DOCSIS 3.1 erklärt – so kommt das Gigabit-Internet ins Kabelnetz

Technologie

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Datum 31.01.2023
Lesezeit 6 Min.

DOCSIS 3.1 erklärt – so kommt das Gigabit-Internet ins Kabelnetz

Ob Videokonferenzen, das Projektmanagement in der Cloud oder der Datenaustausch zwischen den Geräten des Internet of Things: Alle Anwendungsbereiche tauschen heutzutage Daten mit dem Internet aus. Eine leistungsfähige Internetanbindung ist deshalb für die meisten Unternehmen unverzichtbar. Die Voraussetzung für Gigabit-Geschwindigkeiten sowohl im Download als auch im Upstream schafft derzeit der Standard namens DOCSIS 3.1.

Der Breitbandausbau soll 2023 eine entscheidende Hürde nehmen: Dann hat Vodafone als Deutschlands größter Kabelnetzbetreiber sämtliche Kabelanschlüsse auf den modernen Standard DOCSIS 3.1 umgestellt. Rund 24 Millionen Anschlüsse verfügen somit theoretisch über das sogenannte „Gigabit-Internet“ – und das völlig unabhängig vom Ausbau des Glasfasernetzes.

Was der Standard DOCSIS genau ist, wie er funktioniert und welche Internetgeschwindigkeiten damit in der Zukunft für Ihr Unternehmen realisierbar sind, erfahren Sie hier.

 

DOCSIS – was ist das eigentlich?

Der Übertragungsstandard DOCSIS („Data Over Cable Service Interface Specification”) legt seit den 1990er Jahren fest, wie das TV-Kabel Breitband-Internet überträgt. Die Nutzung der TV-Verkabelung ist eine verfügbare und schnelle Alternative gegenüber der aufwändigen Glasfaserverkabelung bis zum Arbeitsplatz (Fiber-to-the-desk) und den bei DSL üblichen zweiadrigen Kupferleitungen auf dem letzten Kilometer. Das Internet teilt sich beim Kabel-Internet via DOCSIS mit dem Fernsehsignal das Netz. Deshalb spricht man dabei von einem „Shared Medium“.

Den Datenverkehr und die Fernsehsignale derart zu kombinieren ist praktisch: So können Nutzer:innen einfach den vorhandenen Koaxial-Anschluss der TV-Dose verwenden, um HighSpeed-Internet zu erhalten. Damit steht DOCSIS in direkter Konkurrenz zu DSL, schafft aber Übertragungen über erheblich größere Leitungslängen und höhere Datenraten als die aktuell konkurrierenden Technologien, wie etwa DSL.

 

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Die Vorteile von DOCSIS 3.1 im Überblick

Die aktuelle Version des Standards für Datenübertragung über Koaxialkabel bietet gleich mehrere Vorteile:

  • Erweiterter Frequenzbereich: Die aktuelle Generation DOCSIS 3.1 kann Frequenzen bis 1,7 Gigahertz für die Datenübertragung im Download verwenden. Im Upload können Sie Frequenzen von fünf bis 204 MHz nutzen. Das ermöglicht perspektivisch sogar Datenraten von bis zu zehn Gigabit pro Sekunde im Download sowie bis zu einem Gigabit pro Sekunde im Upload.
  • Effizienteres Übertragungsverfahren: Während DOCSIS 3.0 lediglich Modulationsraten (ein Indikator für die mögliche Bandbreite) bis zu 256 QAM (QAM = „Quadraturamplitudenmodulation“) ermöglicht, liegen diese bei DOCSIS 3.1 mit aktuell bis zu 4 kQAM deutlich höher. Jedes einzelne Modem erhält die zu ihm passende Übertragungsparameter, so dass jederzeit eine effiziente und zuverlässige Datenübertragung möglich ist. Dadurch lassen sich bestehende Bandbreiten bis zu 70 Prozent effizienter nutzen.
  • Weniger Fehler und individuelle Steuerung: Bei DOCSIS 3.1 kommt das Multi-Carrier-Modulationsverfahren OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) zum Einsatz. Damit kann der Netzanbieter auf Netzstörungen flexibler reagieren. Einzelne Störungen können, sobald diese Funktionen in der Systemtechnik implementiert sind, individuell ausgeblendet werden, sodass Fehler durch Einstrahlungen, Zeit- und Frequenz-Überlagerung deutlich geringer werden. Dadurch verbessert sich die Resistenz gegen Impulsrauschen und Interferenzen. Darüber hinaus wartet der Standard mit dem leistungsfähigen Fehlerschutz namens „Low-Density-Parity-Check-Code“ (LDPC) auf.

In der Summe entsteht ein deutlich stabileres Netz mit kürzeren Latenzen. Die gesteigerte Signalqualität führt außerdem zu höheren Geschwindigkeiten. Bereits jetzt profitieren Vodafone-Kunden zum Beispiel in den „Gigabit-Cities“ Bochum, Frankfurt am Main, Düsseldorf, Köln, Mannheim und Heilbronn von Anschlüssen mit bis zu einem Gigabit pro Sekunde im Download. Weitere Städte kommen fortlaufend hinzu.

Ob Ihr Standort schon heute an das Gigabit-Internet angeschlossen werden kann, verrät Ihnen unser praktischer Gigabit-Adresscheck.

 

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Mit Highspeed surfen und arbeiten: Zehn Gigabyte sind in gut einer Minute „da“

Eine derart hohe Bandbreite bietet Unternehmen beste Voraussetzungen, um Videostreaming (beispielsweise bei Online-Konferenzen), umfangreiche Downloads (beispielsweise bei Paketinstallationen) sowie IoT-Infrastrukturen wie zum Beispiel Smart-Building-Anwendungen mit Alarmsystemen mit Videoüberwachung sinnvoll zu nutzen.

Lange Wartezeiten gehören mit dem Highspeed-Internet also der Vergangenheit an: Während beispielsweise eine Anwendung mit acht Gigabyte bei einer Downloadrate von 32 Megabit pro Sekunde noch 33,3 Minuten zum Herunterladen benötigt, dauert der Download bei einem Gigabit pro Sekunde nur 1,1 Minuten.

 

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Nicht anders verhält es sich beim Download großer Dateien: Hier warten Sie auf eine 20 Gigabyte große Datei nur etwa zweieinhalb Minuten. Im Vergleich: Bei einem 16-Megabit-DSL müssten Sie mehr als zwei Stunden warten, bis Sie dieselbe Datei heruntergeladen haben. So entstehen klare Effizienz- und somit Wettbewerbsvorteile für Unternehmen mit erheblichem Datentransfer. Dasselbe gilt, wenn viele Mitarbeiter:innen an einem Standort arbeiten und gleichzeitig online gehen.

Unternehmen, die in ausgebauten Gebieten auf DOCSIS 3.1 umsteigen möchten, brauchen lediglich ein passendes Kabelmodem. Die maßgeblichen Komponenten für die eigentliche Umstellung befinden sich nämlich in den Verteilerkästen von Vodafone. Die wandeln die Signale aus einem Glasfaserkabel um und speisen sie in das koaxiale Hausnetz ein.

 

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DOCSIS: Evolution eines Standards seit 1998

Bereits mit DOCSIS 1.0 (eingeführt 1998) waren nutzbare Datenraten von bis zu 50 Megabit pro Sekunde im Downstream und 27 Megabit pro Sekunde im Upstream pro damaligem Fernsehkanal möglich. In der 2002 folgenden Version 2.0 kam zunächst die sogenannte Echtzeitübertragung hinzu: Diese war und ist unter anderem die Voraussetzung für Anwendungen wie IP-Telefonie, die (weitgehend) ohne Latenz auskommen müssen.

Beim EuroDOCSIS 3.0-Standard, der noch in vielen Gebieten zum Einsatz kommt, sind die Sende- und Empfangskanäle bereits gebündelt. Der Standard fasst bis zu 32 Kanäle zusammen. Auf diese Weise sind Übertragungsraten im Downstream von über einem Gigabit pro Sekunde und 240 Megabit pro Sekunde im Upstream möglich.

Der Datendurchsatz ist also bereits bei diesem Standard deutlich höher als bei (V-)DSL. Im Coax-Glasfasernetz sind seit einigen Jahren 400 Megabit pro Sekunde im Downstream verfügbar. Mit der aktuellen Standardversion DOCSIS 3.1 steigert sich die Effizienz der verwendeten „Kanäle“ nochmals deutlich: Bis zu zehn Gigabit sind hier theoretisch möglich, netto kommen davon aber zwischen zwei und fünf an.

 

Vervielfachung der Datenrate mit DOCSIS 4.0

Bereits in Planung ist die Umrüstung auf DOCSIS 4.0: Der 2020 erstmals vorgestellte Standard soll Datenraten von bis zu zehn Gigabit pro Sekunde im Downstream und sechs Gigabit pro Sekunde im Upstream unterstützen. Dass dies grundsätzlich möglich ist, verdeutlichte die Branchenorganisation CableLabs auf einer Präsentation. DOCSIS 4.0 beinhaltet unter anderem neue Technologien wie Extended Spectrum DOCSIS (ESD), Full Duplex Docsis (FDX) und Low Latency Docsis (LLD).

Die Unterschiede zu DOCSIS 3.1 liegen vor allem darin, die bis dato erhebliche Asymmetrie zwischen Up- und Downstream zu verringern, den Nettodurchsatz des Downstreams auf tatsächliche zehn Gigabit zu erhöhen und dieselben geringen Latenzen wie Glasfaser und DSL zu ermöglichen.

Die Umstellung auf den neuen Standard ist jedoch nicht ein einfaches Update der bestehenden Technologie, sondern gestaltet sich für Kabelnetzbetreiber wesentlich komplizierter. Im Unterschied zum Glasfaserausbau ist das Internet über das Kabelnetz aber weniger aufwendig und weniger kostenintensiv: Während für die Abnahme des schnelleren Signals zwar neue Kabelmodems an den Anschlüssen notwendig sind, kann DOCSIS 4.0 das bestehende Koaxialnetz weiterhin nutzen.

Generell verstehen sich die theoretisch erreichbaren (Brutto-)Datenraten als Angabe für ein bestimmtes Netzsegment: Je mehr Anschlüsse dort vorhanden sind, desto weniger kommt bei den einzelnen Abnehmern an, während Glasfaser eine fixe Geschwindigkeit pro Anschluss garantiert.

Statt des fixen Downstreams von zehn Gigabit lässt sich mit dem neuen Standard 4.0 aber tatsächlich das „Gigabit-Internet“ auch in Gegenden erreichen, in denen DOCSIS 3.1 aktuell keinen derartigen Datendurchsatz erzielt. Daneben erhöhen sich vor allem die Upstream-Raten erheblich. Dies ist vor allem für Unternehmen, die stark auf das Internet of Things und Videokonferenzen setzen interessant sein dürfte.

Die Einführung von DOCSIS 4.0 durch Kabelnetzbetreiber wie Vodafone soll allerdings erst in einem Zeitraum ab etwa 2030 stattfinden und dann als infrastrukturelle Ergänzung zum gleichzeitigen Ausbau moderner Glasfaserleitungen dienen.

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DOCSIS 3.1: Das Wichtigste in Kürze

  • DOCSIS bedeutet „Data Over Cable Service Interface Specification“ und bezeichnet die Übertragung von Breitband-Internet über das Kabelnetz.
  • Das Internet teilt sich also mit dem Fernsehsignal das Netz. Deshalb spricht man dabei von einem „Shared Medium“.
  • DOCSIS ermöglicht ein stabiles Netz mit äußerst kurzen Latenzen. Die hohe Signalqualität führt außerdem zu höheren Geschwindigkeiten.
  • Im aktuellen Standard DOCSIS 3.1 sind Downstream-Geschwindigkeiten von bis zu einem Gigabit möglich.
  • Ab etwa 2030 soll der kommende Standard DOCSIS 4.0 für noch höhere Geschwindigkeiten sorgen: Je nach Zahl der Anschlüsse in einer Gegend sind dabei bis zu zehn Gigabit pro Sekunde möglich.

 

Nutzt Ihr Unternehmen bereits eine Internetanbindung über das Kabel? Für welche Geschäftsprozesse nutzen Sie die hohe Geschwindigkeit? Lassen Sie es uns in den Kommentaren wissen.


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