Bislang ist kein einziges für DOCSIS 4.0 (D4.0) ausgelegte Modem mit einem „DOCSIS 3.1“-Netz (D3.1) verbunden worden. Doch das könnte sich demnächst ändern. Denn die ersten amerikanischen Netzbetreiber haben damit begonnen, ihr hybrides Glasfaserkabelnetz (HFC) aufzurüsten.
Die Tests werden von CableLabs, einer gemeinnützigen Organisation mit Sitz in Louisville, Colorado, durchgeführt. Mitgliedsunternehmen aus der Kabelbranche finanzieren die gemeinnützige Organisation. In einem Blogpost gab der Chef-Architekt von CableLabs, Doug Jones, Einblicke in die Netzumrüstung: „Wir mussten uns zusammensetzen, um alles richtig zu machen. Es ist keine Raketenwissenschaft, aber es gibt eine ganze Menge Details.“
DOCSIS 4.0 in der Testphase
Der erste Testdurchlauf fand vom 17. bis 21. Juli in der Hauptfiliale von CableLabs statt, indem zehn Hersteller von D4.0-Geräten daran teilnahmen. Dabei kamen sechs auf DOCSIS 4.0 basierte Kabelmodems zum Einsatz. Wahrscheinlich wurden in die neuen Kabelmodems bereits neue Chips von Broadcom verbaut. Abgesehen von Broadcom, entwickelt die Firma MaxLinear Chipsets für D4.0-Modems, wobei MaxLinear selbst nicht am Test teilnahm.
Während des Tests wurden die neuen Kabelmodems an DOCSIS 3.1-Kabelmodem-Abschlusssysteme „Cable Modem Termination Systems“ (CMTS), welche unter anderem von Cisco stammen, angeschlossen. Dabei haben die Hersteller die Kabelmodems iterativ mit den CMTS-Systemen gepaart, um die Kompatibilität zu testen. Jones ging darauf in seinem Blogpost ein: „Während dieser Paarung und erneuten Paarung untersuchten die Teilnehmer die Funktionalität und Interoperabilität der Kabelmodems und CMTS-Ausrüstung anhand der DOCSIS-Spezifikationsanforderungen. Dieser Prozess stellte sicher, dass alle Konnektivitätsoptionen zwischen den Kabelmodems und den CMTSs untersucht wurden.“
Der erste Test verlief nicht einwandfrei, sodass die Hersteller zunächst die Probleme der Geräte beheben, um die erforderliche Zertifizierung zu erhalten. Die zweite Testrunde findet noch dieses Jahr zwischen dem 14. und 17. August, ebenfalls am Hauptsitz von CableLabs statt. Es ist davon auszugehen, dass erneut dieselben Hersteller daran teilnehmen. Jones erklärte: „Das Ziel ist es, das Verständnis für die DOCSIS 4.0-Spezifikationen und die Produktreife weiter zu vertiefen.“ In der Zwischenzeit haben mehrere amerikanische Kabelnetzbetreiber, darunter Comcast, damit begonnen ihre HFC-Netze zu modernisieren.
Zwei zulässige Prüfungen für die Zertifizierung
Um Herstellern die Zertifizierung ihrer Geräte zu ermöglichen, hat CableLabs zwei Prüfverfahren eingeführt: Erfolgsbasierte Tests und 2-für-1-Prüfergebnisse. Die erfolgsbasierte Prüfung wendet eine iterative Herangehensweise an, indem D4.0-Geräte so oft wie möglich aktualisiert werden dürfen, bis sie die nötige Zertifizierung erhalten, ohne dabei weitere Gebühren zu berappen.
Bezüglich der 2-für-1-Tests ist vorgesehen, D4.0-Kabelmodems auf Einhaltung der D4.0-Spezifikationen zu prüfen sowie die Kompatibilität zu D3.1-Netzwerken zu testen. Erst später sollen die neuen Kabelmodems an D4.0-CMTSs angeschlossen werden.
Geplante Umrüstung auf DOCSIS 4.0
Aller Voraussicht nach, bieten einige Netzbetreiber die neuen Kabelmodems auf dem Markt an, um sie in bestehende Netze via CMTS zu integrieren. Zur Marktstrategie der Netzbetreiber gehört es, den Markt zunächst mit D4.0-Kabelmodems zu fluten, ehe die Netzbetreiber vollständig auf den neuen Standard DOCSIS 4.0 umsteigen.
Diese Konfiguration erlaubt es den Netzbetreibern, höhere Bandbreiten zu erzielen, indem sie die zusätzlichen OFDM-Kanäle (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) der neuen Kabelmodems ausnutzen, was wiederum von der D3.1-CMTS-Ausrüstung unterstützt wird. Insbesondere mittelständische Netzbetreiber können Vorteile aus der Startphase ziehen, da die Investitionskosten überschaubar bleiben. Lediglich ein Software-Update der bestehenden D3.1-Chassis ist hierfür erforderlich.
Features von DOCSIS 4.0
Darüber hinaus offenbarte der erste Test die zu erwartenden Geschwindigkeiten bei der Einführung von D4.0-Kabelmodems, welche über 10-Gig-Ports verfügen und mit 10-Gig-Verkehrsgeneratoren gekoppelt werden. So wurden über 8 Gbit pro Sekunde im Download und 1,5 Gbit pro Sekunde im Upload gemessen. Solch hohe Übertragungskapazitäten lassen sich innerhalb von „High-Split“-HFC-Netzen erzielen, indem sich die Frequenzen im Upload zwischen 5 MHz und 204 MHz bewegen und für den Download um die 960 MHz betragen.
Um die Netzwerke vor Hacker-Angriffen abzusichern, kommen neue und stärkere Authentifizierungssysteme zum Einsatz. So tauschen die Endkundengeräte Zertifikate mit der Netzausrüstung des Providers aus, um sicherzustellen, dass keine „abtrünnigen“ Elemente im System vorhanden sind. Die zum Einsatz kommenden Verschlüsselungsalgorithmen erschweren zudem Brute-Force-Angriffe, da sich die Schlüssellänge von 128 Bit auf 256 Bit vergrößert.
Zudem zeichnet sich DOCSIS 4.0 durch niedrigere Latenzzeiten und eine höhere Zuverlässigkeit aus. Doch bevor vollständige End-to-End-DOCSIS 4.0-Systeme einsatzfähig sind, werden die großen Netzbetreiber zur verteilten Zugangsarchitektur (Distributed Access Architecture) migrieren und die Schlüsselelemente von CMTS, einschließlich Hardware und möglicherweise Software, an den Rändern des Netzes platzieren.
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