Data Over Cable Service Interface Specification ( DOCSIS ) er en standard som definerer regler og grensesnitt-, kommunikasjons- og konfigurasjonsprotokoller for datatransport og internettilgangssystemer ved hjelp aveldre koaksiale kabel- TV-nettverk. Det muliggjør tillegg av høyhastighets dataoverføring til eksisterende kabel-TV- systemer.
DOCSIS brukes av mange kabel-TV- operatører for å gi Internett- tilgang over deres eksisterende hybridfiber og koaksial (HFC) infrastruktur som betjener eller ble brukt av kabel-TV .
Følgende spesifikasjoner er gitt ut av CableLabs- organisasjonen :
DOCSIS 3.0 er standarden som gjaldt tidlig på 2010-tallet.
De europeiske versjonene av DOCSIS kalles EuroDOCSIS. Hovedforskjellen er kabelkanalene som i Europa har en båndbredde på 8 MHz (PAL), mens kanalene i Nord-Amerika er 6 MHz brede (NTSC). Dette gjør at mer båndbredde kan tildeles nedstrøms datatrafikk (dvs. fra nettverket til brukeren, merket "nedstrøms" i figuren). Det er også en annen DOCSIS-standard i Japan.
DOCSIS 3.1 er den nyeste versjonen av standarden, publisert i Oktober 2013av konsortiet CableLabs (en) ; det tillater teoretiske hastigheter på opptil 10 Gbit / s nedstrøms og 1 Gbit / s oppstrøms . Den bruker OFDM- modulering , som samler 24 8 MHz kanaler gruppert i 192 MHz frekvensbånd ; 2192 MHz- bånd kan brukes av en enkelt abonnent, og gir dermed høyere hastigheter enn tidligere versjoner av standarden.
I DOCSIS-nettverk deles kabeloverføringskapasiteten (overførings- og mottaksfrekvenser) mellom abonnenter som er koblet til den samme koaksialkabelen ved å bruke et prinsipp som ligner det som tillater deling av en GPON optisk fiber på et FTTH-nettverk. For å multiplekse abonnentdatastrømmer, DOCSIS benytter aksessmetoder TDMA ( t ime D ivision M lere A ccess), S-CDMA ( S ynchronous C ode D ivision M lere A ccess) (DOCSIS 2,0 og 3,0) eller OFDM og OFDMA kodinger for DOCSIS 3.1-standarden. Disse tilgangsmetodene skiller seg fra den ( CSMA / CD ) som brukes på eldre Ethernet- nettverk fordi DOCSIS-systemer ikke viser kollisjoner.
I DOCSIS-standarder er det flere varianter av OSI Layer 1 og Layer 2 som kan konfigureres, uavhengig av tilgangsmetoder. Digital QAM- modulering , opptil 256QAM brukes for nedstrøms datastrømmodulering, og QPSK eller 16QAM-modulasjoner brukes for oppstrøms datastrømmodulering. Båndbredden til hver kanal utvidet seg fra 400 kHz til 3,2 MHz i DOCSIS 1.0 / 1.1. Oppstrøms (oppstrøms) hastighet i DOCSIS 1.0 var begrenset til 5 Mbps, og 10 Mbps i DOCSIS 1.1.
DOCSIS 2.0 førte til forbedringer i oppstrømsstrømmen tidlig på 2000-tallet, takket være tettere modulering (64QAM) og bredere kanaler (6,4 MHz i Europa). DOCSIS 2.0-standarden introduserte inngangskansellering på oppstrøms kanalen , noe som forbedrer hastigheten betydelig. Alle disse forbedringene tilsammen gir en opplinkhastighet på 30,72 Mbps per kanal i DOCSIS 2.0. Alle versjoner av DOCSIS 2.0-standarden gir en nedstrøms strømning på opptil 38 Mbit / s per kanal.
I 2006 utviklet DOCSIS 2.0-standarden til DOCSIS 3.0-standarden nye tekniske forbedringer, inkludert:
Siden 2013 har operatører distribuert en variant av DOCSIS 3.0-protokollen ved å bruke, i stedet for koaksialkabelen, en optisk fiber til abonnenten: RFoG (en) ( Radio Frequency over Glass ). Denne teknikken gjør at TV-kanaler og Internett-strømmer kan eksistere på samme optiske fiber. Dette er teknikken som brukes av Numericable-SFR i Frankrike på FTTHs offentlige initiativnettverk i Ain og Dunkirk.
Med DOCSIS 3.1 forlater vi, for overføring av "data", den gamle inndelingen i kanaler (6 eller 8 MHz) arvet fra kabel-TV, til fordel for OFDM / OFDMA- modulering som kan bruke en stor del, eller til og med hele båndbredden til koaksialkabelen; mer presist brukes den nedre delen av frekvensbåndet ( ca. 5 til 100 MHz ) for oppstrømsretningen og den øvre delen (108 MHz til 1,2 GHz , eller enda mer) for nedstrømsretningen; TV-kanalene bruker deretter IPTV- modus som i tilfelle xDSL eller fiberoptiske bokser .
De første distribusjonene av DOCSIS versjon 3.1 kan forekomme, rundt 2016, en utvikling knyttet til kravene og behovene til stadig høyere hastigheter og tilgjengeligheten av utstyr som er kompatibelt med denne standarden (CMTS og kabelmodemer ). Merk at denne tekniske utviklingen vil kreve betydelig arkitektonisk og materialmigrering; under overgangen må nettverket være vert for DOCSIS 3.0 sammen med DOCSIS 3.1 på samme CMTS-utstyr.
De CMTS (en) ( C old M Odem T ermination S ystem) er hodeende utstyr som brukes av kabelselskaper; Det er ekvivalent med DSLAM ( D igital S ubscriber L ine A ccess M multiplek-ser) teknologi xDSL ( D igital S ubscriber L ine). Den CMTS er enheten som oppstrøms og nedstrøms porter er tilkoblet. For å tilveiebringe toveiskommunikasjon over en optisk fiber, er det nødvendig å bruke minst to bølgelengder, en per overføringsretning, typisk ved 1310 nm for uplink (fra abonnenten) og rundt 1500 nm for nedlink . På koaksialdelen er det på grunn av støyen i returkretsen (uplink) generelt høyere gjennomstrømning på nedlinket . For alle versjoner av DOCSIS, til og med DOCSIS 3.1, kan uplinks ikke overføre data så raskt som nedlenker, de viktigste årsakene er støy fra interferens på linjen, og i DOCSIS 3.0 / 3.1, det smalere frekvensbåndet og det lavere antallet aggregat kanaler som er tildelt i oppstrømsretningen .
Den kundens datamaskin er koblet til kabelmodem , som er forbundet med de CMTS gjennom en aktiv "optisk node" (som gir elektrisk til optisk konvertering) og gjennom HFC -nettverket . Den CMTS deretter ruter trafikk mellom kablet nettverk og Internett . Kabeloperatørene har full operativ kontroll over kabelmodemkonfigurasjonen ved å bruke en server DHCP ( D ynamic M ost C onfiguration P rotocol) som tilskriver kabelmodem og muligens datamaskinklientens IP-adresse.
Initialiseringsfasen for programvare i DOCSIS er generelt som følger (sterkt forenklet):
Deretter kan datamaskinen (e) som er koblet til modemet selv be om tilkoblingsinformasjon (spesielt en privat IP-adresse ) via DHCP- protokollen , og fungere som på et konvensjonelt lokalt nettverk .
Her er tre eksempler på oppstrøms og nedstrøms debet:
En downlink optisk port kan drive opptil 1000 kabelmodemer . En oppstrøms port kan drives av 150 modemer. Kapasitetstilpasning styres ved å redusere antall abonnenter på hver nedlink- og uplink-port på CMTS, og i DOCSIS 3.0 ved å øke antall kanaler som er tildelt hvert modem.