Data Over Cable Service Interface Specification


Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) ist ein von von CableLabs und weiteren Firmen entwickelter Standard, der die Anforderungen für Datenübertragungen auf den OSI-Schichten 1 und 2 in einem Breitbandkabelnetz festlegt. Der wichtigste Anwendungsbereich von DOCSIS besteht in der schnellen Übertragung von Daten über bestehende CATV-Netze. DOCSIS 1.0 kam 1997 heraus und wurde 1998 von der ITU 1998 als ITU-T Recommendation J.112 ratifiziert. 1999 folgte Version 1.1, die QoS-Möglichkeiten mitbrachte. DOCSIS 2.0 wurde 2002 vor dem Hintergrund der stärkeren Nachfrage nach symmetrischen Echtzeitdatendiensten wie IP-Telefonie vorgestellt und ermöglichte höhere Datenraten und IPv6-Kompatibilität. Im Jahr 2006 folgte DOCSIS 3.0, die durch Bündelung und flexible Vergabe von HF-Kanälen nochmals wesentlich höhere Nutzbandbreiten verspricht.

DOCSIS spezifiziert downstream Datentransferraten zwischen 27 und 32 MBit/s pro Fernsehkanal im Frequenzbereich von 50 MHz bis etwa 862 MHz sowie upstream Datentransferraten zwischen 320 KBit/s und 10 MBit/s pro Kanal im Frequenzbereich von 5 bis 42 MHz. Dabei liegt ein HF-Kanalraster mit einer Bandbreite von 6 MHz entsprechend der amerikanischen NTSC-Fernsehnorm zu Grunde. Da in Europa aber wegen der PAL-Fernsehnorm HF-Kanäle mit einer Bandbreite von 8 MHz verwendet werden, beträgt hier die maximale Downstream-Datenrate pro Kanal bei DOCSIS 3.0 sogar 50 MBit/s. Die an die Kanalaufteilung im 8 MHz-Raster angepasste DOCSIS-Variante wird EuroDOCSIS genannt.

Die zu übertragenen Daten werden mit QAM 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 der Layer-2 verwendet DOCSIS eine Kombination von Zeitscheiben-Multiplexing und Code Division Multiplexing.

Die DOCSIS-Architektur besteht im Wesentlichen aus zwei Bestandteilen. Auf der Kundenseite wird ein Kabelmodem installiert, dass mit dem TV-Kabel-Anschluss verbunden wird und Ethernet-, manchmal auch Telefon- und USB-Schnittstellen für den Anschluss der Teilnehmer-Endgeräte hat. In der Kabelkopfstation des Anbieters gibt es ein Cable Modem Termination System (CMTS), das vergleichbar mit einem DSLAM den Anschluss an einen IP-Backbone und zum Internet herstellt. Über das DOCSIS Media Access Control (MAC) kann der Kabelnetzbetreiber das Kabelmodem konfigurieren, die Übertragungsbandbreiten regulieren und bestimmte Dienste aktivieren oder deaktivieren.

Ein TV-Kabel teilen sich prinzipiell immer eine ganze Reihe von Fernsehteilnehmern. In einem Kabel gibt es zwar eine ganze Anzahl von Kanälen, von diese wird bis DOCSIS 2.0 aber pro Verbindung nur eine fest zugewiesen. Verwenden mehrere Teilnehmer zufällig den gleichen Kanal, so sinkt die effektive Bandbreite, da sie zwischen den Teilnehmer aufgeteilt wird.

Ab DOCSIS 3.0 ist dies besser gelöst. Dort werden immer mehrere Kanäle für eine Verbindung verwendet und die Kanäle können auch gewechselt werden. Bisher ist vorgesehen, bis zu 16 Kanäle zu bündeln, was einer maximalen Datenrate von 800 MBit/s entsprechen würde. Technisch ist sogar noch mehr möglich.

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