Data Over Cable Service Interface Specification ( DOCSIS ) è uno standard che definisce regole e protocolli di interfaccia, comunicazione e configurazione per i sistemi di trasporto dati e di accesso a Internet che utilizzano reti televisive via cavo coassiali legacy. Consente l'aggiunta del trasferimento dati ad alta velocità ai sistemi televisivi via cavo esistenti.
DOCSIS è utilizzato da molti operatori di televisione via cavo per fornire accesso a Internet sulla loro infrastruttura ibrida in fibra e coassiale (HFC) esistente che serve o è stata utilizzata dalla televisione via cavo .
Le seguenti specifiche sono state rilasciate dall'organizzazione CableLabs :
DOCSIS 3.0 è lo standard in vigore all'inizio degli anni 2010.
Le versioni europee di DOCSIS sono chiamate EuroDOCSIS. La differenza principale sono i canali via cavo che in Europa hanno una larghezza di banda di 8 MHz (PAL), mentre in Nord America i canali sono larghi 6 MHz (NTSC). Ciò consente di allocare più larghezza di banda al traffico dati a valle (cioè dalla rete all'utente, contrassegnato come "downstream" nella figura). C'è anche uno standard DOCSIS diverso in Giappone.
DOCSIS 3.1 è la versione più recente dello standard, pubblicata in Ottobre 2013dal consorzio CableLabs (en) ; consente velocità teoriche fino a 10 Gbit / s downstream e 1 Gbit / s upstream . Utilizza la modulazione OFDM , che aggrega 24 canali a 8 MHz raggruppati in bande di frequenza da 192 MHz ; Le bande 2 192 MHz possono essere utilizzate da un singolo abbonato, consentendo così velocità più elevate rispetto alle versioni precedenti dello standard.
Nelle reti DOCSIS, la capacità di trasmissione via cavo (velocità di trasmissione e ricezione) è condivisa tra gli abbonati collegati allo stesso cavo coassiale utilizzando un principio simile a quello che consente la condivisione di una fibra ottica GPON su una rete FTTH. Per multiplex flussi di dati dell'abbonato, DOCSIS impiega il metodi di accesso TDMA ( T empo D iVision M ultiple A ccesso), S-CDMA ( S ynchronous C ode D iVision M ù A ccesso) (DOCSIS 2.0 e 3.0) o OFDM e OFDMA codifiche per lo standard DOCSIS 3.1. Questi metodi di accesso differiscono da quello ( CSMA / CD ) utilizzato sulle reti Ethernet legacy perché i sistemi DOCSIS non presentano collisioni.
Negli standard DOCSIS, esistono diverse varianti di OSI Layer 1 e Layer 2 che possono essere configurate, indipendentemente dai metodi di accesso. Modulazione QAM digitale , fino a 256QAM viene utilizzata per la modulazione del flusso di dati a valle e le modulazioni QPSK o 16QAM vengono utilizzate per la modulazione del flusso di dati a monte. La larghezza di banda di ciascun canale è stata estesa da 400 kHz a 3,2 MHz in DOCSIS 1.0 / 1.1. La velocità upstream (upstream) in DOCSIS 1.0 era limitata a 5 Mbps e 10 Mbps in DOCSIS 1.1.
DOCSIS 2.0 ha portato miglioramenti nel flusso a monte all'inizio degli anni 2000, grazie a una modulazione più densa (64QAM) e canali più ampi (6,4 MHz in Europa). Lo standard DOCSIS 2.0 ha introdotto la cancellazione dell'ingresso sul canale upstream , che migliora notevolmente la velocità. Tutti questi miglioramenti combinati forniscono una velocità di uplink di 30,72 Mbps per canale in DOCSIS 2.0. Tutte le versioni dello standard DOCSIS 2.0 forniscono un flusso a valle fino a 38 Mbit / s per canale.
L'evoluzione, nel 2006, dello standard DOCSIS 2.0 allo standard DOCSIS 3.0 ha portato nuovi miglioramenti tecnici tra cui:
Dal 2013, gli operatori hanno implementato una variante del protocollo DOCSIS 3.0 utilizzando, al posto del cavo coassiale, una fibra ottica per l'abbonato: RFoG (en) ( Radio Frequency over Glass ). Questa tecnica consente ai canali televisivi e ai flussi Internet di coesistere sulla stessa fibra ottica. Questa è la tecnica implementata in Francia da Numericable-SFR sulle reti di iniziativa pubblica FTTH di Ain e Dunkerque.
Con DOCSIS 3.1 si abbandona, per il trasferimento dei "dati", la vecchia divisione in canali (6 o 8 MHz) ereditata dalla televisione via cavo, a favore della modulazione OFDM / OFDMA che può utilizzare gran parte, o addirittura l'intera larghezza di banda il cavo coassiale; più precisamente, la parte inferiore della banda di frequenza (da circa 5 a 100 MHz ) viene utilizzata per la direzione a monte e la parte superiore (da 108 MHz a 1,2 GHz , o anche più) per la direzione a valle; i canali televisivi utilizzano quindi le modalità IPTV come nel caso dei box xDSL o delle fibre ottiche.
Le prime implementazioni di DOCSIS versione 3.1 potrebbero avvenire, intorno al 2016, un'evoluzione legata alle richieste ed esigenze di velocità sempre più elevate e alla disponibilità di apparati compatibili con questo standard (CMTS e modem via cavo ). Si noti che questo sviluppo tecnico richiederà una significativa migrazione architettonica e materiale; durante la transizione, la rete dovrà ospitare DOCSIS 3.0 insieme a DOCSIS 3.1, sulla stessa apparecchiatura CMTS.
I CMTS (en) ( C ble M odem T ine S istema) è l'apparecchiatura estremità di testa utilizzato da società via cavo; è equivalente alla tecnologia DSLAM ( D igital S ubscriber L ine A ccess M ultiplexer) xDSL ( D igital S ubscriber L ine). Il CMTS è il dispositivo a cui sono collegate le porte upstream e downstream. Per fornire una comunicazione bidirezionale su una fibra ottica, è necessario utilizzare almeno due lunghezze d'onda, una per direzione di trasmissione, tipicamente a 1310 nm per l' uplink (dall'abbonato) e circa 1500 nm per il downlink . Sulla parte coassiale, a causa del rumore nel circuito di ritorno (uplink), c'è generalmente un throughput più elevato sul downlink . Per tutte le versioni di DOCSIS, fino ae includendo DOCSIS 3.1, uplink non può trasferire dati più velocemente downlink, lo più a causa del rumore da interferenze sulla linea e, in DOCSIS 3.0 / 3.1, la banda di frequenza stretta e il basso numero di aggregato canali allocati nella direzione a monte .
Il computer del cliente è connesso al modem via cavo , che è collegato al CMTS tramite un "nodo ottico" attivo (che fornisce la conversione da elettrico a ottico) e attraverso la rete HFC . Il CMTS quindi instrada il traffico tra la rete cablata e Internet . Gli operatori via cavo hanno il pieno controllo operativo della configurazione modem via cavo utilizzando un server DHCP ( D inamico M ost C ONFIGURAZIONE P rotocol) che attribuisce al modem via cavo ed eventualmente il calcolatore indirizzo IP del client.
La fase di inizializzazione del software in DOCSIS è generalmente la seguente (notevolmente semplificata):
Quindi, i computer collegati al modem possono richiedere loro stessi le informazioni di connessione (in particolare un indirizzo IP privato) tramite il protocollo DHCP e agire come su una rete locale convenzionale.
Di seguito sono riportati tre esempi di addebiti a monte e a valle:
Una porta ottica downlink può alimentare fino a 1000 modem via cavo . Una porta upstream può essere alimentata da 150 modem. L'adattamento della capacità viene gestito diminuendo il numero di abbonati su ciascuna porta di downlink e uplink del CMTS e, in DOCSIS 3.0, aumentando il numero di canali allocati a ciascun modem.