Så byggs ett stadsnät för framtiden

Först verkar uppgiften om att BSN består av över 80 000 kilometer fiber lite överdriven, men när man ser de enorma nystan av fiber som nätet faktiskt består av, är siffran ändå inte så obegriplig.

En man, en fiber, det är vad som gäller i områdesnoderna i Botkyrka. Bilden visar en av de patchpaneler som förbinder de cirka 2 000 lägenheterna i området med accesswitchen, som tar signalen vidare till de utgående fibrerna på 10 gigabit per sekund. Det går två fibrer från varje lägenhet, en som kontakteras och används och en som ligger i röret i reserv.

I Botkyrka, en kommun i södra Stockholm, beslutade man att inrätta ett nät så sent som 2008. Det är inte en nackdel för Botkyrka att vara lite sent ute, eftersom man kunde använda erfarenheter från tidigare nätbyggen. Botkyrka stadsnät (BSN) sträcker sig mellan tätorterna Fittja, Norsborg, Alby, Tullinge, Tumba och Vårsta.

BSN har byggt ett passivt fibernät ända in i lägenheterna. Det finns inga switchar nere i en källare någonstans som är beroende av el, utan de flesta kopplingspunkter är passiva. Kapaciteten ute på nätet behöver man därför inte beräkna, eftersom en passiv fiber klarar mera data än vi har teknik till att mata in i den. Bandbredden till kund blir snarare en kontraktsfråga än en teknisk fråga.

Undercentralen (anslutningsnoden) i ett bostadshus är enklast möjliga. Den är egentligen bara en (väldigt omfattande) fiberskarv. Allting är passivt, inget behöver strömförsörjas. Fiberrören kommer in uppifrån, från lägenheterna. Centralen tål smuts och damm, behöver ingen kylning och är givetvis immun mot strömavbrott. Bild: Audrone Vodzinskaite

Vi talar med Martin Svensson som är teknikchef på BSN och Torbjörn Sandberg, vd på konsultbolaget Vicicom som hjälpte till vid starten.
– Till att börja med kan man konstatera att det är kommuner som styrs av det röda blocket som har byggt stadsnät, eftersom det ses som en demokratifråga. I de blå kommunerna anser man att det ska tas hand om av marknadskrafterna, säger Torbjörn. Men det gör de inte. I Sverige finns 150 stadsnät och deras placering stämmer ofta överens med den politiska kartan.

Martin fortsätter:
– Botkyrka har nätverksmässiga fördelar. Här finns ett stort, koncentrerat allmännyttigt lägenhetsbestånd vilket gör det billigare att bygga ut nät. Man når många för lite pengar. Genom att ansluta dem fick man alternativ till Comhem som var den befintliga leverantören av Triple Play på koaxnät.

– Samtidigt som nätet byggdes framtidssäkrades Botkyrkabyggens telekom-infrastruktur. Man har anslutit de kommunala verksamheterna som sysselsätter cirka 8 000 personer på 169 verksamhetsställen eftersom de behövde högre kapacitet.

Dubbla fibrer överallt

– Stamnätet dimensioneras olika beroende på var det dras. BSN har huvudsakligen 192 och 96 fibrer fram till husen, beroende på antalet hushåll, med 20 procent fler fibrer än vad som utnyttjas, säger Torbjörn Sandberg.
Till varje lägenhet dras dessutom dubbla fibrer, där en ligger okontakterad i reserv om man någon en dag skulle vilja ha dubbla förbindelser.

– Man skulle visserligen kunna ha löst det med utp också, men det hade krävt aktiv utrustning i varje huskropp, som kan gå sönder, och behovet av bandbredd hela tiden ökar och vem vet var det slutar?

(KLICKA FÖR STÖRRE BILD)

Systemskissen visar ett av många områden, med cirka 2 000 hushåll. Fibrerna från varje hushåll samlas först per bostadshus och sedan per bostadsområde i en områdesnod. Alla BSN:s områdesnoder har anslutningar till de två huvudnoderna. Fibrerna måste lämna huvudnoderna
i 90 graders vinkel för att minimera risken med avgrävning. De båda huvudnoderna har en tvärförbindelse för redundans.

Från huvudnoderna går redundanta 40 gigabit per sekund-fibrer till BSN:s avlämningspunkter i två av Stokabs knutpunkter, under­jordiska bergrum i centrala Stockholm. De bergrummen är emp-säkra, bombsäkra och strömavbrottssäkra. Går det sönder någonstans är det inte i knutpunkterna. De flesta operatörer, telefonileverantörer och tv-distributörer delar trafik i knutpunkterna. För linjär tv har man reserv­erat en multicastkanal på cirka 500 megabit per sekund för respektive tv-leverantör som sträcker sig ända fram till områdesnoderna.

Trafikdimensioneringen sker endast i huvudnoder och knutpunkter (se systemskissen ovan), medan det är bandbredden på fibern från knutpunkten som anger hur mycket trafik som kan flyta till kommunen. För närvarande använder BSN två våglängdsmultiplexade (dwdm) fiberpar på 40 gigabit per sekund, av den anledningen att det är rimligt.

Det finns 12 områdesnoder. En områdesnod har distributions- och accesswitchar som tänder fibrerna till abonnenterna och switchar ihop dem till huvudnoderna. Någon routning pågår inte här. Noderna drar cirka 2,5 kilowatt och är kylda med frikyla större delen av året. Ur de grova rören längst bak kommer både fibrer från huvudnoder och från bostadsområdet.

Huvudnoden är en av de två knutpunkter i Botkyrka kommun som samsas om trafiken i nätet. Båda noderna är dimensionerade att klara hela kommunens trafik, i händelse av ett f ysiskt angrepp mot den ena, eller en attack mot en router. Noden är försedd med kylanläggning, en 15 kilovoltamperes ups från Emerson, samt reservkraft. Här switchas alla vior från olika områdes­noder ihop och här sker routningen mot BSN:s båda avlämningspunkter hos Stokab.

Alla accesswitchar i områdes- och huvudnoder är av samma typ, för att det ska vara enkelt att lagerhålla och serva.

Accesswitcharna i huvudnoden gör den sista koncentrationen av alla data från hela Botkyrka före routningen.

Det sista, tunga momentet i huvudnoderna utförs av ett antal olika Cisco-routrar.

När krävs ny nod?

Torbjörn Sandberg förklarar att mängden områdesnoder också är en form av dimensionering, eftersom det finns en gräns när det inte lönar sig att förgrena accessnätet mera utan i stället att bygga en ny områdesnod.

– Ovanpå detta kommer frågor som var det redan finns kanalisation, var man kan gräva och om det finns en säker plats att ha områdesnoden. Det är på det fysiska dimensioneringsarbetet man kan spara stora investeringar.

– Varje abonnent får 1 gigabit per sekund. För bostadsområdet i systemskissen skulle det bli 2 terabit per sekund totalt och det är orimligt, eftersom surfarna hämtar data stokastiskt och inte samtidigt. Strömmande tv, Youtube, Spotify och peer-to-peer håller dock på att jämna ut detta förhållande. Samtidigt vet man att bara hälften av hushållen kommer att ansluta sig, och att vissa kommer att välja en långsammare tjänst. Den exponentiella tillväxten gäller dock fortfarande. Privatkonsumenter förbrukar mycket mer än vad man förväntar sig, medan företag drar mindre än vad man tror, säger Torbjörn Sandberg.

Stamnätsförbindelsen till Stokab var ursprungligen 4 gigabit per sekund, men efter ytterligare nätbyggnad gick man upp till 10 gigabit per sekund. Det har inte räckt, utan man är i dag uppe på 40 gigabit per sekund.

Grävskopan är fiberns värsta fiende. Här besöker vi ett villaområde där man skulle gräva för att ordna avloppet, men hittade fibern i stället. Trots gratis utsättning. Trots gratis kartmaterial. Trots söktråd och illgröna märkband.

Stryper inte någonstans

Dimensioneringsbegreppet har formulerats så här: BSN gör inga försök att strypa kapaciteten någonstans, utan när kapaciteten från områdesnoderna överstiger 70 procent av maxkapaciteten då den länken ska uppgraderas. Man ska aldrig behöva få en kapacitetsbrist.

BSN har inte några tankar vad gäller skydd mot stortankare utan det blir en sak för de anslutna operatörerna. BSN:s enda uppgift är att hålla uppe nätet. Vi talar därför vidare med Olle Risberg från kommunikationsoperatören Zitius som övervakar nätet, tar trafikbesluten, sköter support mot leverantörer och så vidare.

Hur mycket data drar ett bostadsområde?
– Det varierar väldigt, men värst är ett studentboende. Vi bygger med 24-portars switchar och knäckfrågan är hur hårt man kan överboka upplänken. Vi förser varje switch med två 10 gigabit per sekund upplänkar. Man skulle kunna räkna på bandbredd för tv, telefoni och surfning, men det är så billigt med optik i dag att vi använder tumregler, säger Olle Risberg.

Zitius har flera prioritetsklasser på trafiken. Telefoni kommer först, tv därnäst, vissa prioriterade internetkunder och så standardlasten, den vanliga surfningen, där kunden kan tolerera omsändningar.

– Bandbredden är inte alls lika kritisk som tillgängligheten. Men vi ligger kring 99,9 procent på nätet i helhet, säger Martin Svensson.

Abonnentenheten är en layer-2 switch som kan fjärrövervakas, en fiber in och fyra Ethernetportar ut. Den totala kapaciteten är 1 gigabit per sekund dubbelriktad trafik. Idén med att ha en lös, inpluggbar optisk transceiver, som den jag håller i handen, är att det ska vara lätt att byta ut den om den går sönder, eller om man beslutar sig för att byta modulation i fibern. Bild Audrone Vodzinskaite.