Data Over Cable Service Interface Specification ( DOCSIS ) er en standard, der definerer regler og interface, kommunikation og konfigurationsprotokoller til datatransport og internetadgangssystemer ved hjælp afældre koaksiale kabel- tv-netværk. Det muliggør tilføjelse af dataoverførsel med høj hastighed til eksisterende kabel-tv- systemer.
DOCSIS bruges af mange kabel-tv- operatører til at give internetadgang via deres eksisterende hybridfiber- og koaksialinfrastruktur (HFC), der betjener eller blev brugt af kabel-tv .
Følgende specifikationer er blevet frigivet af CableLabs organisationen :
DOCSIS 3.0 er den standard, der trådte i kraft i begyndelsen af 2010'erne.
De europæiske versioner af DOCSIS kaldes EuroDOCSIS. Den største forskel er kabelkanalerne, som i Europa har en båndbredde på 8 MHz (PAL), mens kanalerne i Nordamerika er 6 MHz brede (NTSC). Dette gør det muligt at tildele mere båndbredde til downstream-datatrafik (dvs. fra netværket til brugeren, markeret "downstream" i figuren). Der er også en anden DOCSIS-standard i Japan.
DOCSIS 3.1 er den seneste version af standarden, der blev offentliggjort i Oktober 2013af konsortiet CableLabs (en) ; det tillader teoretiske hastigheder på op til 10 Gbit / s nedstrøms og 1 Gbit / s opstrøms . Den bruger OFDM- modulering , som samler 24 8 MHz kanaler grupperet i 192 MHz frekvensbånd ; 2192 MHz- bånd kan bruges af en enkelt abonnent, hvilket muliggør højere hastigheder end tidligere versioner af standarden.
I DOCSIS-netværk deles kabeltransmissionskapaciteten (transmission og modtagelseshastigheder) mellem abonnenter, der er tilsluttet det samme koaksialkabel ved hjælp af et princip svarende til det, der tillader deling af en GPON optisk fiber på et FTTH-netværk. For at multiplexere abonnentdatastrømme anvender DOCSIS adgangsmetoderne TDMA ( T ime D ivision M ultiple A ccess), S-CDMA ( S ynchronous C ode D ivision M ultiple A ccess) (DOCSIS 2.0 og 3.0) eller OFDM og OFDMA- kodninger til DOCSIS 3.1-standarden. Disse adgangsmetoder adskiller sig fra den ( CSMA / CD ), der bruges på ældre Ethernet- netværk, fordi DOCSIS-systemer ikke udviser kollisioner.
I DOCSIS-standarder er der flere variationer af OSI Layer 1 og Layer 2, der kan konfigureres, uanset adgangsmetoder. Digital QAM- modulering , op til 256QAM bruges til downstream-datastrømmodulation, og QPSK- eller 16QAM-moduleringer bruges til upstream-datastrømmodulation. Båndbredden for hver kanal strakte sig fra 400 kHz til 3,2 MHz i DOCSIS 1.0 / 1.1. Upstream (upstream) hastighed i DOCSIS 1.0 var begrænset til 5 Mbps og 10 Mbps i DOCSIS 1.1.
DOCSIS 2.0 medførte forbedringer i opstrømsstrømmen i begyndelsen af 2000'erne takket være tættere modulering (64QAM) og bredere kanaler (6,4 MHz i Europa). DOCSIS 2.0-standarden introducerede indgangsannullering på upstream-kanalen , hvilket forbedrer hastigheden betydeligt. Alle disse forbedringer tilsammen giver en uplink-hastighed på 30,72 Mbps pr. Kanal i DOCSIS 2.0. Alle versioner af DOCSIS 2.0-standarden giver en nedstrøms flow på op til 38 Mbit / s pr. Kanal.
Udviklingen i 2006 af DOCSIS 2.0-standarden til DOCSIS 3.0-standarden medførte nye tekniske forbedringer, herunder:
Siden 2013 har operatører implementeret en variant af DOCSIS 3.0-protokollen ved hjælp af en optisk fiber til abonnenten i stedet for koaksialkablet: RFoG (en) ( Radio Frequency over Glass ). Denne teknik gør det muligt for tv-kanaler og internetstrømme at eksistere sammen på den samme optiske fiber. Dette er den teknik, der er anvendt i Frankrig af Numericable-SFR på FTTHs offentlige initiativnetværk Ain og Dunkirk.
Med DOCSIS 3.1 opgiver vi for overførsel af "data" den gamle opdeling i kanaler (6 eller 8 MHz) nedarvet fra kabel-tv til fordel for OFDM / OFDMA- modulering, som kan bruge en stor del eller endda hele båndbredden af koaksialkablet; mere præcist anvendes den nedre del af frekvensbåndet ( ca. 5 til 100 MHz ) til opstrømsretningen og den øvre del (108 MHz til 1,2 GHz eller endnu mere) til nedstrømsretningen; fjernsynskanalerne bruger derefter IPTV- tilstande som i tilfælde af xDSL eller fiberoptiske kasser .
De første implementeringer af DOCSIS version 3.1 kunne forekomme omkring 2016, en udvikling, der er knyttet til kravene og behovene i stadig højere hastigheder og tilgængeligheden af udstyr, der er kompatibelt med denne standard (CMTS og kabelmodemer ). Bemærk, at denne tekniske udvikling vil kræve væsentlig arkitektonisk og materialemigrering; under overgangen skal netværket være vært for DOCSIS 3.0 sammen med DOCSIS 3.1 på det samme CMTS-udstyr.
De CMTS (en) ( C ble M Odem T ermination S ystem) er hovedenden udstyr, der anvendes ved kabel-selskaber; det svarer til den DSLAM ( D igital S ubscriber L ine A dgang M ultiplexer) teknologi xDSL ( D igital S ubscriber L ine). Den CMTS'en er den enhed, som de opstrøms og nedstrøms åbning er forbundet. For at tilvejebringe tovejskommunikation over en optisk fiber er det nødvendigt at bruge mindst to bølgelængder, en pr. Transmissionsretning, typisk ved 1310 nm for uplink (fra abonnenten) og omkring 1500 nm for downlink . På den koaksiale del er der generelt en højere gennemstrømning på downlinket på grund af støj i returkredsløbet (uplink) . For alle versioner af DOCSIS, op til og med DOCSIS 3.1, kan uplinks ikke overføre data så hurtigt som downlinks, de vigtigste årsager er støj fra interferens på linjen og i DOCSIS 3.0 / 3.1 det smallere frekvensbånd og det lavere antal aggregat kanaler, der er allokeret i opstrømsretningen .
Den kundens computer er forbundet til kabelmodem , som er forbundet med de CMTS'en gennem en aktiv "optisk node" (som leverer elektrisk til optisk konvertering) og gennem HFC -netværket . Den CMTS'en derefter ruter trafik mellem det kablede netværk og internettet . Kabeloperatørerne har fuld operationel kontrol over kabelmodemkonfigurationen ved hjælp af en server DHCP ( D ynamic M ost C onfiguration P rotocol ), der tilskriver kabelmodem og muligvis computerklientens IP-adresse.
Initialiseringsfasen til software i DOCSIS er generelt som følger (meget forenklet):
Derefter kan computeren / computere, der er tilsluttet modemmet, selv anmode om deres forbindelsesoplysninger (især en privat IP-adresse ) via DHCP- protokollen og fungere som på et konventionelt lokalt netværk .
Her er tre eksempler på debiteringer opstrøms og nedstrøms:
En optisk downlink-port kan give strøm til op til 1000 kabelmodemer . En opstrøms port kan drives af 150 modemer. Kapacitetstilpasning styres ved at mindske antallet af abonnenter på hver downlink- og uplink-port på CMTS og i DOCSIS 3.0 ved at øge antallet af kanaler, der er allokeret til hvert modem.