DOCSIS 3.1

Heute stehen die Kabelnetzbetreiber vor der großen Herausforderung, ihre DOCSIS-3.1-Installationen so schnell wie nie zuvor in Betrieb zu nehmen.

Warum ist das so? Weil die Kunden eine immer größere Bandbreite verlangen und sich der Wettbewerb durch neue Mitbewerber verschärft.

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  • Was ist DOCSIS 3.1?

    DOCSIS 3.1 ist die aktuelle Version des als „Data Over Cable Service Interface Specification“ oder DOCSIS bezeichneten Telekommunikationsstandards. Dieser Standard definiert, wie vorhandene Koaxialkabel-Installationen in Verbindung mit einem Kabelmodem um die Highspeed-Breitband-Datenübertragung und alle Internetdienste zu erweitern sind.

    Er wurde 1998 ursprünglich von CableLabs entwickelt, seitdem mehrfach überarbeitet und hat im Laufe der Jahre bei der Übertragungsrate ein exponentielles Wachstum erfahren.

  • Messtechnik für DOCSIS 3.1 von VIAVI

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  • Welche Datenraten ermöglicht DOCSIS 3.1?

    Obgleich die Glasfaser in Bezug auf die Bandbreite und Datenrate als Übertragungsmedium gegenüber dem Koaxialkabel noch im Vorteil ist, konnte DOCSIS mit wegweisenden Technologien wie Kanalbündelung deutlich aufholen. Zudem hat sich DOCSIS 3.1 aufgrund anderer attraktiver Leistungsmerkmale als praktikable Alternative zur Glasfaser etabliert. Erfahren Sie mehr über die Datenraten und die Vorzüge von DOCSIS 3.1.

    Mit der Entwicklung der Vollduplex-Version scheint die Zukunft der DOCSIS-Technologie zudem auf Jahre hinaus gesichert. In der Tat deuten Experten an, dass DOCSIS 4.0, wenn es dann reif für die Einführung ist, Internet-Downstream-Raten von bis zu 60 Gbit/s und damit sechs Mal mehr als DOCSIS 3.1 erreichen könnte. Dafür würde diese Version dann bis zu 6 GHz des verfügbaren Kabelspektrums nutzen. Vor dem Hintergrund dieser absehbaren Entwicklungen wird die DOCSIS-Technologie bis in das nächste Jahrzehnt hinein weiter eindrucksvolle Vorteile bieten.

    Der DOCSIS-Standard 

    1994 bildete das Institute of Electronic and Electrical Engineering (IEEE) eine Arbeitsgruppe aus Branchenspezialisten, die einen internationalen Standard für Kabelmodems ausarbeiten sollte. Als die lang erwartete Spezifikation nach über zwei Jahren noch immer nicht erstellt war, haben sich die Kabelnetzbetreiber zusammengesetzt, die Multimedia Cable Network System Partners Ltd. (MCNS) gegründet und mit der Ausarbeitung eines eigenen Entwurfs begonnen. Das Ergebnis war die Version DOCSIS 1.0.

    1998 startete CableLabs sein Zertifizierungsprogramm für DOCSIS-Hardware, um die Interoperabilität zwischen den Geräten verschiedener Anbieter sicherzustellen. Diese Anstrengungen wurden im Laufe der Jahre fortgesetzt und haben zu den aktuellen Versionen DOCSIS 3.1 und DOCSIS 3.1 Full Duplex geführt. Die Internationale Fernmeldeunion (International Telecommunications Union, ITU) hat mehrere DOCSIS-Versionen als internationale DOCSIS-Standards anerkannt. Allerdings sind gelegentlich Anhänge zum Standard erforderlich, um die unterschiedliche Zuteilung von Frequenzen und Bandbreiten außerhalb der USA, wie EuroDOCSIS, zu berücksichtigen. Die Zertifizierung erfolgt häufig durch andere Organisationen für die betreffende Region bzw. in dem jeweiligen Land.

    Steigende DOCSIS-Datenraten 

    Obgleich die rasante Verbreitung des Kabelfernsehens die treibende Kraft hinter der Verabschiedung eines einheitlichen Standards für Koaxialkabel-Verbindungen gewesen sein mag, haben diese Anstrengungen letztendlich zu einer bemerkenswert schnellen Internet-Datenübertragung geführt. Diese Entwicklung hält heute noch an, um mit der unablässig steigenden Nachfrage nach mehr Bandbreite Schritt zu halten. 

    Auch wenn die ersten DOCSIS-Internetverbindungen alle früheren Datenraten deutlich überstiegen, bestand in den Anfangszeiten die große Innovation vielleicht eher darin, dass das TV-Koaxialkabel überhaupt für die Übertragung von Internet verwendet wurde. Mit der Einführung der Version DOCSIS 1.1. im Jahr 1999 verlagerte sich der Schwerpunkt von der Erhöhung der DOCSIS-Datenrate auf die Verbesserung der Dienstgüte (Quality of Service, QoS) durch Ausbau des Datenschutzes und Priorisierung des Datenverkehrs. Auch wenn immer noch nur ein einziger Kanal genutzt wurde, erreichte DOCSIS im Download normalerweise bereits eine Rate von 40 Mbit/s und im Upload 10 Mbit/s. 

    Zur Jahrtausendwende arbeiteten die Entwickler jedoch schon mit Eifer daran, die Upload-Geschwindigkeit auf Werte zu steigern, die symmetrische Anwendungen, wie Peer-to-Peer Filesharing und VoIP, ermöglichten. 2002 wurde dann DOCSIS 2.0 veröffentlicht. Diese neue Version nutzte eine größere Bandbreite, um die Upload-Rate auf 30 Mbit/s anzuheben, während man im Download auf dem Niveau von DOCSIS 1.1 verharrte. 

    Die Verbreitung von Streaming-Diensten und anderer datenintensiver Innovationen machte eine höhere DOCSIS-Datenrate und -Kapazität zwingend erforderlich. Da das Austauschen bzw. die Neuplanung vorhandener Koaxialkabel-Installationen nicht in Frage kam, musste über den gleichen Querschnitt mehr Verkehr und zudem bei exponentiell steigender Geschwindigkeit übertragen werden. Wenn man diese Anforderung auf die Autobahnen übertragen würde, hätte das sicherlich einen sofortigen Verkehrskollaps zur Folge. DOCSIS 3.0 war jedoch die Innovation, die diese anspruchsvolle Herausforderung mit Bravour bewältigte.

    Maximale Datenraten von DOCSIS 3.0

    In Bezug auf Bandbreite und Datenrate ist die Glasfaser dem Koaxialkabel zweifellos überlegen. Mit ihren geringen Abmessungen, dem niedrigen Stromverbrauch über große Entfernungen und der Übertragung bei Lichtgeschwindigkeit setzen Glasfaserkabel-Installationen, darunter bis in die Wohnung (FTTH), völlig neue Maßstäbe für die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Um hier nicht ins Hintertreffen zu geraten, musste für die DOCSIS-Übertragung ein überzeugendes Argument gefunden werden. Dies gelang mit der Version DOCSIS 3.0 und einer maximalen Download-Rate von mehr als 1 Gbit/s, wobei sich die Upload-Geschwindigkeit auf mindestens 200 Mbit/s erhöhte. Dieser Entwicklungssprung war durch eine neue Technologie möglich, die als Kanalbündelung (Channel Bonding) bezeichnet wird. 

    In diesem Zusammenhang bedeutet „Bündelung“, dass Datensegmente gleichzeitig über mehrere Kanäle übertragen und am Zielort wieder zusammengesetzt werden. Damit ist es möglich, die verfügbare Bandbreite effizienter auszunutzen. Dem Modem erscheinen die gebündelten Kanäle wie einzelne Teile eines größeren Kanals, auch wenn sie physisch voneinander getrennt sind und nicht notwendigerweise nebeneinander liegen. Diese neue Technologie versetzt die Kabelmodems in die Lage, mehrere Kanäle mit Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) zum Senden und zum Empfangen von Daten in Gruppen zusammenzufassen. 

    Jeder zusätzliche Kanal verdoppelt die Übertragungskapazität in der jeweiligen Richtung. So ließ sich eine DOCSIS-2.0-Konfiguration mit 40 Mbit/s im Upstream und 30 Mbit/s im Downstream bei DOCSIS 3.0 nun im Downstream bis auf das 32-Fache und im Upstream bis auf das 8-Fache steigern. Damit wurde eine maximale Übertragungsrate von etwa 1,2 Gbit/s im Upstream und von 240 Mbit/s im Downstream möglich. 

    Maximale Datenraten von DOCSIS 3.1

    Wenn man die Bereitstellung von Highspeed-Internetdiensten mit einem Formel-1-Rennen vergleicht, dann nimmt die Glasfaser sicherlich die Pole-Position ein. So ist es mit innovativen Technologien, wie dem Wellenlängen- (WDM) und Raum-Multiplexverfahren (SDM), gelungen, in Test-Installationen optische Übertragungsraten von mehr als 9,6 Tbit/s zu erzielen. Das ist nahezu das Tausendfache der maximalen Datenrate von DOCSIS 3.1. Angesichts der physikalischen Beschränkungen traditioneller Kabel wird sich diese Leistungslücke auch niemals ganz schließen lassen. Dennoch hat sich DOCSIS 3.1 aufgrund anderer vorteilhafter Eigenschaften als überzeugende Option etabliert. 

    Beispielsweise erlaubt DOCSIS 3.1, im Anschlussbereich („letzte Meile“) zwischen Knoten und Teilnehmer die Koaxialkabel-Infrastruktur weiter zu nutzen, auch wenn das Zubringerkabel zu diesen Schnittstellen immer häufiger durch Glasfaser ersetzt wird. Bei reinen FTTH-Installationen wäre auf dieser letzten Meile jedoch auch der Großteil der Tiefbaumaßnahmen (Ausschachtungen, Leitungsgräben) und der Installations- und Anschlussarbeiten zu erbringen, sodass die finanziellen Vorteile von DOCSIS 3.1 nicht zu unterschätzen sind.

    Da DOCSIS 3.1 vollständig abwärtskompatibel zu DOCSIS 3.0 ist, können die Kunden ihre vorhandenen Modems weiter nutzen, ohne sich komplett neue Geräte anschaffen zu müssen. Diese Abwärtskompatibilität hat den schrittweisen und nahtlosen Wechsel zwischen den einzelnen DOCSIS-Versionen ermöglicht.  Mit der in DOCSIS 3.1 ebenfalls verbesserten Fehlerkorrektur werden nun auch höhere Modulationsordnungen wie 4096 QAM und die Skalierung bis 16384 QAM unterstützt.

    • Download-Raten von DOCSIS 3.1
      Bei den Download-Raten hat DOCSIS stets die Anforderungen seiner Nutzer erfüllt. Die zehnfache Erhöhung bei DOCSIS 3.1 gegenüber der 3.0-Version hat diesen Kennwert auf beeindruckende 10 Gbit/s ansteigen lassen. Diese Geschwindigkeit ist größtenteils auf die Einführung des orthogonalen Frequenz-Multiplexverfahrens (OFDM) zurückzuführen. Diese moderne Technologie schafft es, noch mehr Signale auf dem gleichen begrenzten Raum unterzubringen, indem es den erforderlichen Abstand zwischen ihnen weitestgehend verringert.
    • Upload-Raten von DOCSIS 3.1
      DOCSIS 3.1 erreicht Upload-Raten von bis zu 2 Gbit/s. Damit ist die anscheinend verzögerungsfreie Übertragung selbst großer Dateien, Videos und anderer Inhalte möglich, deren Upload zuvor Stunden gedauert hatte. Da neue Anwendungen, wie Virtual Reality (VR) und Spiele (Gaming), die Nachfrage nach einer symmetrischen Datenübertragung erhöhen, wurde mit Full Duplex DOCSIS 3.1 die Möglichkeit geschaffen, sowohl im Downstream als auch im Upstream eine Rate von 10 Gbit/s zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, dass über das gleiche Spektrum in beide Richtungen gleichzeitig 10 Gbit/s übertragen werden.
    • Upstream-Übertragungsqualität von DOCSIS 3.1
      Da zurzeit der Schwerpunkt auf der Upstream-Leistung liegt, sollte die Gelegenheit unbedingt dazu genutzt werden, auch die Übertragungsqualität von DOCSIS 3.1 im Upstream zu verbessern. Eine Möglichkeit besteht in der Vorentzerrung der Rückkanal-Ports des CMTS (Cable Modem Termination System). Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Upstream-Modulationsprofil. Bei Beachtung der Modulationsfehlerrate (MER) ist es möglich, das tatsächliche, im modulierten Signal enthaltene Datenvolumen zu quantifizieren und zu optimieren.

    Latenz von DOCSIS 3.1 

    In den letzten Jahren ist die Übertragungsgeschwindigkeit über die Anforderungen der meisten Nutzer hinaus angestiegen. Daher sind spürbare Verzögerungen beim Laden von Webseiten und beim Antworten auf Kommunikationsanfragen sowie andere Leistungsmängel jetzt stärker von der Latenz (Verzögerungszeit) abhängig, als es in den Anfängen von DOCSIS der Fall war. Viele Webseiten benötigen mehrere Signal-Rundläufe, um vollständig geladen zu werden. In diesem Fall kann selbst eine Laufzeit von nur 500 Millisekunden (ms) in der Summe bereits eine merkliche Verzögerung zur Folge haben.

    DOCSIS 3.1 hat die Warteschlangen-Algorithmen der Datenpakete verbessert und damit die Paketlaufzeit insgesamt deutlich verkürzt. Das ist insbesondere für solche Anwendungen wie Online-Spiele wichtig, da diese empfindlicher auf eine lange Latenzzeit des Systems reagieren. DOCSIS 3.1 bietet ein aktives Warteschlangen-Management, bei dem das TCP-Übertragungsprotokoll überwacht wird, um die Verkehrsflüsse und Pufferspeicher optimieren. Die latenzarme Low-Latency-DOCSIS-Technologie (LLD) kann die Latenzzeit sogar bis auf 1 ms verringern. 

    Bereitstellung von DOCSIS-Installationen

    Das vorteilhafte Leistungspotenzial von DOCSIS lässt sich nur dann in vollem Umfang ausschöpfen, wenn das Netzwerk korrekt bereitgestellt wurde, um es für DOCSIS 3.1 konfigurieren und optimieren zu können. Obwohl die Kunden beispielsweise vielleicht eine Vielzahl unterschiedlicher Modems und Geräte nutzen, gewährleisten effektive Bereitstellungsstrategien, die das Management der gesamten Firmware übernehmen, dass stets die neuesten, für eine optimale Leistung benötigten Updates intelligent implementiert werden.

    In diesem Rahmen ist die Validierung der DOCSIS-Konfigurationsdateien unverzichtbar, um die Fehleranzahl zu verringern und die Geräte effizient zu registrieren. Neue Geräte, die zu einer bestehenden Bereitstellungsplattform hinzugefügt wurden, sowie die unterstützte DOCSIS-Version sollten automatisch erkannt werden. Auf diese Weise ist es möglich, dem Kunden die jeweils passenden Dienste zuzuweisen. Datenschutz und Sicherheit sind weitere wichtige QoS-Anforderungen, die mit DOCSIS erfüllt werden können. Dienste, die den Lease-Zeitraum der Geräte regelmäßig kontrollieren, stellen eine Möglichkeit dar, um unberechtigte Nutzer zu erkennen und zu sperren, sodass unerwünschte Eingriffe in das Netzwerk verhindert werden. 

    Durch eine kreative Nutzung der physikalischen Schicht (Bitübertragungsschicht, PHY), durch innovative Modulationsverfahren sowie durch moderne Bereitstellungsprotokolle ist es DOCSIS 3.1 gelungen, die Position der DOCSIS-Plattform in der Highspeed-Internet-Kommunikation zu stärken. Wie die fünf DOCSIS-Generationen in den letzten mehr als 20 Jahren gezeigt haben, ist bei Geschwindigkeit und Qualität stets mit weiteren Verbesserungen zu rechnen. Auch wenn die Datenraten von DOCSIS 3.1 bereits bis in den Terabit-Bereich vorgedrungen sind, ist das möglicherweise erst der Anfang. 

  • Die Entwicklung von DOCSIS 3.1

    Die umfassende Verbreitung des Kabelfernsehens erfolgte zeitgleich mit dem Aufkommen des Internets Mitte der 1990er-Jahre. Die ersten Internet-Technologien nutzten Wählmodems, die während des Online-Betriebs die Telefonleitungen allerdings blockierten und Übertragungsraten von lediglich 56 kbit/s anboten. Der digitale Teilnehmeranschluss (DSL) war ein Schritt vorwärts, da diese Technologie die Übertragungsgeschwindigkeit verbesserte und nicht mehr von frei verfügbaren Festnetzleitungen abhängig war.

    Trotz dieser Verbesserungen stützt sich DSL immer noch auf die verdrillte Doppelader der Telefonleitung. Ende der 1990er-Jahre erkannte man das Potenzial des vorhandenen Koaxialkabelnetzes als neues und logisches Internet-Übertragungsmedium. Hier bot der DOCSIS-Standard eine einheitliche Spezifikation, auf deren Grundlage die Kabelmodems interoperabel wurden.

    Obgleich die erste DOCSIS-Version 1.0 nur Internet-Datenraten von 40 Mbit/s in Empfangsrichtung (Downstream) und von 10 Mbit/s in Senderichtung (Upstream) ermöglichte, bedeutete dies gegenüber DSL immerhin eine Steigerung um das Zehnfache. Die Richtung für die Zukunft wurde klar. Während DOCSIS 2.0 die Downstream-Rate nicht verbesserte, erhöhte sich die Upstream-Geschwindigkeit auf das Dreifache, nämlich auf 30 Mbit/s. Die Veröffentlichung von DOCSIS 3.0 im Jahr 2006 war ein großer Schritt nach vorn. Die Kanalbündelung ermöglichte die lang erwartete Steigerung der Downstream-Rate auf beeindruckende 1 Gbit/s, während der Upstream nahezu 30 Mbit/s erreichte. Video-Streaming, soziale Medien und die größere Akzeptanz unter den Verbrauchern haben die technische Entwicklung weiter beschleunigt. Um dieser wachsenden Nachfrage gerecht zu werden, setzt DOCSIS 3.1 neue Maßstäbe für diese Basistechnologie.

  • DOCSIS-3.1-Spezifikation

    DOCSIS 3.1 als die jüngste Version hat die Messlatte mit Downstream-Raten von bis zu 10 Gbit/s und Upstream-Raten von bis zu 2 Gbit/s erneut höher gelegt und die Serviceprovider in die Lage versetzt, Gigabit-Internetdienste anzubieten. Übertragungsgeschwindigkeiten dieser Größenordnung konnten bisher nur mit der Glasfaser-Technologie erreicht werden. Daher erlaubt dieser Durchbruch mit DOCSIS 3.1 den Serviceprovidern, vorhandene Koaxialkabelanschlüsse in Wohnhäusern ohne wesentliche Leistungseinbußen beizubehalten.

    DOCSIS 3.1 berücksichtigt mehrere Weiterentwicklungen, die dazu beitragen, dass das Koaxialkabel im Ultra-Highspeed-Segment zu einem ernsthaften Wettbewerber wird. Da die Version 3.1 abwärtskompatibel ist, können Kunden, die erst später zu der höheren Geschwindigkeit wechseln möchten, ihr altes Modem weiter nutzen. Durch die von DOCSIS 3.1 zur Verfügung gestellten Verbesserungen lohnt es sich, einen genaueren Blick auf die Basiskomponenten von DOCSIS und auf die mit ihnen realisierte optimierte Datenrate, Bandbreite und Zuverlässigkeit zu werfen.

    Physikalische Schicht
    Wie der Name schon sagt, bezieht sich die physikalische Schicht (Bitübertragungsschicht, PHY) auf die sichtbaren Hardware-Komponenten des Systems, einschließlich der Geräte und Kabel, sowie auf die für die Übertragung genutzten Frequenzen. Mit 25–50 kHz breiten Trägern können nun Tausende Signale das gleiche Kabel belegen, das früher nur einige wenige TV-Programme übertragen konnte. Diese Signale werden in Form von Unterträgern übertragen und in diskrete Elemente aufgeteilt, die später vom Empfänger wieder zusammengesetzt werden. Dadurch ist es möglich, Dichte und Durchsatz zu optimieren.

    OFDM-Multiplexverfahren
    Um diese kleinen Träger nutzen zu können, wurde eine Technologie benötigt, die das Schutzband, also den Abstand, zwischen den Signalen weitestgehend verkleinerte oder völlig ohne diesen auskam. DOCSIS 3.1 ist das mit dem Orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) gelungen. Dieses Modulationsverfahren übernimmt die erstmals von DOCSIS 3.0 genutzte Kanalbündelung und optimiert sie durch das Prinzip der mathematischen Orthogonalität (Rechtwinkligkeit) der Träger. Das bedeutet, dass die benachbarten Signale der Unterträger orthogonal zueinander übertragen werden. Dadurch ist der Empfänger in der Lage, die einzelnen Signale exakt zu demodulieren. Bildlich gesprochen liegt dadurch das Maximum der einen Trägerwelle auf dem Nulldurchgang der Nachbarwelle gleicher Frequenz.

    Vorwärtsfehler-Korrektur
    Die Vorwärtsfehler-Korrektur (FEC) ist ein Verfahren, bei dem der Empfänger Fehler in redundanten Signalen erkennen und anschließend ohne Übertragungswiederholung korrigieren kann. DOCSIS 3.1 nutzt ein neues FEC-Verfahren, das als Low Density Parity Check (LDPC) bezeichnet wird. Obgleich FEC bereits in früheren DOCSIS-Versionen zum Einsatz kam, ermöglicht nun eine optimierte Codierung, dass nahezu 100 % der LDPC-Codewort-Fehler (CWE) korrigierbar sind. Dadurch hat sich wiederum die Rauschfestigkeit verbessert und es konnte ein höherer Modulationsgrad erreicht werden.

    Frequenzbereich von DOCSIS 3.1
    Der Frequenzbereich von DOCSIS 3.1 wurde schrittweise vergrößert. Dieser breite Gesamtbereich ist eine wichtige Voraussetzung für die außergewöhnliche Upstream- und Downstream-Rate. Der aktuelle Frequenzbereich der Version 3.1 erstreckt sich von 5 MHz bis 1218 MHz mit einem Maximalwert von 1794 MHz. Bei DOCSIS 3.0 lag die obere Frequenzschwelle etwas niedriger bei 1002 MHz. Die Kanalbandbreiten im 3.1-Spektrum können im Upstream bis zu 96 MHz und im Downstream maximal 192 MHz erreichen.

  • DOCSIS 3.0 und 3.1 im Vergleich

    Die Einführung von DOCSIS 3.0 im Jahr 2006 stellte eine wesentliche und rechtzeitige Verbesserung gegenüber DOCSIS 2.0 dar. Damals hatten sich die Anzahl der Nutzer und die benötigte Anwendungsbandbreite bereits deutlich erhöht. DOCSIS 3.0 hat auf diese gewachsene Nachfrage mit einer erheblichen Steigerung der Datenraten sowohl im Upstream als auch im Downstream sowie mit der Unterstützung von IPv6-Adressen reagiert. Letzteres war vor allem in Hinblick auf die stetig zunehmende Nutzerzahl erforderlich, denn IPv4 unterstützte eine relativ begrenzte Anzahl von Adressen.

    Das vielleicht innovativste und einmalige Leistungsmerkmal von DOCSIS 3.0, dessen Potenzial heute mit DOCSIS 3.1 erst richtig ausgeschöpft wird, ist jedoch die Kanalbündelung. Damit waren die Kabelmodems in der Lage, mehrere Kanäle mit Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) zum Senden und zum Empfangen von Daten in Gruppen zusammenzufassen. Die DOCSIS-3.0-Technologie hatte bereits mehrere 6-MHz-Kanäle gebündelt, sodass sich die Datenrate und die Bandbreite proportional vervielfachten.

    Die mit jeder neuen DOCSIS-Version eingeführten Verbesserungen sind umso bemerkenswerter, da das physische Kabel sich nicht verändert hat. Während DOCSIS 3.0 durch die Kanalbündelung wegweisend war, zeichnet sich DOCSIS 3.1 durch die innovative Nutzung des OFDM-Verfahrens aus.

    Auf dieser Grundlage wurden die 6-MHz-Kanäle durch 25 oder 50 kHz breite Kanäle ersetzt, die noch dichter gepackt werden können. Das optimierte Energiemanagement ist eine weitere Neuerung von DOCSIS 3.1, die aber vielleicht weniger bekannt ist. Jetzt können die Modems nämlich einen Schlafmodus nutzen, der es ihnen erlaubt, sich zeitweise abzuschalten, um die Energieeffizienz zu erhöhen.

  • DOCSIS 3.1 und Glasfaser im Vergleich

    Vor DOCSIS 3.1 war Fiber-To-The-Home (FTTH) die einzige Option für Verbraucher, die eine maximale Datenübertragungsrate erzielen wollten. Da immer mehr Glasfasernetze zwischen Quelle und Nutzer installiert wurden, schien es nur eine Frage der Zeit, bis die Glasfaser das Koaxialkabel völlig verdrängt hatte. DOCSIS 3.1 hat die weitere Berechtigung traditioneller Koaxialkabelanschlüsse in Wohngebäuden mit Highspeed-Datenraten eindrucksvoll nachgewiesen.

    Die Mehrzahl dieser Netzwerke basiert auf einer hybriden Glasfaser-Koaxialkabel-Architektur (HFC). Hierbei wird die Glasfaser bis in die Nähe der Haushalte geführt und die sogenannte „letzte Meile“ vom Faserknoten bis zum Nutzer vom Koaxialkabel überbrückt. Lediglich bei FTTH wird kein Übergang von der Glasfaser zum Koaxialkabel mehr benötigt.

    Auch wenn FTTH-Installationen und DOCSIS-3.1-Upgrades jeweils erhebliche Investitionen erfordern, bieten beide Optionen doch eine herausragende Leistung. Die Entscheidung für oder gegen Glasfaser bzw. Koaxialkabel ist vom Zustand und Alter des vorhandenen Koaxialkabels, von den Bandbreitenanforderungen der Nutzer sowie von Kostenerwägungen abhängig. Aufgrund ihrer Abmessungen und Vielseitigkeit kann die Glasfaser die Signale mit maximaler Effizienz dem DOCSIS-3.1-Koaxialkabelnetz zuführen.

  • DOCSIS 4.0

    DOCSIS 4.0 setzt diese Entwicklung fort und bietet symmetrische Datenraten über Kabelnetze. Das bedeutet, dass über das gleiche Spektrum sowohl im Upstream als auch im Downstream 10 Gbit/s übertragen werden. Bei früheren DOCSIS-Versionen war der untere Teil des Spektrums dem Upstream und der obere Bereich dem Downstream vorbehalten. Die gemeinsame Nutzung des verfügbaren Spektrums im Vollduplex-Betrieb wird durch die Kompensation von Eigenstörungen und eine intelligente Ablaufplanung erreicht.

    Diese beeindruckende Steigerung der Upstream-Kapazität bei der Vollduplex-Version von DOCSIS stellt einen echten Durchbruch dar. Während DOCSIS 3.1 den Anforderungen der Teilnehmer beim Streaming, Gaming und anderen bandbreitenintensiven Anwendungen durchaus gerecht wurde, wird die nächste Innovationswelle in Verbindung mit einer wachsenden Anzahl von Nutzern, eine Upstream-Kapazität in der Größenordnung der Glasfaser erfordern.

  • Full Duplex DOCSIS 3.1

    Full Duplex DOCSIS 3.1 setzt diese Entwicklung fort und bietet symmetrische Datenraten über Kabelnetze. Das bedeutet, dass über das gleiche Spektrum sowohl im Upstream als auch im Downstream 10 Gbit/s übertragen werden. Bei früheren DOCSIS-Versionen war der untere Teil des Spektrums dem Upstream und der obere Bereich dem Downstream vorbehalten. Die gemeinsame Nutzung des verfügbaren Spektrums im Vollduplex-Betrieb wird durch die Kompensation von Eigenstörungen und eine intelligente Ablaufplanung erreicht.
    Diese beeindruckende Steigerung der Upstream-Kapazität bei der Vollduplex-Version von DOCSIS stellt einen echten Durchbruch dar. Während DOCSIS 3.1 den Anforderungen der Teilnehmer beim Streaming, Gaming und anderen bandbreitenintensiven Anwendungen durchaus gerecht wurde, wird die nächste Innovationswelle in Verbindung mit einer wachsenden Anzahl von Nutzern, eine Upstream-Kapazität in der Größenordnung der Glasfaser erfordern.

    Mit der Entwicklung der Vollduplex-Version scheint die Zukunft der DOCSIS-Technologie zudem auf Jahre hinaus gesichert. In der Tat deuten Experten an, dass DOCSIS 4.0, wenn es dann reif für die Einführung ist, Downstream-Raten von bis zu 60 Gbit/s und damit sechs Mal mehr als DOCSIS 3.1 erreichen könnte. Dafür würde diese Version dann bis zu 6 GHz des verfügbaren Kabelspektrums nutzen. Vor dem Hintergrund dieser absehbaren Entwicklungen wird die DOCSIS-Technologie bis in das nächste Jahrzehnt hinein weiter eindrucksvolle Vorteile bieten.

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Testing and Turn-up of DOCSIS 3.1 Services in the HFC Network

Dieser Fachartikel untersucht die besten Vorgehensweisen zum Messen und Analysieren der DOCSIS-3.1-Leistung mit einer Kombination unterschiedlicher Verfahren.

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DOCSIS 3.1 Test Equipment for Contractors

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Perspective on DOCSIS 3.1

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VIAVI was Awarded with 8 BTR Diamond Technology Review Awards for 2019

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