DOCSIS

Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) é um padrão internacional para transmissão de dados por uma rede de cabos coaxiais. É empregado por muitos operadores da televisão a cabo para fornecer o acesso da Internet sobre uma infraestrutura de rede HFC. Esse padrão é utilizada por cerca de 37% dos usuários da Internet como forma de acesso. Os números das versões dessa padrão são, às vezes, prefixados com simplesmente "D" em vez de "DOCSIS" (por exemplo, DOCSIS 3 para D3).

Tem como principais concorrentes o padrão DSL/VDSL, o padrão FTTH e o padrão VSAT, concorrendo também indiretamente com o padrão 4G/3G e Wi-fi.

O padrão foi desenvolvido pela CableLabs com a colaboração das empresas ARRIS, BigBand Networks, Broadcom, Cisco, Conexant, Correlant, Harmonic, Intel, Motorola, Netgear, Terayon e Texas Instruments em 1999.

DOCSIS 1.0

Lançado em março de 1997, o DOCSIS 1.0 incluiu elementos funcionais dos cable modens proprietários anteriores.^[1]

DOCSIS 1.1

Lançado em abril de 1999, DOCSIS 1.1 padronizou os mecanismos de qualidade de serviço (QoS) definidos em DOCSIS 1.0.^[2]

DOCSIS 2.0

Lançado em dezembro de 2001, o DOCSIS 2.0 aprimorou as taxas de dados de upstream em resposta ao aumento da demanda por serviços simétricos, como a telefonia IP.

DOCSIS 3.0

Lançado em Agosto de 2006, o DOCSIS 3.0 aumentou significativamente as taxas de dados (desta vez tanto a upstream como a downstream) e introduziu suporte para o Protocolo Internet versão 6(IPv6).

DOCSIS 3.1

Lançado pela primeira vez em outubro de 2013 e atualizado várias vezes desde então, o conjunto de especificações DOCSIS 3.1 suporta capacidades de pelo menos 10 Gbit/s para as taxas de downstream e 1 Gbit/s para as taxas upstream usando 4096 QAM. As novas especificações eliminam o espaçamento de canal de 6MHz e 8MHz e, em vez disso, utilizam subportadoras ortogonais de multiplexação por divisão de frequência (OFDM) mais estreitas (20 kHz a 50 kHz de largura); Estes podem ser ligados dentro de um espectro de bloco que poderia acabar sendo por cerca de 200MHz de largura.^[3]

A tecnologia DOCSIS 3.1 também inclui alguns novos recursos de gerenciamento de energia que ajudarão a indústria de cabo a reduzir seu consumo de energia, e o algoritmo DOCSIS-PI^[4] para reduzir a alta latência de pacotes causadas pelo excesso de buffering. Nos Estados Unidos, o provedor de banda larga Comcast anunciou em fevereiro de 2016 que várias cidades dentro de sua cobertura terão disponibilidade DOCSIS 3.1 antes do final do ano.^[5] No final de 2016, a Mediacom anunciou que se tornaria a primeira grande empresa de cabo dos EUA a mudar completamente para a plataforma DOCSIS 3.1.^[6]

Full Duplex DOCSIS 3.1

Anunciado em fevereiro de 2016 na Conferência de Inverno do CableLabs, o DOCSIS 3.1 Full Duplex é um projeto de inovação para melhorar o DOCSIS 3.1 para usar todo o espectro do cabo (0 MHz a ~ 1,2 GHz) ao mesmo tempo em ambas as direções. Esta tecnologia é proposta para permitir serviços simétricos de múltiplos gigabits, enquanto continua compatível com DOCSIS 3.1. A CableLabs está trabalhando para continuar testando a tecnologia proposta para fazer a transição para um esforço de P&D. ^[7]

A compatibilidade de versões cruzadas foi mantida em todas as versões do DOCSIS, com os dispositivos voltado à versão mais comum suportada entre os dois pontos de extremidade: O Cable Modem (CM) e o Sistema de Transmissão de Cable Modem (CMTS). Por exemplo, se houver um cable modem que suporte apenas o DOCSIS 1.0 e o sistema esteja executando o 2.0, a conexão será estabelecida com taxas de dados do DOCSIS 1.0.

Como a alocação de freqüência diferem na largura de banda entre os sistemas CATV dos Estados Unidos e da Europa, os padrões DOCSIS anteriores a 3.1 foram modificados para uso na Europa. Estas modificações foram publicadas sob o nome EuroDOCSIS. As diferenças entre as larguras de banda existem porque a TV a cabo européia está em conformidade com os padrões PAL/DVB-C da largura de banda do canal RF de 8MHz e a TV a cabo norte-americana está em conformidade com os padrões NTSC/ATSC que especificam 6MHz por canal. A maior largura de banda do canal nas arquiteturas EuroDOCSIS permite que mais largura de banda seja alocada ao caminho de dados downstream. O teste de certificação EuroDOCSIS é executado pela empresa belga Excentis (anteriormente conhecida como tComLabs), enquanto que o teste de certificação DOCSIS é executado pela CableLabs. Normalmente, o equipamento das instalações do cliente recebe "certificação", enquanto o equipamento CMTS recebe "qualificação".

O Setor de Normatização das Telecomunicações da UIT (UIT-T) aprovou as diversas versões do DOCSIS como normas internacionais. O DOCSIS 1.0 foi ratificado como Recomendação UIT-T J.112, Anexo B (1998), mas foi substituído pelo DOCSIS 1.1, que foi ratificado como Recomendação UIT-T J.112, Anexo B (2001). Subsequentemente, o DOCSIS 2.0 foi ratificado como Recomendação UIT-T J.122. Mais recentemente, o DOCSIS 3.0 foi ratificado como Recomendação UIT-T J.222 (J.222.0, J.222.1, J.222.2, J.222.3).

Nota: Embora a Recomendação UIT-T J.112 Anexo B corresponde a DOCSIS / EuroDOCSIS 1.1, o Anexo A descreve um sistema europeu de modem a cabo ("DVB EuroModem") baseado nas normas de transmissão ATM. O Anexo C descreve uma variante do DOCSIS 1.1 projetada para operar em sistemas de cabos japoneses. O corpo principal da Recomendação UIT-T J.122 corresponde a DOCSIS 2.0, J.122 o Anexo F corresponde a EuroDOCSIS 2.0 e J.122 o Anexo J descreve a variante japonesa de DOCSIS 2.0 (análogo ao Anexo C de J.112).

As tabelas assumem modulação de 256 QAM para downstream e 64 QAM para upstream no DOCSIS 3.0 e modulação 4096 QAM para OFDM/OFDMA (primeiros métodos downstream e upstream) no DOCSIS 3.1, embora as taxas de dados do mundo real possam ser menores devido à variação do SNR. Taxas de dados mais elevadas são possíveis, mas requerem esquemas com a modulação de QAM com ordem superior que requerem um MER superior. O DOCSIS 3.1 foi projetado para suportar 8192 QAM até 16384-QAM, mas o suporte até 4096 QAM é obrigatório para atender aos padrões mínimos do DOCSIS 3.1.

Para DOCSIS 3.0, a taxa máxima teórica para o número de canais ligados está listado na tabela abaixo.

Observe que o número de canais de um sistema a cabo pode suportar depende da configuração do sistema. Por exemplo, a quantidade de largura de banda disponível em cada direção, a largura dos canais selecionados na direção e restrições de hardware limitam a quantidade máxima de canais em cada direção. Note-se também que, como em muitos casos a capacidade do DOCSIS é compartilhada entre vários usuários, a maioria das empresas de cabo não vende a capacidade técnica máxima disponível como produto comercial, para reduzir o congestionamento em caso de uso pesado no sistema.

Observe que a largura de banda downstream máxima em todas as versões do DOCSIS depende da versão do DOCSIS usada e o número de canais upstream usados. Se DOCSIS 3.0 é usado, as larguras de canal upstream são independentes de se está sendo utilizado o DOCSIS ou EuroDOCSIS.

• Cable modem

• CableLabs (em inglês)
• Docsis.org (em inglês)
• DocsisHelp.com (em inglês)

Referências

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