NET 4/2022

25 04/22 Docsis entwickelt sich weiter die ursprünglich nur für die Verteilung von Programmen konzipiert waren, wurde von der Cable Labs Research Group und der SCTE (Society of Cable Telecommunicati- ons Engineers) das Übertragungsprotokoll Docsis (Data over Cable Service Interface Specification) als Standard entwickelt und dessen Fortschreibung übernommen. Docsis 4.0 ist die neueste Version. Datenübertragung in Kabelnetzen Bei Docsis handelt es sich im Gegensatz zu DVB um individuelle Punkt-zu-Punkt-Ver- bindungen auf Basis des Internetprotokolls (IP). Der zunehmende Bedarf an Datenrate hat dazu geführt, dass ab Docsis 3.1 das Mehrträgerverfahren OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplex) zum Einsatz kommt. Dabei sind in den Übertragungs- kanälen stets mehrere Trägerfrequenzen vorhandenen, die jeweils einzeln mit Pha- senumtastung (Phase Shift Keying – PSK) oder Quadratur-Amplitudenmodulation (Quadrature AmplitudeModulation –QAM) moduliert werden. Die gewählten Abstände derTrägerfrequenzen stellen dabei sicher, dass die Spektren der modulierten Träger genau in den Nullstellen der benachbarten Träger liegen. Es tritt deshalb keine Störbeeinflus- sung zwischen den moduliertenTrägern auf. Mit Docsis 3.1 sind theoretisch Datenraten bis 1Gbit/s imDownstream(DS) verfügbar, real ist es aber nur etwa die Hälfte. Es handelt sich allerdings bisher dabei um unsymmetrische Internetzugänge, bei denen die Datenrate des Upstreams (US) nur etwa 10 % der DS-Datenrate ausmacht. Diese Situation ist für Kabelkunden inzwischen unbefriedigend. Als Zielvorstellung gelten deshalb symmetrische Internetanschlüsse mit möglichst hoher Datenrate, die also für Down- und Upstream gleiche Werte aufweisen. Diesem Problem wird durch die aktuelle Version Docsis 4.0 Rechnung getragen. Sie bietet zwei Möglichkeiten für eine signifikante Steigerung der verfügbaren Datenrate. Außerdem werden Latenzzeiten (Latency) von typisch 1 ms als Low Latency Docsis (LLD) gewährleistet, was für zeitkri- tische Anwendungen von hoher Bedeutung ist und die Stabilität des Netzes fördert. Höhere Datenraten lassen sich durch Vollduplex-Docsis (Full Duplex – FDX) erreichen. Dabei werdenTeile des im Kabelnetz verfügbaren Spektrums gleich- zeitig für DS und US genutzt. Für diese Art der Übertragung müssen allerdings die CMTS (CableModemTermination System) in der Kopfstelle und die Kabelmodems bei den Kabelkunden entsprechend ausgelegt sein. Beide ermöglichen im Verbund die angestrebte bidirektionale Datenkommu- nikation. Bei FDX liegt ein Zeitmultiplex- verfahren vor, weil das Kabelmodem beim Nutzer und die CMTS in der Kopfstelle entweder senden oder empfangen, aber nie gleichzeitig, sondern zeitlich gestaffelt. Dabei ist der schnelle Wechsel zwischen Senden und Empfangen von großer Bedeutung, weil die Höhe der Umschaltgeschwindigkeit denWirkungsgrad des FDX-Verfahrens be- stimmt. Bei Docsis 4.0 sind derzeit folgende Frequenzbereiche für die Nutzung festgelegt: • US: 5 MHz – 684 MHz; • DS: 108 MHz – 1.218 MHz. Der überlappende Bereich von 108 bis 684 MHz erfüllt dabei die in der ITU-TRec J.112 definierten Mindestanforderungen für das FDXOperational Frequency Band.Mit FDX ist es möglich, symmetrische Datenraten für den DS und US von bis zu 10 Gbit/s real verfügbar zu machen. Interferenzen bei FDX Da in Kabelnetzen bei jeder Anschlussdo- se (Tap) ein Kabelmodem erforderlich ist, kann es bei FDX zu folgenden Interferenzen zwischen den Upstream- und Downstream- Signalen kommen: • Co-Channel-Interferenz (CCI); • Adjacent-Leakage-Interferenz (ALI) • Adjacent-Channel-Interferenz (ACI). CCI entsteht, wenn ein Kabelmodem auf Bild 2: Die Adjacent-Leakage-Interferenz gibt an, wie stark die gesendete Energie des Upstream-Signals andere Down- stream-Signale beeinflusst