Als eerste Europese telecomprovider rolde Ziggo Docsis 4.0 grootschalig uit op zijn netwerk. Door die nieuwe technologie krijgen meteen miljoenen huishoudens toegang tot downloadsnelheden van 4Gbit/s en 8Gbit/s. John Louwerse is technical platform lead hfc bij VodafoneZiggo. Tweakers sprak met hem over hoe je zo'n uitrol realiseert, welke kinderziektes je tegenkomt en waarom de uploadsnelheid nog altijd achterblijft. "Als je als eerste zo'n stap zet, werken dingen in het veld soms anders dan in het lab."
Als eerste Europese telecomprovider rolde Ziggo Docsis 4.0 grootschalig uit op zijn netwerk. Door die nieuwe technologie krijgen meteen miljoenen huishoudens toegang tot downloadsnelheden van 4Gbit/s en 8Gbit/s. John Louwerse is technical platform lead hfc bij VodafoneZiggo. Tweakers sprak met hem over hoe je zo'n uitrol realiseert, welke kinderziektes je tegenkomt en waarom de uploadsnelheid nog altijd achterblijft. "Als je als eerste zo'n stap zet, werken dingen in het veld soms anders dan in het lab."Ziggo kan door de komst van Docsis 4.0 meteen 2,3 miljoen huishoudens in onder meer Utrecht en Amsterdam een downloadsnelheid van minimaal 4Gbit/s bieden. De helft van die huishoudens kan zelfs tot 8Gbit/s gebruiken. De provider breidt de beschikbaarheid van de snelheden de komende tijd geleidelijk verder uit.
Ziggo voerde de upgrade uit met Extended Spectrum Docsis (ESD). Dat breidt het frequentiebereik op de coaxkabel uit van 1,2GHz naar 1,8GHz. De frequentieblokken voor upload en download blijven gescheiden. Om ESD mogelijk te maken moest Ziggo apparatuur in wijkcentrales en -kasten, zoals versterkers, splitters en taps, vervangen door componenten die geschikt zijn voor 1,8GHz.
De andere optie bij Docsis 4.0 is Full Duplex Docsis (FDX). Hierbij passen providers hun netwerk zo aan dat het mogelijk wordt om tegelijkertijd data te verzenden en ontvangen binnen hetzelfde frequentiebereik. Dat werkt het beste als er geen versterkers tussen de wijkcentrales en de gebruiker zitten. Daarom moeten providers hiervoor vaak extra glasvezel aanleggen en wijkcentrales installeren.
Een ESD-upgrade is voor providers met een netwerk met versterkers dan ook fors goedkoper. Zij hoeven geen extra glasvezel aan te leggen en de straat hoeft niet open. FDX heeft wel voordelen: zo is het makkelijker om symmetrische snelheden te leveren. Bovendien treedt er bij FDX minder signaalverlies op dan bij de hogere frequenties die het netwerk bij ESD gebruikt. Daardoor moet de provider bij ESD meer of betere versterkers gebruiken.
Ondanks de duidelijke keuze voor ESD houdt Ziggo de deur voor FDX wel op een kier. Het bedrijf gebruikt in zijn wijkkasten de Aurora RD1710U2-module, een zogenoemde unified silicon chip. Dat betekent dat de module via software zowel ESD als FDX kan ondersteunen.
FDX is een ingrijpendere upgrade, omdat je daarvoor echt nieuwe glasvezel moet aanleggen. Het heeft wel voordelen ten opzichte van ESD. Hoe groot is de kans dat Ziggo uiteindelijk alsnog overstapt op FDX?
FDX is een ingrijpendere upgrade, omdat je daarvoor echt nieuwe glasvezel moet aanleggen. Het heeft wel voordelen ten opzichte van ESD. Hoe groot is de kans dat Ziggo uiteindelijk alsnog overstapt op FDX?Louwerse: "De units die we in het veld plaatsen, hebben inderdaad de mogelijkheid om die stap te maken. Op dit moment is er één grote kabelaar in de wereld die FDX gebruikt. Dat is Comcast in de Verenigde Staten. Zij beperken zich wel tot 1,2GHz, in plaats van de maximale frequentieruimte van 1,8GHz."
"Dat is een heel complex verhaal, want je gaat inderdaad frequenties twee kanten op tegelijkertijd gebruiken. Dan moet onder meer je echo cancellation een heel stuk beter zijn dan in de ESD-variant. Bovendien moeten je versterkers het ondersteunen en in principe is FDX ook bedoeld voor een netwerk zonder versterkers."
"De stap naar FDX zet je echt om de uploadsnelheid te verhogen. We hebben nu een variant waarvan wij denken dat die voor ons en voor de klant het aantrekkelijkste verhaal is. Mocht dat op enig moment veranderen, dan kunnen we die stap zetten. Maar dat zie ik in de komende vijf jaar niet gebeuren."
Vroeger was inderdaad het verhaal dat een FDX-netwerk maximaal één, maar nog liever nul nodes mocht hebben. Inmiddels heeft Comcast ook een vorm ontwikkeld met zes nodes. Dan kunnen er dus wél versterkers tussen. In hoeverre kijken jullie daarnaar?
Vroeger was inderdaad het verhaal dat een FDX-netwerk maximaal één, maar nog liever nul nodes mocht hebben. Inmiddels heeft Comcast ook een vorm ontwikkeld met zes nodes. Dan kunnen er dus wél versterkers tussen. In hoeverre kijken jullie daarnaar?"Wij kijken natuurlijk altijd naar dit soort ontwikkelingen. De versterkers in Amerika zijn alleen een stuk ingewikkelder dan wat wij hier in Nederland gebruiken. Ons netwerk is denk ik geschikter voor ESD."
Comcast gebruikt onder meer speciale FDX-versterkers om FDX met nodes mogelijk te maken. Bovendien kan Comcast door het grote aantal versterkers geen hogere frequenties gebruiken. Mede daarom blijft de Amerikaanse provider binnen de ruimte tot 1,2GHz.
"Het is voorlopig een redelijke nichetoepassing. Maar nogmaals, de chipset is unified. We kunnen onze chips dus instellen in FDX-modus. Dat is gewoon een kwestie van een paar knoppen omzetten. Het achterliggende netwerk wordt daardoor wel veel complexer en dat zouden we op een andere manier moeten inrichten. Daarom hebben we ervoor gekozen om ESD toe te passen als simpelere, goedkopere en afdoende stap."
Om de hardwarematige upgrade naar 1,8GHz mogelijk te maken, stapte Ziggo over naar een distributed access architecture (daa) op basis van remote phy (r-phy). Eerder waren de mac- en phy-lagen gecombineerd. De maclaag bepaalt welk modem wanneer mag zenden, beheert de wachtrijen en transformeert datapakketten naar Docsis-frames. Deze verwerking gebeurde eerder in fysieke asics en fpga's.
In dezelfde wijkcentrale zat ook de phy-laag. Die zette de frames via RF-chips in de centrale om naar een analoog radiosignaal, dat als een variërende lichtgolf door de glasvezelkabel werd gestuurd. Dit proces heet modulatie. In een straatkast zette een fotodiode dit signaal weer om naar een elektrisch RF-signaal, dat via coaxkabels bij de huisaansluitingen van abonnees kwam.
In de nieuwe situatie is de maclaag 100 procent softwarematig. Een zogenoemd virtualized converged cable access platform (vccap) draait centraal op servers en beheert het netwerk. De eerdergenoemde RD1710U2-module dient als remote phy device (rpd). Deze zet het digitale signaal vanuit de straatkast om in een RF-signaal, dat daarna via de coaxkabel naar de eindgebruiker gaat.
Dankzij ofdm en sterkere foutcorrectie ondersteunt de nieuwste Docsis-techniek tot 16k-qam. Het signaal kan dan 16.384 verschillende toestanden aannemen, waardoor elk symbool 14 bits vervoert. Dat levert hogere snelheden op.
Doordat die toestanden steeds minder van elkaar verschillen, is het signaal ook gevoelig voor ruis. In de oude opzet ging het signaal analoog over de glasvezel en kwam er onderweg ruis bij. Bij daa gaat het signaal digitaal over de glasvezel en wordt het analoge signaal pas vlak bij de eindgebruiker gemaakt. Daardoor komt het schoner aan en worden zulke hoge qam-ordes beter haalbaar.
Welke voordelen heeft de daa-architectuur met remote phy tegenover de oude werkwijze?
Welke voordelen heeft de daa-architectuur met remote phy tegenover de oude werkwijze?Louwerse: "Die verbetert de beschikbaarheid en betrouwbaarheid behoorlijk. Vroeger had je in centrale punten de hele cmts staan. Die ging over analoge glasvezelverbindingen communiceren naar die straatkast. Dat is helemaal digitaal geworden. Dus de hele keten tot de straatkast is nu een digitale IP-structuur. Dat is veel stabieler, omdat je radiosignalen pas heel laat in je flow genereert."
Daardoor wordt de omzetting van digitaal naar analoog ook decentraler. Hoe gaan jullie dat goed monitoren?
Daardoor wordt de omzetting van digitaal naar analoog ook decentraler. Hoe gaan jullie dat goed monitoren?Louwerse: "We hadden al 24/7 bewaking op alle netwerkonderdelen. Dat intensiveren we nu door de granulariteit van de monitoring te verbeteren. De signaalkwaliteit monitoren we nu bij elk blok van 50kHz. Bij oudere Docsis-varianten met sc-qam gebeurde dat bij elk 8MHz-blok."
"De nieuwe apparatuur werkt met ofdma en ofdm voor respectievelijk de upstream en de downstream. Die apparatuur kan uit zichzelf al schakelen tussen modulaties. Als de signaalkwaliteit in het coaxnetwerk heel goed is, kan de apparatuur op 16k-qam draaien. Als er ergens een probleem in het netwerk is, kunnen we in principe terugschakelen naar 8k-qam of 4k-qam, zonder dat de klant daar iets van merkt."
Zo'n upgrade moet je waarschijnlijk in duizenden nodes uitvoeren. Dat hebben jullie in acht maanden gedaan. Hoe zorg je ervoor dat dat gebeurt zonder veel downtime?
Zo'n upgrade moet je waarschijnlijk in duizenden nodes uitvoeren. Dat hebben jullie in acht maanden gedaan. Hoe zorg je ervoor dat dat gebeurt zonder veel downtime?"Uiteindelijk moet je bij een kast staan en schroef je het ene apparaat eruit en het andere apparaat erin. Met zoveel knooppunten heeft dat natuurlijk behoorlijke impact. Daarom hebben we veel zaken geautomatiseerd. Vroeger was je bij elke cmts-unit handmatig configuratiebestanden aan het uploaden. Nu krijgt de monteur een QR-code waarmee hij de kast automatisch kan verbinden met onze backofficesystemen. Verder gebruiken we ook AI om te controleren of de monteur de installatie goed heeft uitgevoerd. Die checkt dan of de juiste kabels in de juiste verdelers zitten."
AI is niet altijd even goed in beeldherkenning. Is het voorgekomen dat de AI ernaast zat en de monteur onterecht corrigeerde of juist niet corrigeerde?
AI is niet altijd even goed in beeldherkenning. Is het voorgekomen dat de AI ernaast zat en de monteur onterecht corrigeerde of juist niet corrigeerde?"Dat is natuurlijk een feedbackloop. Afhankelijk van het aantal foto's dat je gebruikt om het model te trainen, krijg je meer of minder foute resultaten. Je moet zorgen dat je genoeg beeldmateriaal hebt. Die kasten zijn gelukkig niet zo verschillend van elkaar en we gebruiken het ook niet als 'instructiebot'. Het is niet zo dat de AI vertelt welke volgende stappen een monteur moet zetten. Hij checkt puur op basis van eerdere patronen of de installatie goed is gegaan. Wij hebben daar heel goede ervaringen mee."
Door de phy- en maclaag van elkaar los te trekken, ontstaat wel een nieuw probleem: PTP-synchronisatie. Omdat de RF-generatie en het beheer van het netwerk op aparte locaties gebeuren, moet de synchronisatie tussen deze lagen zeer nauwkeurig zijn. Gebeurt dat niet, dan kan dat leiden tot packet loss, verlaagde snelheden en in het ergste geval grote storingen.
Louwerse: "Het klopt dat de synchronisatie veel belangrijker wordt. Die vccap heeft ook een een-op-eenverbinding met de rpd's en we hebben extra kloksystemen geïntroduceerd. Dat heeft hier en daar wel wat design gekost om dat goed aan de gang te krijgen. Maar als dat eenmaal binnen de grenzen zit, werkt dat prima."
Wat voor design heeft het precies gekost?
Wat voor design heeft het precies gekost?"Je kunt een aantal volgerklokken aan elkaar koppelen. De vraag is dan waar je je masterklokken neerzet. Nederland is op zich een klein land, maar ook niet heel klein. Je moet dus zorgen dat je die masterklokken op een bepaalde manier verbindt met de volgerklokken die de rpd's gebruiken. Maar daar zit ook een grens aan."
De volgerklokken kunnen de tijd doorgeven aan andere volgerklokken, maar als die keten te lang wordt, ontstaan er tijdsfouten door de fysieke afstand en het aantal 'hops'. "Daarom moet je keuzes maken: waar zet je je klokken neer? Daar is onze coreafdeling wel een tijdje mee bezig geweest."
Op welke manier hebben jullie dat opgelost? Hoe hebben jullie de optimale locaties voor de klokken bepaald?
Op welke manier hebben jullie dat opgelost? Hoe hebben jullie de optimale locaties voor de klokken bepaald?"Dat is uiteindelijk een kwestie van gezond verstand. Je begint met een eerste klok en de timing daarvan verspreidt zich als een olievlek over het netwerk. Op een zeker moment zie je dat bij een bepaalde kast de timing buiten de toegestane marges dreigt te vallen, omdat die te vaak via die modules was doorgegeven. Dan moet er een nieuwe masterklok bij."
Een uitleg over PTP
Ziggo is de eerste grote Europese provider die een Docsis 4.0-upgrade op zijn netwerk uitvoert. Andere dochterbedrijven van Liberty Global, waaronder het Belgische Telenet, zitten nog maximaal op Docsis 3.1 en kunnen daardoor niet de snelheden aanbieden die Ziggo nu levert.
Louwerse: "We zijn de eerste in Europa die deze technologie op deze schaal uitrolt. Dus je komt gewoon kinderziektes tegen: dingen die in het lab wel werken, maar in het veld niet meteen. Omdat het geen kant-en-klaar product is, moesten we die ook zelf oplossen. Er waren gewoon nog geen fixes. Het mooie is dat ook de leveranciers in zo'n situatie heel erg betrokken zijn bij het product. Iedereen zit er meteen bovenop en kijkt waarom iets in de praktijk niet werkt."
Wat voor kinderziektes zijn jullie dan tegengekomen?
Wat voor kinderziektes zijn jullie dan tegengekomen?"Apparaten zitten tegenwoordig vol met software. Je hebt een basisapparaat en doorloopt verschillende software-iteraties om functies toe te voegen. Bepaalde functies maken de zaken beter, maar sommige zijn ook echt noodzakelijk voor ons. Bepaalde protocollen werken soms ook niet goed. Voor ons is het belangrijk dat het aansluit op de klantvraag en achterwaarts compatibel is met de diensten die wij al draaien. In de praktijk loop je dan tegen problemen aan en zijn soms meerdere softwareversies nodig."
Heb je voorbeelden van protocollen of software die problemen heeft opgeleverd?
Heb je voorbeelden van protocollen of software die problemen heeft opgeleverd?"Sommige dingen zorgden gewoon voor problemen. Ik wil liever niet te veel op de details ingaan."
Jullie zijn, zoals je zelf zegt, de eerste Europese partij die dit op grote schaal uitrolt. Neemt Liberty Global inzichten mee voor zijn andere bedrijven, bijvoorbeeld voor het Belgische Telenet?
Jullie zijn, zoals je zelf zegt, de eerste Europese partij die dit op grote schaal uitrolt. Neemt Liberty Global inzichten mee voor zijn andere bedrijven, bijvoorbeeld voor het Belgische Telenet?"Binnen Liberty Global wisselen we uiteraard technische ervaringen uit, maar elk netwerk heeft zijn eigen kenmerken en uitdagingen. Wat we hebben geleerd van deze upgrade in Nederland kan nuttige inzichten bieden, terwijl de concrete keuzes en uitwerking steeds lokaal worden gemaakt. Dat ook in België wordt ingezet op Docsis 4.0, blijkt uit de uitkomst van de recent goedgekeurde netwerksamenwerking tussen Proximus/Fiberklaar en Wyre, het netwerkbedrijf van Telenet en Fluvius. Die samenwerking bevestigt dat Docsis 4.0 een belangrijke rol zal spelen binnen de toekomstige netwerkstrategie van Wyre."
Hoewel de maximale downloadsnelheid flink omhoog gaat, blijft de uploadsnelheid nog altijd ver achter. Bij 4Gbit/s-abonnementen is de maximale uploadsnelheid 250Mbit/s en bij 8Gbit/s-abonnementen is dat 350Mbit/s. Daarmee haalt Ziggo lang niet het maximale uit de specificatie: volgens CableLabs is een maximale upstream van 6Gbit/s mogelijk.
Louwerse: "We zien dat het dataverbruik op kabelinternet in Nederland asymmetrischer is geworden. Dat houdt in dat het downloadverkeer sterker groeit dan de upstream. Op basis daarvan hebben we ervoor gekozen om ons duplexfilter op bepaalde plekken in het spectrum te zetten. Dat is geen definitieve keuze. Als we zien dat de klant een afslag neemt en dat er meer symmetrie nodig is, kunnen we die beslissing herzien. Daarin ben je redelijk vrij als kabelprovider. Maar als je meer in de upstream zet, houd je minder in de downstream over."
Hoeveel frequentieruimte is er dan nu concreet vrij voor de upstream?
Hoeveel frequentieruimte is er dan nu concreet vrij voor de upstream?"De upstream kan 684MHz aan. Wij kiezen ervoor om 204MHz beschikbaar te stellen. We denken daarmee zeker een aantal jaren vooruit te kunnen. Je kunt dan nog altijd een stap maken naar bijvoorbeeld 396MHz of zelfs 684MHz. Maar voorlopig denken we dat we met 204MHz een heel eind komen."
De ondersteuning voor 204MHz was er toch ook al in Docsis 3.1?
De ondersteuning voor 204MHz was er toch ook al in Docsis 3.1?"Klopt. We hadden dat in een aantal gebieden ook al, maar we hadden ook een aantal verouderde systemen die dat niet aankonden. Die gaan we in de komende periode uit het netwerk halen. Het wordt allemaal zo universeel mogelijk en gestandaardiseerd op die 204MHz. We gebruiken daarbij wel meteen apparatuur die ook de hogere frequenties aankan, zoals 396MHz of 492MHz."
Je zegt dat jullie voorlopig denken genoeg te hebben aan 204MHz, omdat de downstream op jullie netwerk meer groeit dan de upstream. Is dat niet een kip-eisituatie? Kunnen jullie niet juist een nieuwe groep klanten aantrekken met een hogere uploadsnelheid?
Je zegt dat jullie voorlopig denken genoeg te hebben aan 204MHz, omdat de downstream op jullie netwerk meer groeit dan de upstream. Is dat niet een kip-eisituatie? Kunnen jullie niet juist een nieuwe groep klanten aantrekken met een hogere uploadsnelheid?"Er is zeker een groep mensen die dat heel graag zou willen. En als je bijvoorbeeld een bedrijf in beeldverwerking hebt, zul je waarschijnlijk een glasvezelaansluiting hebben. Maar de bulk van onze klanten heeft hier genoeg aan. Ook tijdens corona, toen iedereen de hele dag zat te videobellen, zagen we dat het gebruik binnen onze technische capaciteiten bleef."
"Er zullen altijd mensen zijn die zo nu en dan meer willen en misschien een keer tegen een limiet aanlopen. We hebben ook 24/7 bewaking om netwerksegmenten te upgraden als het gebruik de capaciteit nadert. Er zullen vast mensen zijn die meer willen, maar dat is, denk ik, meer in de zakelijke hoek dan onder consumenten."
Nog voor de upgrade naar Docsis 4.0 begon Ziggo al commercieel beter te draaien. De provider verloor jarenlang klanten, maar afgelopen kwartaal groeide het klantenbestand juist met 7200 aansluitingen. Had de introductie van Docsis 4.0 dat proces niet al kunnen versnellen?
Nog voor de upgrade naar Docsis 4.0 begon Ziggo al commercieel beter te draaien. De provider verloor jarenlang klanten, maar afgelopen kwartaal groeide het klantenbestand juist met 7200 aansluitingen. Had de introductie van Docsis 4.0 dat proces niet al kunnen versnellen?"Natuurlijk hadden we heel graag elke techniek gisteren willen hebben. Maar zoals ik al zei: dit is geen kant-en-klaar spul. We hebben er met een groot deel van onze technische afdelingen hard aan gewerkt om dit te introduceren. We denken nog altijd dat dit een goed moment is om deze technologie te laten zien en op de markt te brengen. Sneller was gewoon niet mogelijk."
Redactie: Imre Himmelbauer • Eindredactie: Marger Verschuur
Source: Tweakers.net