Kabel internet capaciteit - een zeer uitgebreide uitleg

  • 21 oktober 2018
  • 26 Reacties
  • 4505x Bekeken

Reputatie 6
Gezien sommige reacties in de diverse kabel internet gerelateerde topics is niet altijd duidelijk wat nu eigenlijk wordt bedoeld met de capaciteit van de kabel internet infrastructuur. Daarom via dit topic wat nadere technische uitleg.

Coaxsegment

De volledige infrastructuur tussen modem en de CMTS (Cable Modem Termination System) wordt een coaxsegment genoemd. Van orgine bestond het coaxsegment volledig uit coax componenten zoals kabels, splitters, multitaps, versterkers, modulatoren, etc. Later is een deel van de coax bekabeling vervangen door glasvezel bekabeling en bijbehorende componenten zoals optical nodes. Dat wordt ook wel aangeduid als een Hybrid Fiber Coaxial (HFC) infrastructuur. Voor de werking en de capaciteit van coaxsegmenten maakt het gebruik van glasvezel bekabeling voor het transport van het signaal echter geen verschil. Kenmerk van een coaxsegment is dat het een gedeelde infrastructuur is waarbinnen het signaal niet gerouteerd kan worden. Iedere aansluiting op een bepaald coaxsegment ontvangt exact hetzelfde signaal via het Abonnee Overname Punt (AOP).

Frequentieband

De signalen van de diverse diensten (services) die worden verzonden via het coaxsegment zijn ingedeeld in kanalen op de volledige frequentieband van de coax bekabeling. Deze frequentieband loopt van in de huidige HFC infrastructuur van 5 MHz tot 862 MHz. In feite is de volledig frequentie opgedeeld in drie frequentiegebieden, namelijk:
  • 5 tot 65 MHz: Gereserveerd voor de doorgifte van kabel internet retour kanalen. Ook wel upstream kanalen genoemd (of upstreams). Vanwege toenemende ruis in het lagere deel van de frequentieband wordt in de praktijk het frequentiegebied van 5 tot 20 MHz niet gebruikt door de Nederlandse kabelbedrijven;
  • 87.5 tot 108 MHz: Gereserveerd voor de doorgifte van analoge radio kanalen;
  • 120 tot 862 MHz: Gereserveerd voor de doorgifte van analoge TV kanalen, digitale Radio en TV (RTV) kanalen, Video OnDemand (VOD) kanalen en kabel internet downstream kanalen (of downstreams).
Alle gebruikte HFC infrastructuur componenten moeten ook ontworpen zijn voor de doorgifte van deze frequentiegebieden met bijbehorende diensten indeling. Een Radio uitgang op een AOP of splitter moet daarom bijvoorbeeld het signaal van het frequentiegebied van 87.5 tot 108 MHz kunnen doorgeven terwijl de TV uitgang het frequentiegebied van 120 tot 862 MHz ongehinderd moet doorgegeven. Elk deel van de frequentieband kan maar door één dienst gebruikt worden.

Ook alle apparatuur die we aansluiten op de coax infrastructuur houdt rekening met deze gestandaardiseerde indeling van de frequentieband. De tuner in een TV zal alleen werken met TV kanalen in het frequentiegebied van 120 tot 862 MHz en de kabel internet modems kunnen alleen upstream en downstream kanalen koppelen die in de genoemde frequentiegebieden liggen.

Bandbreedte

De kanalen van de eerder genoemde diensten nemen een bepaalde bandbreedte in beslag van de volledige frequentieband. Een digitale DVB-C RTV transport stream kanaal heeft bijvoorbeeld een bandbreedte van 8 MHz en dat is niet toevalligerwijs ook de bandbreedte van een kabel internet downstream kanaal bij de Nederlandse kabelproviders. Analoge TV kanalen hebben een bandbreedte van 7 MHz, maar worden meestal doorgegeven op een raster van 8 MHz. De kabel internet upstream kanalen hebben een bandbreedte van 3.2 MHz of 6.4 MHz wat afhankelijk is van de configuratie van deze retour kanalen.

De bandbreedte is mede bepalend voor de capaciteit van een kanaal, maar wordt helaas ook nog wel eens gebruikt als synoniem voor de capaciteit wat verwarrend kan werken.

(Euro)DOCSIS

De Nederlandse kabelbedrijven hebben gekozen voor de DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) standaard voor hun kabel internet dienst en omdat er in Nederland rekening gehouden moet worden met de Europese indeling van de coax frequentieband is de aanvullende EuroDOCSIS specificatie van toepassing. Daarin staat o.a. dat de kabel internet downstream kanalen een bandbreedte hebben van 8 MHz en met dezelfde techniek DVB-C transport stream kanalen worden gemoduleerd. Ook wordt rekening gehouden met de genoemde hoofdindeling van frequentiegebieden voor de doorgifte van diensten. Dat houdt dus in dat de EuroDOCSIS upstream kanalen in frequentiegebied van 5 tot 65 MHz moeten liggen en de downstream kanalen in het frequentiegebied van 120 tot 862 MHz. EuroDOCSIS modems kunnen dus geen gebruik maken van de overige frequentiegebieden op de coax infrastructuur en ook de CMTS zal geschikt moeten zijn voor de aanvullende EuroDOCSIS specificatie willen deze twee componenten met elkaar kunnen communiceren. Voor die communicatie wordt wel gewoon van hetzelfde DOCSIS protocol gebruik gemaakt als ook in de Verenigde Staten wordt toegepast. De (Euro)DOCSIS specificaties zijn openbaar en te downloaden via CableLabs.

Kabel internet capaciteit

Zoals eerder aangegeven hangt de capaciteit van kabel internet in een coaxsegment af van de bandbreedte van een kanaal en de overige modulatie instellingen. Uiteraard telt ook het aantal upstream en downstream kanalen mee voor de bepaling van de totale kabel internet capaciteit in een coaxsegment.

Totale capaciteit downstream kanalen in coaxsegment

Downstream kanalen worden gebruikt om DOCSIS data packets van de CMTS naar de modems te verzenden. Modulatie van die downstream kanalen vindt plaats aan de CMTS kant van de HFC infrastructuur. De CMTS is de enige zender en alle aangesloten modems op het coaxsegment zijn de ontvangers. De techniek die wordt toegepast voor het verzenden van de data packets via een downstream kanaal met een zorgt voor een constante data bitrate van iets meer dan 51 Mbps. Ziggo werkt momenteel toe naar 24 downstream kanalen per coaxsegment waardoor de totale capaciteit van alle downstream kanalen gelijk is aan 24 * 51 = 1224 Mbps (ongeveer 1.2 Gbps). Voor coaxsegmenten waar die 24 downstream kanalen nog niet mogelijk zijn is sprake van 20 downstream kanalen met een totale capaciteit van 1020 Mbps (ongeveer 1 Gbps).

Totale capaciteit upstream kanalen in coaxsegment

Upstream kanalen worden gebruikt om DOCSIS data packets van de modems naar de CMTS te verzenden. Modulatie van die upstream kanalen vindt plaats aan de modem kant van de HFC infrastructuur. Er zijn daarom meerdere zenders en de CMTS is de enige ontvanger. Omdat het niet erg zinvol is om alle modems tegelijk te laten zenden via de beperkte set upstream kanalen heeft een groot deel van de DOCSIS specificatie betrekking op de benodigde mechanismes om modems om de beurt te laten zenden waarbij de CMTS bepaalt wie er mag zenden en voor welk doel er gezonden mag worden. Op hoofdlijnen vallen die doelen uiteen in DOCSIS management verkeer en data verkeer van de kabel internet gebruiker.

Dit maakt het bepalen van de capaciteit van een upstream en daarmee de totale upstream capaciteit van een coaxsegment nogal lastig. Ook werken de diverse modulatie technieken en verschillende bandbreedtes niet mee. Een upstream kanaal met de maximale bandbreedte van 6.4 MHz en 64-QAM modulatie heeft in theorie een capaciteit van maximaal 28 Mbps, maar is dus niet continu in gebruik met deze instellingen. Wanneer hetzelfde upstream kanaal tijdelijk met QPSK modulatie gebruikt wordt voor DOCSIS management verkeer dan valt de capaciteit terug naar maximaal 9 Mbps. Kanalen met 3.2 MHz bandbreedte hebben de helft van de capaciteit van een kanaal met 6.4 MHz bandbreedte met dezelfde modulatie instellingen. De bandbreedte van een upstream kanaal kan via de modem upstream status pagina afgeleid worden aan de hand van de symboolsnelheid. Een symboolsnelheid van 5210 ksps komt overeen met een bandbreedte van 6.4 MHz en een symboolsnelheid van 2560 ksps met 3.2 MHz.

Ziggo heeft de configuratie van upstream kanalen in coaxsegment nog niet gelijk getrokken in het volledige kabelgebied. In voormalig UPC gebieden wordt daarom gewerkt met configuraties met 6 upstream kanalen. Hoe die upstream kanalen geconfigureerd zijn hangt af van de plaatselijke ruis waarden van het coaxsegment. Er worden upstream kanalen met 6.4 en 3.2 MHz bandbreedte toegepast en diverse modulatie soorten. In voormalig Ziggo gebieden wordt gewerkt met een configuratie van 4 upstream kanalen met elk 8 MHz bandbreedte en 64-QAM modulatie. Kortstondig is dan een maximale capaciteit van iets meer dan 100 Mbps haalbaar, maar zal de gemiddelde haalbare capaciteit lager zijn. De capaciteit van upstream kanalen heeft in ieder geval geen constante bitrate zoals bij de downstream kanalen.

Capaciteit modems

Dat er in het coaxsegment een bepaalde hoeveelheid upstream en downstream kanalen zijn geconfigureerd wil niet zeggen dat een modem ook van alle kanalen gebruik kan maken. De capaciteit van een modem is daarom afhankelijk van het aantal kanalen dat aan het modem gekoppeld kan worden wat mede afhankelijk is van de DOCSIS specificatie versie.

EuroDOCSIS 2.0 modems kunnen maar één upstream kanaal en één downstream kanaal koppelen. De constante (en maximale) downstream capaciteit is daarmee gelijk aan ongeveer 50 Mbps en de maximale upstream capaciteit is afhankelijk van het gebruik en de configuratie van het upstream kanaal kortstondig maximaal 28 Mbps. In de praktijk zal een kabelprovider er echter altijd voor kiezen om de maximale abonnementssnelheden voor dergelijke EuroDOCSIS modems altijd lager te houden dan de capaciteit van een kanaal vanwege het gedeelde karakter van de kanalen in een coaxsegment. De CMTS bepaalt welk upstream en downstream kanaal een EuroDOCSIS 2.0 modem mag configureren waarbij rekening gehouden wordt met een gelijkmatige verdeling van de modems over de beschikbare capaciteit in het coaxsegment. Als naar verloop van tijd blijkt dat bepaalde EuroDOCSIS modems veel gebruik maken van de capaciteit dan zal de CMTS die modems proberen te verplaatsen naar kanalen die rustiger zijn qua gebruik. Er zijn bij Ziggo nog diverse EuroDOCSIS 2.0 modems in gebruik. Sommige digitale RTV ontvangers bevatten bijvoorbeeld een geïntegreerd EuroDOCSIS 2.0 modem dat gebruikt wordt voor communicatie met VOD servers en andere aanvullende diensten.

EuroDOCSIS 3.0 modems hebben de mogelijkheid om meerdere upstream kanalen en downstream kanalen te koppelen en te gebruiken als upstream kanaal en downstream kanaal met meer capaciteit. Dit heeft ervoor gezorgd dat kabel providers hogere abonnementssnelheden kunnen aanbieden dan ongeveer 25 Mbps wat mogelijk was met EuroDOCSIS 2.0 modems. Initieel werden er EuroDOCSIS 3.0 modems uitgebracht die 4 upstream kanalen en 4 downstream kanalen (4x4) konden combineren. Qua downstream capaciteit dus maximaal ongeveer 200 Mbps en in de praktijk ingezet voor abonnementssnelheden tot 100 Mbps om ervoor te zorgen dat één klant niet in één keer de gezamenlijke capaciteit van alle 4 de downstream kanalen kon aanwenden. Ook hier geldt weer dat de CMTS bepaalt welke subset van upstream en downstream kanalen een EuroDOCSIS 3.0 modem mag configureren uit de totale set van kanalen waarbij getracht wordt om de totaal beschikbare capaciteit zo gelijkmatig mogelijk over de modems te verdelen.

De Connectboxen die Ziggo bij voorkeur uitgeeft hebben de mogelijkheid om maximaal 8 upstream kanalen en 24 downstream kanalen (8x24) te koppelen. In feit kan Ziggo met die modems de volledige huidige beschikbare capaciteit van een coaxsegment toewijzen aan ieder modem wat het verdelen van modems over de beschikbare capaciteit eenvoudiger maakt. In de loop der tijd heeft Ziggo EuroDOCSIS 3.0 modems in gebruik genomen met diverse aantallen upstream en downstream kanalen koppelingsmogelijkheden die nog allemaal in gebruik zijn. De abonnementssnelheid zal mede bepalend zijn of een wat ouder type EuroDOCSIS 3.0 modem moet worden vervangen door een EuroDOCSIS 3.0 modem dan meer upstream en downstream kanalen kan koppelen.


Aantal modems per coaxsegment

Vanwege het delen van de capaciteit binnen het coaxsegment wordt de kabel internet gebruikerservaring mede bepaalt door het aantal modems dat is aangesloten op een coaxsegment, de gezamenlijke maximale abonnementssnelheid van die modems en het internet gedrag van de gebruikers van die modems. Allemaal zaken waar kabelproviders geen informatie over verstrekken. Analyses van het kabel internet signaal uit diverse regio's van het Ziggo netwerk laten zien dat er tussen 400 en 600 modems actief zijn per coaxsegment wat overeenkomt met de verwachtingen op basis van wat spaarzame publicaties van organisaties zoals TNO. Ook op dit forum is in een blog van Ziggo het één en ander terug te vinden over het aantal aansluitingen (homes passed) op het coaxsegment wat deze aantallen modems onderschrijft.

Naar de abonnementssnelheden van al die modems en de daaruit voortvloeiende overboeking van de capaciteit in een coaxsegment kunnen we alleen maar raden. Als we de abonnementssnelheid van het meest gekozen pakket volgens Ziggo als gemiddelde nemen, ofwel 200 Mbps, en uitgaan van 300 modems voor kabel internet, dan zou voor al die modems bij gelijktijdig gebruik van de maximale abonnementssnelheid een capaciteit nodig zijn van 300 * 200 = 60 Gbps. Met een beschikbare constante capaciteit van 1.2 Gbps in een coxsegment komt dat neer op een overboekingsfactor van 50. Gelukkig blijkt in de praktijk het gros van de kabel internet klanten nauwelijks gebruik te maken van hun maximale abonnementssnelheid. Dat komt deels door veranderd internet gebruik. Waar veel klanten vroeger volop bezig waren met het downloaden van allerlei content wordt tegenwoordig veel meer gebruik gemaakt van streaming diensten dat zorgt voor een veel lagere belasting. Voor het kijken van een Netflix film en gelijktijdig wat internetten zijn echt geen abonnementssnelheden van meer dan 50 Mbps nodig in een gemiddeld huishouden. Als dat wel het geval zou zijn, dan had Ziggo een behoorlijk probleem met het waarmaken van de abonnementssnelheden.

Capaciteitsproblemen

Capaciteitsproblemen ontstaan wanneer de gelijktijdig gevraag de capaciteit van kabel internet klanten de beschikbare capaciteit overstijgt. De kabel internet klanten merken dit wanneer ze hun abonnementssnelheid niet kunnen halen terwijl er niets mis is met het signaal. Het is vrij eenvoudig uit te rekenen dat er met een capaciteit van 1.2 Gbps in het coaxsegment maximaal 3 klanten met een 400 Mbps abonnementssnelheid gelijktijdig voluit kunnen downloaden. Ook dat is overigens niet helemaal waar, want de CMTS heeft ook ruimte nodig voor het DOCSIS management verkeer en zal ook wat ruimte reserveren telefonie diensten. Verder is er natuurlijk ook de nodige overhead voor de DOCSIS packages waarmee alle (IP) data voor de klanten worden verzonden.

Toekomst

Ondertussen is de DOCSIS 3.1 standaard uitgebracht en zijn de eerste kabelproviders begonnen met de implementatie van DOCSIS 3.1. In tegenstelling tot hetgeen sommigen misschien denken verandert DOCSIS 3.1 niets aan bovenstaande uitgangspunten voor internet via de kabel. Er is dus nog steeds sprake van coaxsegmenten waarop meerdere modems zijn aangesloten die de totale beschikbare capaciteit met elkaar moeten delen. DOCSIS 3.1 brengt nieuwe modulatie technieken die efficiënter omgaan met de frequentieband en daardoor zorgen voor meer capaciteit. Ook worden frequentiegebieden anders ingedeeld waardoor er een groter deel van de frequentieband ingezet kan worden voor upstream kanalen (5 tot 204 MHz) en door het verplaatsen van de frequentieband bovengrens ook een groter deel van de frequentieband ingezet kan worden voor downstream kanalen (258 tot 1218 MHz).

Al dit soort aanpassingen zorgen voor meer capaciteit, maar ook voor grote investeringen bij de kabelproviders. In tegenstelling tot de upgrade van (Euro)DOCSIS 2.0 naar 3.0 moet nu namelijk ook de HFC infrastructuur aangepast worden om die nieuwe frequentiegebied indelingen te kunnen ondersteunen. En natuurlijk moeten ook de EuroDOCSIS 3.0 (en 2.0) modems en EuroDOCSIS 3.0 CMTS vervangen worden door uitvoeringen die DOCSIS 3.1 geschikt zijn. Dat kan niet via een firmware update. Ook zullen de kabelproviders moeten nadenken over de huidige diensten zoals analoge Radio en TV, digitale Radio en TV, ondersteuning oudere versies van EuroDOCSIS, etc. En om het allemaal nog wat complexer te maken moeten die kabelproviders zich ook afvragen of ze rekening moeten houden met eventuele hardware infrastructuur aanpassingen die nodig zijn voor Full Duplex DOCSIS 3.1. Ofwel: Is het wel verstandig om nu al aan de slag te gaan met DOCSIS 3.1?

26 Reacties

Reputatie 7
Badge +35
@ArChie.DVB Oeps, ik gooi nu het één en ander door elkaar ben ik bang.🤔
Dank voor je duidelijkheid.
Reputatie 6
@Be rt Zoals ik met mijn vorige reactie probeerde te verduidelijken komen er niet meer upstream kanalen bij als dat nodig is om de juiste snelheid te behalen. De upstream kanalen configuratie is een statische configuratie. In voormalig UPC gebied zijn dat 6 upstream kanalen en in voormalig Ziggo gebied 4 upstream kanalen.
Reputatie 7
Badge +35
@ArChie.DVB schreef: "Nee, met de huidige upstream frequentieplannen van Ziggo en de toegepaste upstream instellingen is er geen ruimte voor uitbreiding."

Ik reageerde op 4 en 8 kanalen.

@bburgg schreef: "En waarom heb ik geen 8 upstream-kanalen, maar 4? Heeft dit te maken met mijn abonnement 200/20 Mbps? "

Dat klopt, er komen er meer bij, als er meer nodig zijn om de juiste snelheid te halen.
Reputatie 6
Dat klopt, er komen er meer bij, als er meer nodig zijn om de juiste snelheid te halen.
Nee, met de huidige upstream frequentieplannen van Ziggo en de toegepaste upstream instellingen is er geen ruimte voor uitbreiding. Sowieso is het aantal beschikbare upstream en downstream kanalen in een coaxsegment niet dynamisch aanpasbaar. Voor dergelijke aanpassingen zijn infrastructurele hardware wijzigingen nodig en veelal zullen ook de frequentieplannen moeten worden aangepast voordat er uitgebreid kan worden wat leidt tot aankondigingen van werkzaamheden omdat klanten mogelijk hun kabel apparatuur moeten resetten. Het aantal beschikbare upstream en downstream kanalen in een coaxsegment is dus behoorlijk statisch.
Reputatie 6
Nu zie ik dat mijn ConnectBox 24 downstream en 4 upstream kanalen actief heeft. Betekent dit dat 'mijn' Ziggo-gebied al aangepast is aan 24 downstream kanalen?
Voor de overname van Ziggo door LGI/UPC was er overal in het toenmalige Ziggo gebied al sprake van maximaal 25 analoge TV kanalen. Het toenmalige UPC gaf op het moment van de overname 30 analoge TV kanalen door, dus 5 analoge TV kanalen meer dan bij het toenmalige Ziggo. Na de samenvoeging is dat tegen alle verwachtingen in nooit gelijk getrokken terwijl het aantal digitale RTV transport streams en het aantal DOCSIS downstreams toen wel gelijk is gemaakt in het gehele Ziggo gebied. In de praktijk betekende dit dat er ruimte was om in het gehele samengevoegde Ziggo gebied 20 DOCSIS downstreams door te geven en was er in het voormalig Ziggo gebied in ieder geval nog ruimte voor 5 extra digitale streams door het mindere aantal analoge TV kanalen.

Enige tijd geleden heeft Ziggo in veel delen van het voormalige Ziggo gebied het aantal DOCSIS downstreams uitgebreid naar 24 stuks. In voormalig UPC gebied paste dat qua ruimte op de frequentieband echter niet meer. Nu had Ziggo ervoor kunnen kiezen om in voormalig UPC het aantal analoge TV kanalen ook te verminderen naar 25 stuks zodat ze ook in het voormalig UPC gebied het aantal DOCSIS downstream kanalen kunnen uitbreiden naar 24 stuks. Die keuze hebben ze echter niet gemaakt. In plaats daarvan hebben ze ervoor gekozen om analoge TV volledig te gaan afschaffen in het gehele Ziggo gebied en gelijktijdig de indeling van de frequentieplannen zodanig aan te passen dat ze in de toekomst kunnen uitbreiden zonder te moeten schuiven met de huidige digitale streams.

Aangezien de noodzaak in voormalig UPC gebied het hoogst was zijn ze in dat deel van het Ziggo gebied begonnen met de afschaffing van de analoge TV kanalen en het aanpassen van de frequentieplannen zodat ze daar ook kunnen uitbreiden naar 24 DOCSIS downstream kanalen. Ondertussen schijnen ze daarmee nu zo ver gevorderd te zijn dat ze binnenkort ook in voormalig Ziggo gebied stap voor stap de analoge TV kanalen uit gaan zetten en ongetwijfeld ook gelijktijdig het frequentieplan zullen aanpassen zodat daar ook een deel van de huidige 24 DOCSIS downstream kanalen terecht zullen komen in frequentiegebied dat gevoelig is voor 4G interferentie. Ook in voormalig Ziggo gebied zal daarom de DOCSIS dienst kwalitatief minder worden door de toename van Post Reed Solomon (RS) errors als gevolg van 4G interferentie terwijl de downstream capaciteit gelijk blijft met 24 kanalen.

En waarom heb ik geen 8 upstream-kanalen, maar 4? Heeft dit te maken met mijn abonnement 200/20 Mbps?
In voormalig Ziggo gebied worden overal maar 4 upstream kanalen doorgegeven met zodanige instellingen dat iedere upstream de maximaal mogelijke DOCSIS 3.0 capaciteit kan behalen. Zo'n upstream kanaal met maximale capaciteit heeft een bandbreedte van 6.4 MHz. Het frequentiegebied dat voor EuroDOCSIS 3.0 upstream kanalen kan worden ingezet loopt van 5 MHz tot 65 MHz, ofwel heeft een totale bandbreedte van 60 MHz. In theorie zouden daar 9 upstream kanalen in passen (60 / 6.4). In de praktijk blijkt echter dat het frequentie gebied van 5 MHz tot 20 MHz niet inzetbaar is vanwege ruis. Gevolg: er is in de praktijk in principe maar plaats voor 7 upstream kanalen (45 / 6.4).

Om onduidelijke redenen kiest men er echter voor om een vreemd upstream frequentieplan toe te passen waarbij tussen de upstream kanalen in sprake is van onbenutte ruimte. Het gevolg daar weer van is dat er in voormalig Ziggo gebied ruimte zou zijn voor 5 upstream kanalen, maar daarbij zou het vijfde kanaal zich in het een frequentiegebied van 20 MHz - 30 MHz geplaatst moeten worden dat toch gevoeliger is voor verstoringen door ruis dan de upstream kanalen die geplaatst zijn boven de 30 MHz. Een mogelijkheid is om lagere modulatie vormen toe te passen op dat vijfde kanaal waardoor de capaciteit ook omlaag gaat, maar kennelijk vond men dat geen werkbare oplossing.

In voormalig UPC gebied worden overal 6 upstream kanalen doorgegeven waarbij ze de twee kanalen met de laagste frequentie een bandbreedte hebben gegeven van 3.2 MHz met een lagere modulatie vorm. In de praktijk levert dit echter geen extra capaciteit op en ook blijken die twee extra frequenties alsnog meer last te hebben van verstoringen waardoor er meer resends nodig zijn en de capaciteit effectief onnodig meer belast wordt.
Reputatie 7
Badge +35
@bburgg schreef: "En waarom heb ik geen 8 upstream-kanalen, maar 4? Heeft dit te maken met mijn abonnement 200/20 Mbps? "

Dat klopt, er komen er meer bij, als er meer nodig zijn om de juiste snelheid te halen.

Als je al 24 kanalen ziet, dan zijn ze er ook.☺
Reputatie 2
Badge +5

Precies. De downstream capaciteit per coaxsegment is in principe gelijk in het gehele kabelgebied van Ziggo, namelijk momenteel nog 20 downstream kanalen en straks 24 downstream kanalen. Het aantal kabelinternet abonnees per coaxsegment is variabel, maar als we als gemiddelde snelheid uitgaan van het volgens Ziggo meest gekozen middelste internet snelheid dan wordt duidelijk dat er tegenwoordig sprake is van grote overboeking van de beschikbare capaciteit in de coaxsegmenten. Door die grote overboeking wordt het internet gedrag van die abonnees bepalend voor jouw ervaring. Als je pech hebt dan zitten er een aantal notoire downloaders in jouw coaxsegment die actief zijn op de momenten dat jij ook wilt internetten. Zitten dergelijke gebruikers niet in jou coaxsegment of zijn ze actief op andere momenten dan dat jij actief bent dan zal je in de regel altijd je snelheid halen.

Het "bijplaatsen van capaciteit" is gezien de DOCSIS techniek een nog vreemdere uitspraak. Dat zou alleen te realiseren zijn als Ziggo dan bij een gebleken capaciteitsprobleem in een coaxsegment meer downstream kanalen gaat inzetten zodat de capaciteit toeneemt. Onzin natuurlijk, want Ziggo geeft in het gehele kabelgebied een gelijk aantal downstream kanalen door in de coaxsegmenten. Voor de uitbreiding naar 24 downstream kanalen in het gehele Ziggo gebied loopt nu niet voor niets een project om analoge TV af te schakel en de frequentieplannen aan te passen. Voor de aanpak van capaciteitsproblemen zal over het algemeen een node splitsing noodzakelijk zijn wat meer behelst.

En in een nog eerdere post schreef je:
De Connectboxen die Ziggo bij voorkeur uitgeeft hebben de mogelijkheid om maximaal 8 upstream kanalen en 24 downstream kanalen (8x24) te koppelen.
Nu zie ik dat mijn ConnectBox 24 downstream en 4 upstream kanalen actief heeft. Betekent dit dat 'mijn' Ziggo-gebied al aangepast is aan 24 downstream kanalen? En waarom heb ik geen 8 upstream-kanalen, maar 4? Heeft dit te maken met mijn abonnement 200/20 Mbps?
Reputatie 6
In mijn wijk had ik capaciteitsproblemen op mijn "8 downstream" kabelmodem, maar die zijn verdwenen nadat ik een ConnectBox moest gaan gebruiken met z'n 20-24 downstreams.
Dat komt omdat jouw belasting dan verdeelt kan worden over alle downstream kanalen zodat je minder snel last hebt van anderen. Je oude modem zit immers min of meer vast aan de geconfigureerde subset van downstream kanalen. Hooguit zal de CMTS soms als gevolg van loadbalancing proberen om het modem te verplaatsen naar een andere subset van 8 kanalen als die minder druk gebruikt worden, maar dat gaat niet direct.

Ziggo doet het best netjes vergeleken met Virgin Media, de Engelse kabelboer. Daar zijn capaciteitsproblemen aan de orde van de dag en duurt het vele maanden voor segmenten geupgrade worden. Valse reclame zijn ze daar trouwens ook niet vies van, "fibre" internet over coax verbindingen...riiiiiight, ze weten zelfs de woorden "fibre" en een plaatje van een coax kabel te combineren in hun reclame-uitingen.



Voormalig UPC is daarvoor volgens mij ook wel eens op de vingers getikt. Sowieso is het misleidend omdat de glasvezel binnen het HFC deel van de infrastructuur in de coaxsegmenten gelijk is aan een coaxkabel. De capaciteit blijft gelijk en ook wordt het internet er niet sneller van.
Reputatie 6
Maar dat kan dus bij een andere wijkkast anders liggen begrijp ik hier uit.
Precies. De downstream capaciteit per coaxsegment is in principe gelijk in het gehele kabelgebied van Ziggo, namelijk momenteel nog 20 downstream kanalen en straks 24 downstream kanalen. Het aantal kabelinternet abonnees per coaxsegment is variabel, maar als we als gemiddelde snelheid uitgaan van het volgens Ziggo meest gekozen middelste internet snelheid dan wordt duidelijk dat er tegenwoordig sprake is van grote overboeking van de beschikbare capaciteit in de coaxsegmenten. Door die grote overboeking wordt het internet gedrag van die abonnees bepalend voor jouw ervaring. Als je pech hebt dan zitten er een aantal notoire downloaders in jouw coaxsegment die actief zijn op de momenten dat jij ook wilt internetten. Zitten dergelijke gebruikers niet in jou coaxsegment of zijn ze actief op andere momenten dan dat jij actief bent dan zal je in de regel altijd je snelheid halen.

Overigens is de kans dat je bij een kortstondige snelheidstest last hebt van anderen kleiner dan wanneer je langdurig aan het downloaden bent. Zoals in bovenstaand voorbeeld van de gebruiker met het TP-LINK netwerk apparaat bleek moest die op enig moment ook even kortstondig snelheid inleveren omdat andere actiever werden. Deze gebruiker zal dat echter niet zijn opgevallen of indien het wel was opgevallen gedacht hebben dat de server of het internet in het algemeen even trager was.


Ik heb begrepen dat Ziggo dit monitort en capaciteit bijplaatst als dat nodig is.
Dat is een door Ziggo verzonnen uitspraak om de abonnees gerust te stellen. Over het algemeen zullen eerst klanten moeten gaan klagen over het niet behalen van de snelheid, vervolgens moeten die klanten dan langs de helpdesk zien te komen om Ziggo ertoe te bewegen een capaciteitsprobleem te onderzoeken in hun coaxsegment (vergeet niet dat zakelijke klanten die snelheidsproblemen ervaren dit ook zelf aantoonbaar moeten maken om in aanmerking te komen voor restituties).

Het "bijplaatsen van capaciteit" is gezien de DOCSIS techniek een nog vreemdere uitspraak. Dat zou alleen te realiseren zijn als Ziggo dan bij een gebleken capaciteitsprobleem in een coaxsegment meer downstream kanalen gaat inzetten zodat de capaciteit toeneemt. Onzin natuurlijk, want Ziggo geeft in het gehele kabelgebied een gelijk aantal downstream kanalen door in de coaxsegmenten. Voor de uitbreiding naar 24 downstream kanalen in het gehele Ziggo gebied loopt nu niet voor niets een project om analoge TV af te schakel en de frequentieplannen aan te passen. Voor de aanpak van capaciteitsproblemen zal over het algemeen een node splitsing noodzakelijk zijn wat meer behelst.
Reputatie 6
@ArChie.DVB
Het zou dus zo maar kunnen dat enkele notoire downloaders of zakelijke gebruikers die hun periodieke backups over het Ziggo netwerk laten lopen, de capaciteit voor de overige gebruikers ernstig kunnen belemmeren.

Dat klopt. In bovenstaand voorbeeld van de abonnee met het TP-LINK netwerk apparaat is te zien dat deze gebruiker ongeveer een kwartier lang ongeveer 67% van de beschikbare capaciteit in 8 van de 24 downstream kanalen in beslag neemt. Als er in diezelfde periode ook nog een andere abonnee met een modem dat gekoppeld is aan dezelfde set van downstream kanalen en een vergelijkbaar abonnement wil gaan downloaden dan past het al niet meer en zullen beide downloadsnelheid moeten inleveren. En uiteraard zullen dat dan niet de enige twee zijn die bezig zijn dus gaan ook anderen die van deze set van downstream kanalen gebruik maken het merken.

Voordat er in mijn coaxsegment een nodesplitsing werd uitgevoerd was het in mijn coaxsegment behoorlijk drukker waarbij telkens dezelfde modems zorgden voor de bulk van de belasting van de capaciteit. Kennelijk zijn die abonnees in het afgesplitste nieuwe coaxsegment terecht gekomen, want sindsdien is het in mijn coaxsegment een stuk rustiger qua belasting van de capaciteit. De klanten die allemaal terecht zijn gekomen in het afgesplitste nieuwe coaxsegment zullen echter nauwelijks iets van een verbetering hebben gemerkt omdat zij de pech hebben dat de notoire downloaders ook in dat afgesplitste nieuwe coaxsegment terecht zijn gekomen.

Enkele forum leden beweren op dit forum bij hoog en bij laag dat de snelheid, waarop je geabonneerd bent, bij Ziggo gegarandeert is.
Deze stelling kan dus hierbij de prullebak in.

Gezien de DOCSIS techniek en de grote overboeking van de beschikbare capaciteit in de coaxsegmenten kan Ziggo dergelijke garanties niet afgeven. De capaciteit in een coaxsegment is een constante en het gedrag/gebruik van de 400 tot 600 kabelinternet klanten in een coaxsegment niet. Ze geven op de website wel iets van percentages, maar dat is duimzuigerij werk. Je merkt ook dat Ziggo medewerkers altijd eerst de rest van het internet en/of de servers waarvan gedownload wordt aanduiden als mogelijk oorzaken terwijl de grootste bottleneck dichter bij deze abonnees zit, namelijk het coaxsegment door gelijktijdig gebruik van de capaciteit door meerdere abonnees. Als ik de reacties van sommige Ziggo medewerkers lees dan beschikken ze ook niet over tools om het capaciteitsgebruik in een coaxsegment te kunnen inzien of ze begrijpen niet wat capaciteit in een coaxsegment is.
Reputatie 5
Badge +4
Ik geloof niet dat die snelheid gegarandeerd wordt, maar ik haal hem wel altijd. Maar dat kan dus bij een andere wijkkast anders liggen begrijp ik hier uit.
Ik heb begrepen dat Ziggo dit monitort en capaciteit bijplaatst als dat nodig is.


In mijn wijk had ik capaciteitsproblemen op mijn "8 downstream" kabelmodem, maar die zijn verdwenen nadat ik een ConnectBox moest gaan gebruiken met z'n 20-24 downstreams.

Ziggo doet het best netjes vergeleken met Virgin Media, de Engelse kabelboer. Daar zijn capaciteitsproblemen aan de orde van de dag en duurt het vele maanden voor segmenten geupgrade worden. Valse reclame zijn ze daar trouwens ook niet vies van, "fibre" internet over coax verbindingen...riiiiiight, ze weten zelfs de woorden "fibre" en een plaatje van een coax kabel te combineren in hun reclame-uitingen.

Reputatie 7
Badge +25
Ik geloof niet dat die snelheid gegarandeerd wordt, maar ik haal hem wel altijd. Maar dat kan dus bij een andere wijkkast anders liggen begrijp ik hier uit.
Ik heb begrepen dat Ziggo dit monitort en capaciteit bijplaatst als dat nodig is.
Reputatie 3
Badge +1
@ArChie.DVB
Het zou dus zo maar kunnen dat enkele notoire downloaders of zakelijke gebruikers die hun periodieke backups over het Ziggo netwerk laten lopen, de capaciteit voor de overige gebruikers ernstig kunnen belemmeren.
Enkele forum leden beweren op dit forum bij hoog en bij laag dat de snelheid, waarop je geabonneerd bent, bij Ziggo gegarandeert is.
Deze stelling kan dus hierbij de prullebak in.
Reputatie 6
Correct. Daarbij wordt wel gekeken naar Quality of Service (QoS) instellingen van de service flows die de CMTS aan sessies geeft. Een Voice over IP verbinding voor telefonie kan bijvoorbeeld geen lagere bitrate krijgen, want dan zou het telefoongesprek gaan stotteren.
Reputatie 3
Badge +1
@ArChie.DVB
Hartelijk dank voor deze zeer uitgebreide uitleg. Veel gaat mij werkelijk boven de pet uit. Hetgeen ik wel heb opgepikt is het volgende. Als 3 modems met een snelheid van 400 Mb/sec aan het downloaden zijn is in principe de capaciteit, op het segment waarop maximaal 1200 modems zijn aangesloten, aangekomen op zijn maximale capaciteit. De CMTS controller zal dan de capaciteit gaan verdelen zodat eventuele andere modems ook nog kunnen gaan mee doen in het totale internet verkeer. Hierdoor zullen de modems met de download snelheid van 400 Mb terug gaan vallen op een lagere snelheid.
Is deze conclusie juist?
Reputatie 6


Nadat de gebruiker van het Technicolor modem klaar was met downloaden werd er in het downstream kanaal op 282 MHz een TP-LINK netwerk apparaat actief dat echter geen gebruik maakte van het downstream kanaal op 338 MHz. Dit zou kunnen duiden dat dit TP-LINK netwerk apparaat was aangesloten op een modem dat maar 8 downstream kanalen ondersteunt, dus is dit nader onderzocht door dit netwerk apparaat te gaan monitoren en de tweede sessie te laten afstemmen op 330 MHz i.p.v. 338 MHz. Het downstream kanaal dat op 330 MHz wordt doorgegeven is namelijk het achtste downstream kanaal van de volledige downstream kanalen set in mijn coaxsegment.


Bij het testen van de recente aanpassingen aan het DOCSIS monitor tooltje werd het TP-LINK netwerk apparaat met MAC adres 60-E3-27-XX-XX-7F weer met een download in mijn coaxsegment. Uiteraard een mooie gelegenheid om om nu in één sessie van het DOCSIS monitor tooltje opeenvolgend op alle 8 downstream kanalen met ID's 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79 en 80 af te stemmen en naast elkaar te tonen:


Te zien is dat de download omstreeks 19:17 tijdens het monitoren van downstream kanaal 78 even werd onderbroken en weer omstreeks 19:20 werd hervat toen downstream kanaal 79 werd gemonitord. Het modem dat aan dit TP-LINK netwerk apparaat is gekoppeld maakt duidelijk geen gebruik van downstream kanalen 81 en 82. Ter bevestiging heb ik ook nog een keer in omgekeerde volgorde de door dat modem gekoppelde downstream kanalen gemonitord van 19:24 tot 19:33. Goed zichtbaar is dat dit modem voor een gelijke belasting van ongeveer 33 Mbps van de in totaal 51 Mbps zorgt in ieder gekoppeld downstream kanaal. Ofwel de CMTS verdeelt de belasting gelijkmatig over alle gekoppelde downstream kanalen.

Tussen 19:29 en 19:30 zijn er nog wat andere modems die ook meer capaciteit vragen in downstream kanaal 76 waardoor het TP-LINK netwerk apparaat kortstondig wat snelheid moet inleveren. In onderstaande ingezoomde afbeelding is dat wat beter zichtbaar:

Reputatie 6

Kabelmodems


Om gebruik te kunnen maken van Internet via de kabel zijn uiteraard een kabel Internet abonnement en een kabelmodem noodzakelijk. In Nederland leggen vooralsnog de kabel internet aanbieders op welke kabelmodems de klant mag gebruiken, maar daar komt hopelijk op termijn verandering in. In de loop der tijd zijn er diverse versies van (Euro)DOCSIS specificatie uitgebracht waarvoor diverse fabrikanten apparatuur hebben uitgebracht zoals CMTS'en en kabelmodems.

Zie onderstaand op hoofdlijnen de diverse (Euro)DOCSIS versies:
  • DOCSIS 1.0: Goedgekeurd in 1997. Deze versie van de specificatie is gebaseerd op best-effort data communicatie;
  • DOCSIS 1.1: Goedgekeurd in 1999. Deze versie had als extra's Quality of Service (QOS) en security verbeteringen;
  • DOCSIS 2.0: Goedgekeurd in 2002. Deze versie bracht als belangrijkste verbetering meer geavanceerde modulatie technieken voor het verbeteren van de upstream throughput;
  • DOCSIS 3.0: Goedgekeurd in 2006. Deze versie introduceerde kanaalbundeling voor de upstreams en downstreams om hogere throughput te bereiken en ondersteuning voor IPv6 en nog meer security verbetering;
  • DOCSIS 3.1: Goedgekeurd in 2013. Deze versie brengt voornamelijk verbeteringen qua modulatie technieken en zal ook direct een einde maken aan het onderscheid tussen EuroDOCSIS en DOCSIS.
Zoals in eerdere berichten in dit topic al aangegeven is in Europa een EuroDOCSIS aanvulling op de DOCSIS specifcatie van toepassing. Die aanvulling heeft betrekking op zaken zoals bijvoorbeeld bandbreedte van kanalen en de frequentiegebieden die ingezet kunnen worden voor upstream en downstream kanalen. In de Verenigde Staten wijken die af. Het is daarom niet mogelijk om DOCSIS kabelmodems die niet geschikt zijn voor de EuroDOCSIS aanvulling in Europa te gebruiken en omgekeerd. Vanaf DOCSIS versie 3.1 zijn er niet meer van die verschillen en is er dus ook geen EuroDOCSIS 3.1 aanvulling meer op de specificatie, dus zodra de kabel internet aanbieders volledig over zijn op DOCSIS 3.1 zijn alle wereldwijd verkrijgbare DOCSIS 3.1 kabelmodems bruikbaar.

Een kabelmodem wordt uitgebracht voor een bepaalde (Euro)DOCSIS versie en is veelal ook backwards compatible met oudere versies. Het keuren van EuroDOCSIS modems wordt uitgevoerd in opdracht van Cable Europe Labs (CEL) en het daadwerkelijk testen wordt gedaan door Excentis. Het is niet mogelijk om een kabelmodem dat voor een bepaalde (Euro)DOCSIS versie was uitgebracht op te waarderen naar een hogere (Euro)DOCSIS versie.

Als Ziggo DOCSIS 3.1 wil introduceren zal Ziggo dus ook o.a. DOCSIS 3.1 kabelmodems moeten uitgeven om van die nieuwe modulatie technieken en functionaliteiten gebruikt te kunnen maken. Ziggo hoeft gelukkig niet in één keer alles te vervangen, want de oude EuroDOCSIS 3.0 modems en waarschijnlijk ook de EuroDOCSIS 2.0 modems zullen voorlopig gewoon actief blijven. Hoewel EuroDOCSIS 3.0 nu ondertussen alweer zo'n 12 jaar oud is zijn er immers ook nog altijd EuroDOCSIS 2.0 modems in gebruik. Wel heeft Ziggo de huidige EuroDOCSIS 3.0 CMTS'sen zodanig geconfigureerd dat EuroDOCSIS 1.0 en 1.1 kabelmodems niet langer bruikbaar zijn.

Sinds (Euro)DOCSIS 3.0 is het mogelijk om meerdere upstream en downstream kanalen te bundelen om zo hogere snelheden te kunnen bereiken. Het aantal kanalen dat een kabelmodem kan bundelen wordt bepaald door de hardware van het kabel modem en uiteraard het aantal upstream en downstream kanalen dat in een coaxsegment wordt aangeboden. In de (Euro)DOCSIS 3.0 is wel een minimum aantal kanalen vastgelegd dat een kabelmodem moet ondersteunen, maar geen maximum aantal kanalen. Het minimum is 4 downstream en 4 upstream kanalen. De eerste (Euro)DOCSIS 3.0 kabelmodems die werden uitgebracht waren daarom vaak ook van de zogenoemde 4x4 modems en ondertussen zijn er (Euro)DOCSIS 3.0 modems die 32 downstream en 8 upstream kanalen (32x8) kunnen bundelen. Bij DOCSIS 3.1 is een zelfde trend waarneembaar aangezien de eerste DOCSIS 3.1 modems maar 2 OFDM downstream en OFDMA upstream kanalen (2x2) aankan terwijl de DOCSIS 3.1 specificatie voorziet in meer kanalen.

Functie kabelmodem

De meest eenvoudige uitvoering van een kabelmodem bevat in principe alleen de modem functionaliteit. Misschien bestaan dergelijke kale uitvoeringen, maar meestal wordt er minimaal ook telefonie functionaliteit aan toegevoegd. In geval van telefonie via de kabel wordt de PacketCable specificatie toegepast. Dergelijk uitvoeringen hebben dan naast de coaxkabel aansluiting een ethernet en 1 à 2 telefoon aansluitingen. Uitgebreidere modellen hebben ook routers en eventueel WLAN mogelijkheden. Daarnaast kunnen kabelmodems ook geïntegreerd worden in bijvoorbeeld digitale RTV ontvangers om te kunnen dienen als een geïntegreerd kabel internet voorziening om te communiceren met media servers van de kabel aanbieder.

In de basis is een kabelmodem echter een apparaat voor het moduleren van digitale data voor verzending via één of meerdere upstream kanalen en het demoduleren van data ontvangen op één of meerdere downstream kanalen. Qua downstream kanalen is het in feite een groot packet filter waarbij alleen de packets die bestemd zijn voor de MAC adressen in het netwerk domein van de abonnee worden doorgeven via de ethernet uitgang.

Het is de taak van het (Euro)DOCSIS kabelmodem om via de coaxaansluiting een verbinding op te bouwen met de CMTS en die verbinding ook te onderhouden via DOCSIS management berichten die worden uitgewisseld tussen CMTS en het kabelmodem. Indien er als gevolg van signaalproblemen geen goede verbinding is met de CMTS zal het kabelmodem altijd trachten om de verbinding te herstellen wat gevolgen heeft voor de beschikbaarheid van Internet zoals sommigen gemerkt hebben.

Kabelmodem registratie

Na het inschakelen of resetten van een kabelmodem moet er eerst een verbinding worden opgebouwd met de CMTS. Dit is de registratiefase. Zolang het kabelmodem bezig is met de registratie kan de abonnee geen gebruik maken van het Internet.

Onderstaand op hoofdlijnen het registratie proces:
  1. Zoek naar een downstream kanaal in de downstream frequentieband (108 - 862 MHz);
  2. Bepaal aan de hand van een door de CMTS met vaste intervallen verzonden MAC Domain Descriptor (MDD) de DOCSIS configuratie in het coaxsegment. Het kabelmodem weet dan bijvoorbeeld welke downstream kanalen er allemaal gedefinieerd zijn en welke provisioning modus er gebruikt moet worden tijdens het registratie proces. Ook ontvangt het modem via deze gevonden downstream Upstream Channel Descriptor (UCD) berichten die beschrijven welke upstreams er zijn en hoe die gebruikt kunnen worden;
  3. Voer het initiële Ranging proces uit door via een upstream kanaal contact te zoeken met de CMTS. Als dit ranging proces goed gaat, dan heeft het kabelmodem na afloop het primaire downstream kanaal en het primaire upstream kanaal gekoppeld waarbij de CMTS heeft bepaald welke dat zijn;
  4. DHCP registratie voor het verkrijgen van een IP adres;
  5. Verkrijg de lokale tijd bij de Time of Day (ToD) server. Vanaf dit moment kan het kabelmodem de actuele datum en tijd aan logmeldingen toevoegen. Daarvoor worden eventuele meldingen gelogd op 1 januari 1970;
  6. Haal de configuratie file op bij de TFTP server en verwerk deze. Sommige modems tonen o.a. ingestelde upstream en downstream snelheden uit deze configuratie file als Service Flows op de status pagina;
  7. Bundel de overige downstream kanalen en upstream kanalen;
  8. Start normale operatie.
Buiten beschouwing is gelaten wat sommige uitvoeringen additioneel moeten uitvoeren voor het configureren van allerlei extra functionaliteit zoals routers, WLAN, etc.

De CMTS is de dirigent van alle kabelmodems in een coaxsegment en bepaalt als zodanig welke downstream en upstream kanalen de kabelmodems mogen gebruiken. Daarbij probeert de CMTS de kabelmodems zo gelijkmatig mogelijk te verdelen over de beschikbare kanalen. Sommige kabelmodems hebben een optie om handmatig een ander primair downstream kanaal te kiezen voor het registratieproces, maar de kans bestaat dat de CMTS dit tijdens de registratie toch laat aanpassen als anders de gelijkmatige verdeling van kabelmodems over de downstream kanalen in het gedrang komt.

Praktijkvoorbeeld kabelmodem verdeling

Door wat aanpassingen te maken in mijn DOCSIS monitor tooltje kan ik nu runtime de afstemfrequenties wijzigen en één voor één alle downstream kanalen scannen.


In de PDU Bitrate grafiek wordt met de lijnen weergegeven wanneer het DOCSIS Monitor tooltje detecteert dat er is afgestemd op een ander downstream kanaal. Naast de overgangslijn wordt het ID van het downstream kanaal getoond.

Deze informatie over het actieve downstream kanaal wordt vervolgens gecombineerd met de ontvangen Ranging responses voor kabelmodems wat het volgende overzicht heeft opgeleverd nadat alle 24 downstream kanalen in mijn coaxsegment zijn gescand:


De "Downstream CHID" kolom is in deze versie van het DOCSIS Monitor tooltje toegevoegd en toont ID van het downstream kanaal dat het kabelmodem gebruikt voor de DOCSIS management communicatie met de CMTS. Dit is dus het primaire downstream kanaal van het kabelmodem of wel het downstream kanaal dat op plek één in de kanalenlijst van het kabelmodem wordt getoond. In bovenstaande afbeelding is de boel gesorteerd op het Downstream CHID. De lijst loopt door tot Downstream CHID 102.

Tijdens het genereren van bovenstaand overzicht viel een Samsung Mediabox met het MAC adres 1C-3A-DE-XX-XX-DE op dat druk bezig was met de registratie:


In korte tijd werden achter elkaar meerdere Ranging responses van de CMTS ontvangen door dit modem waarbij de CMTS het modem telkens instrueerde om de zend signaalsterkte te verhogen en het nog eens te proberen (ranging status is continue). Uiteindelijk komt dan een abort opdracht:


Achteraf bleek dit modem dus tijdens mijn monitor sessie twee downstream kanalen heeft uitgeprobeerd in het ranging proces die alle twee na een abort instructie van de CMTS zijn gestopt. Geen idee of het later met een ander downstream kanaal wel is gelukt. Duidelijk een modem met signaalproblemen.
Reputatie 6

Hybrid Fibre Coaxial (HFC)


Het gebruik van glasvezel in de coaxsegmenten blijkt nogal eens voor onduidelijkheid te zorgen aangezien sommigen denken dat glasvezel als onderdeel van de Hybrid Fibre Coaxial (HFC) infrastructuur in de coaxsegmenten vergelijkbaar is met de werking glasvezel netwerken van glasvezel providers. Dat is niet het geval.

Onderstaand een afbeelding uit een artikel van EDN over CMTS testen dat goed weergeeft hoe de HFC infrastructuur tussen CMTS en de aansluiting van de abonnee is opgebouwd:


Links bovenin deze afbeelding wordt de aansluiting van de CMTS op de zogenoemde backbone infrastructuur van de provider getoond. Die backbone bestaat meestal uit een glasvezel netwerk (Optical Cable (OC)) van de provider voor een verbinding met het internet. Dergelijke glasvezel bekabeling is geen onderdeel van de HFC infrastructuur en vergelijkbaar met de actieve glasvezel backbone van andere soorten providers.

De HFC infrastructuur bevindt zich aan de rechterkant van de CMTS en bestaat uit coax bekabeling en optical nodes voor het omzetten van een elektrisch (E) Radio Frequency (RF) signaal dat via coaxbekabeling wordt verzonden in een optisch (O) RF signaal dat via glasvezel kan worden verzonden (ook wel RF over Glas (RFoG) genoemd). Aan de ontvangende kant wordt het via de glasvezel verzonden optische RF signaal in de optical node weer omgezet in een elektrisch RF signaal voor verder verspreiding via coax bekabeling.

In de HFC infrastructuur wordt glasvezel en bijbehorende optical nodes gebruikt als een vervanging van coax bekabeling met bijbehorende versterkers om het mogelijk te maken grotere afstanden te overbruggen (up to 40 km) zodat de CMTS'sen centraler in het backbone netwerk van de provider geplaatst kunnen worden. Dit zou dus ook weer vervangen kunnen worden door coax bekabeling met een hoop versterkers zonder dat qua DOCSIS signaal inhoudelijk iets wijzigt.

Als de CMTS een DOCSIS packet naar een modem van een abonnee wil versturen, dan wordt dat packet dus aan de rechterkant van de CMTS via de HFC infrastructuur naar de abonnee verzonden en komt dat packet bij de modems van alle abonnees aan die via splitters en multitaps op deze HFC infrastructuur zijn aangesloten omdat er in de HFC infrastructuur geen sprake is van routering van packets. Er worden immers RF signalen getransporteerd via HFC infrastructuur.

De capaciteit van de HFC infrastructuur wijzigt ook niet door delen van de coax bekabeling tussen CMTS en klanten modems te vervangen door glasvezel bekabeling. De capaciteit wordt namelijk bepaald door het aantal downstream kanalen dat door de CMTS aan rechterkant op de uitgang wordt gemoduleerd voor doorgifte in het coaxsegment. Bij Ziggo zijn dat zoals eerder aangegeven 20 of 24 downstream kanalen. Ieder downstream kanaal heeft een capaciteit van afgerond 50 Mbps waardoor er in totaal sprake is van een capaciteit van respectievelijk 1 Gbps of 1.2 Gbps. Meer of minder glasvezel gebruik in de HFC infrastructuur verandert daar niets aan.

In bovenstaande afbeelding is aangegeven dat er sprake is van ongeveer 500 aansluitingen per trunk. Dit geldt kennelijk voor de inrichting van coaxsegmenten in de US. In Nederland werden voor heen de HFC infrastructuur in de coaxsegmenten ingericht voor 1200 aansluitingen en wordt er bij nieuwbouw in wijken uiteraard gekozen voor inrichtingen met minder aansluitingen. Dat heeft immers als voordeel dat de beschikbare capaciteit door minder modems van de abonnees gedeeld hoeft te worden en de overboekingsfactor van de capaciteit kleiner wordt.

De HFC infrastructuur van mijn coaxsegment komt ook uit de periode dat de standaard inrichting nog zo'n 1000 tot 1200 aansluitingen per coaxsegment was. Diverse DOCSIS signaal analyses vanaf 2015 tot eind 2016 lieten zien dat het aantal actieve modems in mijn coaxsegment langzaam maar zeker toenam tot zo'n 750 modems. Eind 2016 is er een nodesplitsing geweest waardoor het coaxsegment vermoedelijk één derde kleiner is geworden aangezien na afloop nog maar sprake was van zo'n 500 modems. Tijdens een meting in maart van dit jaar was dit toegenomen tot zo'n 525 modems. Hoewel het coaxsegment dus als gevolg van een nodesplitsing kleiner is geworden is de capaciteit sinds 2015 nauwelijks gegroeid. In 2015 waren er namelijk 16 downstream kanalen aanwezig wat eind 2016 is verhoogd naar 20 en recent wederom met 4 is verhoogd naar 24 downstream kanalen. De abonnementssnelheden zijn in deze periode echter wel behoorlijk toegenomen waardoor de overboekingsfactor tegenwoordig aanmerkelijk groter is dan in 2015.
Reputatie 6

DOCSIS 3.0 kanaal bundeling


De grootste verandering van de DOCSIS 3.0 specificatie is de mogelijkheid om meerdere upstream en downstream kanalen te bundelen zodat de (Euro)DOCSIS 3.0 modems hogere snelheden konden behalen. (Euro)DOCSIS 2.0 modems en lagere versies kunnen immers maar één upstream en één downstream kanaal gebruiken uit de set van beschikbare kanalen in het coaxsegment waardoor de te behalen snelheden in theorie beperkt worden door de maximale capaciteit van het upstream en downstream kanaal. In de praktijk zal een kabelprovider door het delen van de capaciteit in het coaxsegment echter de abonnementssnelheid veelal beperken tot de helft van de capaciteit van het upstream en downstream kanaal.

De eerste (Euro)DOCSIS 3.0 modems die werden geïntroduceerd konden maximaal 4 downstream kanalen en 4 upstream kanalen koppelen. Dit is tevens de minimum eis die wordt gesteld aan het aantal kanalen dat een (Euro)DOCSIS 3.0 modem moet ondersteunen. Qua downstream kanalen leverde dat dus voor het modem een gebundelde downstream capaciteit op van 4 * 51 Mbps = 204 Mbps. Dergelijke 4x4 (Euro)DOCSIS 3.0 modems worden daardoor ingezet voor abonnementssnelheden van maximaal 100 Mbps. Bij Ziggo/UPC waren deze 4x4 modems afkomstig van Arris.

Ondertussen zijn er (Euro)DOCSIS modems verkrijgbaar die maximaal 32 downstream kanalen en 8 upstream kanalen (32x8) kunnen koppelen. Bij Ziggo worden tegenwoordig voornamelijk Connectbox modems uitgeleverd. Deze Connectbox modems kunnen maximaal 24 downstream kanalen en 8 upstream kanalen koppelen uit de volledige set van downstream en upstream kanalen in het coaxsegment. In de praktijk is dat dus de volledige set van alle downstream en upstream kanalen die beschikbaar zijn in elk coaxsegment van Ziggo. In sommige gebieden zijn nog geen 24 downstream kanalen beschikbaar, maar daar werkt Ziggo wel naar toe. Alle oudere type 4x4, 8x4, 16x8 EuroDOCSIS 3.0 modems die Ziggo heeft uitgeleverd zijn ook nog steeds in gebruik. En omdat de downstream en upstream kanalen ook EuroDOCSIS 2.0 geschikt zijn kunnen er nog steeds EuroDOCSIS 2.0 modems gebruikt worden. Deze EuroDOCSIS 2.0 modems zijn bijvoorbeeld geïntegreerd in digitale RTV ontvangers.

Downstream kanaal bundeling

Het bundelen van kanalen door een (Euro)DOCSIS 3.0 modem verandert niets aan het gebruik en de structuur van de afzonderlijke kanalen. De CMTS zal dus nog steeds 188 bytes grote DOCSIS packets met een constante bitrate van iets meer dan 51 Mbps per downstream kanaal blijven versturen. Aangezien de CMTS bepaalt welke kanalen een modem mag koppelen weet de CMTS ook welke downstream kanalen er gelijktijdig gebruikt kunnen worden om packets naar een specifiek modem te sturen.

Zoals in de vorige post uitgelegd vormen per downstream kanaal één of meerdere DOCSIS packets een frame dat geadresseerd is aan een bepaald MAC adres. Zo'n frame bevat of een DOCSIS management bericht of een Packet Data Unit (PDU) om een bijvoorbeeld een TCP/IP protocol packet naar het modem te versturen. De CMTS verdeelt de te versturen frames naar een bepaald modem over de afzonderlijke downstream kanalen die het modem gekoppeld heeft. Het is de taak van het (Euro)DOCSIS modem om de frames die via alle gekoppelde downstream kanalen binnenkomen in de juiste volgorde te verwerken en door te sturen naar de aan het modem gekoppelde netwerk apparatuur van de klant. Voor die volgordelijkheid voegt de CMTS daarom volgnummers en andere identificerende attributen toe aan de frames voor het modem.

Om het gebruik de totale capaciteit van de gekoppelde downstream kanalen aan een modem inzichtelijk te maken zijn zou eigenlijk een DVB-C PC-TV tuner nodig zijn die gelijktijdig kan afstemmen op 24 doorgifte frequenties en deze ook gelijktijdig kan demoduleren. Voor zover mij bekend bestaan die echter niet. Het grootste aantal frequenties waarop sommige DVB-C PC-TV tuners gelijktijdig kunnen afstemmen is beperkt tot 8 frequenties. Ik beschik echter niet over dergelijke DVB-C PC-TV tuners, maar wel over twee losse USB DVB-C PC-TV tuners waarmee de werking van de downstream kanaal bundeling inzichtelijk gemaakt kan worden.

Onderstaand een schermprint van een DOCSIS monitor sessie die ik 's morgens op 13 oktober had gestart op het downstream kanaal dat op de 282 MHz frequentie wordt doorgegeven in mijn coaxsegment:



Het Technicolor modem bovenaan in de lijst werd behoorlijk actief gebruikt, dus besloten om het capaciteitsgebruik van dit modem apart te monitoren in dit downstream kanaal. Om ongeveer 09:47 is die aparte monitoring aangezet wat tot gevolg heeft dat het capaciteitsgebruik van dit modem met de oranje kleur bovenaan in de grafiek wordt weergegeven. Zichtbaar is dat dit een redelijk constante bitrate is van ongeveer 16 à 17 Mbps. De gebruiker van dit modem is kennelijk iets aan het downloaden.

Technicolor modems zijn EuroDOCSIS 3.0 modems die voor zover mij bekend 16 downstream kanalen en 8 upstream kanalen ondersteunen. In mijn coaxsegment is sprake van 24 downstream kanalen waarvan het eerste downstream kanaal wordt doorgegeven op 274 MHz en de overige downstream kanalen op een raster van 8 MHz zijn geplaatst. Het laatste downstream kanaal van de set wordt doorgegeven op 458 MHz. Het downstream kanaal op 282 MHz is dus het tweede downstream kanaal van de volledige set downstream kanalen in mijn coaxsegment. Ik heb vervolgens een tweede monitor sessie gestart op het downstream kanaal dat op de 338 MHz wordt doorgegeven. Dat is het negende downstream kanaal van de set van 24 downstream kanalen in mijn coaxsegment.



Ook deze downstream is zoals verwacht in gebruik door het Technicolor modem met nagenoeg dezelfde belasting van de capaciteit. Wederom een redelijk constante bitrate van ongeveer 17 Mbps. Ik heb deze twee DOCSIS monitor sessies vervolgens een langere tijd laten lopen. Onderstaand een latere schermprint gemaakt om ongeveer 10:55:



Zichtbaar is dat om ongeveer 10:36 de gebruiker van het Technicolor modem klaar was met downloaden. Ook is goed zichtbaar dat de CMTS heeft geprobeerd om de belasting die dit modem veroorzaakte zo gelijkmatig mogelijk te verdelen over beide downstream kanalen. Ervan uit gaande dat de CMTS alle op dit modem geconfigureerde downstream kanalen gelijkmatig inzet bij de verdeling van de belasting kan dus worden berekend dat de gebruiker van dit modem aan het downloaden was met een snelheid van 16 * 17 Mbps = 272 Mbps. We hebben het hier over de DOCSIS packet belasting, dus minus de DOCSIS packet overhead met een snelheid van ongeveer 250 Mbps.

Nadat de gebruiker van het Technicolor modem klaar was met downloaden werd er in het downstream kanaal op 282 MHz een TP-LINK netwerk apparaat actief dat echter geen gebruik maakte van het downstream kanaal op 338 MHz. Dit zou kunnen duiden dat dit TP-LINK netwerk apparaat was aangesloten op een modem dat maar 8 downstream kanalen ondersteunt, dus is dit nader onderzocht door dit netwerk apparaat te gaan monitoren en de tweede sessie te laten afstemmen op 330 MHz i.p.v. 338 MHz. Het downstream kanaal dat op 330 MHz wordt doorgegeven is namelijk het achtste downstream kanaal van de volledige downstream kanalen set in mijn coaxsegment.


Zichtbaar is dat ik om ongeveer 10:56 het TP-LINK netwerk apparaat ben gaan monitoren in de downstream kanalen op 282 MHz en 330 MHz. Ook hier weer een gelijkmatige belasting van beide downstream kanalen. Dit keer ongeveer met een snelheid van 33 Mbps per downstream kanaal. Aangenomen dat deze klant inderdaad het TP-LINK netwerk apparaat heeft verbonden met een EuroDOCSIS 3.0 modem dat 8 downstream kanalen ondersteunt kan berekend worden dat deze klant zorgt voor een belasting van 264 Mbps wat ook weer duidt op een download snelheid in de nabijheid van 250 Mbps.

Ook deze monitor sessies heb ik weer langer tijd laten lopen en om ongeveer 11:10 nogmaals een schermprint gemaakt:


Ook hier is weer goed zichtbaar dat de CMTS nastreeft om de belasting zo gelijkmatig mogelijk te verdelen over alle aan het modem gekoppelde downstream kanalen. Als ik wat meer inzoom op het monitoring interval van 10:55 tot 11:10 wordt dat nog beter zichtbaar:


Ik heb deze DOCSIS monitoring sessie daarna de rest van de middag actief gelaten. Tussen 15:25 en 16:15 is de gebruiker van dit TP-LINK netwerk apparaat nog een paar keer actief aan het internetten geweest:


Ook deze activiteit is weer gelijkmatig verdeeld over de gekoppelde downstream kanalen van het gebruikte 8x4 EuroDOCSIS 3.0 modem.
Reputatie 6

DOCSIS analyse downstream


Hoewel de applicatie TransEdit in combinatie met een DVB-C PC-TV tuner prima te gebruiken is als eenvoudige oplossing om eventuele capaciteitsproblemen te onderzoeken kan TransEdit niet gebruikt worden om de werking van DOCSIS verder inzichtelijk te maken vanwege het niet ondersteunen van het DOCSIS protocol. In deze post gebruik ik daarom een tooltje dat ik ontwikkel voor eigen onderzoek om nader in te gaan op DOCSIS.

Zoals in de voorgaande posts aangegeven zijn er in elk coaxsegment een set van upstream en downstream kanalen aanwezig die door de CMTS geconfigureerd worden en gedeeld moeten worden door alle modems die op het coaxsegment zijn aangesloten. Een DOCSIS modem moet minimaal één downstream en één upstream kanaal uit die set gekoppeld hebben om te kunnen communiceren met de CMTS. De downstream communicatie tussen de CMTS en het modem verloopt op basis van DOCSIS packets met een vaste grootte van 188 bytes.

De downstream kanalen worden gebruikt om DOCSIS packets van de CMTS naar de modems te versturen en de upstream kanalen worden door de modems gebruikt om packets naar de CMTS te versturen. De upstream en downstream kanalen zijn dus éénrichtingsverkeer. Als een modem bijvoorbeeld een bericht naar de CMTS wil versturen, dan wordt dat bericht via de upstream kanalen verzonden en een eventuele reactie op dat bericht van de CMTS komt verpakt in één of meerdere DOCSIS packets bij het modem aan via de downstream kanalen. Onderstaande afbeelding toont de plek van DOCSIS in het OSI lagen model:


Het moduleren en demoduleren van het data op de coax kabel is onderdeel van de physical laag van het OSI model. Het gebruik van upstream en downstream frequenties, modulatie technieken, MPEG transport streams, Reed Solomon error correctie e.d. wordt allemaal beschreven in de DOCSIS Physical Layer Specification. In de DOCSIS MAC and Upper Layer Protocols Interface Specification worden de protocollen voor de overige OSI lagen (data link en hoger) beschreven.

De in de vorige post getoonde schermprint van TransEdit toont het dataverkeer van een DOCSIS downstream kanaal op de physical layer van het OSI model. Op die laag is bevatten de DOCSIS packets met de vaste grootte van 188 bytes geen header met adres informatie. Ofwel het signaal voor alle aansluitingen op het kabelsegment is op dit niveau gelijk. De onderstaande schermprint van mijn eigen tooltje toont de informatie van deze laag op het Transport Stream (TS) level tabblad:


In feite wordt hier dezelfde informatie getoond als met TransEdit waarbij de packets met PID 8190 (0x1FFE) nu wel worden herkend als DOCSIS packets. Elke seconde worden de packet tellingen geactualiseerd en ook toegevoegd aan de grafiek. In de grafiek is te zien dat er sprake is van een constante bitrate van iets meer dan 51 Mbps die tijdens het getoonde interval nauwelijks in gebruik was.

Aangezien de protocollen van de hogere OSI lagen veelal packet groottes kennen van meer dan 188 bytes is het de taak van het modem om meerdere ontvangen DOCSIS packets van 188 bytes aan elkaar te rijgen tot frames. Het DOCSIS monitor tooltje doet hetzelfde en toont de verschillende frame types van DOCSIS op het Frame level tabblad:



Te zien is dat DOCSIS vier verschillende soorten ondersteunt waarvan er bij Ziggo maar twee echt gebruikt worden, namelijk de frames met een MAC Specific Header (geel) en frames met een Packet PDU MAC Header (rood). De frames met een MAC Specific Header zijn in feite de DOCSIS management berichten afkomstig van de CMTS voor de aansturing van de modems. In het bovenstaande OSI model worden dit ook wel de DOCSIS Control Messages genoemd. Ongeacht of modems nu wel of niet in gebruik zijn door de abonnees is er altijd sprake van DOCSIS management communicatie tussen CMTS en modems wat afhankelijk van het aantal modems dat is aangesloten op een coaxsegment een vast deel van de totale capaciteit van 51 Mbps in beslag neemt. In bovenstaand voorbeeld is dat iets meer dan 2 Mbps. De frames met een Packet PDU MAC Header zijn de Packet Data Units (PDU) waarmee de protocol data van alle andere hogere OSI lagen wordt verzonden. Deze PDU's bevatten dus o.a. de TCP/IP packets die naar de gebruikers van de modems moeten worden verzonden.

Op het DOCSIS MAC niveau is geen sprake van ontvangstbevestigingen en/of het opnieuw zenden van frames als frames corrupt zijn. Eén corrupt DOCSIS packet van 188 bytes binnen een frame dat is opgebouwd uit meerdere DOCSIS packets zal al leiden tot het niet kunnen verwerken van het volledige frame door het modem. Om toch enigszins kleine signaal verstoringen op te kunnen vangen wordt ieder DOCSIS packet van 188 bytes verzonden met 16 extra bytes voor Reed Solomon error correctie. Met die Reed Solomon error correctie kan aan de ontvangst kant getracht worden om corrupte DOCSIS packets te herstellen. De Pre Reed Solomon (RS) error en Post Reed Solomon error waarden of correctable en uncorrectable waarden die modems tonen geven daarmee dus informatie over de kwaliteit van de ontvangen DOCSIS packets. Post RS error of uncorrectable waarden die niet nagenoeg 0 zijn en blijven zijn dus slecht nieuws aangezien dat leidt tot grotere onverwerkbare frames door het modem.

Op de data link laag van het OSI model wordt geadresseerd op basis van Media Access Control (MAC) adressen. Dit houdt in dat nagenoeg alle PDU's en DOCSIS management berichten MAC adressen van de bron en de bestemming bevatten. Op het PDU level tabblad van de DOCSIS monitor tool wordt daarom de bitrate van iedere bestemming getoond waarvoor de CMTS data verzendt via het downstream kanaal dat aan de modem gekoppeld is:


De MAC adressen van netwerk apparatuur worden deels onherkenbaar weergegeven en op basis van de eerste drie hexadecimale getal paren, ook wel de Organizational Unique Identifier (OUI) genoemd, worden de fabrikant van het bestemmingsnetwerk apparaat opgezocht. Sinds het koppelen van de DOCSIS Monitor tool aan dit downstream kanaal op de 274 MHz frequentie in mijn coaxsegment zijn er op het moment van het maken van bovenstaande schermprint naar 762 verschillende bestemmingen PDU's verzonden.

Door de boel op aflopende Bit rate te sorteren wordt zichtbaar dat er steeds maar een paar van die bestemmingen echt actief zijn:



In bovenstaande schermafbeelding zijn ook twee bijzondere bestemmingen te zien, namelijk:
  • 01-E0-2F-00-00-01 : Een DOCSIS broadcast MAC adres om berichten te adresseren die bestemd zijn voor alle modems in het coaxsegment die dit downstream kanaal hebben gekoppeld. Het gaat hier om een deel van de DOCSIS management berichten;
  • Not available: Berichten zonder MAC adres. Het gaat hier om SYNC berichten die de modems moeten gebruiken om de tijd te synchroniseren. Belangrijk om te voorkomen dat de modems gelijktijdig de upstream kanalen gaan gebruiken wanneer ze willen zenden.
Voor een beter inzicht in het capaciteitsgebruik is het mogelijk om één of meerdere bestemmingen apart te monitoren. Het capaciteitsgebruik van de gemonitorde bestemming(en) wordt dan met oranje aangegeven aan de bovenkant voor de grafiek en het capaciteitsgebruik van alle overige bestemmingen met rood:



Een DOCSIS modem gebruikt dezelfde MAC adres informatie in de DOCSIS management berichten en PDU's om te achterhalen welke berichten en PDU's bestemd zijn voor het modem en/of de daarop aangesloten netwerk apparatuur van de abonnee. Alle andere berichten en PDU's worden genegeerd. Vanwege deze werking zijn DOCSIS modems continu actief, ook wanneer de abonnee geen gebruikt maakt van het internet.

Een belangrijk DOCSIS management proces is het zogenoemde Ranging proces. Een modem moet op basis van een vast interval via elk geconfigureerde upstream kanalen een ranging request verzenden waarna de CMTS een ranging response via het primary downstream kanaal retour zendt. In zo'n ranging response kan de CMTS indien nodig aangeven dat het modem bepaalde zendparameters moet aanpassen om het signaal van het modem zo storingsvrij mogelijk te kunnen ontvangen. Ook kan het modem zelf besluiten om de zendparameters aan te passen wanneer er geen ranging response van de CMTS wordt ontvangen. De aanname zal dan namelijk zijn dat berichten via deze upstream corrupt aankomen.

De DOCSIS monitor tool maakt gebruik van het ranging proces om te achterhalen welke bestemmingen modems die dit downstream kanaal als hun primary downstream hebben geconfigureerd. De ranging responses worden door de CMTS immers alleen verstuurd naar DOCSIS modems.


In totaal gebruiken 23 modems deze downstream op 274 MHz als hun primary downstream kanaal. De modems ontvangen om de ongeveer 20 seconden een ranging response van de CMTS waarbij EuroDOCSIS 2.0 modems telkens voor hetzelde upstream kanaal ID (CHID) een response ontvangen en de EuroDOCSIS 3.0 modems voor afwisselend één van de vier geconfigureerde upstream kanalen. Het onderste Compal EuroDOCSIS 3.0 modem in bovenstaande schermprint ontvangt maar ranging responses voor twee van de vier aanwezig upstream kanalen in het coaxsegment. Dat zou kunnen duiden op upstream problemen bij dat modem.

In de laatste twee kolommen wordt een deel van de inhoud van het ranging response bericht van de CMTS getoond. Geen van de modems hoefde iets aan te passen toen bovenstaande schermprint werd gemaakt, maar even later kreeg een Arris modem opdracht om de zendsterkte van upstream kanaal 2 met 1.5 dB te verlagen:



Helaas kan een DVB-C PC-TV tuner niet gebruikt worden om af te stemmen op upstream kanalen.
Reputatie 6

Belasting downstream kanaal capaciteit


Zoals aangegeven in de topic start post wordt in Europa gebruik gemaakt van DVB-C techniek voor de doorgifte van downstream kanalen. In appendix B van de DOCSIS Physical Layer Specification zijn daarvoor de volgende specificaties vastgelegd:


Het modulatie type kan volgens de specificatie 64-QAM of 256-QAM zijn. In de praktijk heb ik nog geen toepassing van 64-QAM gezien, maar een modem moet het ondersteunen. Voordeel van 64-QAM is dat het minder gevoelig is voor verstoringen dan 256-QAM met als nadeel dat het een lagere capaciteit heeft dan 256-QAM. Misschien voor Ziggo een overweging waard voor downstream kanalen op frequenties die overlappen met externe zendbronnen zoals 4G e.d.. De symboolsnelheid is 6.952 Msym/s (Msps) en de bandbreedte van ieder downstream kanaal 8 MHz.

Met behulp van een DVB-C PC-TV tuner kunnen op een PC DVB-C transport streams ontvangen worden. Door de toepassing van DVB software kunnen uit die DVB-C transport streams digitale RTV kanalen worden weergegeven. Ook zijn er diverse DVB analyse tools die in combinatie met dergelijk DVB-C PC-TV tuner hardware gebruikt kunnen worden. Een voorbeeld van een dergelijke DVB analyse tool is TransEdit van de makers van DVBviewer. Aangezien ik over beide beschik lag het voor de hand om op basis van bovenstaande parameters uit de EuroDOCSIS specificatie met TransEdit af te stemmen op downstream kanalen uit het frequentieplan voor mijn coaxsegment.

Als voorbeeld de output van TransEdit wanneer wordt afgestemd op de downstream op 274 MHz (256-QAM en 6952 ksps):


Te zien is dat TransEdit twee verschillende soorten MPEG packets binnen krijgt, namelijk packets met PID 8190 (0x1FFE) en packets met PID 8191 (0x1FFF). TransEdit herkent de MPEG packets met PID 8191 als de NULL packets die gebruikt worden om de bitrate van een DVB-C transport stream constant te houden. Die constante bitrate geeft TransEdit rechtsonder weer als Data Rate (51.25 Mbps) wat overeenkomt met de capaciteit van een downstream kanaal.

De MPEG packets met PID 8190 (0x1FFE) worden niet door TransEdit herkend. Dat is te verwachten aangezien TransEdit een DVB analyse tool is en geen DOCSIS analyse tool. In de DVB specificatie is er geen standaard packet type vastgelegd die verzonden wordt met PID 8190. In appendix A van de DOCSIS MAC and Upper Layer Protocols Interface Specification is de PID 0x1FFE echter wel vastgelegd:


En aanvullend stelt appendix C van de DOCSIS Physical Layer Specification nog het volgende over de opbouw van het DOCSIS data packet:


De DOCSIS packets zijn dus 188 bytes groot.

Met behulp van TransEdit en een DVB-C PC-TV tuner is dus met redelijk goedkope middelen de belasting van de capaciteit van een downstream kanaal inzichtelijk te maken. De versie van TransEdit die ik voor bovenstaande schermprint heb gebruikt laat de gemiddelde bitrate zien vanaf het moment dat TransEdit heeft afgestemd op het downstream kanaal. Die gemiddelde bitrate was voor de DOCSIS payload packets in bovenstaande schermprint dus gelijk aan 12.8 Mbps wat neerkomt op ongeveer 25% van de constante capaciteit van iets meer dan 51 Mbps. Er zijn ondertussen ook versie van TransEdit uitgebracht die ook de actuele bitrate kunnen tonen van de packet types i.p.v. alleen de gemiddelde bitrate. Dat levert in geval van een DOCSIS downstream kanaal een zeer fluctuerende bitrate op aangezien de bitrate zal variëren als gevolg van het actuele internet gebruik van een downstream kanaal in een coaxsegment.

Voor wie zelf benieuwd is naar de belasting van de capaciteit van de downstream kanalen in het eigen coaxsegment: De TransEdit applicatie is als extra tool alleen downloadbaar voor kopers van de DVBviewer applicatie (€20,00). Via de DVBviewer website is te achterhalen met welke DVB-C PC-TV tuners DVBviewer en TransEdit allemaal samenwerken. Voor analyse van DOCSIS downstreams kan het beste voor USB of PCI type DVB-C PC-TV tuners gekozen worden. Netwerk types DVB-C PC-TV tuners hebben namelijk de neiging om niet benodigde PID's voor weergave van RTV kanalen uit te filteren om zo minder belastend te zijn voor het netwerk. Via Marktplaats worden regelmatig USB of PCI type DVB-C PC-TV tuners voor een lage prijs aangeboden.
Reputatie 6

Frequentiespectrum


Met behulp van de FRITZ!WLAN Repeater DVB-C kan het frequentiespectrum van het signaal worden getoond zoals dat op mijn Abonnee Overname Punt (AOP) binnenkomt. De Repeater is aangesloten op de +2 dB uitgang van een Technetix FRA-752/N versterker die weer direct verbonden is met het AOP.


De Repeater meet de signaalsterkte met een interval van 1 MHz. De gaten komen overeen met de ongebruikte delen van de frequentieband zoals aangegeven in het frequentieplan. Te zien is dat het deel van de frequentieband waarop de internet downstreams worden doorgegeven (270 - 462 MHz) een redelijk constante signaalsterkte heeft net iets boven de 0 dBmV. De kanalen die in het hogere deel van de frequentieband worden doorgegeven hebben een wat lagere signaalsterkte.
Reputatie 6

Praktijkvoorbeelden

Tot dusver een hoop tekst, dus tijd voor een aantal posts die één en ander toelichten aan de hand van de praktijk in mijn coaxsegment in de regio Alkmaar van het voormalig Ziggo gebied.

Frequentieplan

In de startpost wordt uitgelegd hoe de huidige kabel frequentieband is opgedeeld in drie frequentiegebieden voor de diverse diensten (services/kanalen) die via de kabel worden doorgegeven. Onderstaand het frequentieplan voor alle kanalen die in mijn coaxsegment worden doorgegeven:


De drie frequentiegebieden zijn gemarkeerd in de linker kantlijn van het frequentieplan. Van links naar rechts worden de volgende kolommen weergegeven:
  • Naam: De naam van het kanaal. Bij analoge diensten is dit de naam van het radio of TV kanaal en bij digitale diensten is het een aanduiding van de soort digitale stream dat via het kanaal wordt doorgegeven;
  • Type: Het soort dienst (Vrij = inzetbare ongebruikte ruimte, IUS = Internet UpStream, AR = Analoog Radio kanaal, RTV = Digitale Radio & TV transport stream, VOD = Video On Demand transport stream, ATV = Analoog TV kanaal, IDS = Internet DownStream;
  • Afstemfrequentie: De frequentie in MHz waar een apparaat (analoge radio, analoge TV, digitale RTV ontvanger en modem) op af moet stemmen om het kanaal te ontvangen;
  • Frequentieband: De onder- en bovenfrequentie in MHz van het deel van de frequentieband dat het kanaal in beslag neemt (kanalen kunnen niet overlappen);
  • Bandbreedte: De bandbreedte van het kanaal in MHz;
  • Modulatie: Het modulatie type waarmee het signaal van een digitaal kanaal op frequentieband gemoduleerd wordt;
  • Symboolsnelheid: De symboolsnelheid van een digitaal kanaal;
  • Capaciteit: De capaciteit in Mbps van een digitaal kanaal;
  • Beschikbaar: De ongebruikte en als zodanig beschikbare capaciteit;
  • Opmerking: Nadere uitleg en externe interferentie bronnen.
Met de rode regels worden niet meer inzetbare delen van de frequentieband weergegeven als verspilde ruimte omdat geen kanaal met een bepaalde bandbreedte meer in past. In het frequentiegebied voor bijvoorbeeld de Internet upstreams is de minimaal benodigde bandbreedte voor een kanaal 3.2 MHz. Dat past niet in het frequentieband deel van 39.2 tot 41.3 MHz wat een bandbreedte van 2.1 MHz heeft.

De grijze regels geven een deel van de frequentieband weer dat in geen van de toegepaste standaarden voor de doorgifte van diensten is benoemd. Op zich is er in die onbenoemde ruimtes plaats genoeg voor digitale kanalen, maar de apparatuur die gebruik zou moeten maken van die kanalen kunnen die kanalen niet ontvangen. Bij DOCSIS 3.1 kunnen deze delen van de frequentieband wel ingezet worden. Zover is het nu echter nog niet en ook zullen alle coax componenten zoals bijvoorbeeld splitters, versterkers, etc. deze delen van de frequentieband moeten doorlaten.

In het frequentiegebied voor internet downstream, RTV transport streams, VOD transport streams en analoge TV kanalen is te zien dat deze kanalen niet netjes gegroepeerd zijn met uitzondering van het blok internet downstreams. Dat de internet downstreams als één groot kanalen blok zijn opgenomen in het frequentieplan heeft te maken met het soort tuner dat veelal in de EuroDOCSIS 3.0 modems gebruikt wordt.

Indien er een vrij deel op de frequentieband met een bandbreedte van 8 MHz aanwezig is in het derde frequentiegebied, dan wordt dat gezien als een vrij kanaal met 50 Mbps beschikbare capaciteit. Bij de RTV transport streams is vrije ruimte van 10 Mbps of meer opgenomen in de beschikbaar kolom. In totaal is er in mijn coaxsegment daarom nog 252 Mbps beschikbare capaciteit die voor diensten in gezet zou kunnen worden. Er is dus nog geen sprake van een ruimtegebrek en met het opheffen van analoge TV kanalen komen daar nog eens 24 ongebruikte kanalen van elk een potentiële capaciteit van 50 Mbps.

De externe interferentie bronnen die in de opmerkingen kolommen worden weergegeven gelden voor de gehele regio (voorheen het gebied van kabelbedrijf Multikabel dat is opgegaan in Ziggo) waar dit frequentieplan van toepassing is. Niet iedere mogelijke interferentie bron heeft echter impact op het signaal, dat hangt af van de afstand van de zendmast tot mijn coaxsegment en de sterkte van de zender.
Reputatie 6
Weer een helder verhaal. Ik neem aan dat Ziggo tevens encryptie toepast op de communicatie tussen modem en CMTS? Wat ik begrijp is zijn de encryptie mogelijkheden voor Docsis3.0 beter dan die voor 2.0.
Dat is onderdeel van de DOCSIS specificatie en wordt de Baseline Privacy Interface specificatie genoemd. Wel geldt dat dit configureerbaar is en door de kabel operator aangezet moet worden. Dat is bij Ziggo het geval.

Wat betreft je laatste vraag denk ik wel dat Ziggo zijn netwerk geschikt moet maken voor Docsis 3.1. Dat hoeft niet ineens, maar is wel een proces wat in gang gezet moet worden. Zeker wat betreft hun eigen apparatuur, zolang die backwards compatibel is met ouder apparatuur van klanten. Dan kun je zo nieuwere klanatapparatuur inprikken.
Ik stelde die vraag meer uit het oogpunt van aan te schaffen vervangende hardware. Ik kan me namelijk voorstellen dat de vervangende hardware om nu een niet full duplex DOCSIS 3.1 infrastructuur aan te kunnen gaan leggen niet noodzakelijkerwijs ook geschikt is om straks eventueel met full duplex DOCSIS 3.1 aan de slag te kunnen gaan. Het zou zonde zijn als dan weer de boel vervangen moet worden.

De connectbox doet geen 3.1 toch? Dat is dan wel weer zonde van de investering, LibertyGlobal heeft miljoenen van die dingen laten maken geloof ik.
Klopt, het is een EuroDOCSIS 3.0 modem.
Reputatie 7
Wauw. Hier heb ik maar 1 woord voor; #LekkerBezig!

Reageer