Data Over Cable Service Interface Specification

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Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) ist eine von Cable Labs um 1997 entwickelte Spezifikation für Schnittstellen von Kabelmodems und dazugehörigen Peripheriegeräten, die von der ITU im März 1998 (ITU-T Recommendation J.112) ratifiziert wurde. DOCSIS ist dabei ein Standard, der die Anforderungen für Datenübertragungen in einem Breitbandkabelnetz festlegt. Der wichtigste Anwendungsbereich von DOCSIS besteht in der schnellen Übertragung von Daten über bestehende Kabelfernsehnetze.

DOCSIS-Reichweite im Vergleich zu DSL-Varianten (nach unitymedia)

DOCSIS erzielt in Empfangsrichtung (englisch „downstream“) eine nutzbare Datentransferrate von etwa 38 Mbit/s (EuroDOCSIS: 50 Mbit/s) pro Fernsehkanal im Frequenzbereich von 50 MHz bis etwa 862 MHz sowie in Senderichtung (engl. „upstream“) eine nutzbare Datentransferrate von etwa 27 Mbit/s pro Kanal im Frequenzbereich von 5 bis 65 MHz.

DOCSIS 2.0[Bearbeiten]

Die Nachfolgespezifikation DOCSIS 2.0 wurde 2002 vorgestellt vor dem Hintergrund der stärkeren Nachfrage von symmetrischen, Echtzeit erfordernden Datendiensten wie IP-Telefonie. DOCSIS 2.0 unterstützt ein Frequenzspektrum von 88MHz bis 860MHz im downstream und 5MHz bis 42MHz im upstream.

DOCSIS 3.0[Bearbeiten]

Die DOCSIS 3.0[1] Spezifikation wurde im August 2006 veröffentlicht. Mit DOCSIS 3.0 können durch Bündelung von vier Kanälen Geschwindigkeiten von bis zu 160 Mbit/s (EuroDOCSIS: 200 Mbit/s) in Empfangsrichtung und bis zu 108 Mbit/s in Senderichtung erzielt werden. Eine Bündelung von acht Kanälen ist gleichfalls möglich bei entsprechend verdoppelten maximalen Datenraten. DOCSIS 3.0 unterstützt ein Frequenzspektrum von 108MHz bis 1.002GHz im downstream und 5MHz bis 85MHz im upstream. DOCSIS 3.0 unterstützt IPv6.

DOCSIS 3.1[Bearbeiten]

Die DOCSIS 3.1[2] Spezifikation wurde im Oktober 2013 veröffentlicht und unterstützt Bandbreiten von bis zu 10 GBit/s downstream und 1 Gbit/s upstream. Dies wird durch eine 4096-QAM Modulation sowie 20kHz bis 50 kHz breiten Trägern mit Orthogonaler Frequenz Divisions Multiplex Kodierung (OFDM) erreicht. Diese Träger können innerhalb eines Frequenzspektrums zusammengefasst werden, welches maximal 200 MHz breit sein kann.

Verbreitung[Bearbeiten]

DOCSIS wird fälschlicherweise oft mit DSL gleichgesetzt. Zwar erreicht man mit DOCSIS ähnliche Bandbreiten wie mit DSL, jedoch basiert DOCSIS auf einer etwas anderen Technologie.

Besonders in Frankreich, Österreich, der Schweiz und in den USA sowie in Ballungsräumen anderer Industrieländer sind mit dem DOCSIS-Standard arbeitende Kabelmodems weit verbreitet. In Deutschland ist die Anzahl von DOCSIS-Anbietern aufgrund der historisch bedingten komplizierten Aufteilung der Netzebenen der Kabelnetze noch relativ begrenzt, und die angebotenen Bandbreiten reizen die volle Kapazität von DOCSIS noch nicht aus. Die Verfügbarkeit und Akzeptanz der DOCSIS-Angebote wächst aber derzeit auch in Deutschland rasant.

EuroDOCSIS[Bearbeiten]

Durch die unterschiedlichen Fernsehsysteme sind die Frequenzen in den US-amerikanischen und europäischen Kabelnetzen unterschiedlich aufgeteilt. Während das europäische PAL-System Bandbreiten von 8 MHz fordert, genügt dem US-amerikanischen NTSC eine Bandbreite von 6 MHz.

Aus diesem Grunde wurden die DOCSIS-Spezifikationen für den europäischen Markt angepasst und firmieren unter dem Namen EuroDOCSIS.

Bedingt durch die größeren Frequenzbänder ermöglicht EuroDOCSIS eine größere Datenrate im Downstream.

DOCSIS im OSI-Schichtenmodell[Bearbeiten]

OSI-Schichtenmodell

DOCSIS ist in den OSI-Schichten 1 und 2 angesiedelt und stellt somit die Plattform für die Übertragung und Sicherung von Daten bereit.

Auf der physischen Ebene sieht DOCSIS 1.0 Übertragungsbandbreiten von 200 kHz bis 3,2 MHz, DOCSIS 2.0 bis zu 6,4 MHz vor. DOCSIS 2.0 ist dabei voll abwärtskompatibel zu DOCSIS 1.0. Die zu übertragenen Daten werden mit der Quadraturamplitudenmodulation moduliert (64-QAM oder 256-QAM für den Downstream und 16-QAM bzw. QPSK für den Upstream; DOCSIS 2.0 sieht außerdem 32-QAM, 64-QAM und 128-QAM für den Upstream vor).

Auf Schicht 2 verwendet DOCSIS eine Kombination von Zeitmultiplex- und Codemultiplexverfahren.

Technik[Bearbeiten]

Die DOCSIS-Architektur besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: Einem Kabelmodem auf der Kundenseite und einem Cable Modem Termination System (CMTS) in der Kabelkopfstelle des Anbieters.

Das CMTS besteht aus mehreren Downstream- und Upstream-Modulatoren, die jeweils einen Port bilden und die Verbindung zum Kabelmodem herstellen, ähnlich einem DSLAM in einem DSL-Netzwerk. Da Up- und Downstream jeweils in unterschiedlichen Frequenzbereichen lokalisiert sind, sind für eine bestehende Duplexverbindung immer zwei physische Ports nötig. Eine WAN-Schnittstelle schafft die Verbindung zwischen dem CMTS und dem IP-Backbone.

Die Teilnehmer-Endgeräte (Customer Premises Equipment) wie Computer oder Telefone sind also über Ethernet, USB oder ATA mit dem Kabelmodem und weiterhin über das CMTS mit dem IP-Backbone verbunden.

Über das von DOCSIS implementierte Media Access Control (MAC) kann der Kabelnetzbetreiber das Kabelmodem konfigurieren, die Übertragungsbandbreiten regulieren und bestimmte Dienste aktivieren oder deaktivieren. Da in einem Breitbandkabelnetz gesendete Information potenziell an jede angeschlossene Einheit (und damit auch an andere Kabelmodems) übertragen wird, wird zudem durch MAC-Verschlüsselung die Privatsphäre der Kunden untereinander gewährleistet.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Andres Keller: Datenübertragung im Kabelnetz (DOCSIS über Hybrid-Fibre-Coax), Springer, 10.2004, ISBN 978-3-540-22501-0

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://www.cablelabs.com/specs/specification-search/?cat=docsis&scat=docsis-3-0 DOCSIS 3.0 Spezifikation
  2. http://www.cablelabs.com/specs/specification-search/?cat=docsis&scat=docsis-3-1 DOCSIS 3.1 Spezifikation