Data Over Cable Service Interface Specification

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Schéma d'un réseau HFC

Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) est une norme qui définit les conditions d'interface de communications et de soutien d'opération pour un système de données utilisant le système de télévision par câble. Il permet l'addition du transfert de données à vitesse élevé à un système existant de télévision par câble.

DOCSIS est utilisé par beaucoup d'opérateurs de télévision par câble pour fournir l'accès à Internet sur leur infrastructure hybride existante HFC (Hybride fibre et coaxial). Les spécifications de DOCSIS sont :

  • DOCSIS 1.0, publié en mars 1997
  • DOCSIS 1.1, publié en avril 1999
  • DOCSIS 2.0, publié en janvier 2002
  • DOCSIS 3.0, publié entre 2008 et 2010

DOCSIS 3.0 est la norme en vigueur.

La version européenne DOCSIS s'appelle EuroDOCSIS. La différence principale est que les canaux de câble en Europe sont de 8 MHz de large (PAL[1]), tandis qu'en Amérique du Nord les canaux sont de 6 MHz de large (NTSC[2]). Ceci permet d'assigner plus de largeur de bande à la circulation de données descendantes (c'est-à-dire du réseau vers l'utilisateur). Il y a aussi une norme DOCSIS différente au Japon.

Caractéristiques[modifier | modifier le code]

DOCSIS emploie la méthode d'accès TDMA (Time Division Multiple Access)/SCDMA (Synchronous Code Division Multiple Access). Cette méthode d'accès diffère de celle du réseau Ethernet, car le système DOCSIS ne présente pas de collisions.

Dans la norme DOCSIS, il y a beaucoup de variations des couches OSI 1 et 2 qui peuvent être configurées, indépendamment des méthodes d'accès. La modulation numérique 64QAM jusqu’à 256QAM est employée pour la modulation du flux de données descendant, et les modulations QPSK ou 16QAM sont employées pour la modulation du flux de données montant. La largeur de la bande passante peut s'étendre de 400 kHZ à 3,2 MHz dans DOCSIS 1.0/1.1. DOCSIS 2.0 apporte plus d'options pour le flux montant, y compris la modulation supérieure (64QAM) et des canaux plus larges (6,4MHz). La norme DOCSIS 2.0 a introduit l'annulation de signaux interférant (ingress cancellation) dans la voie montante, ce qui améliore considérablement la vitesse. Toutes ces améliorations combinées procurent une vitesse montante de 30,72 Mbit/s par canal. La vitesse montante dans la norme DOCSIS 1.0 est limitée à 5 Mbit/s, et à 10 Mbit/s dans DOCSIS 1.1. Toutes les versions du standard DOCSIS procurent un flux descendant jusqu’à 38 Mbit/s par canal.

Le passage du DOCSIS 2.0 vers le DOCSIS 3.0 apporte beaucoup d'améliorations techniques dont :

  • l'agrégation de canaux, qui permet la multiplication des débits
  • la gestion de l'IPv6
  • l'attribution dynamique des canaux, pour une meilleure optimisation des ressources
  • une meilleure qualité de service (QoS)
  • le support de l'IPTV pour la télévision diffusée

Équipements[modifier | modifier le code]

Le CMTS (en) (Cable Modem Termination System) l'équipement de tête de ligne utilisé par les compagnies de câblodistribution, est équivalent au DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) en technologie DSL (Digital Subscriber Line). Le CMTS est un dispositif auquel les ports montant et descendant sont connectés. À la différence d'Ethernet, pour fournir la communication bidirectionnelle, il est nécessaire d'avoir au moins deux ports physiques, un par voie. En raison du bruit dans le circuit de retour (voie montante), il y a plus de ports en amont que de ports en aval. Jusqu’à la norme DOCSIS 2,0, les ports amont ne pouvaient pas transférer des données aussi rapidement qu'en aval, la raison principale étant le bruit interférant de ligne.

L'ordinateur du client est relié au modem câble, qui est relié par le réseau de HFC au CMTS. Le CMTS conduira alors le trafic entre le réseau de câbles et l'Internet. Les opérateurs de câble ont la pleine maîtrise opérationnelle de la configuration du modem câble par un serveur DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) qui attribue au modem câble et éventuellement à l'ordinateur du client leur adresse IP.

La phase d'initialisation logicielle en DOCSIS est généralement la suivante (fortement simplifiée) :

  1. Le modem envoie une requête DHCP (BOOTP) de façon a connaître la configuration réseau à utiliser.
  2. Le CMTS renvoie son adresse IP locale (a ne pas confondre avec l'adresse IP de l'ordinateur sur Internet), sa passerelle, et plus spécifiquement l'adresse IP du serveur TFTP et le nom du fichier de configuration à aller y chercher.
  3. Le modem se connecte au serveur TFTP et demande le fichier de configuration nommé précédemment. Ce fichier contient entre autres les informations relatives à la vitesse de connexion du modem, sa priorité sur le réseau, et le nombre d'ordinateurs autorisés a accéder au modem en même temps.
  4. Le modem informe le CMTS qu'il a bien reçu le fichier, et qu'il est prêt a opérer (phase de synchronisation).

Après ceci, le ou les ordinateurs branchés au modem peuvent eux-mêmes demander leurs informations de connexion via le DHCP, et agir comme sur un réseau local tout à fait conventionnel.

Vitesse de transfert[modifier | modifier le code]

Voici deux exemples de débits montants et descendants :

  • Vidéotron, une compagnie de télécommunications canadienne, offre à ses clients résidentiels et affaires un forfait de vitesse de flux en aval allant jusqu'à 200Mbit/s et 30Mbit/s.
  • Numericable offre jusqu'à 200 Mbit/s en aval et 10 Mbit/s en amont[3].

Un canal descendant peut alimenter jusqu’à 1000 modems câbles. Un canal montant peut être alimenté par 150 modems. L'adaptation de capacité se gère en augmentant les ports descendants et montants du CMTS.

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • (en) Site d'information sur DOCSIS
  • (en) www.cablemodem.com : On y trouve toute la documentation, incluant la liste des équipements certifiés DOCSIS, comme les documents couvrant tous les aspects techniques du DOCSIS.

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Il s'agit bien d'une référence à la couleur PAL puisqu'au niveau du standard on est en analogique
  2. Il s'agit bien d'une référence à la couleur NTSC puisqu'au niveau du standard on est en analogique
  3. DOCSIS 3.0 : Numericable booste son réseau très haut-débit, sur le site ariase.com, consulté le 6 septembre 2013