DOCSIS, definerer grensesnittet mellom termineringsenhet (CMTS) og modem (CM, ofte kalt kabelmodem) som brukes til dataoverføring over kabel-TV-systemer for å kunne tilby f.eks. bredbånds tilgang til Internett.

Utvikling av DOCSIS-standardene startet som et initiativ fra de amerikanske kabel-TV-operatørenes bransjeorganisasjon CableLabs på midten av 1990-tallet. Utgangspunkt var da det amerikanske TV-distribusjonssystemets 6 MHz kanalavstand. Tidligere systemer for kabel-TV hadde kringkastingsstruktur (en-til-mange) med signaloverføring kun i retning fra tjenesteleverandør ut til kunden. Forsterkere underveis i nettet var derfor av enveis type.  Tjenestene var kun analog TV- og radio. 

Med utviklingen av digital-TV (DVB) og MPEG-2-koding så man fort at analog distribusjon var en storforbruker av båndbredde mens man kunne øke båndbredden ved modulasjon av digitale signaler på samme frekvensplassen. Senere, på slutten av 1990-tallet, ble nettkvaliteten såpass bra at man på plassen til en analog TV kanal kunne overføre netto 51 Mbit/s (256 QAM).

Denne utviklingen åpnet også for å distribuere andre digitale tjenester på samme måte, dvs. å multiplekse flere digitale signaler inn på plassen til hver analoge kanal. Til å begynne med var slike systemer proprietære (ikke-standardiserte) og DOCSIS startet som et initiativ til å få laget omforente standarder som ga mulighet for blanding av utstyr og systemer fra flere leverandører.

I følge Nkoms markedsrapport for 2015 var det ved siste årsskifte om lag 630 000 bredbåndsaksesser over kabel-TV-nett i Norge.

I de nettene som en gang ble bygget for å tilby enveis distribusjon av analoge radio- og TV-kanaler kan man ved bruk av DOCSIS i dag tilby et bredt spekter av toveis tjenester som TV-distribusjon i analogt og digitalt format (DVB), samt en rekke IP-baserte tjenester som videokonferanser, generell bredbåndsaksess, IP-telefoni / bredbåndstelefoni og IPTV. Bredbåndsaksessene har utviklet seg etter behovet i markedet og har vært drivende for DOCSIS-utviklingen med stadig høyere bitrater (båndbredder) ut til abonnentene.

I 2016 leverte begge de to største kabel-TV-operatørene i Norge et bredt spekter av bredbåndsaksesser opp til 500 Mbit/s nedstrøms basert på DOCSIS 3.0.

Dette tilsier at de færreste av oss vil ha behov for å bytte ut koaksialkablene med nye fiberkabler for å få tilfredsstillende kapasitet på bredbåndsaksessene.

DOCSIS har vært gjennom flere oppdateringer siden starten, med stadig bedre kodeteknikker, modulasjonsteknikker, nye tjenestetyper, bedre kvalitet og høyere kapasitet. Frem til versjon 3.0 var DOCSIS basert på den tradisjonelle kanalstrukturen for kabel-TV-nett (6 MHz for Nordamerika og 8 MHz for Europa) for oppstrøms og nedstrøms dataoverføring. Fra og med versjon 3.1 (5. generasjon) har man gått bort fra denne rigide kanalstrukturen og håndterer nå hele kabelens frekvensbånd i store frekvensblokker. Det er fortsatt definerte frekvensbånd som brukes for nedstrøms og oppstrøms transmisjon i det europeiske frekvensspekteret fra 5 til 862 MHz, men bredden på de ulike frekvensblokkene er fleksible og kan bedre tilpasses behovet for ulike tjenester.

Et viktig prinsipp er at de nye DOCSIS-variantene skal være bakoverkompatible, dvs. at nye systemer skal kunne brukes i samme kabel-TV-nett som forrige versjon systemer.

Utgangspunktet for DOCSIS var bruk av kanalplassen fra analog TV-distribusjon til enten digital-TV eller ulike former for bredbåndstjenester. Siden Digital-TV var basert på kringkastingsstruktur (en-til-mange) måtte DOCSIS også ha tilgjengelig returkanal fra hver bruker inn til operatørens sentral (CMTS).

Prinsippet brukt i DOCSIS er at man har et antall definerte frekvensbånd med bredde 8 MHz (Europa) som opprinnelig var laget for bruk til distribusjon av TV-kanaler over bakke-, satellitt- eller koakskabelnett. For å kunne etablere digital transmisjon av bredbåndsaksesser velger man ut et antall av disse 8 MHz kanalene der man i stedet for analogt TV-signal modulerer bærebølgen med det digitale nyttesignalet med bruk av Quadrature Amplitude Modulation (QAM).

Modulering/demodulering skjer i Cable Modem Termination System (CMTS) i leverandørens hovednode og Cable Modem (CM) hos kunden, over et såkalt Hybrid Fiber/Coax-nett (HFC). Gjennom utviklingen fra starten på 1990-tallet og frem til i dag har man tatt i bruk stadig mer effektive varianter av modulasjonsteknikkene.

Med DOCSIS 3.1 har man tatt i bruk et helt nytt konsept for bruk av frekvensbåndene. Man bruker nå frekvensblokker på 24–192 MHz nedstrøms. På disse modulerer man et stort antall smale sub-bærebølger på 25 eller 50 kHz ved bruk av frekvensmultipleksing (OFDM, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Hver av sub-bærebølgende moduleres med opptil 4096 QAM som gir en 50 % kapasitetsøkning i forhold til dagens 256 QAM. Denne høye modulasjonsraten er  mulig fordi de smale sub-bærebølgene er lite følsomme for støy  f.eks. i form av ekko samtidig som feilkorreksjonssystemet (LDPC, low-density parity-check) er svært effektivt. I tillegg er systemet adaptivt; dvs. at hvis støyen øker vil modulasjonsraten automatisk gå ned f.eks. fra 4096 QAM til 1024 QAM og fortsatt kunne overføre ganske stor kapasitet. Hvis støyen reduseres økes modulasjonsraten igjen automatisk. Dette gjelder både opp- og nestrøms transmisjon.

Ett av hovedmålene med DOCSIS var å utvikle systemer basert på åpne, internasjonale standarder. Flere standardiseringsorganisasjoner har være med på utviklingen av DOCSIS og EuroDOCSIS, og ulike initiativer og løsninger har blitt spilt frem og tilbake mellom disse. Alle CableLabs-, ITU-T- og ETSI-standarder kan lastes ned gratis fra organisasjonenes nettsteder for den som ønsker detaljert teknisk informasjon.

Den amerikanske non-profit bransjeorganisasjonen CableLabs startet DOCSIS-arbeidet og har standardisert de ulike variantene av DOCSIS (1.0, 1.1, 2.0, 3.0 og 3.1). Disse er i utgangspunktet laget for amerikanske kabel-TV-nett med sin 6 MHz kanalstruktur men har også definert europeiske og asiatiske varianter pga ulikheter mellom kanalkonsepter i disse regionene. 

De ulike standardene fra CableLabs har blitt spilt inn til ITU-T og adoptert som formelle globale standarder, fortsatt med ulike tillegg (Annexes) for regionale varianter. Disse standardene er definert i J-serien med Recommendation fra ITU-T. 

European Telecommunications Standards Institute (ETSI) har laget formelle europeiske telekommunikasjonsstandarder for DOCSIS som del av det europeiske DVB-konseptet og som nå i dagligtale kalles EuroDOCSIS (DVB var et eget prosjekt fra starten men blir nå videreført i regi av ETSI). ETSI lager ETSI Technical Standards (ETS) som ofte får status som European Norm (EN). ETSI har også gitt regionale innspill som har blitt del av ITU-T-standardene. 

 

 

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.