Invloed van stadsnetwerken op de breedbandmarkt gemodelleerd

Universiteit Gent
Faculteit Ingenieurswetenschappen
Vakgroep: Informatietechnologie (INTEC)
Voorzitter: prof. dr. ir. P. Lagasse
Onderzoeksgroep: Broadband Communication Networks (IBCN)
Voorzitter: prof. dr. ir. P. Demeester
Invloed van stadsnetwerken op de breedbandmarkt gemodelleerd
met behulp van speltheorie
door
Bart Wouters
Promotoren: prof. dr. ir. M. Pickavet en dr. ir. D. Colle
Scriptiebegeleiders: ir. K. Casier, lic. J. Van Ooteghem, ir. B. Lannoo, dr. ir. Sofie Verbrugge
Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk elektrotechnisch ingenieur
Academiejaar 2006-2007
Voorwoord
Dit eindwerk is er gekomen met de hulp van vele mensen. Graag had ik de volgende mensen speciaal
willen bedanken voor hun hulp bij de realisatie van dit eindwerk:
o mijn promotoren, voor het aanbieden en begeleiden van deze thesis.
o mijn begeleiders, voor het beantwoorden van mijn vele vragen, de constante feedback op mijn
werk en het nalezen van dit eindwerk, vaak ten koste van hun vrije tijd. Ik apprecieer dit
enorm.
o mijn ouders, voor het nalezen van dit eindwerk en voor de mogelijkheden die ze mij op alle
vlakken van het leven geboden hebben en hun onvoorwaardelijke steun tijdens mijn
universitaire studies.
o mijn broer Tom, die tijdens de ganse thesis mijn klankbord was en die constant opbouwende
kritiek had. Zonder zijn constante feedback en hulp was dit eindwerk nooit geworden wat het
nu is. Ik hoop dat ik in de toekomst hetzelfde voor hem zal kunnen doen.
o Andrew Fecheyr, voor de nuttige tips bij het programmeren.
Daarnaast wil ik iedereen bedanken, die mij tijdens mijn universitaire studies gesteund heeft. Dankzij
jullie waren deze 5 jaren een schitterende tijd.
“De auteur geeft de toelating dit afstudeerwerk voor consultatie beschikbaar te stellen
en delen van het afstudeerwerk te kopiëren voor persoonlijk gebruik.
Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met
betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van
resultaten uit dit afstudeerwerk.”
Bart Wouters, juni 2007
II
Overzicht
Invloed van stadsnetwerken op de breedbandmarkt
gemodelleerd met behulp van speltheorie
door
Bart Wouters
Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van
BURGERLIJK INGENIEUR IN DE ELEKTROTECHNIEK:
OPTIE: ELEKTRONISCHE CIRCUITS EN SYSTEMEN
Academiejaar 2006-2007
Promotoren: prof. dr. ir. M. Pickavet en dr. ir. D. Colle
Scriptiebegeleiders: ir. K. Casier, Lic. J. Van Ooteghem, ir. B. Lannoo, dr. ir. Sofie Verbrugge
Faculteit Ingenieurswetenschappen
Universiteit Gent
Vakgroep: Informatietechnologie (INTEC)
Voorzitter: prof. dr. ir. P. Lagasse
Samenvatting
België is altijd één van de voorlopers geweest op het gebied van breedband, met een goed uitgebouwd
DSL en HFC toegangsnetwerk tot gevolg. Op lange termijn kan dit echter remmend werken voor de
verdere ontwikkeling van breedband, omdat uitbaters eerst rendement uit hun huidige investeringen
willen halen. Nieuwe ontwikkelingen zoals een volledig optisch toegangsnetwerk, Fiber to the Home
(FttH), dreigen hierdoor aan België voorbij te gaan.
In deze thesis gaan we na of een stadsnetwerk een oplossing kan bieden en wat het speltheoretische
resultaat zal zijn wanneer dit stadsnetwerk in competitie treedt met een bestaande breedbandaanbieder.
Dit wordt geconcretiseerd door het analyseren van de uitrol van een FttH stadsnetwerk in Gent.
In deel I wordt een technologisch overzicht gegeven van de bestaande toegangsnetwerken en van FttH.
In deel II bespreken we de motivatie en voordelen van een stadsnetwerk en trachten we een optimale
netwerkarchitectuur voor de Stad Gent te bepalen.
In deel III stellen we een economisch model op dat de interactie modelleert tussen een stadsnetwerk en
een bestaande breedbandaanbieder. Het model is in staat de speltheoretisch optimale strategie te
bepalen voor beide spelers uit een set van strategieën.
Uit de analyses blijkt dat het voor de Stad Gent economisch haalbaar is een FttH stadsnetwerk uit te
rollen.
Trefwoorden: Fiber to the Home, stadsnetwerken, techno-economische analyse, speltheorie
III
Extended abstract
Influence of community networks on the broadband
market modeled with game theory
Bart Wouters
Supervisor(s): Mario Pickavet, Didier Colle, Koen Casier, Bart Lannoo, Jan Van Ooteghem, Sofie Verbrugge
Abstract - Belgium has always been on the forefront of
broadband development, but now traditional providers are
hesitating on pursuing the next step, an all optical access
network, also called Fiber to the Home (FttH). In other countries
more and more communities are developing their own FttH
network, as they consider broadband a basic need and vital to
the future prosperity of the community. This paper investigates
the possible roll out of an FttH network in the city of Ghent,
making use of game theory within an economic feasibility study.
Keywords - Fiber to the Home, Community Networks, TechnoEconomics, Game Theory
I. INTRODUCTION
less on immediate returns and more on the prosperity of its
citizens: a well-considered FttH roll out can have a positive
impact on employment, education, public services, etc.
Community owned networks also have economic
advantages. They can usually borrow money at the lowest
rates available and a major cost component, the digging, can
be partially done together with ongoing city works.
B. Choosing the architecture and business model
There are two main FttH architectures. Active architectures
offer a dedicated fiber from each user to the Central Office
(CO) or a street cabinet, and are Point-to-Point networks.
Passive Optical Networks (PON) on the other hand are Pointto-Multipoint networks, where the access fiber is shared by
typically 16 to 64 users. Both architectures are compared on
4 points in Table 1. Based on this comparison we have chosen
an active fiber architecture as the optimal structure for the
Ghent community network.
In 2006 the broadband coverage in Belgium was 100%.
Belgium is 10th worldwide on the number of broadband
connections per 100 inhabitants [1][2]. There are two players
in Belgium: Belgacom uses a DSL (Digital Subscriber Line)
network while Telenet owns a HFC (Hybrid Fiber Coax)
network. These networks have evolved from the old
telephone and CATV networks and use copper or coaxial
Table 1: Comparing FttH architectures
cable as transport medium. Both suffer from increasing
Active architecture
PON
attenuation when the loop length to the subscriber increases.
Bandwidth per user
>1Gbps
<100Mbps
This either limits the bandwidth or distance to a user.
Suited for Business users
Yes
Limited
As the bandwidth demand increases by the development of
Competition possibilities
High
Limited
Investment and operational
new applications such as HDTV and real time video
Highest
High
costs
applications, the existing broadband networks have to
upgrade their bandwidth per user. This is mostly done by
We opt for a co-operation between the city of Ghent and
shortening the copper or coax length to the user and replacing
DSL
provider Belgacom. Belgacom has the broadband
it with fiber. Fiber suffers little attenuation over long
expertise
that the city is lacking and can learn a lot from this
distances.
experience.
This also eliminates one competitor. For the
The approach currently taken by providers gradually
increases the bandwidth, but is unable to follow the increasing duration of the case (2008-2022) we assume that no other
demand. This growing bottleneck could be solved by rolling provider will be able to roll out or use a fiber architecture. In
out an all fiber infrastructure (FttH). Traditional providers are 2022 the fiber infrastructure and network operations should
hesitating to invest heavily in infrastructure as they first want be handed over to independent companies and other providers
their previous broadband investments to pay off and are can use the fiber architecture to deliver broadband. This
uncertain about new local loop unbundling regulation for model enables competition and innovation on the long term
while also making FttH economically viable during start-up.
fiber networks.
Communities all over the world are not waiting for
III. ECONOMIC MODEL
broadband providers to take initiative and have decided to roll
out their own FttH networks. This paper will try to select an
optimal community network architecture for the City of C. Model
Ghent and evaluate its economic feasibility using game
In Figure 1 the developed model is shown. Part 1 is an
theory.
Excel model which, based on costs, revenues, adoption, etc,
calculates the Net Present Value (NPV) for both players. By
II. COMMUNITY NETWORKS
varying the roll out parameters we obtain different scenarios
and an NPV matrix. In part 2 we have developed a tool, based
A. Motivation and advantages
on the Gambit game theory tool that calculates the Nash
The main motivation for communities to roll out FttH equilibria using the NPV matrix [3]. A Nash equilibrium (NE)
networks is the lack of initiative by traditional providers. A is a set of strategies, one for each player, where no player will
community will also have a long term vision and will focus gain anything by unilaterally changing his strategy.
IV
B. Game theoretic analysis
The Nash equilibrium indicates the very active strategy for
both players (Table 2, bold). For Telenet the very active
strategy is always the dominant strategy, independent of the
actions of the community network. For the community
network the two active scenarios are dominant. Because of
the huge initial investments and the little gain in NPV for the
optimal, very active strategy, it might be better for the
community network to opt for a less active scenario, with less
investments needed but a lower NPV.
Figure 1: Economic model structure
30
25
D. Scenario
We have used this economic model to evaluate the roll out
of a community network in the city of Ghent for the period
2008-2022. The city is divided in 8 areas, each given a
priority rating (1-8). This rating is based on the non-economic
benefits1 of FttH in this area (based on public services,
schools, etc) and is used to determine the roll out sequence.
The community network will start immediately with the roll
out of an active fiber to the home architecture. The
competitor, Telenet, will upgrade its existing HFC
infrastructure by shortening the coax length and
implementing a new HFC protocol, DOCSIS 3.0. Both
players will vary the roll out speed of their technologies (5
speeds).
IV. RESULTS
A. General
Table 2 shows the resulting NPV matrix after 15 years.
Table 2: NPV matrix (Dominant strategies in gray, NE in bold)
Playere
NPV (M$)
(Ghent /
Telenet)
Very
G
passive
h
Passive
e
Normal
n
Active
t
Very active
Telenet
Very
passive
Passive
0.7 6.3 0.6
5.6
11.1
11.4
11.3
5.9
4.6
4.4
4.2
12.3
Normal
0.9
24.9
Active
1.0
Very
active
32.2 1.0 34.3
2.8 11.6 2.8 24.2 3.3 31.5
13.2 8.6 8.2 20.6 9.5 27.5
13.7 8.2 11.6 18.6 10.4 26.1
14.0 7.6 14.3 17.3 11.0 24.8
3.3
9.6
10.7
11.4
Cumulative NPV (M$)
20
Passive: Community network
Passive: Telenet
Normal: Community network
Normal: Telenet
Active: community network
Active: Telenet
15
10
5
0
2008
-5
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
-10
-15
-20
Year
Figure 2: Cumulative NPV of the different secnarios
C. Extending the scenario
An extension to the above scenario is to vary the roll out
sequence. We have investigated the impact on the NPV when
varying this sequence and have concluded that Telenet should
focus its roll out on the densely populated areas. Although
this will also generate additional income for the community
network, the impact on the non-economic effects will be
negative. As those benefits are equally important for the City
of Ghent, we have concluded that Ghent should roll out by
priority to maximize the prosperity of its citizens.
33.5
29.5
28.0
26.7
D. Sensitivity analysis
Using the Crystal Ball tool [4], we have done a sensitivity
analysis on the resulting NE. The variation of the most
important parameters (adoption and digging costs) resulted in
We see that all scenarios generate a positive NPV for the a negative NPV less than 6% of the time. This clearly shows
community network. In Figure 2 we compare the NPV that the roll out of a community network is almost always
evolution of a passive, normal and active strategy for the economically feasible.
community network2: the more active the strategy, the more
V. CONCLUSION
negative the NPV becomes during the scenario. The reason is
that in more active strategies, the physical roll out (outside
An FttH community network in the City of Ghent is
plant), which account for 68% of the total CapEx, are economically viable and the City should opt for FttH
concentrated in the beginning of the roll out. If Ghent has architecture in co-operation with a traditional provider. By
limited borrowing capacity, this might make active roll outs 2022 the NPV of the roll out will almost certainly be positive.
impossible, due to the huge initial investments required. We The game theoretical optimal roll out strategy, a very active
also note that the difference in NPV in 2022 for the deployment, will come at the cost of huge initial investments.
community network between the three most active scenarios Considering this, it might be better to opt for a sub-optimal
is very small, while the required investment capital differs roll out with less initial investments and a lower NPV.
substantially.
REFERENCES
[1]
1
The non-economic benefits are also included in the NPV of the
community network
2
The very active strategy follows the same evolution. For telenet we have
chosen the active strategy, but the results stay the same if we change
Telenet’s strategy
[2]
[3]
[4]
European Commission Information Society and Media, i2010 Annual
Report 2007, Belgium, 2007.
Organisation for Economic and Co-operation and Development,
Broadband Statistics, 2006.
McKelvey, Richard D., McLennan, Andrew M., and Turocy, Theodore
L., Gambit: Software Tools for Game Theory, 2007
Crystal Ball, www.crystalball.com
V
Inhoudstafel
VOORWOORD ..................................................................................................................... II OVERZICHT ....................................................................................................................... III EXTENDED ABSTRACT ................................................................................................... IV INHOUDSTAFEL ............................................................................................................... VI LIJST VAN AFKORTINGEN ............................................................................................. IX INLEIDING ....................................................................................................................... - 1 - DEEL I: TECHNOLOGISCH OVERZICHT VAN BREEDBAND NETWERKEN ... - 2 - HOOFDSTUK 1. INLEIDEND OVERZICHT ............................................................... - 2 - 1.1. Digital Subscriber Line (DSL) ............................................................................. - 2 - 1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.3. 1.4. 1.5. Werking....................................................................................................................... - 2 - DSL types.................................................................................................................... - 3 - Upgraden van DSL netwerk ........................................................................................ - 5 - HFC-netwerken.................................................................................................... - 6 - Werking....................................................................................................................... - 6 - HFC-types: DOCSIS ................................................................................................... - 7 - Upgraden van HFC netwerk ....................................................................................... - 8 - Fibernetwerken .................................................................................................... - 8 - Draadloze communicatie ..................................................................................... - 9 - Breedband in België .......................................................................................... - 10 - HOOFDSTUK 2. FIBER TO THE HOME ................................................................... - 12 - 2.1. Inleiding ............................................................................................................. - 12 - 2.2. Actieve versus passieve netwerken .................................................................... - 13 - 2.2.1. Actieve netwerken..................................................................................................... - 13 - 2.2.2. Passieve netwerken ................................................................................................... - 15 - 2.2.3. Vergelijking van actieve en passieve netwerken....................................................... - 17 - 2.3. ATM versus Ethernet [21] ................................................................................. - 19 - 2.4. FttH apparatuur................................................................................................. - 20 - 2.4.1. Optische vezel ........................................................................................................... - 21 - 2.4.2. Optical Network Unit (ONU) ................................................................................... - 22 - 2.4.3. Optical Line Terminator (OLT) ................................................................................ - 22 - 2.4.4. Splitter ....................................................................................................................... - 23 - DEEL II: STADSNETWERKEN: OVERWEGINGEN EN EVALUATIE ................. - 24 - HOOFDSTUK 3. FTTH STADSNETWERKEN.......................................................... - 24 - 3.1. Motivatie stadsnetwerken .................................................................................. - 24 - 3.2. Overwegingen bij de keuze van het stadsnetwerk.............................................. - 25 - 3.2.1. Bandbreedte .............................................................................................................. - 25 - 3.2.2. Competitie ................................................................................................................. - 26 - 3.2.3. Business gebruikers................................................................................................... - 27 - 3.2.4. Investeringskosten en operationele kosten ................................................................ - 27 - 3.2.5. Business modellen [33] ............................................................................................. - 28 - 3.3. Gekozen stadsnetwerk model voor thesis........................................................... - 31 - HOOFDSTUK 4. ANALYSE VAN INVESTERINGSPROJECTEN .......................... - 33 - 4.1. Algemene tools bij een investeringsanalyse ...................................................... - 33 - 4.1.1. Payback time ............................................................................................................. - 33 - 4.1.2. Net Present Value (NPV) .......................................................................................... - 33 - 4.1.3. Real Options.............................................................................................................. - 34 - 4.1.4. Sensitiviteitsanalyse .................................................................................................. - 35 - VI
4.2. Speltheorie ......................................................................................................... - 36 - 4.2.1. Concept ..................................................................................................................... - 36 - 4.2.2. Geschiedenis ............................................................................................................. - 37 - 4.2.3. Prisoner’s dilemma ................................................................................................... - 37 - 4.2.4. Soorten spellen .......................................................................................................... - 38 - 4.3. Speltheoretische tool .......................................................................................... - 40 - 4.3.1. Overzicht van beschikbare tools ............................................................................... - 41 - 4.3.2. Ontwikkelde tool ....................................................................................................... - 43 - DEEL III: ONTWERP EN ANALYSE VAN HET THESISMODEL .......................... - 45 - HOOFDSTUK 5. MODEL VOOR DE CASE .............................................................. - 45 - 5.1. Doel.................................................................................................................... - 45 - 5.2. Case beschrijving............................................................................................... - 45 - 5.3. Opbouw en beschrijving .................................................................................... - 47 - HOOFDSTUK 6. MODELDETAILLERING ............................................................... - 49 - 6.1. Inputs ................................................................................................................. - 49 - 6.1.1. 6.1.2. 6.2. 6.2.1. 6.2.2. 6.2.3. 6.2.4. 6.2.5. 6.3. 6.4. 6.5. 6.5.1. 6.5.2. 6.5.3. 6.5.4. 6.6. 6.6.1. 6.6.2. 6.7. 6.7.1. 6.7.2. Uitrol parameters....................................................................................................... - 49 - Algemene case inputs................................................................................................ - 50 - Adoptiecurve ...................................................................................................... - 53 - Bass model voor opeenvolgende technologieën ....................................................... - 53 - Bepalen waarden parameters Bass model ................................................................. - 54 - Uitbreiding op model: introductiejaar ....................................................................... - 56 - Uitbreiding op model: interactie tussen het stadsnetwerk en Telenet ....................... - 57 - Uitbreiding op model: Gompertz modellering van intekenaars ................................ - 60 - Gebruikers ......................................................................................................... - 61 - Learning curve ................................................................................................... - 63 - Kosten stadsnetwerk .......................................................................................... - 64 - Plaatsings- en fiberkosten ......................................................................................... - 64 - Aansluitingskosten .................................................................................................... - 66 - Central Office kosten ................................................................................................ - 67 - Operationele kosten................................................................................................... - 70 - Kosten Telenet netwerk ...................................................................................... - 71 - Graafkosten ............................................................................................................... - 72 - Componentkosten...................................................................................................... - 72 - Inkomsten ........................................................................................................... - 73 - Geldelijke inkomsten ................................................................................................ - 74 - Niet-geldelijke inkomsten ......................................................................................... - 75 - HOOFDSTUK 7. ANALYSE ....................................................................................... - 77 - 7.1. Strategieën ......................................................................................................... - 77 - 7.1.1. Analyse 1: Variatie uitrolsnelheid............................................................................. - 77 - 7.1.2. Analyse 2: Variatie uitrolvolgorde ............................................................................ - 78 - 7.2. Resultaten model ................................................................................................ - 79 - 7.3. Speltheoretische analyse .................................................................................... - 83 - 7.3.1. Analyse 1: Variatie uitrolsnelheid............................................................................. - 83 - 7.3.2. Analyse 2: Variatie uitrolvolgorde ............................................................................ - 84 - 7.4. Sensitiviteitsanalyse ........................................................................................... - 86 - 7.4.1. Simulatie 1: Globale variatie paramaters .................................................................. - 87 - 7.4.2. Simulatie 2: Variatie kosten parameters ................................................................... - 89 - 7.4.3. Simulatie 3: Variatie graafkosten en operationele kosten ......................................... - 91 - 7.5. Besluit ................................................................................................................ - 93 - HOOFDSTUK 8. BESLUIT.......................................................................................... - 94 - VII
BIJLAGEN ......................................................................................................................... - 96 - HANDLEIDING SPELTHEORETISCH PROGRAMMA ............................................. - 96 - BREEDBANDCIJFERS BELGIË ................................................................................... - 98 - REFERENTIES ................................................................................................................ - 99 - LIJST VAN FIGUREN .................................................................................................. - 101 - LIJST VAN TABELLEN............................................................................................... - 103 - LIJST VAN VERGELIJKINGEN ................................................................................. - 104 - VIII
Lijst van Afkortingen
ADSL
ANSI
APON
ATM
BPON
BRAS
CAPEX
CATV
CMTS
CO
CPE
DOCSIS
DSLAM
DSL
DTV
EFMA
EPON
ETSI
FttH
GEM
GEPON
GPON
HC
HDSL
HDTV
HFC
HP
IEEE
IP
IRR
ISDN
ISP
ITU
NE
NPV
OLT
ONU
ONT
OPEX
P2P
PON
POTS
PSTN
QoS
SA
SDSL
SHDSL
TDMA
TP
Asymmetric Digital Subscriber Line
American National Standards Institute
Asyncronous transfer mode Passive Optical Network
Asynchronous Transfer Mode
Broadband Passive Optical Network
Broadband Remote Access Server
Capital Expenditures
1. Community Antenna TeleVision
2. CAble TeleVision
Cable Modem Termination System
Central Office
Customer Premise Equipment
Data Over Cable Service Interface Specification
DSL Acces Multiplexer
Digital Subscriber Line
Digital TeleVision
Ethernet First Mile Alliance
Ethernet Passive Optical Network
European Telecommunications Standards Institute
Fiber to the Home
GPON Encapsulation Method
Gigabit Ethernet PON
Gigabit Passive Optical Network
Homes Connected
High bit-rate DSL
High Definition TeleVision
Hybrid Fibre Coaxial
Homes Passed
Institute of Electrical and Electronics Engineers
Internet Protocol
Internal Rate of Return
Integrated Services Digital Network
Internet Service Provider
International Telecommunications Union
1. Nash evenwicht
2. Nash equilibrium
Net Present Value
Optical Line Terminator
Optical Network Unit
Optical Network Terminator
Operational Expenditures
Point to Point
Passive Optical Network
Plain Old Telephone System
Public Switched Telephone Network
Quality of Service
Service Area
Symmetric Digital Subscriber Line
Single Pair High Speed DSL
Time Division Multiple Access
Twisted Pair
IX
UMTS
VDSL
WIFI
WiMAX
Universal Mobile Telephone System
Very High Speed Digital Subscriber Lin
Wireless Fidelity
Worldwide Interoperability for Microwave Access
X
Inleiding
België is in het verleden altijd al een voorloper geweest op het gebied van breedband. Aanzienlijke
investeringen in het DSL en HFC netwerk hebben geleid tot een goed uitgebouwd breedbandnetwerk.
Deze investeringen kunnen op lange termijn een remmend effect hebben op de verdere ontwikkeling
van breedband in België. De DSL en HFC netwerkuitbaters willen immers rendement uit hun
investering halen en zijn dus niet geneigd te investeren in nieuwe breedbandontwikkelingen zoals een
volledig optisch toegangsnetwerk, Fiber to the Home (FttH). Deze investeringen zullen nodig zijn om
te voldoen aan de toenemende vraag naar bandbreedte. Stadsnetwerken kunnen hier een oplossing
bieden. Meer en meer steden, zoals o.a. Stockholm, Amsterdam, Wenen, Pau en San Francisco,
beginnen breedbandinfrastructuur immers als een basisvoorziening voor de burger te zien, net zoals
water en elektriciteit.
Het doel van deze thesis bestaat uit het evalueren van stadsnetwerken voor het oplossen van de
breedbandproblematiek en behandelt volgende drie vragen:
o
Zijn stadsnetwerken een oplossing om de breedbandmarkt verder te ontwikkelen en heeft een
Stad hier belang bij?
o
Welke FttH architectuur moet door deze stadsnetwerken geïmplementeerd worden?
o
Wat is het resultaat als een stadsnetwerk in competitie treedt met een bestaand
breedbandnetwerk? Ga dit na voor de Stad Gent met Telenet als concurrerende
breedbandaanbieder gebruik makend van speltheorie.
In deel I van deze thesis wordt er een overzicht gegeven van de bestaande breedbandnetwerken en de
ontwikkelingen op het gebied van FttH.
In deel II wordt stilgestaan bij de motivatie voor een stadsnetwerk en de keuzes die bij implementatie
moeten gemaakt worden. Tevens wordt de beoordeling van investeringsprojecten besproken en wordt
dieper ingegaan op speltheorie als beslissingsmethode.
In deel III wordt het thesis model beschreven dat de speltheoretische interactie modelleert tussen twee
breedbandaanbieders. Ook worden de resultaten van het uitrollen van een stadsnetwerk in Gent
geanalyseerd.
-1-
DEEL I: TECHNOLOGISCH OVERZICHT VAN BREEDBAND
NETWERKEN
HOOFDSTUK 1.
Inleidend Overzicht
De laatste jaren is het aantal manieren om data in digitale vorm uit te wisselen sterk gestegen. We
kunnen twee grote types onderscheiden: vaste toegangsnetwerken en draadloze toegangsnetwerken.
Beide technologieën hebben hun voor- en nadelen. In dit hoofdstuk worden de bestaande
toegangsnetwerken besproken, met nadruk op de vaste toegangsnetwerken. Ook wordt kort de situatie
in België besproken.
1.1. Digital Subscriber Line (DSL)
1.1.1. Werking
Toen in de jaren ’90 internet beschikbaar werd voor het grote publiek, was de enige
connectiemogelijkheid een analoge modem die aangesloten werd op het telefoonnetwerk
(kopernetwerk, Twisted Pair of TP). Deze eerste modems waren zeer traag en er werd dus naar allerlei
manieren gezocht om de snelheid op te drijven. De voornaamste verbeteringen sindsdien zijn het
gebruik van digitale signalen om data te verzenden en het gebruiken van hogere frequenties. Dit heeft
geleid tot de huidige generatie van Digital Subscriber Line (DSL) netwerken. In België wordt het DSL
netwerk uitgebaat door Belgacom.
Een schematisch overzicht van een DSL netwerk is weergegeven in Figuur 1-1.
Figuur 1-1: DSL Schema
DEEL I
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
Alle verschillende DSL netwerken werken min of meer volgens het bovenstaande schema. In het
Central Office (CO) komt vanuit de backbone zowel het analoge telefoonverkeer (Public Switched
Telephone Network of PSTN) als de digitale data van de ISPs toe. Het analoge telefoonverkeer zit bij
de lage frequenties (<4kHz) en de digitale data bij de hogere frequenties (>25kHz). Beide signalen
worden over éénzelfde koper TP van de Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM) naar de
gebruiker gestuurd. Elke gebruiker beschikt over een eigen verbinding met de DSLAM. We hebben
hier dus te maken met een “point to point” verbinding. Bij de gebruiker wordt het signaal opnieuw
gesplitst in zijn digitale en analoge component.
De DSLAM doet de aggregatie van de verschillende DSL signalen en scheidt de analoge
telefoonsignalen van de digitale data. Een DSLAM maakt meestal gebruik van Asynchronous Transfer
Mode (ATM) alhoewel Ethernet de laatste jaren aan populariteit heeft gewonnen. Vanuit de DSLAM
vertrekken de analoge signalen naar het PSTN en de digitale signalen gaan via een Broadband Remote
Access Server (BRAS) naar de verschillende Internet Service Providers (ISPs).
Bij de nieuwere DSL technologieën worden steeds hogere frequenties gebruikt. Bij hogere frequenties
bekomt men immers hogere datadebieten. Hogere frequenties zorgen jammer genoeg ook voor grotere
attenuatie, waardoor de maximale afstand tot de gebruiker steeds kleiner moet worden. Indien de
verbinding tussen het CO en de gebruiker te lang wordt, zal men een Optical Network Unit (ONU)
tussen het CO en de gebruiker plaatsen. De verbinding tussen het CO en de ONU is niet langer in
koper, maar in fiber. Dit laatste noemt men de verglazing van het toegangsnetwerk.
1.1.2. DSL types
In Tabel 1-1 wordt een overzicht gegeven van de verschillende netwerktechnologieën en hun
belangrijkste eigenschappen. Zoals in vorige paragraaf is uitgelegd zullen hogere datadebieten gepaard
gaan met dalende maximale koperlengte. Dit wordt ook weergegeven in Figuur 1-3.
Netwerk Type
Analoge lijn
ISDN
HDSL
ADSL
ADSL2
ADSL2+
VDSL
VDSL2
Download Snelheid
(Mbps)
0.056
0.128
1.54
8
12
24
52
26
100
Upload Snelheid
(Mbps)
0.033
0.128
1.54
0.8
1
3.5
16
26
100
Maximale
koperlengte(m)
n/a
n/a
3650
5500
3000
1200
300
300
<300
Tabel 1-1: Overzichtstabel kopernetwerken [1][2]
•
Analoge lijn
Dit was de eerste manier waarop het brede publiek begin de jaren ’90 kennis maakte met internet. De
analoge lijn was meestal de bestaande telefoonlijn en de snelheden waren zeer beperkt. Er werd
gebruik gemaakt van een 56k modem.
-3-
DEEL I
•
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
Integrated Services Digital Network (ISDN)
Een eerste verbetering kwam er onder de vorm van Integrated Services Digital Network (ISDN).
ISDN onderscheidt zich van de analoge modem door het gebruik van digitale signalen van de centrale
tot aan de modem. Hierdoor was het mogelijk om tegelijkertijd te surfen en telefoneren1. Daarnaast
zijn digitale signalen ook kwalitatief beter dan analoge signalen en vereisen ze geen extra omzetting
meer in de centrale van digitaal naar analoog, waardoor snellere verbindingen mogelijk waren.
•
High Data Rate Digital Subscriber Line (HDSL)
HDSL was een volgende verbetering en werd in de Verenigde Staten ontwikkeld als een betere
technologie voor verbindingen tussen “Local Exchange Centers” en voor het leveren van snelle
symmetrische verbindingen aan bedrijven. Opvolgers van HDSL zijn onder andere HDSL2 en SDSL
(Symmetric Digital Subscriber Line).
•
Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL)
0
4
Downstream
Upstream
PSTN
ADSL was voor de gewone gebruiker de opvolger van ISDN. ADSL is een asymmetrische service,
waarbij de download snelheden tot 10 maal groter zijn dan de upload snelheden. Dit was een bewuste
keuze van de netwerkontwikkelaars. Gebruikers waren bij de introductie van ADSL immers vooral
passief op het internet aanwezig en deelden zelf weinig data met de buitenwereld.
ADSL haalt zijn snelheidswinst uit het gebruik van frequentiebanden die buiten deze van de
traditionele telefonie vallen. Daardoor is het met ADSL ook mogelijk te surfen en te bellen
tegelijkertijd. Het frequentie schema van ADSL is weergegeven in Figuur 1-2.
25.875
138
1164 Frequency (kHz)
Figuur 1-2: Frequentieschema ADSL [3]
De meest gebruikte standaard voor ADSL zijn ITU G.992.1 en G.992.2.
De opvolgers van ADSL zijn ADSL2 en ADSL 2+. ADSL2 zorgt voor een hogere snelheid door het
gebruik van betere signaalverwerking en modulatietechnieken. Bij ADSL 2+ vergroot de
downstreamband tot 2200kHz. De snelheidswinst is vooral te merken bij korte afstanden tot de
centrale. Bij afstanden groter dan 2500 m is de winst te verwaarlozen. Dit wordt geïllustreerd in
Figuur 1-3.
1
Doordat op één telefoonlijn meerdere aansluitingen konden gemaakt worden
-4-
DEEL I
•
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
Very High Speed Digital Subscriber Line (VDSL)
VDSL is de opvolger van ADSL en heeft als voornaamste troef zijn veel hogere upload snelheden.
Zowel voor upstream als downstream worden extra frequentiebanden voorzien (tot 12MHz). Een
nadeel is dat, door het gebruik van hogere frequenties, de verzwakking van het signaal veel groter zal
zijn. Dit zorgt ervoor dat bij VDSL de maximale koperlengtes nog korter zullen zijn dan bij ADSL. De
snelheidswinst van VDSL ten opzichte van ADSL is opnieuw te verwaarlozen bij afstanden groter dan
2500 m.
De VDSL standaard ITU G.993.1 implementeert zowel asymmetrische als symmetrische
verbindingen.
De opvolger van VDSL is VDSL2 en is gedefinieerd in ITU G.993.2. VDSL2 zal in staat zijn
symmetrische snelheden te leveren tot 100 Mbps, maar dit enkel wanneer de afstand tot de gebruiker
kleiner is dan 150 m.
In Figuur 1-3 worden de verschillende DSL types met elkaar vergeleken op het gebied van
bandbreedte in functie van de afstand tot het CO.
Figuur 1-3: Bitrate i.f.v afstand (downstream) [4]
1.1.3. Upgraden van DSL netwerk
Het upgraden van een DSL netwerk bestaat voornamelijk uit het verkorten van de koperlengte tot de
gebruiker. De ONUs zullen dus steeds dichter bij de gebruiker komen te staan. Elke upgrade zal dus
zorgen voor meer fiber en elektronica in het toegangsnetwerk. Door de achterwaartse compatibiliteit
kunnen gebruikers oudere DSL elektronica nog steeds gebruiken na een upgrade. Wanneer een klant
gebruik wilt maken van de nieuwe technologie zal hij zich een nieuwe modem moeten aanschaffen.
-5-
DEEL I
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
1.2. HFC-netwerken
Kabeltelevisie werd in 1948 ontwikkeld in de Verenigde Staten [5]. Het werd oorspronkelijk gebruikt
in bergachtige gebieden, waar (televisie-) antenne ontvangst voor individuele gezinnen moeilijk was.
Daarom werden grote gemeenschapsantennes gebouwd. De individuele huizen werden vervolgens
verbonden via coax kabel. In het Engels spreekt men van Community Antenna Television (CATV). De
naam CATV evolueerde later naar Cable TV.
CATV bleef echter niet beperkt tot bergachtige gebieden en heeft ondertussen wereldwijd een
belangrijk aandeel van de televisie en internetmarkt veroverd. Per centraal antennestation (headend)
kunnen tot 50000 gezinnen gebruik maken van kabel TV.
Sinds de jaren ’90 werden de kabelnetwerken omgebouwd om het aanbieden van internet en triple
play services mogelijk te maken. Het traditionele analoge kabelnetwerk had immers onvoldoende
bandbreedte en liet geen bidirectioneel verkeer toe. Deze nieuwe netwerken worden Hybrid Fibre
Coaxial (HFC) netwerken genoemd. Ook in Vlaanderen bouwde Telenet zijn netwerk om tot een HFC
netwerk en begon met het aanbieden van internetdiensten.
1.2.1. Werking
Figuur 1-4: HFC netwerk schema [6]
Een typische structuur van een HFC netwerk is weergegeven in Figuur 1-4. Indien we dezelfde
terminologie wensen te gebruiken als bij DSL netwerken dan komt de headend overeen met het
Central Office. Hier bevindt zich ook het Cable Modem Termination System (CMTS). De CMTS is te
vergelijken met de DSLAM bij DSL netwerken. De CMTS is langs de ene kant verbonden met het
internet en langs de andere kant met de gebruikers. Typisch bevinden zich in een headend enkele
CMTS’en.
-6-
DEEL I
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
Vanuit de CMTS gaan de data over fiber via de distribution hubs naar de verschillende optische nodes.
Elke node bedient typisch tussen de 500 en 2000 huizen2 (Telenet nodes 2006: 1100 huizen), deze
worden Service Areas (SAs) genoemd. Vanaf de optische node bestaat het netwerk uit coax kabel. In
het coax netwerk zitten nog verschillende versterkers. De gebruiker kan via een modem toegang
krijgen tot het coax netwerk.
Het is duidelijk (zie Figuur 1-4) dat alle gebruikers van één optische node dezelfde coax kabel delen.
In tegenstelling tot een DSL netwerk, is een HFC netwerk dus een gedeeld netwerk (Point to
Multipoint).
1.2.2. HFC-types: DOCSIS
De huidige internationale standaard voor HFC netwerken is “Data Over Cable Service Interface
Specification” (DOCSIS) en werd ontwikkeld door Multimedia Cable Network System Partners
(MCNS, met onder andere Cisco, Intel, Motorola, Texas Instruments; nu CableLabs) met als doel een
productstandaard te creëren die in staat was snelle tweewegs-communicatie toe te laten over kabel
netwerken.
De DOCSIS standaard is licht verschillend in Europa, doordat de frequentietoewijzing anders is. Het
belangrijkste verschil is dat TV kanalen in Europa volgens de PAL standaard gedefinieerd worden en
8MHz breed zijn. In Noord-Amerika wordt de NTSC standaard gebruikt, met een kanaalbreedte van
6MHz. De licht gewijzigde Europese DOCSIS standaard wordt EuroDOCSIS genoemd.
Ondertussen zijn er reeds verscheidene DOCSIS standaarden uitgebracht. In Tabel 1-2 zijn enkele
eigenschappen van de verschillende standaarden weergegeven.
DOCSIS 1.0
DOCSIS 1.1
DOCSIS 2.0
DOCSIS 3.0
Download
Snelheid (Mbps)
51
51
51
160
Upload Snelheid
(Mbps)
10
10
30
120
Quality of Service
(QoS)
Best effort
Gegarandeerd
Gegarandeerd
Gegarandeerd
Tabel 1-2: DOCSIS vergelijking
Alle DOCSIS standaarden zijn ook achterwaarts compatibel. Dat wil zeggen dat de modem van de
gebruiker en de CMTS op verschillende standaarden kunnen werken. Steeds zal er gewerkt worden
volgens een DOCSIS versie die zowel de CMTS als de gebruikersmodem ondersteunen.
•
DOCSIS 1.0
DOCSIS 1.0 werd ontwikkeld in maart 1997 en laat downstream snelheden toe tussen 27 - 51 Mbps in
het frequentiegebied 50 - 750 MHz. De upstream snelheid ligt tussen 320 Kbps en 10 Mbps in het
frequentiegebied 5 - 42 MHz. DOCSIS 1.0 werkt volgens het best effort principe.
2
Het betreft hier Homes Passed (HP): Dit zijn huizen die fysiek op het netwerk aangesloten zijn, maar niet
noodzakelijk een abonnement.
-7-
DEEL I
•
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
DOCSIS 1.1
DOCSIS 1.1 bood voornamelijk verbeteringen aan op het gebied van real-time toepassingen zoals
streaming en internettelefonie. Het gebruikte model had nu een gegarandeerd Quality of Service
(QoS). Daarnaast werd ook de beveiliging verbeterd. DOCSIS 1.1 werd door ITU als eerste DOCSIS
standaard geratificeerd in ITU-T J.112.
•
DOCSIS 2.0
De verbeteringen bij DOCSIS 2.0 liggen vooral in het verhogen van de upstream snelheid. Hiervoor
worden nieuwe modulatietechnieken geïntroduceerd en wordt de kanaalbreedte verdubbeld tot 6.4
MHz. Hierdoor wordt de upstream capaciteit uitgebreid tot 30 Mbps. DOCSIS 2.0 werd door ITU
geratificeerd in ITU-T J.122.
•
DOCSIS 3.0
Midden 2006 heeft CableLabs de nieuwste DOCSIS standaard aangekondigd [7]. Deze standaard zal
downstream snelheden tot 160 Mbps en upstream snelheden tot 120 Mbps toelaten. Hiervoor maakt
DOCSIS 3.0 gebruik van kanaalbundeling. Daarnaast zal DOCSIS 3.0 ook het Internet Protocol versie
6 (IPv6) ondersteunen.3
1.2.3. Upgraden van HFC netwerk
Op het eerste zicht lijkt het upgraden van een HFC netwerk vrij eenvoudig. Eerst vervangt met de
CMTS door een CMTS die werkt met de nieuwe standaard. Door de achterwaartse compatibiliteit
ondervinden de gebruikers hier geen last van. De gebruikers die wensen over te schakelen moeten dan
enkel een nieuwe kabelmodem aanschaffen en hun abonnement aanpassen.
De verschillende netwerkupgrades zorgen voor een grote verhoging van de globale download- en
uploadsnelheid, maar deze snelheidswinst moet gedeeld worden door vele gebruikers (Telenet 2006:
1100 mensen per SA). Om dus toch voldoende snelheidswinst te bekomen, zal het aantal gebruikers
per SA ook moeten afnemen. Dit betekent een verhoging van het aantal SAs en het leggen van
bijkomende glasvezelkabel. Het upgraden van een HFC netwerk brengt dus ook extra graaf- en
elektronicakosten met zich mee.
1.3. Fibernetwerken
DSL en HFC netwerken zijn gebouwd op bestaande systemen, het telefoonnetwerk en het
kabeltelevisienetwerk. Alhoewel de capaciteit van beide netwerken de laatste jaren sterk gestegen is,
zullen deze in de toekomst niet meer volstaan om te beantwoorden aan de toenemende vraag naar
bandbreedte. Fibernetwerken kunnen hier een oplossing bieden. Bij fibernetwerken hebben we een
volledig optisch toegangsnetwerk. De fiber loopt dus van in het CO tot bij de gebruiker, vandaar de
3
IPv6 is de volgende versie van het Internet Protocol en zal het aantal internetadressen dat gebruikt mag
worden sterk uitbreiden.
-8-
DEEL I
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
naam Fiber to the Home (FttH). De reden dat fibernetwerken slechts de laatste jaren als alternatief
beschouwd worden, is de sterke prijsdaling van de fiber en de optische componenten. Een
fibernetwerk moet immers nog volledig uitgerold worden, waardoor de kosten aanzienlijk zijn. In
HOOFDSTUK 2 worden de fibernetwerken meer in detail besproken.
1.4. Draadloze communicatie
De vaste toegangsnetwerken, die we zojuist besproken hebben, bieden hoge datadebieten aan, maar
geven weinig mobiliteit aan de gebruiker. Draadloze toegangsnetwerken laten de gebruiker toe zich te
verplaatsen, maar meestal zal de bandbreedte beperkter zijn. Binnen de draadloze netwerken zijn er
heel wat verschillende technologieën. Deze verschillen meestal op een drietal punten: bandbreedte,
mobiliteit en bereik. Dit wordt voor UMTS, WiFi en WiMAX geïllustreerd in Figuur 1-5.
Capacity
UMTS / HSDPA
Cellular network technology
„ Relies on GSM infrastructure
„
WiFi (IEEE 802.11)
„
„
Local-area wireless technology (WLAN)
Suited for home networks
WiMAX (IEEE 802.16)
„
„
Metro-area wireless technology (WMAN)
Alternative for (wired) broadband access
Mobility
Range
Figuur 1-5: Vergelijking van UMTS - WiFi - WiMAX
UMTS is een mobiele netwerktechnologie die werd ontwikkeld om mobiele apparaten (GSM, PDA)
aan hogere datadebieten te laten functioneren en wordt vaak ook 3G4 genoemd. Voor UMTS zijn hoge
mobiliteit en beschikbaarheid essentieel. WiFi echter is bedoeld om hoge datadebieten aan te bieden,
waarbij mobiliteit en afstand veel minder belangrijk zijn (thuisnetwerken). WiMAX tot slot werd
ontwikkeld voor metro-area netwerken en moet dus werken over grote afstanden (7.5 tot 13 km). De
capaciteit is lager dan WiFi maar beduidend hoger dan UMTS. Het is dus duidelijk dat er binnen de
draadloze netwerken een groot scala technologieën bestaat5
Alhoewel de draadloze netwerken op termijn in staat zullen zijn grote datadebieten aan te bieden,
zullen deze waarschijnlijk steeds trager blijven dan vaste toegangsnetwerken. Het doel van deze thesis
is het oplossen van het toenemende tekort aan bandbreedte dat momenteel optreedt bij de vaste
toegangsnetwerken door gebruik te maken van stadsnetwerken. Hiervoor zullen we enkel vaste
toegangsnetwerken onderzoeken, aangezien momenteel draadloze netwerken onvoldoende
bandbreedte kunnen voorzien.
4
5
3G: Derde generatie mobiele technologie
naast de drie die we zojuist besproken hebben is er ook nog 2G, satelliet, WiMAX mobile, …
-9-
DEEL I
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
1.5. Breedband in België
Wereldwijd is België één van de leiders op het gebied van breedbandconnecties met 100% potentiële
dekking voor breedband. Momenteel zijn er in België ongeveer 22.5 breedbandverbindingen per 100
inwoners. Dat is de 10de plaats wereldwijd. In Figuur 1-6 is een overzicht gegeven van de 15
belangrijkste breedbandlanden. Het valt op dat het DSL netwerk overweegt. Wereldwijd heeft DSL
een aandeel van 62%, Kabel 29% en Fiber 7%. Fiber is in het merendeel van de landen nog
onbestaande. Enkel in Zuid-Korea en Japan is er al een belangrijke fibermarkt.6
aantal verbindingen / 100 inwoners
35
30
25
Other
20
Fiber
Cable
15
DSL
10
5
De
ne
m
a
Ne r ken
de
rla
nd
I js
la
nd
Ko
Zw
r
it s e a
er
No lan
d
or
w
eg
e
Fi n
na
ln
Zw d
ed
e
Ca n
n
Ve
ad
re
a
ni
gd Be
Ko lgië
ni
Lu nkr
xe ijk
m
bu
Fr rg
an
kr
Ve
ijk
re
Ja
ni
gd
pa
n
e
St
at
en
0
Figuur 1-6: Breedbandconnecties per 100 inwoners [8]
De 2 belangrijkste spelers op de Belgische breedbandmarkt zijn Belgacom met een DSL netwerk en
Telenet met een HFC netwerk. Telenet is bijna uitsluitend actief in Vlaanderen. In Wallonië zijn de
breedbandaansluitingen grotendeels DSL. In Vlaanderen heeft kabel (Telenet) ongeveer 55-60% van
de breedbandmarkt in handen.
In België is momenteel reeds 100% bedekkingsgraad voor ADSL. Belgacom is momenteel al volop
bezig met de uitrol van VDSL en had eind 2006 al een dekkingsgraad van 60%. Hiermee is Belgacom
één van de wereldleiders. Bij de uitrol werd wel onmiddellijk gekozen voor het snellere VDSL2.
VDSL2 is backwards compatible met ADSL waardoor gebruikers niet verplicht worden onmiddellijk
over te schakelen.
6
Merk op dat de uitrol in deze landen grotendeels bovengronds is, wat de kosten serieus drukt.
- 10 -
DEEL I
HOOFDSTUK 1: Inleidend Overzicht
Enkele interessante cijfers in verband met breedband en internetgebruik in België zijn weergegeven in
Tabel 1-3. Ter vergelijking is ook het gemiddelde in EU25 weergegeven en de positie van België.
België
(%)
EU25
(%)
Positie
(op 25)
Breedband
DSL dekking
Breedbandpenetratie
Huishoudens met breedband/ Huishoudens met internet
Bedrijven die toegang hebben tot breedband
100
21.8
89.0
84.5
87.4
15.7
62.1
77.9
1
5
1
7
Algemeen internetgebruik
% van de bevolking die reguliere internetgebruikers zijn:
- gebruiken e-mails
- spelen spelletjes en downloaden
- luisteren radio en/of kijken web TV
- doen aan internet bankieren
58.3
54.4
20.0
10.9
28.4
46.7
43.8
18.2
11.8
22.0
9
9
15
15
10
18.2
36.8
21
87.5
67.8
3
30.2
59.3
74.0
23.8
63.7
67.0
11
20
15
7.9
14.6
11.7
13.9
13
12
2006
e-Government
Basis publieke diensten voor de bevolking die online te
consulteren zijn
Basis publieke diensten voor bedrijven die online te
consulteren zijn
% van de bevolking die gebruik maakt van e-Government
% bedrijven die gebruik maakt van e-Government
% van scholen met breedband
e-Business
e-Business in totale omzet van de bedrijven
Bedrijven die online bestelling krijgen
Tabel 1-3: Breedband in België vergeleken met EU25 (gemarkeerd: pijnpunten) [9]
Het is duidelijk dat België de Europese leider is op het gebied van dekkingsgraad en penetratie van
breedband. Op het gebied van internetgebruik en e-Government zit België meestal in het midden van
de EU25. Uit deze cijfers blijkt duidelijk dat er in België nog heel wat potentieel voor verbetering is.
Bij het gebruik van sommige breedbandtoepassingen (downloaden, web TV) loopt België zelfs achter.
Dit heeft waarschijnlijk te maken met het feit dat de abonnementen in België verhoudingsgewijs
relatief duur zijn en een beperkte downloadlimiet hebben. Dit is in vele Europese landen niet het geval
[10].
- 11 -
HOOFDSTUK 2.
Fiber to the Home
2.1. Inleiding
Het enorme succes van internet toepassingen heeft er toe geleid dat we op enkele jaren tijd een zeer
snelle groei gehad hebben van de verbindingssnelheden. Midden jaren ’90 had de gemiddelde
internetgebruiker een verbinding aan 33.6 kbps, een tiental jaar later is dat reeds opgelopen tot 6
Mbps. Het scala aan diensten is in die tijd ook exponentieel toegenomen en dit zal in de toekomst niet
anders zijn.
De evolutie van de laatste tien jaren (zie HOOFDSTUK 1) is grotendeels het gevolg van het gradueel
verkorten van de koper- of coaxlengte in het toegangsnetwerk. De koper- en coaxkabels werden
gradueel vervangen door fiber. Een dergelijke oplossing zal echter in de toekomst niet meer volstaan
om te voldoen aan de wensen van de gebruiker. De verklaring hiervoor zal worden gegeven in 3.2.1.
Fiber to the Home (FttH) is wel in staat om aan deze wensen te voldoen. Bij FttH zal de optische vezel
tot in de huiskamer van de gebruiker komen. FttH wordt al getest sinds de jaren ’80 en werd toen zeer
geschikt bevonden voor snel dataverkeer. De kosten voor fiber en optische materialen waren toen nog
veel te hoog om fiber als alternatief te overwegen voor koper of coax, temeer daar de snelheid van
fiber vele malen groter was dan hetgeen nodig was.
De laatste jaren is de kost van fiber en optische componenten sterk gedaald. FttH is dan ook een
volwaardig alternatief geworden voor koper- en kabelnetwerken. In verschillende landen worden grote
fiberprojecten opgestart. Een overzicht van de belangrijkste Europese projecten is terug te vinden in
[11]. Momenteel is er echter nog geen overheersende architectuur en implementatie. Er zijn wel twee
grote organisaties die werken aan ontwikkeling en standaardisatie van FttH.
Full Service Access Network (FSAN) [12]
FSAN werd in 1995 opgericht door een groep van 7 service providers (waaronder BT, KPN, Deutsche
Telecom) met als doel “het creëren van geschikte (optische) toegangsnetwerk component standaarden
om zo de componentprijzen te doen dalen”. Van in het begin werd gekozen voor de Passive Optical
Network (PON) architectuur en de Asynchronous Transfer Mode (ATM) standaard. Alhoewel FSAN
geen standaardisatie organisatie is, werkt het nauw samen met standaardisatiegroepen zoals ANSI,
ETSI, ITU.
Ethernet First Mile Alliance (EFMA) [13]
EFMA werd opgericht in 2001 door 9 netwerkinfrastructuur bedrijven (waaronder Cisco, Ericsson,
Intel, Texas Instruments). Het doel van de EFMA is het promoten van Ethernet technologie in het
toegangsnetwerk en het helpen ontwikkelen van Ethernet standaarden voor het toegangsnetwerk.
Samen met IEEE werd daarvoor de Ethernet in the First Mile (EFM) task force opgericht. Sinds 2004
is EFMA een onderdeel geworden van Metro Ethernet Forum (MEF). Dit forum zijn missie is “het
DEEL I
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
versnellen van de wereldwijde adoptie van carrier-class Ethernet netwerken & services”. EFMA heeft
mee de 802.3ah Ethernet standaard voor toegangsnetwerken ontwikkeld.
Momenteel is de discussie over de verdere ontwikkeling van FttH netwerken voornamelijk gericht op
volgende drie zaken:
•
Actieve versus passieve netwerken
•
Point-to-point versus Point-to-multipoint netwerken
•
ATM versus Ethernet als protocol
Omdat het apart bespreken van deze drie punten nogal onnatuurlijk is, zullen we de eerste twee punten
samen bespreken. Dit zijn ook de discussiepunten die in de realiteit het meest gevoerd worden. Daarna
zullen we kort het verschil uitleggen tussen het ATM en het Ethernet protocol.
2.2. Actieve versus passieve netwerken
Een belangrijk discussiepunt in netwerkontwerp is dus de keuze tussen actieve en passieve netwerken.
Bij actieve netwerken is er ofwel een rechtstreekse verbinding tussen de Central Office (CO) en de
gebruiker ofwel bevinden er zich tussenin louter actieve componenten. Dit is te vergelijken met de
structuur van een typisch DSL netwerk.
Bij passieve netwerken bevinden er zich enkel passieve componenten (splitters) in het netwerk. Dit is
gelijkaardig aan de structuur van een coaxnetwerk.
2.2.1. Actieve netwerken
Actieve netwerken1 verzorgen een point-to-point verbinding met de gebruiker. Bij de gebruiker
bevindt zich een Optical Network Unit (ONU). Deze is dan via een glasvezelkabel rechtstreeks
verbonden met een Optical Line Terminator (OLT) kaart. Deze OLT kan zich in de CO bevinden en
dan spreken we van een Home Run Fiber (Figuur 2-1). Wanneer de OLT zich in een straatkabinet
bevindt, spreken we van een Active Star Ethernet (Figuur 2-2). Vanuit het straatkabinet wordt dan
een gemeenschappelijke feeder gebruikt voor de verbinding met de CO.
1
ook wel “Active Ethernet” genoemd omdat het onderliggende protocol Ethernet is.
- 13 -
DEEL I
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
Figuur 2-1: Home Run Fiber Architectuur [14]
Figuur 2-2: Active Star Architectuur [14]
De PSTN switch die in beide figuren aanwezig is, is in principe overbodig aangezien het
telefoonverkeer volledig over fiber kan. Voor wettelijke redenen wordt deze vaak nog in het netwerk
gelaten.
In het geval van een Active Star architectuur zorgt de Ethernet Protection Switching voor redundantie
door een ringstructuur waardoor er steeds twee paden zijn naar het CO. Hierdoor is het netwerk
minder gevoelig aan breuken.
De IEEE –EFM 802.3ah standaard definieert voor actieve netwerken snelheden tussen 100-1000 Mbps
voor afstanden vanaf 10 km voor single mode fiber en 550 m voor multimode fiber [15]. Op lange
termijn zullen deze snelheden ongetwijfeld nog een stuk hoger worden.
In onder andere Zweden en Japan wordt overwegend gebruik gemaakt van actieve netwerken.
- 14 -
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
DEEL I
2.2.2. Passieve netwerken
Passieve netwerken (Passive Optical Networks of PONs) zijn uitsluitend point-to-multipoint
netwerken waar verschillende gebruikers dezelfde bandbreedte delen. In tegenstelling tot bij actieve
netwerken worden zowel de Ethernet als ATM standaard gebruikt. Alle actieve componenten
bevinden zich bij de gebruiker (ONU) of in het CO (ONT, router,…). In het netwerk zelf bevinden
zich enkele passieve splitters, vandaar ook de naam PON. Er zijn dus geen actieve componenten met
extern elektrisch vermogen nodig, enkel splitters. De splitsingsratio ligt meestal tussen 16 en 64.
PON netwerken zorgen voor een sterke vermindering van de hoeveelheid fiber in het netwerk, omdat
de fiber door verschillende gebruikers wordt gedeeld. Het splitsen zorgt echter wel telkens voor
attenuatie van het signaal.
Figuur 2-3: Passive Optical Network (PON) architectuur [14]
Downstream signalen worden uitgezonden via een broadcast mechanisme en komen dus bij alle
gebruikers terecht. Codering moet aftappen van informatie tegen gaan. Upstream signalen worden
verzonden gebruik makend van Time Division Multiple Access (TDMA). De OLT regelt het toekennen
van de tijdssloten aan de verschillende ONUs. Downstream en upstream signalen worden in
verschillende frequentiebanden doorgestuurd.
Momenteel zijn er reeds een drietal standaarden en zijn er verscheidene andere in ontwikkeling. Een
overzicht van de drie standaarden wordt gegeven in Tabel 2-1.
- 15 -
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
DEEL I
Downstream (Mb/s)
Upstream (Mb/s)
Golflengte down (nm)
Golflengte up (nm)
Max. aantal fiber splits
Maximale afstand (km)
Layer 2 Standaard
BPON
155 - 1244
155 - 622
1480 – 1580
1260 - 1360
32
20
ITU-T G.983
Ondersteunde
Protocollen
ATM
Forward Error
Correction (FEC)
Nee
GPON
1244 – 2488
155 – 2488
1480-1580
1260 -1360
64
10 – 20
ITU-T G.984
ATM
GEM2
Ethernet
EPON
1250
1250
1480-1580
1260-1360
> 16
20
IEEE 802.3ah
Ja
Ja
Ethernet
Tabel 2-1: Overzicht PON standaarden [16] [17]
•
BPON
De Broadband-PON (BPON) standaard werd gedefinieerd in 1995 en is de opvolger van ATM-PON
(APON). Het is gebaseerd op de ATM standaard.
•
GPON
Gigabit PON (GPON) is ontwikkeld uit BPON. Het heeft niet alleen een beduidend hogere snelheid
(zowel down- als upstream), maar ook een verbeterde veiligheid en ondersteunt drie transport laag
protocollen.
•
EPON
Ethernet PON (EPON) is een IEEE/EFMA ontwikkelde standaard. Het wordt momenteel reeds op
grote schaal geïmplementeerd in onder andere Zuid-Korea. In 2006 werd de opvolger van EPON, Next
Generation EPON (NGEPON) aangekondigd. Deze zal snelheden tot 10 Gbps kunnen leveren.
•
WDM-PON
BPON, GPON en EPON worden reeds commercieel gebruikt. Daarnaast is men uiteraard nog
onderzoek aan het doen naar nieuwe technologieën. Eén van de meest belovende is Wavelength
Division Multiplexing-PON (WDM-PON).
WDM-PON wordt gezien als de finale versie van de PON architectuur. Bij WDM-PON wordt een
breed spectrum aan golflengtes gebruikt. De passieve optische splitters worden vervangen door
golflengte multiplexers. Deze zijn in staat verschillende golflengtes te scheiden of terug samen te
voegen. Hierdoor kan elke gebruiker gebruik maken van een andere golflengte. Dit zorgt niet alleen
voor een grotere bandbreedte, maar ook voor ongedeelde kanalen voor de verschillende gebruikers.
Een WDM-PON is dus een P2P architectuur. De architectuur van een WDM-PON wordt geïllustreerd
in Figuur 2-4.
2
GEM = GPON Encapsulation methode: een speciaal voor GPON ontwikkeld frame
- 16 -
DEEL I
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
Figuur 2-4: WDM-PON architectuur [18]
2.2.3. Vergelijking van actieve en passieve netwerken
In het geen volgt maken we een vergelijking van beide netwerken. We kijken hier nog niet naar
kosten. Dit wordt besproken in 3.2.4.
•
Snelheid
De snelheid van actieve netwerken is enkel gelimiteerd door de snelheid van de elektronica en van het
backbone netwerk. Toekomstige waarden voor actieve netwerken gaan tot 10 Gbps.
De snelheid van PONs wordt gelimiteerd doordat gebruikers éénzelfde fiber delen. Typisch kunnen tot
64 aansluitingen één fiber delen (zie Tabel 2-1). Wanneer we uitgaan van de fiber snelheid van actieve
netwerken en onderstellen dat we het netwerk 10 keer kunnen overboeken, bekomen we een maximum
snelheid van 1.5 Gbps. Voorlopig zal deze snelheid een heel stuk lager liggen aangezien er nog geen
10 Gbps PONs zijn.3
Het is dus duidelijk dat actieve netwerken een heel stuk sneller zullen zijn. De bandbreedte bij actieve
netwerken is ook gegarandeerd. Bij PONs zal de beschikbare bandbreedte afhankelijk zijn van de
gebruikte bandbreedte door de andere gebruikers die dezelfde fiber delen.
•
Elektronica
Een veel gehoorde kritiek is dat actieve ster netwerken elektronica tussen het CO en de gebruiker
nodig hebben, de zogenaamde street cabinets. Deze street cabinets hebben elektrisch vermogen en
vaak klimaatregeling nodig. De kans op falen van deze actieve componenten is uiteraard groter dan
van splitters. De reparatietijd zal echter een stuk korter zijn, omdat de fout door de actieve elektronica
veel makkelijker kan gelokaliseerd worden. In het vergelijken van Netwerkbeschikbaarheid wordt met
dit onderscheid dan ook geen rekening gehouden.
3
GEPON, dat momenteel nog in ontwikkeling is, zal waarschijnlijk snelheden tot 10 Gbps aanbieden
- 17 -
DEEL I
•
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
Beveiliging
PON netwerken hebben het nadeel dat ze gebruik maken van een gedeeld medium voor het versturen
van informatie. De EPON en BPON standaard specifiëren geen authenticatie of encryptie
mechanismen. De GPON standaard maakt gebruik van de Advanced Encryption Standard (AES).
Uit onderzoek [18] is echter gebleken dat alle drie de standaarden serieuze veiligheidsrisico’s lopen.
De voornaamste zijn “Denial of Service” aanvallen, eavesdropping (luistervinken) en zich voordoen
als een andere ONU. Bij actieve netwerken komen deze veiligheidsrisico’s niet voor doordat elke
gebruiker een eigen fiber heeft tot aan het CO of switch.
Beveiliging is zeker voor business gebruikers heel belangrijk en is één van de grote nadelen van
PONs.
•
Netwerkbeschikbaarheid
De betrouwbaarheid van het netwerk is ook een belangrijk verschil tussen beide types. Omdat bij een
actief netwerk iedere gebruiker een P2P verbinding heeft met ofwel een switch ofwel rechtstreeks met
de OLT, zal schade aan een toegangsfiber hoogstens één gebruiker treffen4. Daartegenover staat wel
dat door het groter aantal fibers er meer breuken zullen zijn in een actief netwerk.
Een breuk in het distributienetwerk (na splitters of switch) zal in een PON onvermijdelijk leiden tot
het onbeschikbaar worden van het netwerk. Dit is niet het geval bij een actief netwerk, door
redundantie in het distributienetwerk (zie Figuur 2-2).
Uit [20] halen we dat de gemiddelde downtime per gebruiker in een actief netwerk ligt op 41.5
minuten en bij een PON-architectuur op 387.1 minuten. Uiteraard is deze downtime afhankelijk van de
precieze implementatie van het netwerk, maar uit deze cijfers blijkt dat een actief netwerk
waarschijnlijk een hogere betrouwbaarheid zal hebben.
•
Toekomstvisie
Op lange termijn zal de benodigde bandbreedte per gebruiker alleen maar toenemen (zie 3.2.1).
Aangezien actieve netwerken in principe over een ongelimiteerde bandbreedte beschikken zijn deze
netwerken geschikt voor de toekomst.
De huidige generatie PONs zal op termijn onvoldoende bandbreedte per gebruiker kunnen leveren.
Een oplossing hiervoor is het verminderen van het aantal gebruikers per splitter en het bijplaatsen van
splitters. Alhoewel dit een oplossing is, zal deze oplossing voor veel problemen zorgen. Er moeten
nieuwe fibers getrokken worden, gebruikers moeten herverdeeld worden over de splitters,… Dit zal
4
Meestal worden fibers gebundeld (40-100 fibers), zodat schade door bijvoorbeeld werken wel meerdere
gebruikers zal treffen.
- 18 -
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
DEEL I
niet alleen een serieuze kost met zich meebrengen, maar zal waarschijnlijk ook voor heel wat overlast
voor de gebruikers zorgen.
2.3. ATM versus Ethernet [21]
Al jaren zijn er in de telecomwereld twee grote protocollen: Ethernet en ATM.
ATM is een cel switching technologie die de voordelen van pakket-switching en circuit-switching
combineert en is heel populair in de telefoniesector. Circuit-switching is de basis van de traditionele
telefonie. Hierbij is er gegarandeerde bandbreedte en constante vertraging. Pakket-switching op zijn
beurt, levert flexibiliteit en een betere benutting van de beschikbare bandbreedte. Cel-switching
bevindt zich tussen beide en combineert kleine vertragingen met grote bandbreedte.
De werking van ATM wordt geïllustreerd in Figuur 2-5. ATM is een connectie georiënteerde
technologie. Een (virtueel) circuit moet steeds opgezet worden tussen zender en ontvanger voordat er
kan gecommuniceerd worden (communicatiekanaal). Dit zorgt voor heel wat overhead, zeker bij IP
toepassingen die van oorsprong connectieloos zijn en waar het telkens opnieuw opzetten van een
connectie veel bandbreedte verloren doet gaan. De bandbreedte van ATM bedraagt 25, 155 of
622Mbps en de pakketten zijn altijd 53 bytes groot (5 bytes header).
Ted
Kathy
Alice
Jeannie
Travis
Susan
Joy
Kyle
Craig
Jim
Figuur 2-5: Illustratie ATM werking [22]
Ethernet is een pakket switching technologie, die zeer populair is in de LAN wereld. De bandbreedte
van Ethernet varieert tussen 10 Mbps en 1 Gbps (gigabit Ethernet). Ethernet is connectieloos en maakt
gebruik van het best effort principe en de verzonden pakketten variëren in grootte tussen 72 en 1526
bytes met een header van 26 bytes.
De werking van Ethernet wordt geïllustreerd in Figuur 2-6. Door zijn connectieloos karakter is
Ethernet uitermate geschikt voor gebruik met het IP protocol.
- 19 -
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
DEEL I
Opportunistic
data moves
during idle times
Ted
Kathy
Opportunistic
data
When data is available, it gets the
first available chance to be sent.
Jeannie
Alice
Jim
Travis
Susan
Joy
Nothing to send
Kyle
Craig
Figuur 2-6: Illustratie Ethernet werking [22]
Actieve netwerken werken allemaal met de Ethernet technologie. Bij PONs zijn beide mogelijk. De
beide technologieën worden in Tabel 2-2 met elkaar vergeleken.
Connectiemanier
Celgrootte
Headergrootte
Bandbreedte
QoS
Complexiteit (en kostprijs)
elektronica
Gemiddelde protocoloverhead
bij IP verkeer
Gebruiksgemak
ATM
Connectie-georiënteerd
Vast, 53 bytes
5 bytes
25 – 622 Mbps
Ja
Ethernet
Connectieloos
Variabel, 72 – 1526 bytes
26 bytes
10 Mbps – 1 Gbps
Beperkt
Groot
Laag
13.22%
7.42%
Laag
Hoog
Tabel 2-2: Vergelijking ATM en Ethernet [23]
Om de voordelen van beide technologieën te combineren werd voor GPON de GPON Encapsulation
Method (GEM) ontwikkeld. GEM laat zowel pakket als cell gebaseerd transport toe en is daarom veel
beter geschikt voor IP verkeer.
2.4. FttH apparatuur
In dit deel gaan we dieper in op de specifieke apparatuur die nodig is in een FttH netwerk. Omdat de
verschillende netwerken en standaarden nog in volle ontwikkeling zijn, verandert en verbetert de
apparatuur heel snel. Bij de keuze van apparatuur is het daarom belangrijk om apparatuur te kiezen die
werkt volgens open en onafhankelijke standaarden. Er zijn immers heel wat spelers die interessante
totaal pakketten aanbieden maar die werken volgens een zelf ontwikkelde en niet open standaard. Dit
zorgt voor een te grote afhankelijkheid van één bedrijf wat op lange termijn nadelige gevolgen kan
hebben op het gebied van innovatie, ondersteuning, upgrading,…
- 20 -
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
DEEL I
2.4.1. Optische vezel
FttH maakt gebruik van optische vezels om data aan zeer hoge snelheden tot bij de gebruiker te
brengen. In deze paragraaf gaan we dieper in op de kenmerken van de optische vezel.
Een optische vezel is gemaakt uit een combinatie van glas en/of plastiek. De fabricatie is zodanig dat
licht van het ene naar het andere uiteinde wordt geleid. Dit komt doordat het licht door interne reflectie
in het glas propageert (zie Figuur 2-7)
Figuur 2-7: Propagatie van lichtbundel in een optische vezel [24]
Hierbij wordt zo weinig mogelijk verlies van signaalsterkte nagestreefd. Niet alle golflengtes
propageren echter even goed door de vezel. In Figuur 2-8 is de attenuatie in functie van de golflengte
weergegeven. We zien dat er zich onder andere twee minima bevinden rond 1300 nm en 1550 nm. Dit
zijn niet toevallig de gebieden waarin de FttH netwerken werken (Tabel 2-1).
Figuur 2-8: Attenuatie van optische vezel [24]
Merk op dat er nog heel wat andere gebieden relatief lage attenuatie hebben. Deze zijn echter niet
altijd bruikbaar omdat er geen goedkope lasers beschikbaar zijn, die deze golflengte opwekken en
uitzenden.
- 21 -
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
DEEL I
2.4.2. Optical Network Unit (ONU)
Figuur 2-9: Optical Network Unit (ONU) [25]
De ONU termineert de fiber van het toegangsnetwerk bij de gebruiker en zet de fiber om in de
klassieke 100BASE-TX kabel (fast Ethernet kabel) voor normaal internetgebruik. De ONU kan zich
zowel binnen- als buitenhuis bevinden en is te vergelijken met een modem bij DSL of
kabeltechnologie.
Er zijn heel wat verschillende fabrikanten in deze markt actief en de ONUs kunnen variëren in
aangeboden snelheden. Uiteraard is het type ONU ook afhankelijk van het type netwerk.
2.4.3. Optical Line Terminator (OLT)
Figuur 2-10: Optical Line Terminator (OLT) [26]
Deze component is vergelijkbaar aan een DSLAM bij DSL netwerken en staat in het CO. De OLT
doet de aggregatie van de verschillende lijnen en verbindt de gebruikers met de verschillende ISPs. Bij
een actief netwerk bestaat de OLT uit P2P Ethernet line cards. Elke poort op de kaart is dan voor één
unieke gebruiker. Bij PONs hebben we specifieke kaarten voor elke architectuur. Elke poort wordt nu
gedeeld door meerdere verbindingen (16-64). In één OLT kast zitten typisch een honderdtal kaarten.
Per 5 kaarten is er meestal nog een controlekaart voorzien die de aggregatie regelt. Een voorbeeld van
een OLT is weergegeven in Figuur 2-10.
- 22 -
HOOFDSTUK 2: Fiber to the Home
DEEL I
2.4.4. Splitter
Figuur 2-11: Splitter
Een splitter komt uiteraard enkel voor bij PONs en verdeelt de gemeenschappelijke fiber over de
verschillende gebruikers. Bij deze splitsing zal het signaal steeds verzwakken. Verscheidene
splitsingsratio’s zijn mogelijk. Aangezien deze component passief is, heeft hij geen vermogen nodig.
- 23 -
DEEL II: STADSNETWERKEN:
EVALUATIE
HOOFDSTUK 3.
OVERWEGINGEN
EN
FttH stadsnetwerken
Een FttH stadsnetwerk is een lokaal of regionaal FttH toegangsnetwerk, waarin de stad een belangrijke
partner is. Momenteel zijn er reeds verscheidene grote projecten aan de gang. Eén van de belangrijkste
voorbeelden is Stockholm. Daar werd reeds in 1994 begonnen met de uitrol van een fiber
infrastructuur. Momenteel is de ganse stad aangesloten op fiber en reeds in 2000 waren er meer dan 30
fiber breedbandaanbieders. De fiber infrastructuur heeft in Stockholm geleid tot het aantrekken van
vele hoogtechnologische bedrijven. Deze bedrijven hebben gezorgd voor extra werkgelegenheid, extra
inkomsten uit belastingen en extra handelsactiviteit. Andere voorbeelden zijn Amsterdam, San
Francisco, Wenen, Pau … Meer informatie over Europese projecten is terug te vinden in [11].
In de volgende paragrafen verklaren we de bestaansreden voor stadsnetwerken en bespreken we de
belangrijkste keuzes die gemaakt moeten worden bij het ontwerp. In de laatste paragraaf bespreken we
het stadsnetwerk dat in dit onderzoek zal gebruikt worden.
3.1. Motivatie stadsnetwerken
Steden, zoals Stockholm en Amsterdam, zijn zelf begonnen met de uitrol van FttH netwerken, omdat
de klassieke netwerkeigenaars geen FttH initiatieven op touw zetten. De reden hiervoor is eenvoudig:
de huidige uitbreidingen aan DSL en HFC netwerken vergden een aanzienlijke investeringskost. De
netwerkeigenaars willen zoveel mogelijk winst uit deze netwerken halen. Daarom is het te
verwachten, dat in het komende decennium deze netwerken verder zullen geoptimaliseerd worden om
zo maximaal rendement uit deze netwerken te halen. Hierdoor zal een hoge abonnementsprijs gepaard
gaan met een beperkte stijging van de bandbreedte. Momenteel is er ook nog onvoldoende
duidelijkheid over wie wettelijk de uiteindelijke eigenaar van de fysieke structuur zal worden en of de
uitroller van het fysieke netwerk onmiddellijk aan andere providers het gebruik van zijn netwerk moet
toelaten.
Vanuit het standpunt van een stad is dit uiteraard geen goede situatie. Meer en meer steden beginnen
daarom breedband infrastructuur in hetzelfde lijstje te plaatsen als wegen, water en elektriciteit.
Breedband infrastructuur wordt gezien als een essentieel deel van de infrastructuur van een stad en een
basisvoorziening voor elke burger. Het is dus belangrijk dat deze ontwikkeld wordt met de belangen
van de stad en de burgers in het achterhoofd. De traditionele netwerkeigenaars worden niet in staat
gezien deze ontwikkeling op tijd tot een goed einde te brengen. Niet alleen nemen ze te weinig
initiatieven richting een optisch toegangsnetwerk, netwerkeigenaars ambiëren ook in de eerste plaats
korte of middellange termijnwinst. Een goed ontworpen FttH netwerk vergt echter een lange
termijnvisie en een serieuze investering die de eerste jaren zeker niet winstgevend zal zijn.
Wanneer een Stad een FttH netwerk uitrolt spelen er ook andere belangen dan korte termijnwinst. De
impact die het netwerk heeft voor de gemeenschap en burgers is minstens even belangrijk: betere
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
DEEL II
dienstverlening, extra jobs, beter onderwijs,… Dit betekent echter niet dat het netwerk op lange
termijn niet economisch levensvatbaar moet zijn. Typisch zullen stadsnetwerken zelfs competitie in de
hand werken en globaal meer winst creëren dan traditioneel ontwikkelde netwerken, juist omdat ze
ontwikkeld zijn met een lange termijnvisie.
Stadsnetwerken hebben bij de ontwikkeling ook economische voordelen. Zo kunnen steden goedkoper
lenen. Ook de graafwerken zullen goedkoper uitvallen, omdat ze deels kunnen gedaan worden samen
met geplande stadswerken. De stad kan ook gebruik maken van bestaande infrastructuur zoals
rioleringsbuizen, bovengrondse leidingen, …
3.2. Overwegingen bij de keuze van het stadsnetwerk
Wanneer een stad besluit een FttH netwerk uit te rollen moeten er nog vele keuzes gemaakt worden.
Zoals uit HOOFDSTUK 2 is gebleken zijn er immers verschillende architecturen mogelijk. Ook de
grootte van de betrokkenheid van de stad moet beslist worden. In dit deel bekijken we enkele zaken
die in overweging moeten genomen worden bij de keuze en implementatie van een stadsnetwerk.
3.2.1. Bandbreedte
De bandbreedte geeft de snelheid weer waarmee data over het fysieke kanaal kan verstuurd worden.
De laatste jaren is de benodigde bandbreedte sterk gestegen. Enerzijds door het groeiende aantal
gebruikers, anderzijds door de ontwikkeling van nieuwe bandbreedte intensieve toepassingen zoals
video.
De totale bandbreedte per gebruiker is een essentiële input bij de architectuurkeuze. In Tabel 3-1 en
Tabel 3-2 worden de bandbreedteverwachtingen op korte en middellange termijn geschat.
Dienst
Surfen
Digitale telefonie
Gaming
P2P filesharing
Digitale Televisie
Overdimensionering voor
piekverbruik
Totaal benodigde bandbreedte
Bandbreedte (Mbps)
1-3
0.2
0.1
2-4
4
Beschrijving
Websites, emailing
Spraak & lage resolutie webcam
600Mb film downloaden <1u
1 SDTV kanaal (MPEG-2)
15 %
9-12 Mbps
Tabel 3-1: Benodigde bandbreedte korte termijn (2010) [4]
- 25 -
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
DEEL II
Dienst
Bandbreedte (Mbps)
Surfen
16
Digitale telefonie
Gaming
P2P filesharing
Digitale Televisie
2
4
10
18
Overdimensionering voor
piekverbruik
Totaal benodigde bandbreedte
Beschrijving
Websites, e-mailing, aan hoge
snelheid files downloaden
Video conferencing
Multimedia gaming
3GB film downloaden <1u
2 HDTV kanalen (MPEG-4)
15 %
60 Mpbs
Tabel 3-2: Benodigde bandbreedte middellange termijn (2015) [4]
Op lange termijn is het heel wat moeilijker de bandbreedte in te schatten. In [27] worden tegen 2030
bandbreedtevereisten van meer dan 1Gbps verwacht. Alhoewel dit misschien wat overdreven is, is het
duidelijk dat de bandbreedte de volgende decennia sterk zal stijgen.
Op korte en middellange termijn kunnen de bestaande DSL en HFC netwerk via upgrades aan de
bandbreedtevereisten voldoen. Uit [3] blijkt ook dat HFC netwerken langer zullen kunnen voldoen aan
de bandbreedte vereisten. Op lange termijn zal dit echter niet volstaan om aan de noden van de
gebruikers te beantwoorden.
Hetzelfde geldt voorlopig voor de bestaande FttH PON architecturen. Op lange termijn zullen ook zij
niet in staat zijn snelheden tot 1Gbps per gebruiker te voorzien (zie 2.2.2). Nieuwe ontwikkelingen
zoals GEPON en WDM-PON bieden hier misschien een oplossing, maar kunnen bij de huidige keuze
geen rol spelen. De enige architectuur die gegarandeerd aan de bandbreedtevereisten kan voldoen, is
het actieve netwerk (zie 2.2.1).
3.2.2. Competitie
Voor een stad is op lange termijn competitie zeer belangrijk. Hoe groter de competitie, hoe lager de
prijzen en des te groter de innovatie. De verschillende FttH architecturen lenen zich echter niet
allemaal even goed voor competitie.
In Tabel 3-3 zijn de mogelijkheden voor competitie bij de bestaande architecturen vergeleken.
Competitie
Optische laag
Data Link laag
Hogere lagen
(telefonie, data)
Actief home run
Eenvoudig
Eenvoudig
Actief ster
Moeilijk
Moeilijk
PON
Moeilijk
Moeilijk
Eenvoudig
Eenvoudig
Eenvoudig
Tabel 3-3: Verschillende architecturen en hun mogelijkheid tot competitie [28]
Een home run fiber kan op alle lagen eenvoudigweg competitie aanbieden. In principe kan een home
run fiber elke andere netwerkarchitectuur nabootsen. Een PON bijvoorbeeld wordt nagebootst door in
- 26 -
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
DEEL II
het CO onmiddellijk splitters te plaatsen. Doordat elke gebruiker een eigen fiber heeft, kan iedere
operator en/of service provider volledig vrij zijn netwerkarchitectuur kiezen.
Voor het actieve ster netwerk en de PON architecturen is competitie enkel mogelijk op de hogere
lagen. Actieve ster netwerken werken immers in de data link laag op Ethernet en elke PON
architectuur heeft ook zijn eigen data link protocol.
Alhoewel bij alle drie de alternatieven er mogelijkheid tot competitie is, is de vrijheid het grootst bij
home run fiber netwerken.
3.2.3. Business gebruikers
Een belangrijke doelgroep bij de ontwikkeling van het stadsnetwerk zijn de business gebruikers.
Business gebruikers zullen immers een belangrijk deel van de klanten en inkomsten uitmaken en
kunnen voor de creatie van heel wat extra waarde en werkgelegenheid in een stad zorgen. Business
gebruikers brengen echter ook specifieke eisen met zich mee. Enkele belangrijke zijn weergegeven in
Tabel 3-4 met daarbij de geschiktheid van elke architectuur voor deze eis:
Eis
Hoge downstream
bandbreedte
Hoge upstream
bandbreedte
Quality of Service (QoS)
Veiligheid en dataintegriteit
Actief
PON
Zeer goed
Matig
Zeer goed
Matig
Zeer goed
Zeer goed
Goed
Matig
Tabel 3-4: Geschiktheid architecturen voor business gebruikers(zie ook 2.2.3)
Het blijkt duidelijk dat actieve netwerken op alle punten beter scoren dan PONs.
3.2.4. Investeringskosten en operationele kosten
Alhoewel winst voor een stad niet de belangrijkste factor is bij de keuze van het netwerk, spelen
kosten uiteraard een belangrijke rol. Deze kosten kunnen we onderverdelen naar investeringskosten en
operationele kosten.
In Figuur 3-1 worden de investeringskosten per Home Passed1 (HP) voor verschillende architecturen
vergeleken:
1
Het aantal Homes Passed zijn het aantal huizen die op het fysieke netwerk aangesloten zijn. Dat betekent nog
niet dat deze huizen effectief een abonnement op de dienst hebben. Huizen die ook geabonneerd zijn worden
Homes Connected genoemd
- 27 -
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
DEEL II
Figuur 3-1: Investeringskosten per HP [28]
Hieruit blijkt duidelijk dat de home run fiber architectuur steeds de duurste is, maar dat in het
stedelijke scenario het verschil verwaarloosbaar klein is. Uit onder andere [29], [30], [31] blijkt ook
dat de grootste investeringskost (> 45%) de graafwerken zijn. Deze zal identiek zijn bij alle
architecturen, aangezien er steeds evenveel moet gegraven worden.
Over de operationele kosten bestaat meer discussie. Voorstanders van PONs argumenteren dat de
operationele kosten van PONs een stuk lager zullen zijn dan van actieve ster netwerken omdat er zich
geen actieve componenten in het toegangsnetwerk bevinden. Deze actieve componenten zorgen
volgens hen voor een veel hogere onderhoudskost. Voorstanders van actieve ster netwerken
weerleggen deze stelling. Zij stellen dat een actief netwerk door zijn beter netwerk management fouten
sneller kan localiseren en identificeren. Dit zal resulteren in een kortere reparatietijd. Bij PONs zal het
localiseren en identificeren van een fout, door het mindere netwerkmanagement (want geen actieve
componenten in het toegangsnetwerk), veel meer tijd en kosten met zich meebrengen.
Algemeen kunnen we stellen dat in PON architecturen het aantal reparaties waarschijnlijk lager zal
liggen dan bij actieve ster netwerken, maar dat de reparatietijd per fout groter zal zijn. We onderstellen
dan ook dat de operationele kosten voor beide netwerken gelijkaardig zullen zijn. We onderstellen dat
de operationele kosten van home run fiber netwerken in dezelfde lijn zullen liggen als deze van PONs
en actieve ster netwerken.
3.2.5. Business modellen [33]
De concrete realisatie en uitbating van een FttH stadsnetwerk is vrij complex. Bij het uitrollen en het
beheer van een FttH netwerk komen immers enkele sterk verschillende activiteiten voor. De
betrokkenheid van de stad in elk van deze activiteiten kan echter sterk variëren. In deze thesis
onderscheiden we drie belangrijke activiteiten: uitrollen en uitbaten van het fysieke netwerk, beheer
van het toegangs- en backbone-netwerk en het aanbieden van diensten voor het netwerk.
Op basis hiervan stellen drie mogelijke business modellen voor:
- 28 -
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
DEEL II
Volledige publiek controle
In dit model is de stad betrokken bij alle aspecten van het netwerk. Dit model zal gekozen worden
wanneer de stad geen kandidaten vindt voor de uitbating van de verschillende activiteiten of omdat het
vreest dat de kandidaten niet voldoende het belang van de stad zullen behartigen. Er kan uiteraard nog
steeds een participatie zijn van een privé partner. Dit model wordt ook soms het verticaal
geïntegreerde model genoemd.
Figuur 3-2: Volledige publiek controle
Voordelen:
o De complexiteit van het project wordt beperkt doordat er slechts één organisatie voor het hele
project verantwoordelijk is.
o De belangen van de stad en zijn inwoners zullen voorop geplaatst worden.
o Eén speler kan tijdens de opstart economisch levensvatbaar zijn.
Nadelen:
o
o
o
o
Grote investering voor een stad.
Stad heeft weinig expertise in het ontwerpen en beheren van een breedbandnetwerk.
Gebrek aan competitie kan voor hogere prijzen en minder innovatie zorgen.
Initiatieven zoals FttH vereisen daadkracht en snelle reacties op veranderende situaties. Dit
kan een uitdagende situatie vormen voor een stad.
- 29 -
DEEL II
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
Eén privé service provider
In dit model beperkt de stad zich tot het uitrollen en beheren van de fysieke infrastructuur. Daarnaast
wordt er één partner gezocht voor het uitbaten van het netwerk en het voorzien van diensten.
Figuur 3-3: Eén enkel operator
Voordelen:
o Model is voor commerciële partner interessant omdat er geen concurrentie is. Initieel kan het
aantal klanten immers beperkt zijn, waardoor competitie niet altijd bevorderlijk is voor de
levensvatbaarheid van het netwerk. Op lange termijn kan er bijvoorbeeld wel competitie
geïntroduceerd worden.
o De investeringen voor een stad zijn minder groot.
o Stad beperkt zich tot infrastructuur beheer. Dit is iets waar een stad al een zekere ervaring mee
heeft.
Nadelen:
o Gebrek aan competitie kan voor hogere prijzen en minder innovatie zorgen.
o Belangen van de stad zullen niet altijd meer voorop geplaatst worden.
- 30 -
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
DEEL II
Eén operator en verschillende service providers
In dit model beperkt de stad zich tot het uitrollen en beheren van de fysieke infrastructuur. De operator
beheert het toegangs- en backbone-netwerk en verkoopt bandbreedte aan verschillende service
providers
Figuur 3-4: Eén operator en verschillende service providers
Voordelen:
o Maximale competitie mogelijk: dit zal zorgen voor attractieve prijzen en veel innovatie.
o De investeringen voor de stad zijn minder groot.
o Stad beperkt zich tot infrastructuur beheer. Dit is iets waar een stad al een zekere ervaring mee
heeft.
Nadelen:
o Complexiteit door groot aantal betrokken spelers.
o Commercieel niet interessant wanneer het aantal gebruikers beperkt is.
o Belangen van de stad zullen niet altijd meer voorop geplaatst worden.
3.3. Gekozen stadsnetwerk model voor thesis
Op basis van 3.2 hebben we voor het stadsnetwerk gekozen voor een actief home run fiber netwerk.
De (geringe) meerkost van het home run fiber netwerk weegt niet op tegen de duidelijke voordelen die
home run fiber biedt.
We gaan uit van een volledige controle van het netwerk door de Stad Gent, waarbij een partnership
wordt aangegaan met DSL aanbieder Belgacom2 die de telecomexpertise en een deel van het kapitaal
2
Uit [4] is gebleken dat Telenet zijn netwerk goedkoper kan upgraden en waarschijnlijk langer aan de eisen
van de gebruikers zal kunnen voldoen. Telenet zal dus waarschijnlijk minder interesse hebben dan Belgacom.
- 31 -
DEEL II
HOOFDSTUK 3: FttH stadsnetwerken
zal leveren. Op deze manier heeft de Stad Gent voldoende invloed bij het ontwerp van het netwerk en
kan het toch gebruik maken van de DSL ervaring van Belgacom. Tevens zorgt dit voor een concurrent
minder op de breedbandmarkt omdat we onderstellen dat Belgacom DSL niet verder zal ontwikkelen
en promoten in Gent. De stad zal ook de prijzen competitief kiezen ten opzichte van concurrerende
aanbieders.
Op termijn denken we dat het model voor Gent moet evolueren naar het model met verschillende
service providers. Initieel is dit moeilijk te realiseren omdat er te weinig gebruikers zullen zijn om
meerdere providers toe te laten. Vanaf het einde van de case (2022), zal uit 7.2 blijken, dat het aantal
gebruikers aanzienlijk is. Vanaf dan lijkt het aangewezen de fysieke infrastructuur in een aparte
structuur onder te brengen en een onafhankelijke operator voor het netwerk op te richten. Dit zal
maximale competitie en dus maximale winst voor de gebruikers met zich meebrengen.
- 32 -
HOOFDSTUK 4.
Analyse van investeringsprojecten
4.1. Algemene tools bij een investeringsanalyse
Voor het evalueren van investeringen zijn er verschillende tools en methodes beschikbaar. In volgende
paragrafen bespreken we enkele meer in detail.
4.1.1. Payback time
De payback time is de tijd die het kost om een initiële investering terug te betalen. Uiteraard is een zo
kort mogelijke payback time het meest interessant. Alhoewel de payback time intuïtief makkelijk te
begrijpen is, zijn er ook serieuze nadelen aan verbonden. Zo wordt er geen rekening gehouden met het
tijdsverloop van de cashflows, grootte van de investering, opportuniteitskost, … Het wordt daarom
zelden gebruikt als beslissingsmethode, maar kan wel interessante bijkomende informatie verschaffen.
4.1.2. Net Present Value (NPV)
Bij het beoordelen van het potentieel van een investering is het van belang een idee te hebben van alle
(toekomstige) cashflows (=geldstromen). Deze cashflows mogen echter niet zomaar gebruikt worden,
maar moeten eerst verdisconteerd worden. Reële cashflows houden immers geen rekening met
factoren, zoals tijdswaarde van geld, inflatie, intrest,…
De verdisconteerde cashflow is de huidige geldelijke waarde van een toekomstige cashflow en wordt
als volgt berekend:
CFv =
CF
(1 + i )t
Vergelijking 4-1: verdisconteerde cashflow
met
CFv
CF
i
t
verdisconteerde cashflow
reële cashflow
de samengestelde intrest
jaar waarin de cashflow plaats vindt
We bekomen nu de Net Present Value (NPV of netto contante waarde) door de grootte en timing van
de toekomstige verdisconteerde geldstromen te schatten. De NPV is dan de som van al deze
verdisconteerde geldstromen:
n
NPV = ∑
t
CFt
(1 + i )t
Vergelijking 4-2: NPV
met
NPV
CFt
Net Present Value
Cashflow in jaar t
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
Op basis van de NPV maken we volgende analyse van een project:
NPV>0
NPV<0
NPV=0
Betekenis
Investering creëert extra
waarde voor het bedrijf
Investering creëert waarde
vermindering voor het bedrijf
Investering heeft geen effect
op de waarde creatie van het
bedrijf
Actie
Project kan aanvaard worden
Project moet afgewezen worden
Alhoewel het project geen extra waarde creëert kan het
toch aanvaard worden omdat het voor de aandeelhouders
voldoende return genereert. Het kan ook voor strategische
redenen interessant zijn.
Tabel 4-1: Net Present Value analyse
Een belangrijke keuze bij de NPV-analyse is de samengestelde intrest, aangezien deze een zeer grote
invloed heeft op de NPV. Een vaak gemaakte keuze is de intrest die het geld zou opbrengen mocht het
in een andere investering gestoken worden.
Een NVP > 0 betekent echter niet altijd dat een project zal uitgevoerd worden. Bedrijven beschikken
immers meestal over vele mogelijke investeringen en niet over oneindig veel kapitaal. Indien er
meerdere projecten zijn, zal vermoedelijk gekozen worden voor het project met de hoogste NPV.
Uiteraard kunnen er ook andere strategische opties meespelen in de uiteindelijke keuze.
Een andere vorm om de NPV te evalueren is gebruik te maken van de Internal Rate of Return (IRR).
De IRR is gelijk aan de samengestelde intrest die ervoor zorgt dat de NPV van een investering nul is.
Een investering wordt als interessant beschouwd als de IRR groter is dan de intrest van een andere
investering (bijvoorbeeld een belegging). Vaak wordt er bij deze intrest ook een risicopremie opgeteld,
omdat de opbrengsten van een investering onzekerder zijn (kasbons geven bijvoorbeeld een
gegarandeerd rendement).
4.1.3. Real Options
De voorgaande methodes zijn allemaal statische methodes. De beslissingen worden aan het begin van
een project genomen en eenmaal het project in uitvoering is, kan er geen bijsturing meer gebeuren. Dit
komt echter niet overeen met de realiteit, waar er vaak wordt ingespeeld op tussentijdse resultaten en
analyses. Het feit dat de beslissingnemers ook tijdens het project nog keuzes hebben wordt real options
genoemd. Real options worden vaak gebruikt samen met de NPV-analyse en geven aanleiding tot
volgende formule:
Projectwaarde = NPV + waarde real options
Vergelijking 4-3: Real options: NPV project
Real options kunnen enkel een positieve bijdrage hebben aan een projectwaarde. Negatieve opties
impliceren immers slechte keuzes, en zullen dus nooit gekozen worden.
- 34 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
In Tabel 4-2 worden enkele voorbeelden getoond die het concept van real options illustreren.1
Soort optie
Optie om te wachten
Optie om te expanderen
Omschrijving
Wachten op bijvoorbeeld meer
informatie of gunstigere timing
Snelheid of grootte van de
investering aanpassen aan de
geobserveerde vraag
Optie om te stoppen
Project stoppen en activa verkopen
Optie om input of output te
veranderen
Aanpassen van input of output van
een proces aan veranderende
marktcondities
Voorbeeld
Wachten op grotere vraag naar
IPTV
Sneller uitrollen van
fibernetwerk door grotere vraag
Stoppen met uitrol van VDSL
om FttH uit te rollen
Gebruik maken van betere en
goedkopere elektronica in FttH
netwerken
Tabel 4-2: Illustratie van real options
4.1.4. Sensitiviteitsanalyse
Bij de analyse van een investering zijn er vele inputparameters. Het merendeel van deze inputs zal
gebaseerd zijn op schattingen. Het bestuderen van het effect van de variatie van de inputparameters op
het resultaat noemt men sensitiviteitsanalyse.
Voordelen
Identificeren van de belangrijke en onbelangrijke
variabelen
Impact van marktfluctuaties en foutieve
schattingen kunnen inschatten
Nadelen
Vele variabelen zijn onderling afhankelijk. Het
apart aanpassen van deze variabelen kan weinig
realistische resultaten geven
De variatie van een schatting wordt nog steeds
arbitrair gekozen en deze heeft directe impact op
de conclusies van de analyse
Betrouwbaarheid van investeringsanalyse nagaan
Tabel 4-3: Voor- en nadelen van sensitiviteitsanalyse
Door het uitvoeren van sensitiviteitsanalyse krijgen we een idee hoe robuust en algemeen geldend ons
resultaat is onder wijzigende inputparameters. In deze thesis wordt gebruik gemaakt van het
programma Crystal Ball [35] om de sensitiviteitsanalyse uit te voeren.
1
Aangepast uit handboek bedrijfsfinanciering [34]
- 35 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
4.2. Speltheorie
4.2.1. Concept
Speltheorie (Eng: Game Theory) is een opkomende tool bij investeringsanalyses. Bij speltheorie
worden er steeds 2 of meer verschillende spelers beschouwd. Elke speler heeft keuze uit verschillende
strategieën. Van iedere strategie wordt dan het nut (bijvoorbeeld NPV) berekend.
Bij speltheoretische analyse worden volgende veronderstellingen gemaakt:
o
o
o
o
Elke speler is rationeel en volmaakt in uitvoering van zijn strategie
Elke speler heeft een perfect geheugen
Elke speler heeft tot doel zijn nut te maximaliseren en handelt dus rationeel
Elke speler gaat uit van dezelfde veronderstellingen voor de overige spelers
Op basis van de verschillende spelers, hun strategieën en payoffs en bovenstaande veronderstellingen
kunnen we nu het Nash evenwicht (NE) bepalen.
Het Nash evenwicht is een set van strategieën, één voor iedere speler, waarbij geen enkele speler er
voordeel bij heeft om unilateraal zijn strategie te veranderen.
Het Nash evenwicht is belangrijk bij een investeringsanalyse, omdat we er mogen vanuit gaan dat
bovenstaande veronderstellingen in de realiteit zullen nagestreefd worden.
Het volgende voorbeeld verduidelijkt het Nash evenwicht:
We veronderstellen twee spelers, elk met drie mogelijke strategieën. Dit geeft aanleiding tot 9
verschillende situaties die in een matrix kunnen worden uitgezet. De eerste waarde in een matrix cel
geeft de verwachte NPV voor speler 1. De tweede waarde de verwachte NPV voor speler 2.
NPV
Speler 1
Strategie
1
2
3
1
0
10
2
0
5
1
Speler 2
2
5
10
1
1
1
2
3
1
1
4
2
2
4
Tabel 4-4: Speltheorie uitgewerkt voorbeeld (Nash evenwichten vet)
De vetgedrukte cellen zijn de Nash evenwichten. Geen van beide spelers heeft er in deze punten
belang bij zijn strategie te veranderen. Het unilateraal veranderen van zijn strategie kan enkel zijn
NPV verlagen.
- 36 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
4.2.2. Geschiedenis
Speltheoretische concepten bestaan al gedurende de ganse geschiedenis en komen onder andere voor
in de Bijbel en in werken van Descartes, Sun Tzu en Charles Darwin. De basis van de speltheorie
wordt gelegd door Augustin Cournot’s Research into the Mathematical Principles of the Theory of
Wealth (1838), waar een speciale vorm van het Nash evenwicht wordt besproken.
Von Neumann (1903-1957), medeontwerper van de atoombom en de moderne computer, wordt
algemeen beschouwd als de grondlegger van de moderne speltheorie. Het boek, Theory of Games and
Economic Behavior (1944), dat hij samen met Oskar Morgenstern schreef, wordt beschouwd als het
basiswerk over speltheorie. Het boek creëerde zo veel aandacht, dat zelfs de New York Times er een
volledige voorpagina aan wijdde.
Misschien wel de bekendste speltheoreticus is John Nash, die de speltheorie wiskundig formaliseerde.
In zijn Ph.D. ‘Non-cooperative games’ (1950) bewees hij dat alle non-coöperatieve spellen met
gemengde strategieën2 een evenwicht hadden, het Nash evenwicht. Hiervoor zou hij in 1994 de
Nobelprijs voor Economie krijgen.
Vanaf de jaren ’60 werd de speltheorie intensief onderzocht in de economie en biologie. In de biologie
werd het onder andere gebruikt om de 1:1 sexratio (man, vrouw), gevechtsgedrag en communicatie bij
dieren te verklaren. In de economie werden toepassingen voor het bestuderen van veilingen en
oligopolies ontwikkeld. De speltheorie kent ook toepassingen in de filosofie en
computerwetenschappen.
De laatste jaren heeft speltheorie alleen maar aan belang gewonnen. Zowel in 1994 als in 2005 kregen
onderzoekers de Nobelprijs voor de Economie voor hun onderzoek in de speltheorie.
4.2.3. Prisoner’s dilemma
Misschien wel het bekendste voorbeeld van speltheorie is het ‘prisoner’s dilemma’:
Twee verdachten, verdachten A en B, worden gearresteerd door de politie. Alhoewel de politie zeker
weet dat beide verdachten schuldig zijn, heeft ze onvoldoende bewijs om ze te veroordelen. De
verdachten worden daarom gescheiden en krijgen beiden hetzelfde voorstel.
Wanneer beiden niet bekennen krijgen ze elk 6 maanden voor eerder gepleegde feiten. Wanneer één
iemand bekent en de andere niet, dan gaat de verrader vrij en krijgt zijn medeplichtige 10 jaar.
Wanneer beiden bekennen, krijgen ze elk twee jaar. Dit wordt geformaliseerd in onderstaande matrix.
Verdacht A zwijgt
Verdachte A bekent
Verdachte B zwijgt
6 maanden
6 maanden
0 jaar
10 jaar
Verdachte B bekent
10 jaar
0 jaar
2 jaar
2 jaar
Tabel 4-5: Prisoner's dilemma (Nash evenwichten vet)
2
Gemengde strategie: soms bestaat er geen puur Nash evenwicht, maar bestaat het evenwicht erin een aantal
strategieën met een bepaalde frequentie uit te voeren.
- 37 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
Het dilemma treedt op wanneer beide spelers enkel uit eigen belang handelen, of vermoeden dat hun
medeplichtige dit doet. In een normale situatie denk je bij strategische beslissingen ook na over wat je
tegenstander gaat doen. Dit heeft hier echter geen zin. Immers wanneer speler B zwijgt, is het voor
speler A voordelig om te bekennen. Maar ook als speler B bekent is het voor speler A voordeliger om
te bekennen. Beide spelers hebben er dan ook baat bij om altijd te bekennen.
Het punt in de matrix waar beide spelers bekennen is dus een Nash evenwicht. Merk op dat een Nash
evenwicht niet altijd een globaal optimum is. Immers indien beide spelers niet bekennen hebben we
ook een Nash evenwicht, in welk beide spelers een kortere gevangenistijd (6 maanden ten opzichte
van 2 jaar) zullen hebben. Dit is dus het prisoner’s dilemma. Alhoewel beide spelers weten dat er een
betere uitkomst mogelijk is, zullen ze toch kiezen voor de minst goede oplossing.
Het prisoner’s dilemma kent vele uitbreidingen, zoals bijvoorbeeld het herhaald prisoner’s dilemma,
waarbij het originele prisoner’s dilemma vele malen na elkaar gespeeld wordt en de spelers over
geheugen beschikking. Dit kan leiden tot interessante uitbreidingen.
4.2.4. Soorten spellen
Er zijn vele verschillende soorten spellen. In onderstaand overzicht tonen we de belangrijkste
verschillen.
•
Strategische versus Extensieve spellen
Bij een strategisch spel kiest elk speler in het begin en op hetzelfde moment al zijn acties en kan hij
daar eenmaal het spel begonnen is, niets meer aan veranderen.
Bij een extensief spel zijn er verschillende beslissingsperiodes in het spel waar elke speler de
mogelijkheid heeft acties te ondernemen. Deze beslissingen kunnen al dan niet simultaan gebeuren.
Een extensief spel wordt vaak voorgesteld door een boomstructuur, maar deze kan ook vervangen
worden door de meer traditionele matrix structuur. Een voorbeeld van een boomstructuur is
weergegeven in Figuur 4-1. Het betreft hier een 1-kaart poker spel.
Figuur 4-1: Voorbeeld van extensief spel [36]
- 38 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
In het thesis model is gebruik gemaakt van een strategisch spel.
De volgende spellen zijn onderverdelingen binnen de extensieve spellen.
o
Perfecte versus Imperfecte informatie spellen
Perfecte informatie3 spellen zijn spellen waarbij alle spelers alle acties uit het verleden en
bijhorende implicaties van de tegenstander kent. Voorbeelden hiervan zijn schaken en go.
Perfecte informatie spellen zijn eerder een zeldzaamheid. In het merendeel van de gevallen
weten de spelers niet alle acties van de tegenstander. Een voorbeeld hiervan is poker.
o
Simultane versus Sequentiële spellen
Wanneer alle spelers steeds op hetzelfde moment hun acties moeten bepalen, spreken we van
simultane spellen. In het andere geval van sequentiële spellen.
•
Zero-sum versus non-zero sum spellen
In een zero-sum spel komen de verliezen van de ene speler exact overeen met de winsten van de
andere speler. Voorbeelden hiervan zijn schaken en go. Bij een non-zero sum spel is dit niet het geval
en kan het dus ook zijn dat beide spelers winst of verlies maken.
In de thesis gebruiken we een non-zero sum spel.
•
Non-coöperatieve versus Coöperatieve spellen
Bij non-coöperatieve spellen is het voor spelers niet mogelijk bindende contracten af te sluiten. Er is
wel mogelijkheid tot samenwerking, maar deze kan nooit afgedwongen worden. Bij coöperatieve
spellen is dat wel mogelijk. De laatste jaren heeft het onderzoek zich vooral toegespitst op noncoöperatieve speltheorie.
In het thesis model is gebruik gemaakt van non-coöperatieve speltheorie.
3
Perfecte informatie is verschillend van complete informatie. Bij complete informatie weten alle spelers alle
mogelijke strategieën van de andere spelers.
- 39 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
4.3. Speltheoretische tool
Het hoofddoel van deze thesis is het opstellen van een speltheoretisch model om de interactie tussen
verschillende telecomspelers te modelleren. Omdat er in de telecomwereld vaak duopolies bestaan is
het ontwikkelde model ook ontworpen voor duopolies. In principe is het uitbreiden van het model naar
meer dan twee spelers vrij eenvoudig. Het ontwikkelde model is weergegeven in Figuur 4-2.
Adoptie,…
1
Excel
2
Payoff matrix
Nash equilibria
Speler 2
3,4
4,7
4,2
2,5
1,7
1,1
3,3
2,9
1,4
5,1
4,1
2,3
2,3
2,9
2,4
3,8
4,6
1,5
3,9
2,6
Speler 1
Kosten,opbrengsten,…
Game Theory
Tool
Conclusies & Implicaties
parameters
Figuur 4-2: Thesismodel
Het Microsoft Excel model dat het eerste deel van het model uitmaakt, wordt besproken in
HOOFDSTUK 5 en HOOFDSTUK 6. In deze paragraaf zullen we het ontwikkelde
softwareprogramma meer in detail bespreken. Het doel is om een bestaand programma uit te breiden
en het geschikt te maken voor het onderzoek in deze thesis.
Het bestaande programma moet aan volgende voorwaarden voldoen:
o
o
o
o
o
o
Het moet Nash evenwichten kunnen berekenen (gemengde en niet gemengde
evenwichten)
Het moet grote matrices aankunnen
De gebruikte routines moeten aanroepbaar zijn vanuit andere programmeertalen
Het moet nog ondersteund en verder ontwikkeld worden
Het moet gratis zijn
Indien mogelijk, moet ook de source code vrij beschikbaar zijn, zodat de tool direct kan
uitgebreid worden
- 40 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
4.3.1. Overzicht van beschikbare tools
De beschikbare tools zijn in Tabel 4-6 weergegeven. Voor elke tool is nagegaan of hij aan
voorwaarden uit vorige paragraaf voldoet.
Aanroepbaar
vanuit andere
Verdere
Source code
programmeer- ondersteuning beschikbaar
talen
Berekenen
Nash
evenwichten
Geschikt voor
complexe
problemen
Gambit
Ja
Ja
Ja
Ja
Nee
Ja
GAMET
stata Module
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Nee
Scientific
Joker
Ja
?
?
Nee
Nee
Ja
Comlab
Games
Nee
Nee
Nee
Ja
Nee
Ja
Online
Applets
Ja
Nee
Ja
?
?
Ja
Gratis
Tabel 4-6: Overzicht speltheorie programma's (vet: positief; onderlijnd: gekozen tool)
•
Gambit [37]
Gambit is een bibliotheek van speltheoretische tools voor het opstellen en analyseren van eindige
extensieve en strategische spellen. Het biedt een grafische user interface en een Python [38] API aan
voor het schrijven van scripts aan. Naast de grafische user interface is het ook mogelijk Gambit te
gebruiken via de commando lijn. Gambit beschikt over verschillende routines voor het bepalen van de
Nash evenwichten.
•
GAMET stata Module [39]
GAMET is een speltheorie module voor Stata [40]. Stata is een commerciële statistische software tool.
Uit de handleiding van GAMET halen we het volgende:
“GAMET is in staat strategische en extensieve non-coöperatieve spellen voor te stellen en kan voor
deze spellen de (gemengde) Nash evenwichten bepalen…”
Omdat de source code van GAMET vrij beschikbaar is, is het normaal eenvoudig om dit programma
uit te breiden en geschikt te maken voor deze thesis. Door het feit dat Stata echter betalend is, hebben
we dit programma niet kunnen testen.
- 41 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
•
Scientific joker [41]
Op de website staat: “Scientific Joker is een softwareprogramma voor het creëren, opslaan en
oplossen van extensieve en strategische spellen”. De screenshots op de website wijzen erop dat het
programma gelijkaardig is aan Gambit. Scientific Joker is echter niet meer verder ontwikkeld sinds
2001 en is ook niet langer te downloaden.
•
Online Applets
Een overzicht van online applets is terug te vinden in[42]. De meeste applets zijn geschreven in Java
of CGI. Vele van de applets worden niet verder ontwikkeld of ondersteund. Het is vaak ook moeilijk
deze applets te integreren in een zelf te ontwikkelen programma.
In [42] worden vier categorieën van applets onderscheiden:
o
Prisoner’s dilemma
Applets die verschillende vormen van het prisoner’s dilemma illustreren en de mogelijkheid geven om
te spelen tegen computertegenstanders. Ook wegen ze de verschillende strategieën voor het prisoner’s
dilemma tegen elkaar af.
o
Gemengde strategieën
Applets die het gebruik van gemengde strategieën binnen de speltheorie illustreren. Je kan het zelf
opnemen tegen geoptimaliseerde computerprogramma’s of kijken hoe verschillende strategieën het er
tegen elkaar vanaf brengen.
o
Evolutionaire speltheorie
Dit zijn voornamelijk illustraties van evolutionaire speltheorie. Zo is er bijvoorbeeld AGENTS (A
Game Theoretic Evolutionary Network Traffic Simulator). Hiermee is het mogelijk
computernetwerken en vertragingen binnen deze netwerken dynamisch te simuleren. Andere applets
laten toe de dynamische evolutie van een probleem te simuleren, bijvoorbeeld van ecologische
netwerken of branden. Ook is er een applet die het populaire probleem Havikken versus duiven [43]
illustreert.
o
Spel oplossers
Deze categorie is voor deze thesis het belangrijkste, aangezien we een programma nodig hebben, dat
het Nash evenwicht van een matrix moet kunnen bepalen. De meeste applets zijn in staat Nash
evenwichten te vinden, maar vaak slechts voor kleine matrices (4 x 4) en meestal vinden ze ook geen
gemengde evenwichten. Hierdoor zijn ze niet geschikt voor gebruik in deze thesis.
- 42 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
Besluit:
Uit bovenstaande analyse van de verschillende beschikbare tools blijkt dat er maar één tool geschikt is
voor gebruik in deze thesis en dat is Gambit. Gambit is vervolgens getest geweest, door de resultaten
uit de paper “Implementing a Game Theory model for 3G Operators” [44] na te rekenen. Het
onderzoek dat in dat paper beschreven wordt, heeft dezelfde kenmerken als het onderzoek in deze
thesis. Omdat Gambit in staat was de resultaten uit de paper te reproduceren, was het te verwachten
dat Gambit ook voor deze thesis geschikt zou zijn.
4.3.2. Ontwikkelde tool
Voor het ontwikkelen van de thesis tool werd gekozen voor Ruby. Ruby is een objectgeoriënteerde
scripttaal waarin het werken met de commando lijn zeer eenvoudig is. Aangezien het programma
voornamelijk met de commando lijn zou communiceren was dit heel belangrijk. Doordat Ruby een
scripttaal is, was een snelle ontwikkeling van de tool mogelijk.
Een schematisch overzicht van het ontwikkelde programma is weergegeven in Figuur 4-3. Als input
krijgt het programma een Excel NPV matrix.
Het programma (Thesis.rb) leest de Excel matrix in en zet deze om naar een Gambit compatibele
(.nfg) file. Vervolgens wordt via de commando lijn een geschikte Gambit routine opgeroepen. Deze
routine berekent de Nash evenwichten en schrijft deze terug uit naar de commando lijn. Deze worden
dan door het programma ingelezen en uitgeschreven naar een Excel file.
Figuur 4-3: Schematisch overzicht softwareprogramma
- 43 -
HOOFDSTUK 4: Analyse van investeringsprojecten
DEEL II
De code van het programma is terug te vinden op de cd-rom en een handleiding voor gebruik zit in
bijlage.
•
Gambit routines
Gambit heeft 9 routines om de Nash evenwichten te bepalen. De implementatie van deze routines
wordt hier niet verder besproken. In deze thesis is gebruik gemaakt van de routine enumpoly. In
principe kon er ook een andere routine gebruikt worden. De routine moet wel in staat zijn gemengde
evenwichten te bepalen. In het onderstaande overzicht zijn alle routines weergegeven. Deze met een (*)
zijn ongeschikt voor deze thesis omdat ze niet aan alle eisen voldoen (bijvoorbeeld het vinden van
gemengde evenwichten).
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Gambit-enumpoly: Berekent de Nash evenwichten in een spel door het oplossen van
polynomiale systemen
Gambit-enummixed: Berekent de Nash evenwichten in een twee-speler strategisch spel
door gebruik te maken van extreme punten opsomming
Gambit-gnm: Berekent de Nash evenwichten in een strategisch spel door gebruik te
maken van een globale Newton methode
Gambit-ipa: Berekent de Nash evenwichten in een strategisch spel door gebruik te maken
van een iteratieve polymatrix benadering
Gambit-lcp: Berekent de Nash evenwichten in een twee-speler spel door het oplossen van
een lineair complementariteitsprogramma
Gambit-liap: Berekent de Nash evenwichten van een spel door het minimaliseren van een
speltheoretische functie
(*)
Gambit-enumpure: Berekent de pure Nash evenwichten in een spel
(*)
Gambit-lp: Berekent de Nash evenwichten in een twee-speler zero-sum spel door het
oplossen van een lineair programma
(*)
Gambit-simpdiv: Berekent een benadering van Nash evenwichten in een strategisch
spel door gebruik te maken van subdelingen
- 44 -
DEEL
III:
ONTWERP
THESISMODEL
HOOFDSTUK 5.
EN
ANALYSE
VAN
HET
Model voor de case
5.1. Doel
Het thesismodel wil de interactie beschrijven tussen twee telecomspelers op de breedbandmarkt. Beide
spelers zullen in eenzelfde gebied hun verschillende breedband-technologieën uitrollen. Op basis van
adoptiecurves, kosten en opbrengsten1 wordt dan voor beide spelers de NPV van een scenario
berekend.
Door het aanpassen van de uitrolparameters (uitrolsnelheid, uitrolvolgorde) worden voor beide spelers
verschillende strategieën gegenereerd. Het combineren van alle scenario’s geeft uiteindelijk een NPVmatrix. Van deze matrix worden dan, met een speltheoretische tool, de Nash evenwichten berekend.
Het volledige model is weergegeven in Figuur 5-1. In dit hoofdstuk bespreken we enkel het eerste deel
van het model. Het tweede deel werd al besproken in 4.3.
Adoptie,…
1
Excel
2
Payoff matrix
Nash equilibria
Speler 2
3,4
4,7
4,2
2,5
1,7
1,1
3,3
2,9
1,4
5,1
4,1
2,3
2,3
2,9
2,4
3,8
4,6
1,5
3,9
2,6
Speler 1
Kosten,opbrengsten,…
Game Theory
Tool
Conclusies & Implicaties
parameters
Figuur 5-1: Thesismodel
5.2. Case beschrijving
De case vindt plaats in Gent en bestaat uit twee spelers. Beide spelers kiezen voor een andere weg naar
FttH. De eerste speler, de Stad, is een samenwerkingsverband tussen Stad Gent en Belgacom en zal
onmiddellijk een volledig nieuw home run fiber stadsnetwerk uitrollen. De voordelen van een
stadsnetwerk werden reeds besproken in 3.1. De tweede speler, Telenet, zal zijn bestaand HFC
netwerk verder uitbouwen (implementatie van DOCSIS3.0 en kleinere Service Areas, SAs) en zal voor
de duur van het scenario, 15 jaar, geen FttH uitrollen. Op langer termijn zal ook Telenet FttH
implementeren.
1
We werken steeds met cashflows en houden geen rekening met afschrijvingen
HOOFDSTUK 5: Model voor de case
DEEL III
In het scenario veronderstellen we dat het fysieke netwerk eigendom is van het stadsnetwerk. Op
termijn zal het eigendom van het fysieke netwerk ondergebracht worden in een apart bedrijf2 en zal het
stadsnetwerk de lijnen huren. Zo kunnen ook andere spelers FttH aanbieden en hoeft bijvoorbeeld
Telenet niet zelf opnieuw Fiber te leggen. Deze vorm bevordert uiteraard de competitie en komt dus
de gebruiker ten goede.
Gent werd onderverdeeld in 8 gebieden en deze gebieden werden gerangschikt naar prioriteit voor de
Stad Gent. Gebieden met hoge prioriteit bevatten veel publieke diensten, zoals universiteitsgebouwen,
stadsdiensten, ziekenhuizen,… Ook hoogtechnologische gebieden kennen een hoge prioriteit.
Daarnaast werd ook rekening gehouden met het aantal inwoners. De gebieden zijn weer gegeven in
Tabel 5-1. Voor een volledige beschrijving van de gebieden zie cd-rom.
Prioriteit
1
2
3
4
5
6
7
8
Naam gebied
Blandijnberg +
Zuid
Zwijnaarde
Station Zuid
De Kuip + Rabot
+ Wondelgem
Station Noord
Nieuw Gent
Brugse Poort +
Ekkergem
Flanders Expo
CO
Inwoners
Publieke
diensten
(Hoog)
technologische
bedrijven
1
11046
Zeer veel
Nee
1
1
0
7574
Zeer veel
Veel
Zeer veel
Nee
2
32318
Veel
Weinig
2
1
8598
7802
Normaal
Veel
Nee
Weinig
2
22439
Weinig
Nee
1
0
Weinig
Normaal
Tabel 5-1: Gebieden stad Gent
Elk gebied werd toegewezen aan een Central Office (CO). Initieel zullen er in Gent twee COs nodig
zijn (zie 6.5.3). De keuze van de positie van de COs is gebaseerd op de ligging van de verschillende
gebieden. CO 1 ligt aan de Sterre, CO 2 in het centrum, vlakbij de Graslei. De gebieden en de posities
van de COs zijn aangeduid op Figuur 5-2.
2
Waarvoor het stadsnetwerk uiteraard een vergoeding krijgt
- 46 -
HOOFDSTUK 5: Model voor de case
DEEL III
4
CO II
7
1
5
3
CO I
6
8
2
CO I
CO II
Figuur 5-2: Gebieden stad Gent [45]
De verschillen tussen de scenario’s bestaan uit het variëren van de uitrolvolgorde en uitrolsnelheid
door beide spelers. De strategieën van beide spelers worden besproken in 7.1. De beoordeling van de
scenario’s is gebaseerd op de NPVs.
5.3. Opbouw en beschrijving
In Figuur 5-3 is het eerste deel van Figuur 5-1 meer in detail weergegeven. Het bestaat uit vier grote
blokken.3
Figuur 5-3: FttH versus Kabel model
3
Deze blokken komen in grote mate overéén met de onderverdeling in het gebruikte Excel bestand
- 47 -
HOOFDSTUK 5: Model voor de case
DEEL III
Het eerste blok inputs bevat alle inputs, zowel de scenariospecifieke als de algemene die nodig zijn
voor het uitrekenen van een scenario. Het blok adoptiecurve behandelt de adoptie van de gebruikers
van de verschillende technologieën. De blokken FttH en Kabel berekenen de NPVs voor de 2
verschillende technologiekeuzes. Een detail van deze laatste twee blokken is weergegeven in Figuur
5-4.
Figuur 5-4: FttH en kabel model
De berekeningen om op basis van bovenstaande blokken de NPV te bepalen zijn weergegeven in
Figuur 5-54. De verschillen tussen het fiber- en kabelmodel worden aangegeven op de figuur. Het
fibermodel werd zelf ontwikkeld. Het Telenet model is gebaseerd op [4].
In het volgende hoofdstuk worden de verschillende kostencomponenten en inkomsten meer in detail
geanalyseerd.
Figuur 5-5: Berekeningswijze NPV
4
Alle inkomsten en kosten zijn verdisconteerd
- 48 -
HOOFDSTUK 6.
Modeldetaillering
Alle detaillering zal uitgelegd worden aan de hand van het optimale scenario (actieve uitrol voor beide
spelers en CO 2 eerst, zie verder). In het model wordt alles in dollar berekend omdat in het merendeel
van de literatuur eveneens dollar gebruikt wordt.
6.1. Inputs
De inputs uit Figuur 5-3 bestaan uit twee aparte tabbladen. Een eerste tabblad behandelt de uitrol
parameters. Het tweede beschrijft de algemene inputparameters.
6.1.1. Uitrol parameters
Het eerste tabblad behandelt de uitrol parameters en is weergegeven in Figuur 6-1.
A
D A
C
D
B
B
Figuur 6-1: Uitrol parameters
•
Blok A
Geeft de uitrolvolgorde en duur van FttH (links) en Telenet (rechts) weer in de verschillende gebieden
(1-8). Deze variëren van scenario tot scenario.
Uitrol: Bevat wanneer welk gebied wordt uitgerold. Het nummer geeft telkens een gebied weer. We
veronderstellen dat er maximaal 3 gebieden (uitrol 1, uitrol 2, uitrol 3) in parallel kunnen uitgerold
worden1. Het aantal keer dat een gebied voorkomt, geeft de uitrolduur weer. De uitrol verloopt lineair.
1
wegens praktische beperkingen aan middelen en een beperkt draagvlak voor grote simultane stadswerken.
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
•
Blok B
Bevat per gebied de parameters voor de adoptiecurve. Deze zullen gebruikt worden voor het bepalen
van de adoptie van de verschillende technologieën. De adoptie wordt uitgelegd in 6.2.
•
Blok C
Geeft het uitroljaar voor beide technologieën weer. Dit uitroljaar zal in 6.2.3 gebruikt worden om het
bestaande adoptiemodel uit te breiden.
•
Blok D
Geeft voor elk jaar de naijling op het introductiejaar weer van FttH of DOCSIS3.0. Deze parameter zal
gebruikt worden om het adoptiemodel in 6.2.4 uit te breiden.
6.1.2. Algemene case inputs
In Figuur 6-2 zijn de algemene inputs weergegeven.
A
B
C
Figuur 6-2: Algemene scenario inputs
•
Blok A
Bevat de algemene parameters van het scenario zoals verdisconteringsrente, wisselkoers,
gezinsgrootte. De verdisconteerde rente werd op 10% gekozen, een typische waarde voor
investeringsanalyses. De gezinsgrootte is de gemiddelde grootte van een gezin in Gent [46].
- 50 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
•
Blok B
Blok B bevat alle parameters in verband met stad Gent. We bespreken hier enkele interessante:
Inwoners: Het aantal inwoners per gebied. Deze werden gehaald uit de statistische gegevens van de
stad Gent.
Straten: De totale straatlengte voor elk gebied werd opgemeten op een stadsplan van stad Gent. Deze
komt overeen met de totale graaflengte voor residentiële gebieden.2
Gemiddelde fiberlengte: Dit is de gemiddelde lengte van een Central Office (CO) tot een huis en werd
als volgt berekend:
Eerst werd voor een 30-tal plaatsen per gebied (> 150 in totaal), de afstand in vogelvlucht vergeleken
met de afstand te voet3. Dit gaf volgende formule:
d voet = k ⋅ d vogelvlucht
Vergelijking 6-1
k neemt af met de afstand. Dit is logisch aangezien omwegen een veel grotere invloed zullen hebben
bij korte afstanden. Globaal op ongeveer 150 metingen bedroeg k 1.30.
Vervolgens hebben we de gemiddelde afstand van een huis tot het CO in vogelvlucht geschat.
Hiervoor onderstellen we dat alle huizen gelijkmatig verdeeld in een cirkel rond het CO liggen. We
noemen het gebied dat het CO bedekt de grote cirkel. De oppervlakte van deze grote cirkel is gelijk
aan de som van oppervlaktes van de gebieden die horen bij een bepaalde CO4. De gemiddelde afstand
in vogelvlucht bepalen we nu via Vergelijking 6-2. Deze vergelijking wordt bekomen door te stellen
dat er op afstand x van het CO 2πxdx mensen wonen. Door integratie van 2πx2dx over de straal van de
grote cirkel en deling door de oppervlakte van de grote cirkel bekomen we de gemiddelde afstand in
vogelvlucht tot het CO rgemiddeld.
Vergelijking 6-2
Oplossen van deze integraal levert rgemiddeld = 2/3 rgroot.
2
Opgemeten op plan Gent in Beweging, schaal 1:10000.
Afstand te voet: uitgerekend via www.mappy.be.
4
Waaruit we ook de straal van de grote cirkel kunnen bepalen rgroot.
3
- 51 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
Dit alles wordt nog eens geïllustreerd in Figuur 6-3.
grote cirkel
rgemiddeld
CO
Figuur 6-3: Gemiddelde afstand CO
De gemiddelde afstand tot het CO bedraagt voor beide COs via Vergelijking 6-2 ±1120 m. Door deze
waarde te vermenigvuldigen met k bekomen we de gemiddelde fiberlengte, namelijk 1460 m. Deze
waarde bleek voor beide COs weinig te verschillen en dus hebben we deze waarde voor beide dezelfde
genomen. Indien gewenst kan deze wel gebied per gebied ingesteld worden.
# zaken en kantoren: Het aantal commerciële panden wordt als een vast percentage genomen van het
aantal gezinswoningen. Het percentage werd geschat op 5%5.
Graaflengte (industrieel): Dit is de totale graaflengte in een gebied op industriële terreinen en wordt
bepaald via blok C.
# bedrijven: Het aantal industriële bedrijven in een gebied, bepaald via blok C.
•
Blok C
In blok C worden enkele eigenschappen van de industriële sites geïllustreerd6. Deze eigenschappen
zijn gebaseerd op Atlas Gentse bedrijventerreinen [47]van de stad Gent. De belangrijkste parameters
voor industriële terreinen werden reeds in blok B besproken. In de file Gebieden_gent.xls (zie CDrom) worden alle eigenschappen getoond.
Deze eigenschappen vormen een beeld van het potentieel van de verschillende gebieden voor FttH. Zo
zijn relatief lege gebieden7 of gebieden met veel onderzoeksactiviteit of hoogtechnologische industrie
interessant voor de uitrol van FttH. Het is immers ook de bedoeling om met FttH
onderzoeksactiviteiten en hoogtechnologisch bedrijven naar Gent te lokken. Uit [48] blijkt immers dat
5
16000 ondernemingen voor groot Gent (250000 inwoners). Beduidend minder ondernemingen in centrum
dus ongeveer 5%.
6
Merk op dat in de figuur slechts 3 van de 12 industriële sites zijn weergegeven en niet alle parameters.
7
Lege gebieden zijn interessant omdat alle graafwerken nog moeten gebeuren, waardoor FttH een stuk
goedkoper zal worden.
- 52 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
de tewerkstelling in de hoogtechnologische en kennisintensieve sector in Gent slechts rond het
Belgische gemiddelde schommelt. De stad Gent is al bezig met het aantrekken van deze sectoren, door
het uitrusten van bedrijventerreinen met voorzieningen voor hoogtechnologische bedrijven [49]. De
aanwezigheid van FttH zal een extra troef betekenen voor deze bedrijven.
6.2. Adoptiecurve
De adoptiecurve geeft de adoptie van de gebruikers van de verschillende technologieën in functie van
de tijd weer. Het voorspellen van adoptie is heel complex aangezien er heel veel variabelen een
invloed hebben op de adoptie. In deze thesis maken wij gebruik van het Bass diffusie model om de
adoptie van de verschillende breedband technologieën te modelleren.
6.2.1. Bass model voor opeenvolgende technologieën
Het Bass diffusie model [50] beschrijft mathematisch hoe nieuwe producten geadopteerd worden door
interactie tussen bestaande gebruikers en nieuwe gebruikers. Het is zeer succesvol gebleken in het
voorspellen van technologie adoptie. In deze thesis maken we gebruik van een uitbreiding op dit Bass
model, dat in staat is de adoptie van opeenvolgende technologieën te beschrijven. Dit model werd
beschreven door F. Bass en J. Norton in [51]. In volgende paragrafen voeren we nog enige
aanpassingen door om de interactie tussen twee spelers te modelleren.
Het mathematische model voor drie opeenvolgende technologieën wordt weergegeven in Vergelijking
6-3 en in Vergelijking 6-4
S1,t = F1 (t )m1 (1 − F2 (t − τ 2 ))
S 2,t = F2 (t − τ 2 )(m2 + F1 (t )m1 )(1 − F3 (t − τ 3 ))
S 3,t = F3 (t − τ 3 )(m3 + F2 (t − τ 2 )(m2 + F1 (t )m1 ))
Vergelijking 6-3: Bass model voor opéénvolgende innovaties
Fi (t ) =
1 − e − ( pi + qi )ti
q
1 + i e −( pi + qi )ti
pi
Vergelijking 6-4
Met:
Si,t
mi
τi
pi
qi
Adoptie van technologie i op tijdstip t
Incrementeel marktpotentieel van technologie i (%), dit is het
extra potentieel van de technologie dat nog niet door een
vorige technologie generatie werd bereikt
Jaar waarin technologie i geïntroduceerd wordt
Innovatie coëfficiënt van technologie i (ook wel externe
invloed)
Imitatie coëfficiënt van technologie i (ook wel interne
invloed)
- 53 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
Een voorbeeld van het model is weergegeven in Figuur 6-4 (op het einde van 6.2.2).
6.2.2. Bepalen waarden parameters Bass model
Om het model te gebruiken moeten we nog de parameters uit Vergelijking 6-4 bepalen. We
veronderstellen drie opeenvolgende technologieën en twee spelers. Het Bass model stelt hier het
percentage gezinnen voor dat gebruik gemaakt van een bepaalde breedbandtechnologie. De
adoptiewaarden uit het Bass model worden gesplitst via het marktaandeel van beide spelers. De details
van het stadsnetwerk en Telenet zijn weergegeven in Tabel 6-1.
Technologie
generatie
Stadsnetwerk
Technologie
ADSL
VDSL
FttH
1
2
3
Telenet
Marktaandeel (%)
458
0
100
Technologie
DOCSIS 2.0
DOCSIS 3.09
FttH
Marktaandeel (%)
55
100
0
Tabel 6-1: Bass curve splitsing stadsnetwerk en Telenet
Het marktaandeel voor ADSL en DOCSIS 2.0 bepalen we op basis van de huidige situatie in
Vlaanderen. Aangezien we in het model veronderstellen dat het stadsnetwerk geen VDSL zal
implementeren, maar rechtstreeks zal overschakelen op FttH wordt het marktaandeel van VDSL op 0
gezet (en van DOCSIS 3.0 dus op 100). Voor FttH wordt het omgekeerde gedaan. We gaan er immers
van uit dat tijdens de case Telenet geen FttH zal uitrollen.
De details voor de globale Bass curve staan in Tabel 6-2.
Parameter
m (%)
Τ
P
Q
Technologie 1
ADSL / DOCSIS 2.0
75
1998
0.025
0.47
Technologie 2
DOCSIS3.0
25
2005
0.01
0.3
Technologie 3
FttH
0
2008
0.01
0.3
Tabel 6-2: Parameters Bass curve
•
Incrementeel marktpotentieel m:
We gaan ervan uit dat op lange termijn ieder gezin een breedbandverbinding zal bezitten. De reden is,
dat we verwachten dat in de toekomst ook televisie zal gekeken worden via breedband en dat hierdoor
praktisch iedereen geabonneerd zal zijn. Voor de eerste generatie breedband kozen we een potentieel
van 75% en vanaf de tweede generatie veronderstellen we 100% omdat deze in staat is televisie via
breedband aan te bieden10.
8
Waarde van Belgacom.
DOCSIS 3.0 houdt ook het gebruik van kleinere SAs in.
10
Adoptie van televisie is groter dan 95%[52], zodanig dat we gecombineerde adoptie 100% veronderstellen.
9
- 54 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
•
Introductiejaar τ:
Voor de eerste en tweede generatie nemen we het reële introductiejaar. Voor technologie 3 schatten
we deze op 2008.
•
Innovatie coëfficiënt p en imitatie coëfficiënt q:
Meestal zijn de waarden voor p & q voor opeenvolgende generaties dezelfde. Uit [53] en [54] halen
we dat de parameter p meestal tussen 0.01 en 0.03 ligt. Voor q vinden we waarden tussen 0.3 en 0.5.
Voor de bepaling van p en q voor de eerste generatie hebben we gebruik gemaakt van het reële aantal
breedbandverbindingen in België11 (zie Bijlagen). Op basis daarvan hebben we via een kleinste
kwadraten methode de parameters p en q geschat (respectievelijk 0.025 en 0.47). Dit ligt binnen de
eerder aangehaalde grenzen.
Voor technologie 2 en 3 hebben we voor p 0.01 en voor q 0.3 gekozen. Aangezien de opvolgers van de
eerste technologie minder innovatief zullen zijn12, is het logisch dat p en q lager zullen liggen. Veel
hangt ook af van hoe snel IPTV wordt geadopteerd. De groei van de 2de en 3de technologie zal
waarschijnlijk samengaan met het adopteren van IPTV. In deze thesis veronderstellen we dat dit niet
onmiddellijk zal gebeuren en dat de adoptie vrij traag zal verlopen. Dit alles is wordt geïllustreerd in
Figuur 6-4.
100%
Start technologie 3
Start technologie 2
adoptie
80%
60%
40%
20%
0%
1999
2004
2009
2014
2019
2024
2029
jaar
technologie 1
technologie 2
technologie 3
Figuur 6-4: Illustratie Bass model
11
12
Cijfers verzameld uit jaarverslagen Telenet en Belgacom en www.point-topic.com, zie bijlage
Vergelijk de impact van TV en de opvolger kleurentelevisie
- 55 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
6.2.3. Uitbreiding op model: introductiejaar
Aangezien we gebied per gebied uitrollen, zullen er gebieden zijn waar bepaalde technologieën veel
later geïntroduceerd worden. Dit moet op één of andere manier gereflecteerd worden in de adoptie,
aangezien de adoptie mede bepaald wordt door imitatie (van vrienden, buren,…). Voor elk gebied zijn
er dus afzonderlijke Bass parameters.
We kunnen in principe het introductiejaar van de technologie in het Bass model instellen op het jaar
dat de technologie effectief geïntroduceerd wordt in een gebied. Dit zou echter een onderschatting zijn
van de adoptie, aangezien gebruikers ook door factoren buiten hun gebied zullen beïnvloed worden
(reclame, werk,…).
Laten we dit illustreren met een voorbeeld:
Onderstellen we dat FttH zal geïntroduceerd worden in een bepaald gebied in het jaar 2015. Voor FttH
is het normale introductiejaar 2008. In Figuur 6-5 worden de adoptiecurves van FttH voor drie
verschillende introductiejaren geïllustreerd.
Wanneer we als introductiejaar 2008 zouden nemen, zal de adoptie veel te hoog liggen. Wanneer we
als introductiejaar 2015 nemen, zal de adoptie onderschat worden. De consumenten zullen immers al
via externe bronnen gehoord hebben van FttH.
Daarom kiezen we voor een introductiejaar dat tussen beide extremen ligt, waarbij het exacte jaar
bepaald wordt door de parameter naijling op introductie (zie blok D bij uitrol parameters):
Introductiejaargewijzigd = Introductiejaarnormaal + naijling op introductie
Vergelijking 6-5
De parameter naijling op introductie stijgt elk jaar maar de stijging zal trager en trager verlopen. Hoe
langer een technologie immers bestaat (ondanks het feit dat het nog niet in het gebied geïntroduceerd
is), hoe meer toepassingen voor deze technologie zullen ontwikkeld worden en daardoor ook meer
mensen die van deze technologie zullen gehoord hebben (nieuws, mond aan mond reclame,…). De
adoptie zal dus wel trager verlopen, maar niet rechtevenredig met het introductiejaar.
- 56 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
Uitroljaar
100%
adoptie
80%
Introductiejaar 2008
Introductiejaar 2011
Introductiejaar 2015
60%
40%
20%
0%
1999
2004
2009
2014
jaar
2019
2024
2029
Figuur 6-5: Wijziging van adoptie in functie van introductiejaar
Omdat technologie 2 eerder ontwikkeld werd zal de bekendheid groter zijn en zal de naijling op
introductie dus trager stijgen als bij technologie 3.
6.2.4. Uitbreiding op model: interactie tussen het stadsnetwerk en Telenet
Het model is met bovenstaande uitbreiding geschikt om de adoptie van de verschillende technologieën
te beschrijven. Het enige probleem is dat het model geen rekening houdt met de interactie tussen het
stadsnetwerk en Telenet. Een voorbeeld verduidelijkt dit:
We nemen volgende 2 situaties13:
Uitroljaar DOCIS 3.0
Uitroljaar FttH
Situatie 1
2018
2018
Situatie 2
2012
2018
Tabel 6-3: Interactie voorbeeld DOCSIS 3.0 en FttH
De hiermee overeenstemmende adoptiecurves zijn weergegeven in Figuur 6-6 (Bass).14 We zien dat in
situatie 2 (vroegere introductie DOCSIS 3.0), DOCSIS 3.0 zoals te verwachten marktaandeel wint. Dit
is echter ook het geval voor FttH. Dit is niet logisch, aangezien door de vroeger uitrol, DOCSIS 3.0
een marktvoordeel zou moeten hebben, en dus FttH zou marktaandeel moeten verliezen.
De gewijzigde interactie Bass curve (zie Figuur 6-6) heeft wel het gewenste effect. DOCSIS 3.0 wint
bij een vroegere introductie marktaandeel. FttH zal een lager marktaandeel hebben doordat DOCSIS 6
13
Deze situaties zijn extreem gekozen om het effect zo goed mogelijk te illustreren
Merk op dat het hier gaat over het aantal gezinnen die de technologie zou adopteren als het aanwezig zou
zijn. Zolang de technologie niet uitgerold is, zijn er uiteraard geen gebruikers.
14
- 57 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
jaar eerder op de markt komt en dus een deel van het marktaandeel zal innemen. Op termijn zal het
marktaandeel evolueren naar het originele marktaandeel.
60%
50%
Start DOCSIS3.0
(situatie 1)
(Interactie) Bass: Situatie 1: DOCSIS3.0
(Interactie) Bass: Situatie 1: FttH
Bass: Situatie 2: DOCSIS3.0
Bass: Situatie2: FttH
Interactie Bass: Situatie 2: DOCSIS3.0
Interactie Bass: Situatie 2: FttH
Start FttH
(situatie 1 & 2)
Bass effect
Interactie Bass
effect
40%
adoptie
Start DOCSIS3.0
(situatie 2)
30%
Bass effect
20%
Interactie Bass
effect
10%
0%
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
Figuur 6-6: Illustratie interactie Telenet en FttH
Uiteraard willen we ook hetzelfde resultaat wanneer FttH eerder wordt uitgerold. Het model dat
gebruikt werd voor de de bepaling van de interactie Bass curve wordt hieronder uitgelegd.
Interactie Bass model:
Het mathematische model wordt weergegeven in Tabel 6-4. We bespreken kort de verschillende
situaties:
•
Situatie A
Wanneer beide technologieën relatief dicht bij elkaar uitgerold worden (< 2 jaar), wordt er vanuit
gegaan dat dit geen invloed zal hebben op de adoptie.
- 58 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
•
Situatie B en C
Wanneer één technologie veel vroeger (> 2 jaar) wordt uitgerold dan de andere, zal dit een effect
hebben op de marktaandelen van beide spelers:
Initieel zal een deel van de mensen dat normaal zou wachten op de latere technologie, overschakelen
op de eerst aanwezige technologie. Dit wordt gemodelleerd door de parameter r en s. Voor r hebben
we de waarde 0.75 genomen en voor s de waarde 0.5. Dit reflecteert dat mensen die FttH zullen
adopteren meer nood hebben aan bandbreedte en dus sneller zullen overschakelen op DOCSIS 3.0
(vandaar lagere s), wanneer FttH op zich laat wachten.
•
Situatie D en E
Eenmaal beide technologieën uitgerold zijn, gaan we ervan uit dat de normale adoptie weer zal
doorgaan, maar dat de mensen die overgeschakeld zijn van de andere technologie (ΔMS) trouw zullen
blijven aan hun gekozen technologie. De eerste uitgerolde technologie zal dus een blijvend
marktvoordeel hebben.
Tabel 6-4 vat het vorige samen en geeft de wiskundige berekeningen.
Situatie
A
B
C
D
E
Beschrijving
Het uitroljaar van beide technologieën ligt
binnen de 2 jaar van elkaar
FttH wordt minstens 2 jaar voor DOCSIS
3.0 uitgerold en we bevinden ons vóór de
uitrol van DOCSIS 3.0
DOCSIS 3.0 wordt minstens 2 jaar voor
FttH uitgerold en we bevinden ons vóór de
uitrol van FttH
FttH wordt minstens 2 jaar voor DOCSIS
3.0 uitgerold en we bevinden ons ná de
uitrol van DOCSIS 3.0
DOCSIS 3.0 wordt minstens 2 jaar voor
FttH uitgerold en we bevinden ons ná de
uitrol van FttH
Invloed op Bass model
Geen invloed
MSFttH,g = MSFttH + (1-r) MSDOC
MSDOC,g = r MSDOC
MSFttH,g = s MSFttH
MSDOC,g = MSDOC + (1-s) MSFttH
MSFttH,g = MSFttH + ΔMS
MSDOC,g = MSDOC – ΔMS
ΔMS = MSFttH,g(t0-1) – MSFttH(t0-1)
MSFttH,g = MSFttH - ΔMS
MSDOC,g = MSDOC + ΔMS
ΔMS = MSDOC,g(t0-1) – MSDOC(t0-1)
Tabel 6-4: Mogelijke interactiesituaties tussen het stadsnetwerk en Telenet
- 59 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
met
MSFttH/DOC,g
MSFttH/DOC
r
s
ΔMS
t0
gewijzigd marktaandeel FttH of DOCSIS 3.0
normaal Bass model marktaandeel FttH of DOCSIS 3.0
deel van normaal marktaandeel dat DOCSIS 3.0 zal behouden
wanneer het meer dan 2 jaar later uitrolt dan het FttH
deel van normaal marktaandeel dat FttH zal behouden
wanneer het meer dan 2 jaar later uitrolt dan het DOCSIS 3.0
het marktaandeel dat eerst uitgerolde technologie definitief
afneemt van laatst uitgerolde technologie nadat beide
technologieën uitgerold zijn
jaar waarin technologie die later wordt geïntroduceerd op de
markt wordt gebracht.
6.2.5. Uitbreiding op model: Gompertz modellering van intekenaars
Bij de uitrol van de nieuwe breedbandnetwerken krijgen de bewoners de mogelijkheid op voorhand in
te tekenen. Voor de telecom operatoren is het immers veel goedkoper om een gebruiker aan te sluiten
als de straat open ligt, dan achteraf nogmaals de straat te moeten openbreken. De gebruiker krijgt voor
het vroegtijdige intekenen bijvoorbeeld gratis installatie en modem. Dit wordt meer in detail uitgelegd
in 6.5.2.
Het aantal intekenaars moet uiteraard gemodelleerd worden. Hiervoor hebben we gebruik gemaakt van
het Gompertz adoptie model [55].
y(t ) = k ⋅ e e
met
y(t)
k
a
b
−b (t −a )
adoptie
maximale adoptie (%)
bepaalt buigpuntjaar (op 37% adoptie), vanaf dit jaar zal de
adoptie minder snel stijgen
bepaalt de snelheid van adoptie
Het aantal intekenaars zal dus een percentage van de adoptie volgens het Bass model bedragen. Dit
percentage wordt bepaald door het Gompertz model.
Voor de bepaling van de parameters van het model onderscheiden we twee groepen: residentiële
gebruikers en industriële gebruikers. Beiden hebben verschillende parameters gekregen. Deze worden
weergegeven in Tabel 6-5 en zijn gebaseerd op [4]. Het aantal intekenaars ligt hoger bij de industriële
gebruikers omdat de interesse vanuit de industrie groter zal zijn.
Parameter
k
a
b
Residentieel
50%
2010
0.7
Industrieel
75%
2008
0.7
Tabel 6-5: Gompertz parameters
- 60 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
De Gompertz curve wordt geïllustreerd in Figuur 6-7.
80%
70%
60%
adoptie
50%
40%
30%
Gompertz Residentieel
Gompertz industrieel
20%
10%
0%
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
jaar
Figuur 6-7: Residentiële en industriële Gompertz curve
6.3. Gebruikers
Het aantal gebruikers is een belangrijke input voor het berekenen van de kosten. Vele kosten en
opbrengsten zijn immers afhankelijk van het aantal gebruikers. In het Excel model zijn er 5 tabbladen
met informatie over de gebruikers:
o
Telenet gebruikers per wijk DOCSIS 2.0
o
Telenet gebruikers per wijk DOCSIS 3.0
o
Telenet gebruikers globaal
o
FttH gebruikers per wijk
o
FttH gebruikers per CO
Aangezien de meeste tabbladen min of meer gelijkaardig opgebouwd zijn zullen we er slechts één
bespreken: FttH gebruikers per wijk. Het tabblad is weergegeven in Figuur 6-815.
15
Slechts één gebied, voor andere gebieden is de bespreking analoog.
- 61 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
A
B
C
Figuur 6-8: FttH gebruikers per wijk
•
Blok A
Het Gompertz model dat gebruikt wordt om het aantal intekenaars te bepalen.
•
Blok B
Hier staan per gebied de benodigde parameters om het aantal gebruikers te bepalen.
•
Blok C
Per type gebruiker (residentieel, commercieel, industrieel) worden hier de volgende zaken jaar per jaar
berekend:
Nieuwe aansluitingen: het aantal nieuwe aansluitingen per jaar voor de beschouwde technologie. Dit is
gelijk aan het totale aantal huizen in het gebied gedeeld door de uitrolduur.
Totaal aansluitingen: totale aantal aansluitingen voor de beschouwde technologie.
Intekenaars: het aantal intekenaars voor de beschouwde technologie. Deze worden berekend via de
Gompertz curve.
Nieuwe gebruikers: het totale aantal nieuwe gebruikers min het aantal intekenaars zijn.
Totaal gebruikers: het totale aantal gebruikers. Dit wordt bekomen via de gewijzigde Bass curve.
- 62 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
6.4. Learning curve
Voor we de kosten in detail bespreken, staan we eerst even stil bij de learning curve. De
componentkosten van elektronica- en fibermateriaal dalen immers in de tijd. Om deze kostendaling te
modelleren maken we gebruik van het Wright-Crawford model [56] (Learning curve). Dit is een
exponentiële functie, waarbij de daling in productietijd een functie is van het geproduceerde volume.
Er wordt vanuit gegaan dat de productiekost evenredig is met de productietijd.
De redenen waarom de productietijd daalt met stijgend volume zijn divers:
o
o
o
o
o
o
Efficiëntere werkkrachten
Betere kennis van het productieproces
Nieuwe productiemethoden
Nieuwe technologieën
Standardisatie
…
Al deze factoren worden samengevoegd tot een factor K. Deze K geeft de reductie van productietijd
aan wanneer het productievolume verdubbelt.
Dit geeft na wat omvorming aanleiding tot de extended learning curve [56]:
−1
⎧
⎡
⎡ 2 ln 9 ⎤ ⎫ ⎞ ⎤
−1
⎛
⋅t ⎬
⎨ ln [nr (0 ) −1]− ⎢
⎥
−1
⎣ ΔT ⎦ ⎭ ⎟ ⎥
P (t ) = P(0 )⎢nr (0 ) ⎜1 + e ⎩
⎜
⎟ ⎥
⎢
⎝
⎠ ⎦⎥
⎣⎢
log 2 K
Vergelijking 6-6: Extended learning curve
met
P(0)
nr(0)
ΔT
de productiekost in het referentiejaar 0
relatief geaccumuleerd volume in referentiejaar 0
tijd voor het geaccumuleerde volume om te groeien van 10%
tot 90%
learning curve coëfficiënt
K
De waarden voor nr, ΔT en K die in deze thesis gebruikt worden, zijn gebaseerd op [4]. De
componenten zijn onderverdeeld in twee klassen: elektrische en optische. De gebruikte waarden zijn
weergegeven in Tabel 6-6.
Elektrisch
Optisch
nr
0.1
0.01
ΔT
10
8
K
0.9
0.8
Tabel 6-6: Parameters extended learning curve
De evolutie van de elektrische en optische componentkost is weergegeven in Figuur 6-9.
- 63 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
100.00
Elektrische componentkost
90.00
Optische componentkost
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
jaar
Figuur 6-9: Learning curve elektrisch en optisch
6.5. Kosten stadsnetwerk
6.5.1. Plaatsings- en fiberkosten
De plaatsingkosten bestaan uit het plaatsen van pijpen waarin de fiber kan gelegd worden. De
fiberkosten, zijn de kosten van de fiber en de bijhorende installatie. Het gebruikte model wordt
getoond in Figuur 6-1016.
A
B
C
Figuur 6-10: Plaatsings- en fiberkosten
16
Industriële plaatsings- en fiberkosten niet weergegeven in blok C.
- 64 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
•
Blok A: Plaatsingskosten
Er worden drie plaatsingsmethodes onderscheiden: graven, trekken en bovengrondse aanleg. De
kosten van trekken en bovengrondse aanleg zijn gebaseerd op [16]
De bepaling van de graafkosten is gebaseerd op [20] en is schematisch weergegeven in Figuur 6-11.
We onderstellen dat er telkens één duct zal gelegd worden en dat er 4 tubes per duct worden gestoken.
We onderstellen één split om de 30m.
Figuur 6-11: Schema graafwerken met duct splitsing [20]
In Tabel 6-7 worden de berekeningen voor de graafkosten getoond.17
Aantal/m
Duct
Tube
Split
Totaal
1
4
0.03
Kostprijs/m
($)
1.3
0.65
32.5
Residentieel
Installatie
Totaal
kost/m ($)
kost/m ($)
32.5
33.8
0.65
5.2
018
1.1
40.1
Industrieel
Installatie
Totaal
kost/m ($)
kost/m ($)
17.5
18.8
0.65
5.2
0
1.1
25.1
Tabel 6-7: Graafkosten model
We maken ook een onderscheid tussen residentiële en industriële aanleg. Voor industrieterreinen gaan
we uit van een groter percentage bovengrondse aanleg. De industriële graafkosten worden ook lager
genomen dan de stedelijke omdat de graafkosten nog lager zullen zijn (overwegend landelijke
gebieden). We kiezen hiervoor $17.5.
Het aandeel in de plaatsingskosten van de drie methodes is gebaseerd op [4]. De fiber zal langs beide
kanten van de straat gelegd worden. De graaflengte zal dus het dubbele van de totale straatlengte
bedragen19. We veronderstellen ook dat 10% van de werken zullen samenvallen met werken die door
de stad Gent moeten uitgevoerd worden. Deze werken zullen dan ook geen plaatsingskosten
veroorzaken.
17
In de graafkosten zitten ook de kosten voor de buizen en ducts die nodig zijn om later de fiber in te plaatsen.
De installatiekost wordt opgenomen in de installatiekost van de andere twee componenten.
19
Enkel in het stedelijke geval. In het industriële geval onderstellen we dat de bedrijven ver genoeg uit elkaar
liggen, zodat het goedkoper is de straat ook in de breedte open te breken.
18
- 65 -
DEEL III
•
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
Blok B: Fiberkosten
Het model voor de fiberkosten is gebaseerd op [20]. We gaan ervan uit dat gemiddeld 40 fibers
tegelijkertijd zullen geïnstalleerd worden, wat gezien het point to point karakter van het netwerk, niet
onrealistisch is20. De fiberlengte wordt ook 20% overgedimensioneerd om onder meer aftakkingen
naar elk huis te voorzien.
6.5.2. Aansluitingskosten
De aansluitingskosten worden getoond in Figuur 6-12.21
•
Blok A
De aansluitingskost per connectie wordt bepaald in blok A. Er wordt opnieuw een onderscheid
gemaakt tussen residentiële en industriële aansluitingen. Voor industriële aansluitingen wordt
uitgegaan van een complexere installatie bij de klant. Tevens verdelen we beide groepen in
intekenaars en latere aansluitingen. Voor een telecombedrijf is het interessant om op voorhand
gebruikers te laten intekenen. Niet alleen genereren ze onmiddellijke inkomsten, ze kunnen de
straatwerken (werken buiten) onmiddellijk uitvoeren tijdens het leggen van de fiber. Dit zal een
aanzienlijke kostenreductie met zich meebrengen. De intekenaar krijgt in ruil een gratis ONU.
Kostcomponent: de verschillende kostencomponenten bij het aansluiten van een klant.
Aantal: hoeveel eenheden van een kostcomponent er nodig zijn voor installatie.
Eenheidskost: kost van één kostcomponent.
Betaald dr operator: of een kostcomponent al dan niet door stadsnetwerk wordt betaald. Het getal geeft
weer hoeveel keer de operator de kosten zal betalen.
De duur van de werken buitenshuis en de installatie in het huis zijn gebaseerd op [57] en [58].
•
Blok B
Hier worden per jaar de aansluitingskosten berekend. Merk op dat de aansluitingskosten per gebruiker
jaar na jaar zal dalen door het goedkoper worden van optische componenten.
20
De totale lengte van alle fiber gedeeld door de totale graaflengte geeft 137 fibers/m. 40 fibers is dus een
conservatieve schatting.
21
Industriële aansluitingskosten niet weergegeven.
- 66 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
A
A
B
Figuur 6-12: Aansluitingskosten
6.5.3. Central Office kosten
De Central Office kosten bestaan uit twee delen en zijn grotendeels gebaseerd op [28].
Opstarten Central Office
Eén CO kan normaal 16000 breedbandverbindingen aan22. In de case zijn er ongeveer 85000 inwoners
of 43000 gezinnen23 (klanten). We veronderstellen daarnaast nog eens ongeveer 4000 business
klanten24 (commercieel of industrieel). Dit geeft een totaal van 47000 mogelijke
breedbandverbindingen. Wanneer we een take-rate van 50% veronderstellen op middellange termijn,
dan hebben we minstens voor 23500 breedbandverbindingen elektronica nodig. Dit komt overeen met
twee central offices in Gent.
De verdeling van de verschillende wijken over de twee COs is gebeurd op basis van geografische
ligging en prioriteit. Het is immers ideaal, vanuit kostoogpunt, om zo lang mogelijk met één CO te
werken. Een overzicht van de opstartkosten van het CO zijn weergegeven in Figuur 6-13.
22
Dit is echter geen absoluut maximum, in de case gaan COs soms hoger wegens slechts 2 COs voor duur van
de case, maar op lange termijn is het CO grootte maximaal 16000. Dit om ook de fiberlengte niet te sterk laten
oplopen
23
Gemiddelde gezinsgrootte Gent bedraagt 2.1 [46]
24
Gebaseerd op 6.1.2 en de onderstelling dat industriële gebruikers gemiddeld 5-10 lijnen zullen nodig hebben
- 67 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
A
B
Figuur 6-13: Opstartkosten CO
•
Blok A
Geeft een overzicht van de voornaamste kostcomponenten. Er wordt verondersteld dat het gebouw
waar het CO zal komen reeds eigendom is van de stad.
Kost: kostprijs in dollar van een component.
Type: algemeen, elektrisch of optisch. De prijs van de laatste twee zal over de tijd dalen door het
learning curve effect.
# Users: het maximaal aantal gebruikers per component25.
Vervangsperiode: de levensduur van de component.
Aantal: het aantal componenten bij de oprichting van het CO.
•
Blok B
Berekent de verdisconteerde totaalkost per CO op basis van het oprichtingsjaar en de learning curve.
25
Dit is op lange termijn. Op korte termijn zijn sommige aantallen geen absolute maxima.
- 68 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
Uitbreiding en vervanging racks
Wanneer het aantal lijnen in een CO een veelvoud van 2400 overschrijdt, wordt er een nieuw rack
bijgeplaatst. Een rack dat 5 jaar oud is, wordt vervangen. De berekeningen voor één CO zijn
weergegeven in Figuur 6-14.
A
B
C
Figuur 6-14: Uitbreiding en vervanging van racks
•
Blok A
Geeft de kostencomponenten van een nieuwe rack.
•
Blok B
Geeft de vervangingsperiode en de grootte van een rack.
•
Blok C
Berekent het aantal nieuwe racks en het aantal racks dat moet vervangen worden per jaar per CO26. Op
basis hiervan wordt via de learning curve de totaalkost per jaar berekend, zowel per CO als globaal.
26
In figuur enkel voor CO 1 weergegeven
- 69 -
DEEL III
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
6.5.4. Operationele kosten
Het modelleren van de operationele kosten van een telecomoperator is zeer belangrijk. De operationele
kosten over de levensduur van een netwerk zijn van dezelfde grootte of zelfs groter dan de
investeringskosten. Een gedetailleerd kostenmodel wordt beschreven in [59].
Wegens de complexiteit van het model hebben we in deze thesis twee eenvoudigere methodes
onderzocht.
De eerste methode beschouwt de operationele kosten als een vast percentage van de
investeringskosten. Als investeringskosten beschouwen we enkel de investeringskosten die afhankelijk
zijn van het aantal aangesloten gebruikers: Aansluitingskosten en Central Office kosten.27 Een
percentage dat vaak bij telecom analyses gebruikt wordt, is 50%.
Een tweede methode is gebaseerd op [60]. In deze studie werd de operationele kost per gebruiker voor
een PON netwerk berekend op $100 per jaar. De voornaamste component is network operations, met
60% van de kosten. We veronderstellen dat de operationele kosten voor een actief home run fiber
netwerk gelijkaardig zijn. Er bevinden zich bij een home run fiber architectuur immers geen actieve
componenten in het netwerk, zodat de structuur van het netwerk redelijk gelijkaardig is.
De resultaten zijn weergegeven in Figuur 6-15. Indien we de operationele kosten per gebruiker voor
beide methodes vergelijken, blijkt dat deze bijna identiek zijn. We kiezen ervoor de tweede methode te
gebruiken, omdat deze relevanter zal zijn bij Telenet. Het Telenet model is immers gebaseerd op een
uitbreiding van een bestaand netwerk, waardoor de investeringskosten veel lager zullen zijn. De eerste
methode zal dan ook een onderschatting van de operationele kosten met zich meebrengen.
We kiezen de operationele kosten per gebruiker ook 50% hoger bij Telenet. Uit [61] en [62] blijkt
immers dat de operationele kosten voor HFC netwerken een stuk hoger liggen (tussen 10-100%
hoger). De voornaamste reden is de afwezigheid van actieve elektronica in het FttH
toegangsnetwerk.28
27
28
De plaatsings- en fiberkosten worden dus niet meergerekend.
Merk op dat hoewel het hier een PON betreft, dit ook zal gelden voor ons home run fiber netwerk.
- 70 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
A
B
C
C
Figuur 6-15: Methodes voor bepaling operationele kosten
•
Blok A
Bevat de inputs voor de 2 verschillende operationele methodes.
•
Blok B
Bevat de relevante kosten en het aantal gebruikers om de operationele kosten via methode 1 en 2 te
berekenen.
•
Blok C
Bevatten de operationele kosten voor beide methodes. Zoals te zien in de laatste kolom zijn de
operationele kosten per gebruiker voor beide methodes bijna identiek.
6.6. Kosten Telenet netwerk
De kosten van het Telenet netwerk zijn gebaseerd op het onderzoek in de thesis van Elie
Boonefaes29[4]. Zoals uit Figuur 5-5 blijkt, is het merendeel van het model gelijk aan het stadsnetwerk
model. De belangrijkste verschillen worden hieronder besproken.
29
De prijzen zijn steeds overgenomen uit de Thesis van Elie Boonefaes, tenzij recentere waarden gevonden
werden.
- 71 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
6.6.1. Graafkosten
In Figuur 6-16 is het graafkosten model van Telenet weergegeven.
A
B
Figuur 6-16: Telenet graafkosten
•
Blok A
Bevat de inputs voor het berekenen van de graafkosten.
Node grootte: huidig aantal connecties per DOCSIS 2.0 node.
Grootte van kleinere SA: node grootte wanneer DOCSIS 3.0 wordt geïmplementeerd.
Nodeafstand: de gemiddelde afstand die moet gegraven worden per node voor de upgrade naar
DOCSIS 3.0.
Graafkosten: geeft de graafkost per meter weer.
•
Blok B
# Nodes: in hoeveel nodes de bestaande node (Node Grootte) gesplitst moet worden om tot de nieuwe
SAs te komen (grootte van kleinere SA).
Graafkosten per HP: bevat de graafkosten per Home Passed (HP):
GraafkostHP = #nodes x nodeafstand x graafkostm / nodegrootte
Vergelijking 6-7: Graafkosten per HP
6.6.2. Componentkosten
In het model van Elie Boonefaes [4] zijn er geen aparte kosten voor het CO en aansluitingen van de
gebruikers opgenomen. In de plaats daarvan worden per HP en home connected (HC) de
componentkosten berekend. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een vast installatie- en
kortingspercentage. Het model is weergegeven in Figuur 6-17.
- 72 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
A
B
C
Figuur 6-17: Componentkosten Telenet
•
Blok A
Component: verschillende elektronische componenten die in het netwerk gebruikt worden met
daarnaast hun catalogusprijs.
# factor: geeft aan door hoeveel HP of HC deze component gedeeld wordt.
korting: de leverancierskorting op grote volumes.
Installatiekost: percentage van de prijs die als installatiekost wordt meegerekend.
•
Blok B
Geeft de kosten weer die per HP moeten worden aangerekend30.
•
Blok C
Kosten per HC30: de modem dient pas betaald te worden als er effectief voor een dienst wordt
ingetekend. Tevens ook het percentage van deze kost, dat betaald wordt door intekenaars en nieuwe
gebruikers.
6.7. Inkomsten
De inkomsten zijn te verdelen in geldelijke inkomsten en niet-geldelijke inkomsten. Deze laatste
komen enkel voor bij het stadsnetwerk en moeten in rekening gebracht worden omdat er voor een Stad
ook andere zaken dan geldelijke winst een rol spelen: werkgelegenheid, tevredenheid van bevolking,
onderwijs,… (zie 3.1). Deze niet-geldelijke inkomsten moeten op de één of andere manier toch een
waarde krijgen.
30
Hier zijn installatiekost en korting al meegerekend.
- 73 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
6.7.1. Geldelijke inkomsten
De bepaling van de geldelijke inkomsten is dezelfde voor het stadsnetwerk als voor Telenet. De
bepaling van de geldelijke inkomsten wordt geïllustreerd in Figuur 6-18. De inkomsten worden
gesplitst in enerzijds residentiële en commerciële inkomsten en anderzijds industriële inkomsten.
A
B
B
B
Figuur 6-18: Geldelijke inkomsten
•
Blok A
In blok A worden de verschillende abonnementen weergegeven. Per abonnement geven we de prijs en
het verwachte marktaandeel weer. Er werd gekozen voor drie verschillende abonnementen.
Prijs/maand: de prijzen van de FttH residentiële abonnementen zijn gebaseerd op deze van de huidige
ADSL prijzen en zijn vergelijkbaar met de prijzen voor FttH in andere projecten [63]. De prijzen van
de industriële abonnementen zijn gebaseerd op de huidige business abonnementsprijzen van Belgacom
ADSL [64].
Marktaandeel: deze werden geschat en er werd verondersteld dat industriële gebruikers meer gebruik
zullen maken van de premium abonnementen.
•
Blok B
Hier worden per jaar de totale geldelijke inkomsten weergegeven. Zowel globaal, residentieel als
industrieel.
- 74 -
DEEL III
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
6.7.2. Niet-geldelijke inkomsten
Omdat er voor de stad ook ander motieven dan winst spelen, moeten we op deze motieven een waarde
kunnen plakken. Deze motieven worden besproken in 3.1. Het is echter niet vanzelfsprekend deze
waarde te bepalen. In deze thesis baseren we ons op een Australische studie die de NPV impact van de
uitrol van een FttH netwerk voor een regio berekent [32]. Om via deze waarde de NPV impact voor
Gent te berekenen, maken we gebruik van Odlysko’s Law. Deze drukt de waarde van een netwerk uit
in functie van het aantal gebruikers.
Netwerkwaarde: Metcalfe’s Law
Voor het schatten van de waarde van ons netwerk gebruiken we een variant van Metcalfe’s Law31[65]:
“De waarde van een telecommunicatienetwerk is proportioneel tot het kwadraat van het aantal
gebruikers van dit netwerk.”
Odlysko en Tilly hebben deze wet aangepast tot:
“De waarde van een telecommunicatienetwerk met n nodes is proportioneel tot n keer log2n” [66]
Zij menen immers dat de extra waarde van elke bijkomende node kleiner zal worden en dat Metcalfe’s
law een serieuze overschatting van de waarde van het netwerk zal geven.
Schatten extra inkomsten stadsnetwerk
Voor het schatten van de niet-geldelijke inkomsten maken we gebruik van de studie True Broadband,
exploring the economic impacts [32]. In deze studie werd de economische impact van een
breedbandnetwerk (Actief FttH) in een regio van Australië bestudeerd over een periode van 15 jaar.
De regio is relatief verstedelijkt en na 5 jaar zijn er 540000 gezinnen en bedrijven geconnecteerd.
Er worden vier belangrijke impacts onderscheiden:
o
o
o
o
Uitbreiding van telecommunicatie activiteiten en ontwikkeling van nieuwe diensten
Stijgende competitie in telecommunicatiesector
Stijging van productiviteit door gebruik van breedband toepassingen
Competitieve voordelen voor industrieën die afhangen van goede breedbandverbindingen
De belangrijkste resultaten van de studie, in het geval van een vertikaal geïntegreerde service provider,
zijn:
o Stijging van het Bruto Regionaal Product. Deze stijging heeft een NPV van 2170 M$ dollar.
o 15000 nieuwe banen over 15 jaar tijd.
Op basis van deze resultaten kunnen we de geldelijke waarde van ons stadsnetwerk schatten.
31
Origineel geformuleerd voor Ethernet, door Robert Metcalfe, de bedenker van Ethernet.
- 75 -
HOOFDSTUK 6: Modeldetaillering
DEEL III
Niet-geldelijke inkomsten FttH netwerk
Door gebruik te maken van Odlyzko’s Law kunnen we nu de waarde van het Australische netwerk
schatten. De werkwijze wordt schematisch voorgesteld in Figuur 6-19.
Figuur 6-19: Bepaling niet-geldelijke inkomsten
Eerst bepalen we van het Australische netwerk de globale netwerkwaarde, door over 10 jaar de
netwerkwaarde te sommeren32. Analoog bepalen we zo de netwerkwaarde van ons stadsnetwerk. Door
de verhouding van beide te vermenigvuldigen met de NPV van het Australische netwerk bekomen we
de NPV van het stadsnetwerk. We voeren echter nog een correctiefactor33 1/2 in omdat we er niet
vanuit mogen gaan dat alle voordelen toe te schrijven zijn aan het stadsnetwerk. In Gent zitten we
immers al met een goed ontwikkeld ADSL- en kabelnetwerk. VDSL en DOCSIS 3.0 zijn ook zo goed
als klaar om op de markt gebracht te worden. De impact van een FttH netwerk zal dus minder groot
zijn als in Australië, waar breedband veel minder ontwikkeld was en de uitrol zonder inbreng van de
Stad waarschijnlijk niet zal plaats vinden.
32
We sommeren slecht over de laatste 10 jaar van het 15-jarige project omdat we enkel hiervan de
netwerkwaarde kennen. De eerste 5 jaar is het netwerk nog in opbouw en zal de netwerkwaarde sowieso veel
kleiner zijn, zodat de fout beperkt blijft.
33
We zouden kunnen stellen dat slechts de helft van de NPV winst toe te schrijven zal zijn aan het
stadsnetwerk. De andere helft zou er toch gekomen zijn, door de ontwikkelingen door de traditionele spelers.
- 76 -
HOOFDSTUK 7.
Analyse
Op basis van het model beschreven in de vorige hoofdstukken kunnen we nu de eigenlijke analyse
uitvoeren. In 7.1 definiëren we de verschillende strategieën die we zullen gebruiken in deze analyse. In
7.2 bekijken we de resultaten die het Excel model produceert en gaan we hier voor enkele scenario’s
dieper op in. Alle scenario’s samen worden in 7.3 speltheoretisch onderzocht. Tot slot voeren we in
7.4 op het optimale scenario nog een sensitiviteitsanalyse uit om de betrouwbaarheid van ons resultaat
te onderzoeken en de belangrijkste variabelen in het model te identificeren.
7.1. Strategieën
Zoals reeds in 5.2 aangehaald, creëren we verschillende strategieën voor beide spelers, door de uitrol
te variëren. In een eerste analyse zullen we trachten te bepalen welke uitrolsnelheid voor beide spelers
optimaal is. In een tweede analyse zullen we de uitrolvolgorde variëren.
7.1.1. Analyse 1: Variatie uitrolsnelheid
De verschillende strategieën voor beide spelers zijn weergegeven in Figuur 7-1. Bij de zeer passieve
strategie wordt er tegen 2022 slechts in vijf gebieden FttH uitgerold en duurt de uitrol in een gebied
vier jaar. Bij de meest actieve strategie is de uitrol al voltooid tegen 2014 en duurt de uitrol in een
gebied twee jaar.
Figuur 7-1: Uitrolstrategieën: variatie van uitrolsnelheid
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
In Figuur 7-2 worden de verschillen qua uitrol snelheid grafisch geïllustreerd.
8
7
Zeer actief
Gebieden met FttH operationeel
6
actief
5
Normaal
Passief
4
3
Zeer passief
2
1
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
Jaar
Figuur 7-2: Vergelijking uitrolstrategieën
7.1.2. Analyse 2: Variatie uitrolvolgorde
Bij de tweede analyse maken we gebruik van de normale en actieve uitrol uit 7.1.11. Daarnaast zullen
we nu de uitrolvolgorde variëren. We definiëren dus 5 mogelijke uitrolwijzen en 2 verschillende
uitrolsnelheden. We geven elke strategie ook een nummer, dit zal de matrix bij de bespreking
eenvoudiger maken.
1
Deze zullen later speltheoretisch ook het interessant blijken te zijn.
- 78 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
Strategie nummer
Uitrol
strategie
Normaal
Actief
Standaard
1
6
Dit is de uitrolvolgorde zoals bij de
eerste analyse, naar prioriteit van de
gebieden.
7
Eerst worden alle gebieden horende
bij CO 1 (gebied 1, 2, 3, 6, 8)
uitgerold, vervolgens alle gebieden
horende bij CO 2 (4, 5, 7). Binnen
een CO wordt nog steeds volgens
prioriteit uitgerold.
Volledig,
eerst CO 1
2
Volledig,
eerst CO 2
3
8
Enkel CO
1
4
9
Enkel CO
2
5
10
Uitleg
Eerst worden alle gebieden horende
bij CO 2 (gebied 4, 5, 7) uitgerold,
vervolgens alle gebieden horende
bij CO 1 (1, 2, 3, 6, 8). Binnen een
CO wordt nog steeds volgens
prioriteit uitgerold.
Verantwoording
Uitrollen naar
prioriteit
CO kosten worden
geminimaliseerd,
door per CO uit te
rollen
Enkel de gebieden horende bij CO 1 Beperkt in
worden uitgerold.
competitie treden
kan voordelig zijn
Enkel de gebieden horende bij CO 2 (?)
worden uitgerold.
Tabel 7-1: Variatie in uitrolvolgorde strategieën
De combinatie van de uitrolvolgordes en uitrolsnelheden geeft dus 10 strategieën voor beide spelers.
7.2. Resultaten model
In Tabel 7-2 worden de NPVs2 voor de Stad en Telenet weergegeven na 15 jaar voor de analyse van de
uitrolsnelheid. De matrix wordt geanalyseerd in 7.3. In dit hoofdstuk gaan we drie afzonderlijk
scenario’s gedetailleerder bespreken (aangeduid in het grijs). We hebben voor Telenet de actieve3
strategie gekozen, omdat dit een realistische en praktisch haalbare strategie is. We gaan ons bij de
bespreking concentreren op de resultaten van het stadsnetwerk, aangezien dat het doel van deze thesis
betreft.
2
3
Verdisconteringsrente = 10%, verder overal dezelfde genomen.
Uit de speltheoretische analyse zal blijken dat dit een realistische strategie is.
- 79 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
S
t
a
d
Speler
NPV (M$)
(stad, Telenet)
Zeer passief
Passief
Normaal
Actief
Zeer actief
Telenet
Zeer passief
0.7
5.6
11.1
11.4
11.3
6.3
5.9
4.6
4.4
4.2
Passief
0.6
2.8
13.2
13.7
14.0
Normaal
12.3
11.6
8.6
8.2
7.6
0.9
2.8
8.2
11.6
14.3
Actief
24.9
24.2
20.6
18.6
17.3
1.0
3.3
9.5
10.4
11.0
32.2
31.5
27.5
26.1
24.8
Zeer actief
1.0
3.3
9.6
10.7
11.4
34.3
33.5
29.5
28.0
26.7
Tabel 7-2: NPV resultaten na 15 jaar analyse 1
In Figuur 7-3 wordt de cumulatieve NPV tijdens het scenario voor de drie geselecteerde scenario’s
gegeven.
30
Passief: Stadsnetwerk
Passief: Telenet
Normaal: Stadsnetwerk
Normaal: Telenet
Actief: Stadsnetwerk
Actief: Telenet
25
Cumulatieve NPV (mio $)
20
15
10
5
0
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
-5
-10
-15
-20
Jaar
Figuur 7-3: Cumulatieve NPV voor stadsnetwerk en Telenet (Telenet Actieve strategie)
De resultaten van Telenet verschillen weinig voor de drie scenario’s. In Figuur 7-4 worden de kosten
en inkomsten van Telenet vergeleken voor de drie strategieën van de Stad. Het is duidelijk dat de
operationele kosten en de inkomsten het resultaat bepalen. Wanneer het stadsnetwerk minder actief
uitrolt zal Telenet hierdoor meer klanten hebben. Omdat er per klant meer inkomsten dan kosten zijn,
zal elke extra klant voor extra winst zorgen.
- 80 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
50
45
Passief
Normaal
Actief
HP
HC
40
NPV (mio $)
35
30
25
20
15
10
5
0
a
Gr
o
afk
n
ste
m
Co
n
ne
po
n
st e
t ko
m
Co
n
ne
po
n
st e
t ko
E
OP
X
In
m
ko
ste
n
Figuur 7-4: Vergelijking kosten en inkomsten voor Telenet
Alhoewel voor de Stad het eindresultaat van de drie scenario’s gelijkaardig is, is hetgeen tijdens het
scenario gebeurt sterk verschillend. Het passieve scenario maakt op het einde het minst winst4 (NPV)
maar gaat ook maar maximaal 5.2 M$ in het rood. Dit maximale verlies loopt bij het normale scenario
op tot 11.5 M$ en bij het actieve scenario zelfs tot 16.5 M$5,6. Tegenover deze grote tekorten voor het
laatste scenario staan echter slechts beperkte meeropbrengsten tijdens de case.
Zeker wanneer de vergelijking tussen het normale en actieve scenario gemaakt wordt, kan men zich
afvragen of het niet beter is voor het stadsnetwerk om te kiezen voor een normale strategie. In het
normale scenario zal er op het einde van het project 0.9 M$ minder winst gemaakt worden, maar
tijdens het project zal er veel minder geleend moeten worden (5 M$ minder). Dit laatste is ook niet
onbelangrijk, aangezien men niet onbeperkt kan lenen. Zoals later uit Tabel 7-4 zal blijken, is het
aantal gebruikers op het einde weinig verschillend voor beide scenario’s. De adoptie zal vanaf het
eindpunt van het onderzoek waarschijnlijk ongeveer gelijk lopen, zodat ook de opbrengsten buiten de
tijdsperiode van dit onderzoek gelijkaardig zullen zijn voor beide scenario’s.
De reden waarom de NPVs voor de laatste twee scenario’s tijdens het project zo grote tekorten
opbouwen, is de snellere uitrol van het netwerk. In Figuur 7-5 worden de kosten en inkomsten voor de
drie scenario’s voor het stadsnetwerk met elkaar vergeleken. We zien dat zowel de kosten als
opbrengsten stijgen wanneer het stadsnetwerk actiever wordt uitgerold. Het verschil is dat de kosten
4
Wanneer de niet-geldelijke inkomsten van de NPV zullen worden afgetrokken zal de NPV in 2022 niet
langer positief zijn. De niet geldelijke inkomsten maken ongeveer 36% uit van de totale inkomsten. In 2023
zullen de geldelijke inkomsten de totale kosten al overtreffen en dus een positieve NPV genereren. In de laatste
jaren zijn er immers bijna geen kosten meer.
5
Merk op dat de niet-geldelijke inkomsten ook bij de inkomsten worden gerekend. Dit zal het resultaat echter
niet zo veel beïnvloeden, aangezien de niet-geldelijke inkomsten voornamelijk aan het einde van het project
gesitueerd zijn, terwijl de negatieve NPVs eerder aan het begin van het project optreden.
6
De reden dat bij de passieve strategie de Stad slechts 5.2 M$ in het rood gaat, is grotendeels te wijten aan het
feit dat er niet in alle gebieden wordt uitgerold, waardoor de investeringen veel kleiner zullen zijn.
- 81 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
bij de actievere scenario’s naar het begin van het project zullen opschuiven, terwijl de opbrengsten
ongeveer gelijk zullen verdeeld blijven in de tijd (doordat de adoptie grotendeels dezelfde blijft voor
de verschillende strategieën). Hierdoor zal de NPV bij de actievere strategieën tijdens het project
negatiever worden.
25
Passief
Normaal
Actief
NPV (mio $)
20
15
10
5
0
i ng
ats
a
l
P
o
sk
ste
n
Fib
os
erk
t en
Ko
n
ste
CO
A
sl u
an
it in
g
o
sk
n
st e
t en
t en
ms
ms
o
o
Ink
Ink
lijk
lijk
e
e
ld
eld
Ge
t- g
e
i
N
e
Op
x
Figuur 7-5: Vergelijking kosten en inkomsten voor het stadsnetwerk
Om de juistheid van het model te toetsen, hebben we het model7 vergeleken met enkele andere
modellen die gebruikt worden om de investeringskost van een FttH netwerk te bepalen. In Tabel 7-3
worden de CapEx van ons model7 vergeleken met deze van enkele andere modellen.
CapEx
Model
Thesis
Lucent Labs8
Corning9
Rubenstein10
Allen
Consulting
group11
Plaatsing
54%
47%
Fiber
14%
18%
57%
70%
10%
37%
?
Kostencomponent (%)
CO
Aansluitingskosten
11%
21%
13%
21%
43%
20%
41%
Overig
0%
0%
0%
0%
22%
Tabel 7-3: Vergelijking van investeringskosten FttH modellen [29], [30], [31], [32]7
De percentages van het model komen relatief goed overeen met de andere modellen. Enkel het
Rubenstein model springt er wat tussenuit, maar dat model was ook het minst gedetailleerde en
7
We hebben gewerkt met de gemiddelde CAPEX over de drie beschouwde scenario. De percentages waren
voor alle drie grotendeels gelijk (verschil < 2%)
8
Lucent Labs, FttX CAPEX model, Active home run fiber model.
9
Corning business model; PON architectuur, 70% bovengronds en 30% ondergrondse fiber; 18% engineering
kost werden voor 2/3 toegewezen aan plaatsing en fiber en voor 1/3 aan CO en aansluiting.
10
Rubenstein, algemeen FttH model, geen verdere specificatie.
11
Allen Consulting Group, Active home run fiber model, voornamelijk gebruik maken van bestaande buizen
en rioleringen en bovengrondse bekabeling voor uitrol.
- 82 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
onderbouwde model. De verdeling in verschillende kosten categorieën zal waarschijnlijk ook licht
anders zijn bij de verschillende modellen. Toch kunnen we besluiten dat het model waarschijnlijk
realistisch is.
Tot slot hebben we ook nog het aantal gebruikers bij de verschillende scenario’s vergeleken. Voor de
Stad is het immers van belang dat zoveel mogelijk mensen over een snelle breedbandconnectie
beschikken. In Tabel 7-4 wordt het aantal abonnementen uitgedrukt in functie van het totale aantal
huishoudens en business gebruikers in alle gebieden12.
# abonnementen/ Totaal # mogelijke aansluitingen (%)
Stadsnetwerk
Telenet
Totaal
38%
43%
81%
50%
33%
83%
53%
30%
83%
Scenario
Passief
Normaal
Actief
Tabel 7-4: Verdeling gebruikers over beide spelers voor verschillende scenarios
We zien dat het totale aantal abonnementen voor de drie scenario’s ongeveer hetzelfde is. Het aantal
fiber verbindingen ligt echter wel een stuk hoger bij het normale en actieve scenario. Indien we ervan
uitgaan dat deze verbindingen voor een betere service voor de gebruiker zorgen, zijn deze scenario’s
dus een stuk beter.
7.3. Speltheoretische analyse
De speltheoretische analyse werd gedaan met de zelf ontwikkelde tool (4.3.2). Naast het resultaat van
de tool, het Nash evenwicht, zullen we ook de NPV matrices grondiger analyseren. Dit zal ons in staat
stellen het Nash evenwicht te nuanceren.
7.3.1. Analyse 1: Variatie uitrolsnelheid
Eerst hebben we het Nash evenwicht gezocht voor Tabel 7-2. We hebben deze tabel hernomen in
Tabel 7-5 en hebben hierop de dominante strategieën in het grijs aangeduid. Het Nash evenwicht
treedt op wanneer beide spelers hun meest actieve strategie kiezen.
S
t
a
d
Speler
NPV (M$)
(stad, Telenet)
Zeer passief
Passief
Normaal
Actief
Zeer actief
Telenet
Zeer passief
0.7
5.6
11.1
11.4
11.3
6.3
5.9
4.6
4.4
4.2
Passief
0.6
2.8
13.2
13.7
14.0
12.3
11.6
8.6
8.2
7.6
Normaal
0.9
2.8
8.2
11.6
14.3
24.9
24.2
20.6
18.6
17.3
Actief
1.0
3.3
9.5
10.4
11.0
32.2
31.5
27.5
26.1
24.8
Zeer actief
1.0
3.3
9.6
10.7
11.4
34.3
33.5
29.5
28.0
26.7
Tabel 7-5: NPV na 15 jaar analyse 1 (dominante strategieën grijs, NE vet)
We kunnen deze beslissing ook zelf bepalen uit Tabel 7-5:
12
Ook wanneer er in die gebieden niet uitgerold is.
- 83 -
DEEL III
HOOFDSTUK 7: Analyse
Voor Telenet is de beslissing eenvoudig. De meest actieve strategie zal steeds de hoogste winst
opleveren, onafhankelijk van de acties van het stadsnetwerk. Door de geringe investeringskosten (zie
7.2) is dit ook een realistische strategie voor Telenet. Het is echter niet ondenkbaar dat Telenet,
wegens beperkingen in personeel en materieel, toch slechts actief zal uitrollen.
Voor de Stad is de beslissing op het eerste zicht ook vrij eenvoudig. Er zijn twee dominante
strategieën (actieve en zeer actieve strategie), waarbij de actieve strategie enkel voordelig is als
Telenet zeer passief is. Aangezien Telenet waarschijnlijk (speltheoretisch gezien zelfs zeker) nooit
deze strategie zal overwegen, is het voor de Stad het voordeligst om een zeer actieve strategie te
volgen. Het Nash evenwicht treedt dus op wanneer beide spelers zeer actief zijn.
Wanneer we echter voor de Stad kijken naar het verschil in NPV voor de verschillende scenario’s dan
zien we dat de NPVs van de normale, actieve en zeer actieve strategie zeer dicht bij elkaar liggen.
Zoals in 7.2 is gebleken, verschilt het maximale tekort die de NPV tijdens het project zal aannemen
aanzienlijk bij de verschillende strategieën. Deze liggen voor een normale strategie rond -11.5 M$,
voor een actieve strategie rond -16.5 M$ en voor een zeer actieve strategie rond -19 M$13. Het is dus
best mogelijk dat het stadsnetwerk zal opteren voor de normale of actieve strategie, aangezien deze
een stuk minder investeringen (en dus risico) zullen vergen, met slechts een geringe winstdaling als
gevolg.
Een meer realistisch Nash evenwicht, rekening houdend met bovenstaande uiteenzetting, is dus een
normale of actieve strategie voor het stadsnetwerk en een actieve strategie voor Telenet.
7.3.2. Analyse 2: Variatie uitrolvolgorde
In de tweede analyse gaan we nu het effect na van het variëren van de uitrolvolgorde op de NPV. De
strategieën werden besproken in 7.1 . Merk op dat de realistische evenwichtspunten uit analyse 1 in
deze analyse zijn opgenomen.
De matrix die hiermee overeenstemt, wordt weergegeven in Tabel 7-6. Het Nash evenwicht wordt
bereikt wanneer beide spelers voor de 8ste strategie kiezen. Dit is de volledige uitrol, met eerst de
gebieden rondom CO 2.
13
Deze waarden zijn grotendeels onafhankelijk van de strategie van Telenet.
- 84 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
Strategie
NPV
(M$)
1
2
S
3
t
4
5
a
6
d
7
8
9
10
TELENET
1
8.2
6.0
12.5
2.2
10.3
11.6
8.6
13.6
1.9
10.5
2
20.6
22.3
18.7
24.2
20.8
18.6
20.3
17.5
23.9
20.2
12.1
5.7
12.5
1.8
10.1
13.2
12.8
12.9
1.6
10.1
3
14.8
16.4
14.5
18.2
16.6
13.9
14.5
13.6
18.0
16.2
9.9
6.9
10.5
2.2
8.7
11.4
10.2
12.8
1.8
9.7
4
27.2
29.2
25.3
31.4
27.8
25.7
26.9
23.4
31.3
25.9
10.4
8.9
9.5
1.8
7.1
11.0
11.2
9.4
1.6
6.7
5
8.3
7.8
9.2
7.8
11.3
7.8
7.6
8.7
7.6
11.3
9.6
5.9
11.4
1.2
8.7
10.3
9.0
12.6
0.7
9.7
6
23.0
25.5
19.9
27.7
20.1
22.0
23.4
18.9
27.7
18.9
9.5
6.2
14.2
1.8
11.8
10.4
10.1
15.5
2.0
12.7
7
27.5
29.5
25.1
31.6
27.2
26.1
26.9
23.5
31.1
26.2
8.4
6.0
13.0
2.1
10.5
11.9
8.7
13.7
1.9
10.8
8
23.4
25.1
21.4
27.0
23.6
21.9
23.0
20.2
26.8
22.9
10.4
7.7
10.9
2.9
8.7
11.6
11.2
11.7
2.8
9.2
9
30.7
32.5
29.1
34.7
31.2
29.2
30.1
27.5
34.5
30.1
10.6
9.2
9.6
2.1
7.1
11.2
11.5
9.6
1.9
6.7
10
9.2
8.7
10.2
8.7
12.3
8.7
8.4
9.6
8.4
12.3
9.6
5.9
11.5
1.2
8.7
10.3
9.0
12.0
0.7
9.2
24.1
26.5
21.1
28.7
21.1
23.0
24.4
20.1
28.7
20.1
Tabel 7-6: NPV na 15 jaar voor analyse 2 (grijs dominante strategieën, vet NE)
Vooraleer we dieper ingaan op dit Nash evenwicht bekijken we eerst de volledige matrix. Voor beide
spelers is het duidelijk dat uitrollen rondom slechts één CO steeds nadeliger is dan volledig uitrollen
(vergelijk strategie 4, 5, 9, 10 met respectievelijk 2, 3, 6, 7). Over het algemeen zal een snelle
uitrolstrategie ook voordeliger zijn dan een trage uitrolstrategie. We zien ook duidelijk dat er voor
beide spelers een aantal strategieën duidelijk beter zijn. Voor het stadsnetwerk zijn dit strategieën 1, 3,
6, 7, 8 en voor Telenet strategieën 3, 6, 8. In Tabel 7-7 wordt de matrix weergegeven met de beste
strategieën voor beide spelers (grijs duidt opnieuw de dominante strategieën aan).
Speler
3
Volledige uitrol,
eerst CO 2,
normaal
NPV (M$)
(stad, Telenet)
1
S
t
a
d
3
6
7
8
Volledige uitrol,
standaard, normaal
Volledige uitrol, eerst CO
2, normaal
Volledige uitrol,
standaard, actief
Volledige uitrol, eerst CO
1, actief
Volledige uitrol, eerst CO
2, actief
Telenet
6
Volledige uitrol,
standaard,
actief
8
Volledige uitrol,
eerst CO 2, actief
9.9
27.2
9.5
27.5
10.4
30.7
10.5
25.3
14.2
25.1
10.9
29.1
11.4
25.7
10.4
26.1
11.6
29.2
10.2
26.9
10.1
26.9
11.2
30.1
12.8
23.4
15.5
23.5
11.7
27.5
Tabel 7-7: Selectie van NPVs van analyse 2
Voor Telenet lijkt strategie 8 duidelijk de voorkeur te hebben. Alleen, indien Telenet niet zo snel wil
uitrollen, kan eventueel strategie 3 overwogen worden. Eerst uitrollen rond CO 2 geniet de voorkeur,
omdat rond deze CO de gebieden liggen met de grootste bevolking, waardoor de winst groter zal zijn.
Voor het stadsnetwerk merken we op dat, wanneer Telenet voor strategie 8 kiest, het verschil in NPV
tussen de 5 mogelijke strategieën maximaal 1.3 M$ bedraagt. Het is daarom interessant om voor het
stadsnetwerk de verschillende strategieën ook op andere gebieden te vergelijken. We geven hiervan
een overzicht in Tabel 7-8.
De niet-geldelijke voordelen zijn in de tabel opgenomen, omdat de NPV bepaling van de nietgeldelijke inkomsten in het model enkel gesteund is op het aantal gebruikers in het netwerk en niet op
- 85 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
de uitrolvolgorde. Dit is echter niet 100% realistisch, aangezien eerst uitrollen in gebieden met een
hogere prioriteit voor de stad meer voordelen heeft en dus een hogere NPV.
Strategie
1
3
6
Volledige uitrol,
standaard,
normaal
Volledige uitrol,
eerst CO 2,
normaal
Volledige uitrol,
standaard, actief
NPV
(M$)
Min. NPV
tijdens project
(M$)14
Niet-geldelijke voordelen
10.4
-11.4
Correct geschat, uitgerold volgens
prioriteit
10.9
-15.615
11.6
-16.2
7
Volledige uitrol,
eerst CO 1, actief
11.2
-14.0
8
Volledige uitrol,
eerst CO 2, actief
11.7
-19.5
Overschatting van de niet-geldelijke
voordelen want eerst uitgerolde
gebieden hebben lage prioriteit
Correct geschat, uitgerold volgens
prioriteit
Lichte overschatting van de nietgeldelijke voordelen want later
uitgerolde gebieden niet volgens
prioriteit
Overschatting van de niet-geldelijke
voordelen want eerst uitgerolde
gebieden hebben lage prioriteit
Tabel 7-8: Vergelijking verschillende mogelijke strategieën voor stadsnetwerk
Voor het stadsnetwerk is het waarschijnlijk niet de beste keuze om voor strategie 8 te kiezen. Strategie
8 heeft immers de grootste investeringskost en zal een overschatting van de niet-geldelijke inkomsten
met zich meebrengen, doordat eerst gebieden met lage prioriteit worden uitgerold. De optimale
strategie lijkt strategie 6 of strategie 1 te zijn afhankelijk van de liquiditeitsmiddelen van de stad.
7.4. Sensitiviteitsanalyse
Tot slot hebben we ook nog de betrouwbaarheid van deze analyses gecontroleerd. Hiervoor hebben we
gebruik gemaakt van de Crystal Ball tool[35]. Voor de sensitiviteitsanalyse en distributie van de NPV
werden steeds tussen de 20000 en 40000 simulaties gedaan. Bij de simulaties hebben we ons vooral
geconcentreerd op de resultaten voor het stadsnetwerk. De analyse werd uitgevoerd op het scenario
waarin beide spelers actief volledig uitrollen, met eerst de gebieden rond CO 2 (strategie 8 voor beide
spelers, het Nash evenwicht uit 7.3.2).
14
Minimale NPV is relatief onafhankelijk van de strategie gekozen door Telenet, want voor groot deel bepaald
door graafkosten.
15
Op het eerste zicht zou een positievere NPV verwacht worden dan strategie 1 door het uitstellen van een
extra CO. Omdat het CO kosten relatief klein zijn ten opzichte van de graafkosten wordt dit effect hier echter
teniet gedaan. Er wordt hier immers eerder in gebieden met hogere bevolking uitgerold, waardoor de graafkosten
hoger zullen zijn en dus de minimale NPV negatiever.
- 86 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
7.4.1. Simulatie 1: Globale variatie paramaters
In een eerste simulatie variëren we de adoptieparameters16 en de parameters die het meeste invloed
hebben op de kosten. De parameters en hun distributies zijn weergegeven in Tabel 7-8.
Parameter
distributie
Gemiddelde
p (technologie 2 en 3)
q (technologie 2 en 3)
Graafkosten
Aansluitingskosten straatkant
Aansluitingskosten bij gebruiker
OPEX per gebruiker
P2P line card
Fiberkost per m
Optische node (Telenet)
D3.0 modem (Telenet)
Normaal
Normaal
Normaal
Normaal
Normaal
Normaal
Normaal
Normaal
Normaal
Normaal
0.01
0.3
40$
240$
240$
100$
6500$
0.065$
61$
132$
Standaard
afwijking17
0.001
0.03
4
24$
24$
10$
650$
0.0065$
6$
13$
Tabel 7-9: Simulatie 1: variatie parameters18
De resultaten van de sensitiviteitsanalyse zijn weergegeven in Figuur 7-6 voor het stadsnetwerk en
Figuur 7-7 voor Telenet. Het is duidelijk dat voor het stadsnetwerk de adoptieparameters p en q de
belangrijkste invloed op het resultaat hebben, met als derde belangrijke parameter, de graafkosten.
Voor Telenet is de belangrijkste parameter q, gevolgd door de operationele kosten per gebruiker en de
parameter p. De operationele kosten per gebruiker zijn voor Telenet veel belangrijker, omdat deze het
grootste deel van de kosten uitmaken (zie 7.2).
Figuur 7-6: Simulatie 1, sensitiviteit stadsnetwerk
16
We variëren enkel p en q voor technologie 2 en 3 omdat deze van technologie 1 gefit zijn aan de echte
cijfers voor breedbandadoptie. De waarden voor technologie 2 en 3 zijn dus het meest onzeker.
17
10% van het gemiddelde
18
Wanneer parameters betrekking kunnen hebben op Telenet en het stadsnetwerk, worden ze voor beide
simultaan veranderd.
- 87 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
Figuur 7-7: Simulatie 1, sensitiviteit Telenet
In Figuur 7-8 is de distributie van de NPV van het stadsnetwerk weergegeven. Het belangrijkste
resultaat is dat de kans op een negatieve NPV bij de variatie van de parameters slechts 5% bedraagt.
We kunnen dus concluderen dat de kans op een positieve NPV voor de Stad groot is.
Figuur 7-8: Simulatie 1, distributie NPV stadsnetwerk
- 88 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
7.4.2. Simulatie 2: Variatie kosten parameters
In een tweede simulatie variëren we nu enkel de kostenparameters. De sensitiviteitsanalyse voor het
stadsnetwerk is weergegeven in Figuur 7-9.
Figuur 7-9: Simulatie 2, sensitiviteitsanalyse stadsnetwerk19
We kunnen hieruit besluiten dat de graafkosten de sterkste invloed zullen hebben op het resultaat
(-83.9%), op een afstand gevolgd door operationele kosten (-7.4%) en aansluitingskosten (-5.3%). Een
correcte analyse van de kostenstructuur vereist dus een zeer goede inschatting van de graafwerken.
Voor een stad mag dit geen probleem vormen, door de uitgebreide ervaring met infrastructuurwerken.
De sensitiviteitsanalyse voor Telenet is weergegeven in Figuur 7-10. Voor Telenet is de belangrijkste
kost de operationele kost per gebruiker. Deze moet normaal door Telenet goed kunnen ingeschat
worden, door de jarenlange ervaring in de breedbandsector.
19
Dat de kosten van Telenet (D3.0 modem en optische node) geen invloed hebben op de NPV van het
stadsnetwerk is evident, ze waren in de analyse opgenomen om de invloed voor Telenet te bestuderen. Hetzelfde
geldt uiteraard ook in het omgekeerde geval.
- 89 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
Figuur 7-10: Simulatie 2, sensitiviteitsanalyse Telenet
In Figuur 7-11 is de distributie van de NPV van het stadsnetwerk weergegeven. We zien dat de NPV
fluctueert tussen 7 M$ en 14 M$. Wanneer de gekozen adoptieparameters (p en q) correct zijn, zal de
NPV dus steeds positief zijn. De belangrijkste parameters om te schatten zijn dus de
adoptieparameters. Deze zijn meestal ook de moeilijkst te schatten parameters.
Figuur 7-11: Simulatie 2, distributie NPV stadsnetwerk
- 90 -
HOOFDSTUK 7: Analyse
DEEL III
7.4.3. Simulatie 3: Variatie graafkosten en operationele kosten
Tot slot variëren we de twee belangrijkste kostenparameters voor het stadsnetwerk zoals weergegeven
in Tabel 7-10.
Parameter
Graafkosten
Operationele kosten
per gebruiker
Distributie
Uniform
Minimum ($)
30
Maximum ($)
70
Uniform
80
200
Tabel 7-10: Simulatie 3, variatie parameters
De reden waarom we deze parameters nu uniform variëren, is om het effect te bestuderen van extreme
waarden voor deze parameters.
De distributie van de NPV is weergegeven in Figuur 7-12. Alhoewel we de graafkosten en
operationele kosten per gebruiker over een heel breed interval uniform hebben laten variëren, zal de
NPV slechts in 5.4% van de gevallen negatief zijn. Dit bevestigt opnieuw dat de bepaling van de
adoptieparameters het belangrijkst is voor een goede investeringsanalyse en zal bepalen of het
stadsnetwerk een positieve NPV zal hebben.
Figuur 7-12: Simulatie 3, distributie NPV stadsnetwerk
Tot slot wensen we ook na te gaan wat er zou gebeuren indien de inschatting van beide parameters
echt te laag bleek te zijn. In dit worst-case scenario variëren we de parameters zoals aangegeven in
Tabel 7-11.
Parameter
Graafkosten
Operationele kosten
per gebruiker
Distributie
Uniform
Minimum ($)
40
Maximum ($)
80
Uniform
100
200
Tabel 7-11: Simulatie 3, worst-case scenario
- 91 -
DEEL III
HOOFDSTUK 7: Analyse
De distributie van de NPV is weergegeven in Figuur 7-13. Alhoewel de kosten nu steeds zeer negatief
worden ingeschat, zal nog steeds in bijna 70% van de gevallen het scenario een positieve NPV hebben.
Dit bevestigt opnieuw dat er een grote kans is op een positieve NPV voor de Stad.
Figuur 7-13: Simulatie 3, worst-case scenario, distributie NPV stadsnetwerk
- 92 -
DEEL III
HOOFDSTUK 7: Analyse
7.5. Besluit
De analyses hebben enkele interessante resultaten opgeleverd:
•
De NPVs voor beide spelers zijn in alle scenario’s positief.
•
Snellere uitrolstrategieën zijn voor beide spelers bijna altijd voordeliger.
•
Voor Telenet is de keuze steeds eenvoudig:
o Telenet moet zo actief mogelijk uitrollen.
o DOCSIS 3.0 moet steeds eerst in de gebieden met grootste bevolking uitgerold worden,
aangezien de prioriteit voor Telenet niet van belang is. Deze speelt immers voornamelijk
een rol bij de bepaling van de niet-geldelijke inkomsten.
•
Voor het stadsnetwerk zijn de keuzes op het eerste zicht gelijk:
o Op basis van de NPV matrices en de speltheoretische analyse heeft het stadsnetwerk er
steeds baat bij zo actief mogelijk uit te rollen.
o Ook heeft de Stad er, op basis van de NPV, baat bij om eerst in de gebieden met hoge
bevolking FttH uit te rollen.
•
Wanneer we echter andere factoren zoals benodigde liquiditeiten en niet-geldelijke inkomsten
gedetailleerder bestuderen, moeten de speltheoretische resultaten voor het stadsnetwerk
genuanceerd worden:
o Actievere scenario’s vragen een serieuze extra investering, die een stad niet altijd kan
dragen. De winst op het gebied van NPV en aantal gebruikers is echter beperkt
o Het variëren van de uitrolvolgorde heeft in het model geen effect op de NPV. In de
realiteit zal dit wel zo zijn, aangezien gebieden met een hogere prioriteit meer nietgeldelijke inkomsten zullen genereren.
•
Een realistischer evenwichtspunt voor de stad is dan ook een normale of actieve uitrol volgens
prioriteit.
Wanneer we op het Nash evenwicht een sensitiviteitsanalyse doen, dan bleek dat bij een normale
verdeling20 van de parameters slechts in 5% van de gevallen de NPV negatief zal worden. De
belangrijkste invloeden voor de Stad zijn de adoptieparameters, op afstand gevolgd door de
graafkosten en operationele kosten per gebruiker. Wanneer we deze twee laatste nu uniform laten
variëren tussen de geschatte waarde en het dubbele hiervan (worst-case scenario), dan zal slechts in
30% van de gevallen de NPV negatief zijn. We mogen dus besluiten dat bij correcte inschatting van de
adoptieparameters de kans heel groot is dat het beschouwde scenario een positieve NPV voor de Stad
zal opleveren.
20
Standaardafwijking van 10%
- 93 -
HOOFDSTUK 8.
Besluit
België is altijd al een voorloper geweest op het gebied van breedband. Aanzienlijke investeringen in
het DSL en HFC netwerk hebben geleid tot een goed uitgebouwd breedbandnetwerk. Deze
investeringen kunnen echter op lange termijn een remmend effect hebben op de verdere ontwikkeling
van breedband in België. De DSL en HFC netwerkuitbaters willen immers rendement uit hun
investering halen en zijn dus niet geneigd te investeren in nieuwe breedbandontwikkelingen zoals
FttH. Deze investeringen zullen echter nodig zijn om te voldoen aan de toenemende vraag naar
bandbreedte. Stadsnetwerken kunnen hier een oplossing bieden. Meer en meer steden, zoals o.a.
Stockholm, Amsterdam, Wenen, Pau en San Francisco, beginnen breedbandinfrastructuur immers als
een basisvoorziening voor de burger te zien, net zoals water en elektriciteit.
Het doel van deze
breedbandproblematiek:
o
thesis
bestond
uit
het
evalueren
van
stadsnetwerken
voor
de
Zijn stadsnetwerken een oplossing om de breedbandmarkt verder te ontwikkelen en heeft een
Stad hier belang bij?
o
Welke FttH architectuur moet door deze stadsnetwerken geïmplementeerd worden?
o
Wat is het resultaat als een stadsnetwerk in competitie treedt met een bestaand
breedbandnetwerk? Ga dit na voor de Stad Gent met Telenet als concurrerende
breedbandaanbieder gebruik makend van speltheorie.
Het antwoord op de eerste vraag werd besproken in 3.1 en hieruit bleek duidelijk dat stadsnetwerken
zeker een optie zijn als traditionele breedbandaanbieders geen initiatieven nemen. Stadsnetwerken
hebben niet alleen conceptuele voordelen zoals de focus op lange termijn en het belang van de burger
voorop plaatsen, maar ook investeringsvoordelen, zoals goedkoop lenen van kapitaal en het deels
uitvoeren van de graafwerken samen met andere openbare werken. Voor een Stad heeft het uitrollen
van een breedbandnetwerk ook voordelen: het aantrekken van hoogtechnologische bedrijven,
verbeteren van de dienstverlening aan de burger, onderwijs,…
De tweede vraag werd beantwoord in 3.2. Een stadsnetwerk is een lange termijnvisie en moet dus ook
binnen enkele decennia nog geschikt zijn om aan de noden van de gebruiker te voldoen. Daarnaast
moet een stadsnetwerk ook trachten competitie en innovatie te maximaliseren en de belangen van alle
gebruikers te behartigen. De huidige DSL en HFC netwerken zullen niet in staat zijn de benodigde
bandbreedte op lange termijn te leveren. Een fiber architectuur is dan ook de enige mogelijke
oplossing.
Zoals bleek uit 3.2 is binnen de fiber architecturen enkel een home run fiber architectuur in staat aan
alle eisen te voldoen. Home run fiber architecturen worden nog vaak als duur beschouwd, maar zoals
in deze thesis aangetoond werd, bestaat de grootste kost bij FttH netwerken uit graafkosten en deze
zijn identiek voor alle architecturen. Zelfs al mochten de initiële investeringskosten iets hoger
DEEL III
HOOFDSTUK 8: Besluit
uitvallen, dan zullen deze op lange termijn zeker terugverdiend worden, omdat andere netwerkvormen
zullen moeten opgewaardeerd worden, met bijkomende kosten tot gevolg.
De laatste vraag is eigenlijk het zwaartepunt van deze thesis. Om deze vraag te concretiseren werd de
uitrol van een stadsnetwerk in Gent onderzocht. Voor het stadsnetwerk onderstelden we een
samenwerking tussen Stad Gent en DSL speler Belgacom. Het stadsnetwerk zou onmiddellijk
beginnen met de uitrol van een home run fiber architectuur. De tegenspeler Telenet, zou zijn bestaande
HFC architectuur verder optimaliseren, door het implementeren van DOCSIS 3.0 en het verkleinen
van de service areas. De Stad werd voor het onderzoek onderverdeeld in 8 gebieden. Deze kregen elk
een prioriteit voor FttH, gebaseerd op de aanwezigheid van publieke diensten, scholen,
hoogtechnologische industrieën, bevolking,…
Om de interactie tussen beide spelers te modelleren, werd een model ontwikkeld (zie HOOFDSTUK
5) dat uit twee delen bestaat. Het eerste deel is een Excel model waarin op basis van de kosten,
inkomsten, adoptiecurves,… de NPVs van beide breedbandaanbieders werd bepaald. Hiervoor was het
ook nodig een methode te ontwikkelen die de niet-geldelijke voordelen van het stadsnetwerk als NPV
kon uitdrukken. Door het opstellen van verschillende strategieën voor beide spelers kregen we een
NPV matrix. Het opstellen van deze strategieën gebeurde door de uitrolparameters te variëren. In het
tweede deel van het model werd een speltheoretische tool (zie 4.3.2) ontworpen die het Nash
evenwicht (NE)1 van deze NPV matrix kan berekenen.
De resultaten in HOOFDSTUK 7 leren ons dat de uitrol van een stadsnetwerk in Gent economisch
hoogst waarschijnlijk haalbaar is:
o
o
o
o
o
Alle geteste scenario’s leveren een positieve NPV op zowel voor de Stad als voor Telenet.
Voor beide spelers zijn volgens het Nash evenwicht actieve uitrolstrategieën met focus op
gebieden met hoge bevolking steeds te verkiezen.
Voor Telenet is het Nash evenwicht waarschijnlijk de optimale strategie indien het over
voldoende middelen beschikt voor een zeer actieve uitrol.
Voor de Stad lijkt een aanpassing op het Nash evenwicht aangewezen:
o Een uitrol volgens een normale of gematigde actieve strategie geniet de voorkeur,
waarbij eerst uitgerold wordt in gebieden met hoogste prioriteit.
o Alhoewel deze strategie geen Nash evenwicht is, zal gezien de budgetbeperkingen en
focus op publieke diensten, deze strategie aangewezen zijn. Het verlies in NPV ten
opzichte van het Nash evenwicht zal immers beperkt blijven.
Sensitiviteitsanalyse op het resultaat bevestigt dat de kans op een negatieve NPV voor de Stad
klein (< 6%) is. De belangrijkste invloedsparameters op het resultaat zijn de adoptie door de
gebruikers en de graafkosten.
De ontwikkeling van een FttH stadsnetwerk is dus een realistische optie en moet zeker in overweging
genomen worden wanneer initiatief van de traditionele breedbandaanbieders achterwege blijft.
1
Het Nash evenwicht is een set van strategieën, één voor iedere speler, waarbij geen enkele speler er voordeel
bij heeft om unilateraal zijn strategie te veranderen.
- 95 -
BIJLAGEN
Handleiding speltheoretisch programma
Algemene werking
We illustreren het gebruik van het programma aan de hand van een voorbeeld. Alle nodige files zijn
terug te vinden op de cd-rom in de map speltheoretische tool. In het voorbeeld zullen we het Nash
evenwicht van analys1.csv bepalen. De naam van het programma is thesis.rb
Voor het gebruiken van de speltheoretische tool moeten eerst twee programma’s geïnstalleerd worden:
o Ruby: te downloaden van http://www.ruby-lang.org/en/
o Gambit: te downloaden van http://econweb.tamu.edu/gambit/download.html
Eenmaal beide geïnstalleerd zijn, moeten de omgevingsvariabelen van Windows nog aangepast
worden. De bin directory van de Gambit installatie moet aan CLASSPATH toegevoegd worden. Voor
Ruby dient nog een uitbreiding geïnstalleerd worden: fastercsv. Dit wordt gedaan door in de
commando lijn te typen:
Gem install fastercsv
Eenmaal alles geïnstalleerd is gaan we naar de map waarin het thesisprogramma en testmatrix.csv
staan. Daar voeren we het volgende commando in:
Ruby transform.rb analyse1.csv output.csv
Het voorlaatste woord is de naam van het inputbestand. Het laatste woord is de naam van het
outputbestand. De ouput wordt zowel op het scherm weggeschreven als naar de file output.csv.
Formaat van de input .csv file
De .csv file die als input dient voor de tool wordt als volgt opgesteld:
Op de eerste lijn wordt begonnen met de eerste strategie van speler 1 en speler 2. Voor deze strategie
gebruiken we de eerste 2 cellen voor de NPVs. Eerst deze van speler 1, dan deze van speler 2.
Vervolgens incrementeren we de strategie van speler 1. Speler 1 maakt nu dus gebruik van strategie 2,
terwijl speler 2 nog steeds strategie 1 gebruikt. De volgende 2 cellen worden gebruikt voor de NPVs
van beide spelers. Opnieuw wordt nu de strategie van speler 1, één opgeschoven. Dit proces gaat door
tot de laatste strategie van speler 1 bereikt is. Wanneer de strategie van speler 1 nu verhoogd wordt,
zal zijn strategie terug op de eerste vallen en zal de strategie van speler 2, één verhogen. Het proces
kan nu opnieuw beginnen: speler 1 verhoogt telkens zijn strategie met 1,… Dit zal zo doorgaan tot
BIJLAGEN
beide spelers hun laatste strategie bereikt hebben. Onderstaande matrix illustreert dit voor twee spelers
met elke drie strategieën.
NPV speler 1
strategie 1
NPV speler 1
strategie 1
NPV speler 1
strategie 1
NPV speler 2
strategie 1
NPV speler 2
strategie 2
NPV speler 2
strategie 3
NPV speler 1
strategie 2
NPV speler 1
strategie 2
NPV speler 1
strategie 2
NPV speler 2
strategie 1
NPV speler 2
strategie 2
NPV speler 2
strategie 3
NPV speler 1
strategie 3
NPV speler 1
strategie 3
NPV speler 1
strategie 3
NPV speler 2
strategie 1
NPV speler 2
strategie 2
NPV speler 2
strategie 3
Formaat van de output .csv file
Elke rij geeft de strategiekeuzes voor de verschillende spelers weer. Elke cel geeft weer hoeveel keer
een bepaalde strategie gespeeld moet worden. Bij pure evenwichten zullen dit enkel 1’tjes zijn. Dit
wordt geïllustreerd in onderstaande tabel, voor twee spelers met elk drie strategieën.
Speler 1 Strategie 1 frequentie
Speler 2 Strategie 1 frequentie
Speler 1 Strategie 2 frequentie
Speler 2 Strategie 2 frequentie
Speler 1 Strategie 3 frequentie
Speler 2 Strategie 3 frequentie
Opmerking in verband met de .csv file
Het programma is opgesteld voor .csv files waarbij de kolommen gescheiden worden door komma’s.
Wanneer de kolommen gescheiden worden door een ander teken, dan moet in het programma de regel
Csv_options = { :col_sep => ',' } de ‘,’ vervangen worden door het beschouwde teken.
- 97 -
BIJLAGEN
Breedbandcijfers België
De evolutie van de breedbandverbindingen in België is weergegeven in onderstaande tabel.
Jaar
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
Aantal breedbandverbindingen
23000
129810
425000
817000
1277977
1661920
1976706
2296658
Dit wordt grafisch voorgesteld in onderstaande grafiek, waarbij ook de gebruikte Bass benadering
(voor Technologie 1) is weergegeven. Merk op dat beide curves goed overeenkomen. Deze benadering
werd bekomen met de Microsoft Excel oplosser. De waarden p en q die het minimale verschil gaven
zijn respectievelijk 0.025 en 0.47.
Aantal breedbandverbindingen
3000000
Reëel aantal connecties
2500000
Benadering Bass
2000000
1500000
1000000
500000
0
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Jaar
- 98 -
BIJLAGEN
Referenties
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
DSL FORUM, ADSL2 and ADSL2plus – the new DSL standards, 2003
Jeff Tyson, How VDSL works, http://electronics.howstuffworks.com/vdsl3.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/ADSL
Elie Boonefaes, Evolutie van vaste toegangsnetwerken in België – de weg naar Fiber to the
Home-, 2006
http://inventors.about.com/library/inventors/blcabletelevision.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Hybrid_fibre-coaxial
http://www.cablelabs.com/news/pr/2006/06_pr_docsis30_080706.html
Organisation for Economic and Co-operation and Development, Broadband Statistics, 2006
European Commission Information Society and Media, i2010 Annual Report 2007, Belgium,
2007
Test Aankoop, mei 2007
http://gordoncook.net/October2006fiber-update.doc
www.fsanweb.org
www.metroEthernetforum.org
Occam Networks, Fttx: Selecting the best architecture for the access network, 2005
MRV, white paper: First in the first mile, 2004
Paul E. Green Jr., Fiber to the Home: The New Empowerment, Wiley – Intersience, 2005
T. Tatsuta, Y. Yoshia, Y. Maeda, Standardization of G-PON in ITU-T, NTT technical review,
Vol.1, No. , Oct2003
A. Banerjee, Y. Park, F. Clarke, H. Song, S. Yang, G. Kramer, K. Kim, B. Mukherjee,
Wavelength-division-multiplexed passive optical network (WDM-PON) technologies for
broadband access: a review, 2005
D. Gutierrez, J. Cho, L.G. Kazovsky, TDM-PON Security Issues: Upstream Encryption is
Needed, Optical Society of America, 2007
C. Lin, Broadband: Optical Access Networks and Fiber-to-the-Home: Systems Technologies and
Deployment Strategies, Wiley, 2006
T. Mickelsson, ATM versus Ethernet, 1999
J. Farmer, L. Ray, Fiber-to-the-Home: Overview & Technical Tutorial, FttH Council
O. Haran, EPON vs GPON: A Practical Comparison, 2005
http://www.telebyteusa.com/foprimer/foch2.htm
http://www.occamnetworks.com/products/ONT_NID/
http://www.siscomm.com.tw/
T.P Bechter, Coming Down the Pipe – The FttH Prism – Volume IV, Legg Mason Equity
Research, 2005
A. Banerjee, M. Sirbu, Towards Technologically and Competitively Neutral Fiber to the Home
(FttH) infrastructure, Carnegie Mellon University, 2003
S. White, FTTX in Europe: Technology Options and Economics, Lucent Technologies
P. Garvey, Cost and Profitability Drivers for FttH, Corning inc., 2005
R. Rubenstein, Optical Access Networks: Is Economics still the sickening point?, Fibresystems
Europe
The Allen Consulting Group, True Broadband: Exploring the economic impacts, 2003
Cisco Internet Solutions Group, Broadband City – A Roadmap for Local Government Executives,
2005
H. Ooghe, Handboek bedrijfsfinanciering, 2e druk, Intersentia, 2003
Crystal Ball, www.crystalball.com
http://econweb.tamu.edu/gambit/doc/tutorials/poker.pdf
McKelvey, Richard D., McLennan, Andrew M., and Turocy, Theodore L. (2007), Gambit:
Software Tools for Game Theory, Version 0.2007.01.30 http://econweb.tamu.edu/gambit
www.python.org
http://nicolaorsini.altervista.org/stata/tutorial/g/tu_gamet.htm
- 99 -
BIJLAGEN
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]
[47]
[48]
[49]
[50]
[51]
[52]
[53]
[54]
[55]
[56]
[57]
[58]
[59]
[60]
[61]
[62]
[63]
[64]
[65]
[66]
www.stata.com
http://www.winghands.it/prodotti/joker/index.html
http://www.gametheory.net/applets/
http://www.holycross.edu/departments/biology/kprestwi/behavior/ESS/HvD_intro.html
D. Katsianis, A. Gyürke, R. Konkoly, D. Varoutas, T. Sphicopoulos, Implementing a Game
Theory model for 3G operators, 2006
http://earth.google.com/
www.gent.be
Stad Gent, dienst Economie, Werkgelegenheid en Externe Relaties, atlas Gentse
bedrijventerreinen, 2003
www.lokalestatistieken.be
Stad Gent, Sociaal-economisch profiel van Gent en omgeving, www.gent.be, 2004
F.M. Bass, A new Product Growth for Model Consumer Durables, Management Science, Vol.
15, No.5, 1969
J.A Norton, F.M. Bass, A Diffusion Theory Model of Adoption and Substitution for Successive
Generations of High-Technology Products, Management Science, Vol. 33, No. 9, 1987
http://www.tvb.org/rcentral/mediatrendstrack/tvbasics/02_TVHouseholds.asp
V. Mahajan, E. Muller, F.M. Bass, Diffusion of New Products: Empirical Generalizations and
Managerial uses, Marketing Science, Vol. 14, No. 3, Part 2, 1995
I. Cluyse, Diffusie van het Internetgebruik in Europa: Analyse door middel van het Bass Model,
2006
L. K. Vanston, R. L. Hodges, Technology Forecasting for Telecommunications, Telektronikk 4,
2004
B. T. Olsen, K. Stordahl, Models for Forecasting Cost Evolution of Components and
Technologies, Telektronikk 4, 2004
http://www.bricklin.com/fiosinstall.htm
http://blog.moertel.com
S. Verbrugge, S. Pasqualini, F-J. Westphal, M. Jäger, A. Iselt, A. Kirstädter, R. Chahine, D.
Colle, M. Pickavet, P. Demeester, Modeling Operational Expenditures for Telecom Operators,
2004
Bernstein, Telcordia, Technologies Study, 2004
P. T. Garvey, Economics of FttH, Corning Inc., 2004
M. Kunigonis, The Economic$ of Fiber to the Home, Corning Inc., 2005
Heavy Reading, FttH Council Europe, The Business Case for Municipal Fiber Networks, January
2006
www.belgacom.be
B. Metcalfe, Metcalfe’s Law: A network becomes more valuable as it reaches more users,
Infoworld, 1995
A. Odlyzko, B. Tilly, A Refutation of Metcalfe’s and a better estimate for the value of networks
and network interconnections, 2005
- 100 -
BIJLAGEN
Lijst van figuren
Figuur 1-1: DSL Schema ....................................................................................................... - 2 - Figuur 1-2: Frequentieschema ADSL [3] .............................................................................. - 4 - Figuur 1-3: Bitrate i.f.v afstand (downstream) [4] ................................................................ - 5 - Figuur 1-4: HFC netwerk schema [6] .................................................................................... - 6 - Figuur 1-5: Vergelijking van UMTS - WiFi - WiMAX ........................................................ - 9 - Figuur 1-6: Breedbandconnecties per 100 inwoners [8] ...................................................... - 10 - Figuur 2-1: Home Run Fiber Architectuur [14] ................................................................... - 14 - Figuur 2-2: Active Star Architectuur [14]............................................................................ - 14 - Figuur 2-3: Passive Optical Network (PON) architectuur [14] ........................................... - 15 - Figuur 2-4: WDM-PON architectuur [18] ........................................................................... - 17 - Figuur 2-5: Illustratie ATM werking [22]............................................................................ - 19 - Figuur 2-6: Illustratie Ethernet werking [22] ....................................................................... - 20 - Figuur 2-7: Propagatie van lichtbundel in een optische vezel [24] ...................................... - 21 - Figuur 2-8: Attenuatie van optische vezel [24] .................................................................... - 21 - Figuur 2-9: Optical Network Unit (ONU) [25] .................................................................... - 22 - Figuur 2-10: Optical Line Terminator (OLT) [26] .............................................................. - 22 - Figuur 2-11: Splitter ............................................................................................................. - 23 - Figuur 3-1: Investeringskosten per HP [28] ......................................................................... - 28 - Figuur 3-2: Volledige publiek controle ................................................................................ - 29 - Figuur 3-3: Eén enkel operator ............................................................................................ - 30 - Figuur 3-4: Eén operator en verschillende service providers............................................... - 31 - Figuur 4-1: Voorbeeld van extensief spel [36] .................................................................... - 38 - Figuur 4-2: Thesismodel ...................................................................................................... - 40 - Figuur 4-3: Schematisch overzicht softwareprogramma ..................................................... - 43 - Figuur 5-1: Thesismodel ...................................................................................................... - 45 - Figuur 5-2: Gebieden stad Gent [45] ................................................................................... - 47 - Figuur 5-3: FttH versus Kabel model .................................................................................. - 47 - Figuur 5-4: FttH en kabel model .......................................................................................... - 48 - Figuur 5-5: Berekeningswijze NPV ..................................................................................... - 48 - Figuur 6-1: Uitrol parameters .............................................................................................. - 49 - Figuur 6-2: Algemene scenario inputs ................................................................................. - 50 - Figuur 6-3: Gemiddelde afstand CO .................................................................................... - 52 - Figuur 6-4: Illustratie Bass model ........................................................................................ - 55 - Figuur 6-5: Wijziging van adoptie in functie van introductiejaar ........................................ - 57 - Figuur 6-6: Illustratie interactie Telenet en FttH ................................................................. - 58 - Figuur 6-7: Residentiële en industriële Gompertz curve ..................................................... - 61 - Figuur 6-8: FttH gebruikers per wijk ................................................................................... - 62 - Figuur 6-9: Learning curve elektrisch en optisch ................................................................ - 64 - Figuur 6-10: Plaatsings- en fiberkosten ............................................................................... - 64 - Figuur 6-11: Schema graafwerken met duct splitsing [20] .................................................. - 65 - Figuur 6-12: Aansluitingskosten .......................................................................................... - 67 - Figuur 6-13: Opstartkosten CO ............................................................................................ - 68 - Figuur 6-14: Uitbreiding en vervanging van racks .............................................................. - 69 - Figuur 6-15: Methodes voor bepaling operationele kosten ................................................. - 71 - Figuur 6-16: Telenet graafkosten ......................................................................................... - 72 - Figuur 6-17: Componentkosten Telenet............................................................................... - 73 - Figuur 6-18: Geldelijke inkomsten ...................................................................................... - 74 - - 101 -
BIJLAGEN
Figuur 6-19: Bepaling niet-geldelijke inkomsten ................................................................ - 76 - Figuur 7-1: Uitrolstrategieën: variatie van uitrolsnelheid .................................................... - 77 - Figuur 7-2: Vergelijking uitrolstrategieën ........................................................................... - 78 - Figuur 7-3: Cumulatieve NPV voor stadsnetwerk en Telenet (Telenet Actieve strategie).. - 80 - Figuur 7-4: Vergelijking kosten en inkomsten voor Telenet ............................................... - 81 - Figuur 7-5: Vergelijking kosten en inkomsten voor het stadsnetwerk ................................ - 82 - Figuur 7-6: Simulatie 1, sensitiviteit stadsnetwerk .............................................................. - 87 - Figuur 7-7: Simulatie 1, sensitiviteit Telenet ....................................................................... - 88 - Figuur 7-8: Simulatie 1, distributie NPV stadsnetwerk ....................................................... - 88 - Figuur 7-9: Simulatie 2, sensitiviteitsanalyse stadsnetwerk ................................................ - 89 - Figuur 7-10: Simulatie 2, sensitiviteitsanalyse Telenet ....................................................... - 90 - Figuur 7-11: Simulatie 2, distributie NPV stadsnetwerk ..................................................... - 90 - Figuur 7-12: Simulatie 3, distributie NPV stadsnetwerk ..................................................... - 91 - Figuur 7-13: Simulatie 3, worst-case scenario, distributie NPV stadsnetwerk .................... - 92 - - 102 -
BIJLAGEN
Lijst van tabellen
Tabel 1-1: Overzichtstabel kopernetwerken [1][2] ................................................................ - 3 - Tabel 1-2: DOCSIS vergelijking............................................................................................ - 7 - Tabel 1-3: Breedband in België vergeleken met EU25 [8] (gemarkeerd: pijnpunten) [9] .. - 11 - Tabel 2-1: Overzicht PON standaarden [16] [17] ................................................................ - 16 - Tabel 2-2: Vergelijking ATM en Ethernet [23] ................................................................... - 20 - Tabel 3-1: Benodigde bandbreedte korte termijn (2010) [4] ............................................... - 25 - Tabel 3-2: Benodigde bandbreedte middellange termijn (2015) [4].................................... - 26 - Tabel 3-3: Verschillende architecturen en hun mogelijkheid tot competitie [28] ............... - 26 - Tabel 3-4: Geschiktheid architecturen voor business gebruikers(zie ook 2.2.3) ................. - 27 - Tabel 4-1: Net Present Value analyse .................................................................................. - 34 - Tabel 4-2: Illustratie van real options .................................................................................. - 35 - Tabel 4-3: Voor- en nadelen van sensitiviteitsanalyse......................................................... - 35 - Tabel 4-4: Speltheorie uitgewerkt voorbeeld (Nash evenwichten vet) .............................. - 36 - Tabel 4-5: Prisoner's dilemma (Nash evenwichten vet) ..................................................... - 37 - Tabel 4-6: Overzicht speltheorie programma's (vet: positief; onderlijnd: gekozen tool) .... - 41 - Tabel 5-1: Gebieden stad Gent............................................................................................. - 46 - Tabel 6-1: Bass curve splitsing stadsnetwerk en Telenet..................................................... - 54 - Tabel 6-2: Parameters Bass curve ........................................................................................ - 54 - Tabel 6-3: Interactie voorbeeld DOCSIS 3.0 en FttH .......................................................... - 57 - Tabel 6-4: Mogelijke interactiesituaties tussen het stadsnetwerk en Telenet ...................... - 59 - Tabel 6-5: Gompertz parameters.......................................................................................... - 60 - Tabel 6-6: Parameters extended learning curve ................................................................... - 63 - Tabel 6-7: Graafkosten model.............................................................................................. - 65 - Tabel 7-1: Variatie in uitrolvolgorde strategieën ................................................................. - 79 - Tabel 7-2: NPV resultaten na 15 jaar analyse 1 ................................................................... - 80 - Tabel 7-3: Vergelijking van investeringskosten FttH modellen [29], [30], [31], [32]7 ....... - 82 - Tabel 7-4: Verdeling gebruikers over beide spelers voor verschillende scenarios .............. - 83 - Tabel 7-5: NPV na 15 jaar analyse 1 (dominante strategieën grijs, NE vet) ....................... - 83 - Tabel 7-6: NPV na 15 jaar voor analyse 2 (grijs dominante strategieën, vet NE) .............. - 85 - Tabel 7-7: Selectie van NPVs van analyse 2 ....................................................................... - 85 - Tabel 7-8: Vergelijking verschillende mogelijke strategieën voor stadsnetwerk ................ - 86 - Tabel 7-9: Simulatie 1: variatie parameters ......................................................................... - 87 - Tabel 7-10: Simulatie 3, variatie parameters ....................................................................... - 91 - Tabel 7-11: Simulatie 3, worst-case scenario ...................................................................... - 91 - - 103 -
BIJLAGEN
Lijst van vergelijkingen
Vergelijking 4-1: verdisconteerde cashflow ........................................................................ - 33 - Vergelijking 4-2: NPV ......................................................................................................... - 33 - Vergelijking 4-3: Real options: NPV project ....................................................................... - 34 - Vergelijking 6-1 ................................................................................................................... - 51 - Vergelijking 6-2 ................................................................................................................... - 51 - Vergelijking 6-3: Bass model voor opéénvolgende innovaties ........................................... - 53 - Vergelijking 6-4 ................................................................................................................... - 53 - Vergelijking 6-5 ................................................................................................................... - 56 - Vergelijking 6-6: Extended learning curve .......................................................................... - 63 - Vergelijking 6-7: Graafkosten per HP ................................................................................. - 72 - - 104 -