laajakaistaverkosta Dual-homing GbE Access 10 GbE N x 10 GbE runkoverkko Kansallinen backbone 10 GbE Kotiliittymä 100Base-FX Access Dual-homing GbE Access Edge Core Aggregation MPLS-pohjainen Metro/Core -verkko Monipalvelu Edge/Access 7.2.2007 Prof-Tel Oy 51
Käytännön n esimerkki optiseen Ethernet-verkkoon perustuvasta Triple-play play Open access toteutuksesta Video headends VoDpalvelimet Softswitch tai SIP-palvelimet Puhe- Set-top box Video lähteet gateway PSTN/ Class 5 Optinen Ethernet-transport ISP Internet Kotigateway BRAS BRAS (Broadband Remote Access Server) Fyysiset liitännät: Ethernet ja POTS Protokollat: DHCP (palvelin ja client), PPPoE, NAT, perusreititys, Ethernetkytkentä ja 802.1p/Q Hallittavuus VoIP: MGCP tai SIP Video: transparenttinen IGMP:n ja muiden vastaavien protokollien kanssa Portti- ja sovellus-pohjainen VLAN Virtuaaliyhteydet tilaajien ja palvelunantajien välillä MPLS-pohjainen multicast-puu ja pakettien replikointi Täysi IGMP v2 -tuki Taattu kaistanleveys ja päästä-päähän QoS < 50 ms katkossuoja Hallinta ja yhteyksien varaus Älykkyyttä reitittää ohjaussignaalit haluttuihin portteihin -DHCP - PPPoE -IP paketti L2TP tunnelointi ISP:eille Tilaajien tunnistus IP reititys 7.2.2007 Prof-Tel Oy 52
Kansannetti hanke Huom. Kansannetti on työnimi Ehdotus /E Kerttula (lokak. 2006) 7.2.2007 Prof-Tel Oy 53
Taustaa LVM-julkaisuja 76/2005, Verkkojen avoin käyttö, (Prof-Tel Oy, Esa Kerttula), ehdotus ensimmäisen kerran syksyllä 2005 julkinen keskustelu televisioluvista julkinen keskustelu digi-tv:stä /teknologia siirtyminen HD-tasoiseen katseluun kodeissa nopeaa (HD-DVD, Blue Ray, litteät isot näytöt /kotiteatteri) paine HDTV-tekniikkaan kasvaa, tulee tv-jakeluna arviolta 5 vuoden sisällä (teknisiä määrittelyitä jo valmistellaan) keskustelu hybridi-päätteistä (iptv, maanpäällinen HDTV) julkinen keskustelu analogisesta tv:stä, siirtyminen 31.8.2007 kansannetti -kirjoitus HS-mielipideosastossa 21.10.2006, Kalevassa 31.10 (Esa Kerttula) 7.2.2007 Prof-Tel Oy 54
Perusajatus (2 milj. TV-lupaa, 1.5 milj. laajalaistaliittymää) TV-maksu + laajakaistamaksut: 600 800 /vuosi/kotitalous: 1 1,3 Mrd /vuosi onko tämä iso vai pieni määrä euroja? Laajakaista ja internet kansalaisten tasa-arvon ja tiedonsaannin kannalta vähintään yhtä tärkeitä kuin televisio kootaan kansannetti -paketti peruspalveluiksi triple-play -liittymän (laajakaista, Internet, voip, video) ja digi-tv:n ympärille huippunopea laajakaista ja Internet tavoite 100 Mbit/s /kotitalous (minimi) kaupungit ja taajamat (kuitu) 2-10 Mbit/s syrjäseudut (langaton laajakaista) voip (standardoitu) iptv (aluksi broadcast siirtyminen unicast (VoD)) digi-tv, ja nykyiseen tv-maksuun sisältyvät tv- ja radio-ohjelmat (paketti 1, kuva) tai vaihtoehtoisesti malli, missä kaikki sisällöt olisivat vapaan kilpailun alaisia (uutiset, kulttuuri, dokumentit,..), (paketti 2, kuva) 7.2.2007 Prof-Tel Oy 55
Kansannetti -paketti, vaihtoehdot 1 ja 2 Vapaa kilpailu 1 Kansannetti -paketti 1 Muut sisällöt Maksulliset radio- ja TV-sisällöt Perus radio- ja TV-sisällöt Vapaa kilpailu 2 Kansannetti -paketti 2 Triple-play VoIP Internet Laajakaista IpTV Digi-TV Teknologiaplatform 7.2.2007 Prof-Tel Oy 56
valinta pakettien 1 ja 2 välillä on pitkälle poliittinen päätös aikataulu, 2007-2011 (vrt. uusi tietoyhteiskuntaohjelma) varsinainen tekninen toteutus riippuu paikallisista verkko-olosuhteista (kaupungit, taajamat, syrjäseudut), mutta oleellista olisi että toteutuksissa kuljettaisiin koordinoidusti samaan, hyvin määriteltyyn suuntaan koko maassa kansannetin eri komponenttien tarjonta asiakkaille (laajakaista, Internet, voip, iptv, digi-tv, sisällöt), mallina : vapaa kilpailu komponenteittain triple-play paketti yksi kokonaisuus säännelty kilpailu (verkoissa tuottokatto?) muu malli siirrytään televisiomaksusta ns. kansannetti maksuun (3-5 vuodessa), millä uutta verkkoa (kuitu, langaton laajakaista, maanpäällinen HDTV) ja peruspalveluja rakennetaan (vrt. TV-maksu nykyisin n. 200 /v, eli n. 400 M /v, laajakaista nyt n. 400-600 /v, yht. n. 600-800 /v kotitalous) 7.2.2007 Prof-Tel Oy 57
rahoitusmalleja useita nykyinen malli (markkinat hoitavat) budjettivaroista (esim. valtion omaisuutta myymällä) investoijakonsorttio muu malli TV-maksu + laajakaistamaksut: 600 800 /vuosi/kotitalous: 1 1,3 Mrd /vuosi voisiko tällä rahalla tehdä jotain paremmin/hyödyllisemmin? onko tämä pieni vai iso rahamäärä? = vain 2 x Fortumin viskaalien 1. optiot! = ¼ x Soneran Saksan 3g-lisenssi! molemmissa valtiolla keskeinen rooli! TV-lupiin ja laajakaistaan kuluttajien itse panostama 1-1,3 Mrd /vuosi on suuri, valtiolle tämä on pieni summa! valtion tulisi panostaa kansannettiin myös itse! 7.2.2007 Prof-Tel Oy 58
FINNET FOCUS OY Koko kansan Netti! 7.2.2007 Prof-Tel Oy 59
Kiitos! 7.2.2007 Prof-Tel Oy 60