Data Over Cable Service Interface Specification

Abkürzung: DOCSIS

DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) beschreibt, wie über ein für Fernsehen gebautes Kabelnetz Daten übertragen werden. Der Standard wird von CableLabs entwickelt, einem Zusammenschluss nordamerikanischer Kabelnetzbetreiber.

Für den europäischen Markt existiert eine angepasste Fassung, die den hier üblichen Kanalraster von 8 MHz berücksichtigt statt der nordamerikanischen 6 MHz.

Zugriffsverfahren

DOCSIS arbeitet auf einem geteilten Medium: Alle Anschlüsse eines Netzsegments hängen am selben Koaxialstrang. Daraus ergibt sich eine deutliche Asymmetrie im Zugriffsverfahren.

Im Hinkanal sendet die Kopfstelle fortlaufend; jedes Modem empfängt alles und filtert heraus, was für es bestimmt ist. Das ist unkompliziert, weil nur ein Sender existiert.

Im Rückkanal senden viele Modems auf dieselbe Leitung. Damit sie sich nicht überlagern, fordern sie Sendezeit an und bekommen sie von der Kopfstelle zugeteilt. Dieser Anforderungs- und Zuteilungsvorgang kostet Zeit, bevor überhaupt ein Byte übertragen wird — der Hauptgrund für die vergleichsweise hohe Latenz von Kabelanschlüssen.

Das zuständige Gerät in der Kopfstelle heißt Cable Modem Termination System.

Generationen

Version 3.0 brachte den entscheidenden Sprung: Statt einen einzelnen Fernsehkanal für Daten zu nutzen, werden mehrere gebündelt. Die Datenrate wächst damit annähernd linear mit der Zahl der gebündelten Kanäle.

Version 3.1 ersetzt das kanalweise Vorgehen durch ein Mehrträgerverfahren, das den verfügbaren Bereich als Ganzes nutzt, ergänzt um höhere Modulationsstufen und eine leistungsfähigere Fehlerkorrektur. Sie ist die Grundlage für Gigabit-Angebote über Kabel und der Grund, warum in Versorgungsstatistiken Kabelgebiete hohe Gigabit-Anteile aufweisen.

Version 4.0 adressiert die Asymmetrie. Sie erweitert den nutzbaren Frequenzbereich und ermöglicht symmetrische Datenraten im Gigabit-Bereich — erfordert dafür aber einen Umbau der Verstärkertechnik im gesamten Segment.

Der Rückkanal

Kabelnetze waren ursprünglich einseitig ausgelegt. Der Rückkanal wurde nachträglich eingerichtet und erhielt einen schmalen Bereich am unteren Ende des Spektrums, in Europa zunächst zwischen 5 und 65 MHz.

Diese Aufteilung begrenzt die Datenrate im Versand unabhängig davon, wie leistungsfähig der Hinkanal ausgebaut ist. Ein Anschluss mit 1000 Mbit/s im Empfang erreicht typischerweise 50 Mbit/s in Gegenrichtung.

Neuere Festlegungen verschieben die Grenze zwischen Rück- und Hinkanal nach oben und vergrößern den Rückkanalbereich erheblich. Da davon alle Verstärker eines Segments betroffen sind, schreitet die Umstellung langsam voran.

Dienstgüte

DOCSIS kennt Verkehrsklassen mit unterschiedlichen Zusicherungen. Praktisch genutzt wird das vor allem für Telefonie über das Kabelnetz, die eine bevorzugte Behandlung erhält, damit Gespräche auch bei ausgelasteter Datenverbindung stabil bleiben.

Dieselben Mechanismen dienen dazu, vertraglich zugesagte Datenraten durchzusetzen und einzelne Anschlüsse zu begrenzen, damit sie ein Segment nicht allein auslasten.