Einführung in die G.hn EoC-Technologie
Bringen Sie Gigabit bis nach Hause
Steve Staples FSCTE – Technischer Vertriebssupport-Manager
Da die Nachfrage nach immer höheren Geschwindigkeiten und Bandbreiten steigt, schreitet der FTTH-Ausbau in Großbritannien mit beträchtlichem Tempo voran.
Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels werden in ganz Großbritannien immer mehr Häuser und Wohnblöcke mit Gigabit-Glasfaser versorgt. Allerdings kann diese umfangreiche Einführungsmaßnahme manchmal an der letzten Hürde scheitern, wenn Haus- oder Gebäudeeigentümer nicht mit den zusätzlichen Kosten und Störungen einverstanden sind, die häufig durch umfangreiche Neuverkabelungsarbeiten (manchmal in MDU-Wohnimmobilien oder SDU-Häusern erforderlich) entstehen die Gigabit-Netzwerkfähigkeit dorthin zu bringen, wo sie innerhalb des Grundstücks benötigt wird. Dies ist ein häufiges Problem und es gibt viele Fehlinformationen.
Sobald Glasfaser an oder in einem Gebäude angekommen ist, stehen viele Netzbetreiber und Hausbesitzer vor der Frage, wie sie die letzten Meter zu den Apartments in MDU oder zum Rest des Hauses in SDU überbrücken können. Lässt sich das bestehende Gebäude nicht einfach neu verkabeln (oder steht es unter Denkmalschutz), stellt die Nutzung des bestehenden Koaxialkabelnetzes eine ideale, kostengünstige und umweltfreundliche Lösung dar.
Ethernet über Koax oder „EoC“ nutzt die G.hn Wave 2-Technologie und kann häufig eine Lösung für dieses Problem bieten, indem es die fehlende Verbindung vom Glasfaser-Endpunkt zum Rest des Hauses oder Gebäudes bereitstellt.
Die meisten Verbraucher gehen davon aus, dass die Geschwindigkeit an ihrer Haustür mit der Geschwindigkeit übereinstimmt, die in ihrem gesamten Gebäude verfügbar ist, wenn sie über eine Breitbandverbindung mit Glasfaser verfügen. Mit alternativen Technologien wie Mesh, Wi-Fi oder Powerline kann dies schwierig zu erreichen sein. In MDUs ist die Verwendung vorhandener veralteter Telefonkabel ebenfalls nicht ideal und kann zu Service-Level-Problemen führen, die zu frustrierten Kunden führen.
EoC sorgt für einen nahtlosen Übergang vom Glasfasernetz, meist GPON, zum hauseigenen Koaxialkabelnetz und liefert so das voller Nutzen of Vollfaser an Orte, die andere Technologien nicht erreichen können. EoC nutzt einen robusteren Übertragungsweg aus abgeschirmten Koaxialkabeln und stellt so sicher, dass überall dort, wo eine Koaxialsteckdose installiert ist, die gleiche volle Glasfaserleistung empfangen wird, die an die Tür geliefert wird.
EoC erreicht dies durch den Einsatz der G.hn-Wave-2-Technologie, die den unteren Frequenzbereich von 2 bis 200 MHz auf dem Koaxialkabel nutzt. Durch die Verwendung dieses niedrigeren Frequenzbereichs können weitaus größere Entfernungen erreicht werden als bei herkömmlichen strukturierten Kabeln wie Cat6, während gleichzeitig die Leistung des Gigabit-Netzwerks bis zum Ende des Koaxialkabels erhalten bleibt, wo sie benötigt wird.
Bei Bedarf ermöglicht die Nutzung dieses unteren Frequenzbandes auch die weitere Nutzung von DVB-C-, DVB-T- und DVB-S-Diensten über dasselbe Koaxialkabel. DVB-S erfordert einen Multischalter mit passivem terrestrischem Pfad oder kann alternativ nach dem Multischalter mit dem Koaxialkabel kombiniert und vor dem Endpunkt mit einem TV/SAT-Diplexer getrennt werden.
EoC ermöglicht eine Datenrate von bis zu 1.6 Gbit/s auf dem Koaxialkabel zwischen einem EoC-Controller und beliebigen Endpunkten. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Endpunkte über eine sternförmige Koaxialverteilung oder über eine Baum- und Aststruktur verbunden sind, sie werden dennoch mit dem EoC-Controller verbunden. Das G.hn-Signal steht in allen angeschlossenen Räumen/Wohnungen an jeder Endpunktposition zur Verfügung, um die eingehende Geschwindigkeit am RJ45-Ethernet-Port des Endpunkts zu reproduzieren und gleichzeitig das TV-Signal am TV-Out-Port aufrechtzuerhalten.
Sollten dennoch UKW-Funkkanäle unter 200 MHz benötigt werden, können diese Frequenzbereiche durch eine eingebaute elektronische Notch-Filterung im EoC-Controller ausgeblendet werden. Diese Frequenzen werden dann nicht für die Datenübertragung genutzt (es ist jedoch zu beachten, dass sich dadurch die erreichbare Datenrate verringert).
Testmessungen haben jedoch gezeigt, dass selbst wenn nur ein Frequenzbereich von rund 85 MHz der normalen 198 MHz zur Verfügung steht, ein symmetrischer Netto-Datendurchsatz von 550 Mbit/s möglich ist. Auch die Latenz ist mit ~ 1 ms minimal.
Um die Leistung jedes EoC-Systems zu maximieren, wird empfohlen, das Frequenzband zwischen 2 und 200 MHz zu „räumen“ und nach Möglichkeit nur Ausgangsplatten ohne integrierte Filterung zu verwenden (um sicherzustellen, dass dieser Frequenzbereich ungehindert bis zum Endpunkt gelangt). ), um sicherzustellen, dass maximale Bandbreite und maximaler Durchsatz erreicht werden.
Was ist die G.hn Wave 2-Technologie?
G.hn ist ein Protokoll und ITU-Standard, der bei Verwendung als EoC grundsätzlich Datenpakete von einer Ethernet-Verbindung in ein Signal QAM-modulierter OFDM-Unterträger umwandelt, das über ein Koaxialkabel übertragen und über eine Ethernet-Verbindung wieder in Datenpakete umgewandelt wird wieder. Tatsächlich ist es eine Nachbildung einer direkten Ethernet-Verbindung, bietet jedoch einige zusätzliche, deutliche Vorteile
ITU G.hn ist ein einheitlicher Koaxial-, Telefonleitungs- und Stromleitungs-Heimnetzwerkstandard der nächsten Generation. Auch wenn das Hauptziel dieses Standards Heimnetzwerke sind, kann die gleiche Technologie auch in Zugangsnetzwerken verwendet werden, wenn die Zugangsfunktionen zusätzlich zur standardbasierten Lösung implementiert werden.
Im Vergleich zu allen anderen Coax-Technologien verfügt G.hn Wave 2 über mehr Bandbreite, geringere Latenz, weniger Fehler und nutzt eine besser verwaltbare Frequenz. Es lässt sich auch gut mit Faserlösungen vergleichen.
Es kann mit den meisten bestehenden TV-Lösungen ohne Kanalneuzuweisung verwendet werden und die G.hn Wave 2-Technologie bietet eine Datenrate von 1.6 Gigabit pro Sekunde (1.6 Gbit/s). Die G.hn-Verbindung zwischen dem EoC-Controller und den Endpunkten kann durch andere Faktoren wie Rauschen und Dämpfung begrenzt sein, hält aber im Allgemeinen eine Verbindungsgeschwindigkeit von bis zu 1.6 Gbit/s aufrecht.
Die Ethernet-Schnittstelle hat normalerweise eine Grenze von 1 Gigabit pro Sekunde (1 Gbit/s). Infolgedessen beträgt der maximale Durchsatz eines EoC-Systems 1 Gbit/s Duplex.
Normalerweise verfügt eine Internetverbindung über eine Download- (DL) und eine Upload-Geschwindigkeit (UL). dh: 50/10 Mbit/s. Die Bandbreite der G.hn-Welle 2 beträgt insgesamt 1,600 Mbit/s (Simplex) und wird dynamisch zwischen Download und Upload verteilt.
Das bedeutet, dass der G.hn-Durchsatz irgendwo zwischen Folgendem liegen kann:
800/800 Mbit/s
1,000/600 Mbit/s
600 / 1,000 Mbit/s
Es ist häufig möglich, bestimmte Frequenzen zu isolieren oder auszuschneiden, z. B. das UKW-Band von 88 bis 108 MHz.
Dies würde zu einem Bandbreitenverlust von 10 % (200 MHz – 20 MHz) führen, was zu einer kombinierten Bandbreite für Up/Downstream von 1,440 Mbit/s führen würde.
Oder es ist möglich, die verwendete Frequenz auf 0–100 MHz zu begrenzen, was zu einem Bandbreitenverlust von 50 % führt und eine Bandbreite von 800 Mbit/s verbleibt.
Üblicherweise beginnen Abzweig- und Splitterfrequenzen bei 5 MHz – was zu einem Verlust von etwa 2.5 % der G.hn-Bandbreite führt. Tests haben jedoch gezeigt, dass es immer noch möglich ist, Verbindungsgeschwindigkeiten von über 1,500 Mbit/s aufrechtzuerhalten.
Vergleichende Technologien
Die EoC G.hn Wave 2-Technologie bietet darüber hinaus erhebliche Vorteile gegenüber anderen, ähnlichen Vergleichstechnologien. Die beiden wichtigsten Vergleichstechnologien sind MoCA und DOCSIS. Sowohl MoCA als auch DOCSIS nutzen den Frequenzbereich oberhalb von 470 MHz, geraten daher unweigerlich in Konflikt mit bestehenden TV-Diensten und erfordern zudem hochwertige Koaxialkabel im Netzwerk. Durch die Nutzung des unteren Frequenzbereichs bis 200 MHz ist die EoC G.hn-Technologie sehr robust und kommt gut mit älteren Kabelnetzen zurecht, in denen höhere Dämpfungswerte auftreten können und auch weniger Konfliktpotenzial mit bestehenden Diensten besteht. Wenn UKW-Frequenzen im G.hn-Band „ausgeklinkt“ werden müssen, würde dies, wie erläutert, die Bandbreite reduzieren, allerdings stellt UKW weit weniger ein Problem dar, da es wahrscheinlich in sehr naher Zukunft eingestellt wird und die meisten, wenn nicht sogar alle UKW-Radiosender eingestellt werden Dienste sind jetzt über DAB oder zum Streamen verfügbar.
Insbesondere das MoCA 2.5-System (Multimedia over Coax Alliance D-Band) nutzt den oberen Frequenzbereich über 1,000 MHz, so dass häufig die vorhandenen Komponenten in einem CATV/MATV-Netzwerk ausgetauscht werden müssten, da diese in der Regel nur bis zu einer Frequenz ausgelegt sind von 862 oder manchmal 1,000 MHz.
Wie MoCA erfordert auch DOCSIS 3.0 eine weitaus größere Bandbreite, um ein Leistungsniveau zu erreichen, das dem von EoC entspricht, und wird bei älteren Kabelnetzen Schwierigkeiten haben, das gleiche Leistungsniveau zu erreichen. (Abbildung 1)
Obwohl DOCSIS 3.1, jetzt bekannt als DOCSIS 4.0 (oder 3.1 Vollduplex), Geschwindigkeiten von bis zu 10 GHz ermöglicht, kann dies nicht wie bei G.hn in einem konvergenten System mit DTT- oder Satellitendiensten koexistieren. Die G.hn-Technologie ist technisch in der Lage, 10 Gbit/s zu erreichen, ist aber noch nicht allgemein kommerziell verfügbar. Da jedoch der Bedarf an Geschwindigkeit in Zukunft zunimmt, werden sich die EoC-Produkte von G.hn zweifellos weiterentwickeln, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.
Der Einsatz von G.hn in Koaxialnetzen bietet also viele Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil ist natürlich die Umnutzung des Übertragungswegs, in diesem Fall des Koaxialkabels. Koax-Netzwerke sind in der Regel gut abgeschirmt und daher nicht so anfällig für Störungen von externen Quellen und können eine weitaus bessere Immunität gegen elektromagnetische Störungen bieten. Obwohl die Technologie hinter G.hn komplex ist, könnte die Bereitstellung nicht einfacher sein (Abbildung 2).
Ethernet über Koax in SDU
FTTH revolutioniert die Breitbandversorgung von Hausbesitzern und viele Haushalte verwalten ihre Bedürfnisse ganz bequem über einen einzigen Router, der in der Nähe des herkömmlichen Festnetztelefonanschlusses positioniert ist. Dies kann im Flur oder im Wohnzimmer sein, oder bei einem neueren Gebäude vielleicht unter der Treppe oder im Hauswirtschaftsschrank in der Küche. Der Standort des Routers hat großen Einfluss auf seine Leistung.
Allerdings reicht ein einzelner Router innerhalb des Grundstücks allzu oft nicht aus, um alle Bedürfnisse des Hausbesitzers zu erfüllen. In vielen Fällen fällt es den Bewohnern schwer, bequem im Haus zu streamen oder zu spielen. Dies kann auf viele Faktoren zurückzuführen sein, zum Beispiel auf einen ISP-Router mit geringer Leistung, die Entfernung vom Router zum drahtlosen Client selbst, die Art der Wandkonstruktion, Störungen aus der Luft und eine Überlastung des WLANs – all dies kann zur Verlangsamung der Geschwindigkeit beitragen ihrer Verbindung. Dies macht sich am deutlichsten bei FTTH bemerkbar, wo Geschwindigkeiten von 500 Mbit/s oder mehr keine Seltenheit sind und (mit dem richtigen Gerät) neben dem Router oder fest mit ihm verkabelt genutzt werden können. Allerdings kann es in ihrem Schlafzimmer oder Wintergarten im hinteren Teil ihres Hauses zu einer vergleichsweise sehr schlechten Konnektivität und niedrigen Geschwindigkeiten kommen, was zu Pufferung oder Verbindungsverlust führen kann.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen, und häufig werden andere Mittel eingesetzt, um die Daten dorthin zu bringen, wo sie benötigt werden. Einige sind effektiver als andere und andere sind auch robuster und zuverlässiger. Festverkabelung ist jedoch immer die bevorzugte Wahl, da sie die zuverlässigste und robusteste Konnektivität ohne Geschwindigkeits- oder Bandbreitenverlust bietet. Mit CAT6 kann beispielsweise ein Gigabit bis zu einer Entfernung von etwa 90 m aufrechterhalten werden, was für die meisten häuslichen Umgebungen ausreichend ist. Was aber, wenn Sie eine Verbindung zu einem über 90 m entfernten Nebengebäude benötigen oder aus irgendeinem Grund kein neues Ethernet-Kabel verlegen können? Möglicherweise möchte der Kunde nicht die Unordnung oder Beeinträchtigung seines Eigentums, die mit der Verlegung des neuen Ethernet-Kabels verbunden wäre, oder es gibt keine diskrete Möglichkeit, es zu verlegen. Hier ist EoC die perfekte Lösung. Kein Bohren, keine Unordnung und in wenigen Minuten ein sofortiges, zuverlässiges und robustes Gigabit-Netzwerk zu Ihnen nach Hause, das eine Gigabit-Übertragung bis zu 500 m ermöglicht. (Figur 3)
Die Zahlen in der obigen Tabelle basieren auf Dämpfungswerten bei Verwendung eines qualitativ hochwertigen Kabels vom Typ 100. Auch wenn 500 m in einer häuslichen Umgebung wahrscheinlich nicht erforderlich sind, ist zu beachten, dass der Dämpfungspegel in dieser Entfernung etwa 40 dB beträgt der EoC G.hn-Frequenzbereich von 2-200 MHz.
Dies zeigt, dass EoC auch bei der Verwendung älterer vorhandener Kabel in einer Immobilie, die möglicherweise von schlechter Qualität und hohen Dämpfungswerten sind, über im Allgemeinen kürzere Entfernungen immer noch die beabsichtigte Leistung erbringt. Es ist auch zu beachten, dass es unwahrscheinlich ist, dass Fernsehdienste die gleichen Entfernungen von 500 m und mehr zurücklegen. Die EoC-Funktionalität ist bei diesen Entfernungen eigentlich für reine Datenanwendungen gedacht und wie Sie der Tabelle entnehmen können, können Sie nach 50 km Koaxialkabel immer noch etwa 1 Mbit/s erreichen.
Da sich der TV-Empfang zu Hause immer mehr in Richtung einer Streaming-Zukunft bewegt, ist EoC ein ideales Mittel, um jedem Fernseher oder Raum, der an ein älteres terrestrisches TV-System angeschlossen ist, eine robuste und zuverlässige Gigabit-Konnektivität bereitzustellen.
Ethernet über Koax in MDU
In einem typischen Wohnblock mit vorhandenem IRS-System kann das G.hn-Signal über den passiven terrestrischen Antenneneingang an einem Multischalter in ein Koaxialnetzwerk eingespeist werden (muss passiv sein und 2-200 MHz durchlassen können). und das EoC-Signal wäre dann in allen angeschlossenen Wohnungen verfügbar
(Abbildung 4)
Wenn ein bestehendes Koax-Netzwerk über einen Verstärker oder eine andere Komponente verfügt, die 2–200 MHz nicht durchlässt, kann ein Bypass-Filter verwendet werden, um das TV- und EoC-Signal zu trennen, damit das EoC-Signal den Verstärker ungehindert umgehen und das G wieder kombinieren kann. hn-Signal mit dem TV-Signal wieder in das Koax-Netzwerk auf der anderen Seite des Filters ein. (Abbildung 5)
EoC wird seit vielen Jahren erfolgreich in Hotels, Krankenhäusern, Campingplätzen und Pflegeheimen eingesetzt – und zwar überall dort, wo ein Koax-Netzwerk vorhanden ist. Ein typisches EoC-System besteht normalerweise aus einem Controller (Abbildung 6), der oft mit zwei oder vier G.hn-Koax-Ausgangsports verfügbar ist, und verschiedenen Arten von Endpunkten, die den Übergang zurück von G.hn zu Gigabit-Ethernet oder WLAN ermöglichen . Das gezeigte Beispiel (Abbildung 6) ermöglicht bis zu 16 Endpunkte pro G.hn-Koax-Port oder eine Reihe von bis zu 64 Endpunkten durch physische Kombination der G.hn-Ports.
Für ISPs oder Netzwerkbetreiber gibt es Medienkonverter, die „netzwerkblind“ arbeiten können, sodass sie sich keine Gedanken über deren Verwaltung oder Konfiguration machen müssen und vom Endkunden einfach zu Hause installiert werden können (Abbildung 7). . Es ist mit einer Gigabit-Ethernet-Schnittstelle für den Anschluss an Endbenutzer-CPE wie ein Modem oder Router oder ein beliebiges netzwerkfähiges Gerät wie einen Smart-TV, ein Streaming-Gerät, eine Spielekonsole, einen Wi-Fi-Zugangspunkt usw. ausgestattet. Es gibt auch einen Koaxialanschluss F-Buchse zum Anschluss an einen lokalen Fernseher, um den Empfang aller TV-Dienste sicherzustellen.
Wenn mehrere G.hn-EoC-Endpunkte verwendet werden, die sich dasselbe Koax-Medium teilen, wird die G.hn-Bandbreite gerecht zwischen ihnen verteilt. Die Bandbreite wird dynamisch und bei Bedarf angepasst, um sicherzustellen, dass jeder Endpunkt seinen eigenen gerechten Anteil erhält. Wenn nur ein einzelner Endpunkt Daten über G.hn senden oder empfangen muss, nutzt er die gesamte Bandbreite. Wenn mehr Endpunkte senden und empfangen müssen, wird die Bandbreite gleichmäßig auf alle aktiven Endpunkte verteilt. Dies lässt sich gut mit herkömmlichen IP-Netzwerken vergleichen, bei denen der Bandbreitenbedarf einzelner Clients oft asynchron und spitzenmäßig ist. Im Gegensatz dazu, dass den einzelnen MDUs ein fester Bruchteil der Bandbreite statisch zugewiesen wird, ermöglicht dies eine viel bessere Nutzung der verfügbaren Bandbreite.
Dennoch lässt sich steuern, wie viel Bandbreite die einzelnen Endpunkte maximal verbrauchen dürfen. Dies kann von MDU-Betreibern gewünscht sein und es ihnen ermöglichen, den einzelnen MDU-Bewohnern mehr Bandbreite zu begrenzen oder ihnen mehr Bandbreite zu verkaufen.
Es können auch G.hn-Wi-Fi-Endpunkte verwendet oder Standard-Wi-Fi-Zugangspunkte zu einem Medienkonverter hinzugefügt werden, um ein robustes Wi-Fi im Raum zu gewährleisten und Geschwindigkeit und Durchsatz in jeder Umgebung zu maximieren.
Dies ist besonders in MDU-Umgebungen von Vorteil, wo ein überlastetes Funkspektrum aufgrund der großen Anzahl von WLAN-Routern, die alle um Bandbreite kämpfen, zu schlechten Geschwindigkeiten und Konnektivität innerhalb von Wohngebäuden führen kann (Abbildung 8).
Wichtig zu beachten ist der zusätzliche Vorteil für Gebäudeeigentümer, dass in jeder Wohnung eine gute Internetverbindung und WLAN ohne Änderungen an der Gebäudestruktur erreicht werden können, die andernfalls die Berücksichtigung von Aspekten wie Brandschutz usw. erfordern würden, und ohne nennenswerte Betriebsunterbrechungen oder Unannehmlichkeiten für sie oder ihre Bewohner.
Zusammenfassung
„Konvergenz“ ist ein Begriff, der schon vor vielen Jahren zum ersten Mal verwendet wurde, aber als Branche nähern wir uns schnell dem Höhepunkt der Konvergenz von traditionellem Rundfunk und internetbasiertem Fernsehen.
Während sich Installateure anpassen und neue Fähigkeiten erlernen, um ihre Zukunft in der Branche zu sichern, kann G.hn EoC eine wichtige Rolle bei der Weiterqualifizierung und Umschulung der Installateurbasis spielen. Es ist das perfekte Sprungbrett von der Vergangenheit der Koax-Verteilungsnetze hin zur Welt der IP-Verteilungsnetze.
Mit EoC müssen Sie kein IT-Experte sein, um IP-Netzwerke zu erstellen. Darüber hinaus kann jeder Installateur weiterhin die bekannteren und viel einfacher zu montierenden F-Stecker verwenden.
Viele Installateure zögerten in der Vergangenheit, in die neue IP-basierte Welt einzusteigen. Da es jedoch immer wichtiger wird, ihr Serviceangebot zu diversifizieren, um relevant zu bleiben, und in einigen Fällen – einfach im Geschäftsleben – bietet EoC einen wesentlichen Einstieg in diese Welt Neue Einnahmequellen mit vielen Vorteilen sowohl für den Installateur als auch für den Kunden, darunter nicht zuletzt:
- Glasfasergeschwindigkeiten mit Koax-Kosten
- CAT6-Kapazität – Koax-Entfernung
- 1-Gigabit-Netzwerk sofort in jedem Koax-Netzwerk
- TV und Daten auf einem Koaxialkabel
- Wi-Fi-Abdeckung an schwer erreichbaren Orten
- Umweltfreundlich durch Wiederverwendung des bereits vorhandenen Kupfers und Kunststoffs
Und das Wichtigste für jeden Installateur:
Ein besseres Streaming-Erlebnis für ihre Kunden = weniger Rückrufe!
Für diejenigen, die sich bereits auf die Installation von IP-Netzwerken und Wi-Fi-Produkten spezialisiert haben, ist EoC ein sehr nützliches Tool, das im Toolkit verfügbar ist. Perfekt für Fälle, in denen andere Technologien nicht geeignet oder aus irgendeinem Grund nicht einsetzbar sind. Die Einsatzmöglichkeiten sind nur dadurch begrenzt, ob bereits ein TV-System vorhanden ist, und können daher neuen Märkten angeboten werden, z. B.:
- FTTB/H letzte Beinverlängerung – überbrücken Sie die Gigabit-Lücke von der Glasfaser zum Resident
- Hotels und Gastgewerbe für Wi-Fi bis zum Zimmer – Wi-Fi bis zum Gast, nicht nur im Flur!
- Campingplätze – Hochgeschwindigkeits-Breitbandzugang zu den Wohnwagen oder Hütten über ihr vorhandenes TV-Verteilungskoaxialkabel
- Stadien, Krankenhäuser, Universitätsgelände, Gefängnisse – eigentlich jeder Standort oder jedes Gebäude mit bestehender Koax-Infrastruktur
EoC, es ist wirklich so einfach!
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