Con más de dos décadas de historia a sus espaldas, el estándar DOCSIS sigue insuflando nueva vida a la industria del cable gracias a su capacidad para seguir el ritmo de los cambios tecnológicos. Pero, como los ISP se enfrentan al reto de gestionar los CPE que manejan tráfico basado en DOCSIS, las soluciones de aprovisionamiento DOCSIS deben acudir en su ayuda.
Las especificaciones de interfaz de servicio de datos por cable (abreviadas como DOCSIS) son un estándar de telecomunicaciones reconocido en todo el mundo que permite la transferencia de datos de gran ancho de banda a través de los sistemas de cable coaxial existentes que se utilizaron originalmente en la transmisión de señales de programas de televisión por cable (CATVS). La norma se encuentra ya en su tercera generación, y las perspectivas de mercado para el futuro siguen siendo brillantes.
Con el auge de Internet de alta velocidad por fibra óptica, las redes de cable empezaron a perder terreno poco a poco. Pero esta amenaza competitiva, por fuerte que fuera, no supuso la desaparición de una tecnología bien fundada pero bastante más antigua. Fue la norma DOCSIS la que resultó ser el trampolín que la tecnología del cable coaxial necesitaba para mantenerse en el juego y permitir un acceso a Internet cada vez más rápido, evitando al mismo tiempo la hercúlea (y extremadamente costosa) tarea de sustituir toda la infraestructura física de la red.
Así, junto con la rápida evolución de la tecnología de transferencia de datos, DOCSIS ha experimentado una gran cantidad de mejoras y modificaciones desde su creación allá por 1997. Hagamos un breve recorrido por la larga historia de esta solución persistente y duradera.
Todo empezó en marzo de 1997 con la introducción de la especificación DOCSIS 1.0. Dedicada a la implementación de servicios típicos relacionados con el acceso a Internet, la versión D1.0 permitía obtener un ancho de banda de hasta 40 Mbps en el canal de bajada y unos 10 Mbps en el de subida. Pronto actualizada a la versión D1.1 (abril de 1999), mantuvo las mismas velocidades binarias al tiempo que se convertía en la base desde hace tiempo para la implantación de servicios VoIP para abonados a la televisión por cable. La norma, complementada con elementos de QoS (calidad de servicio), empezó a cumplir los requisitos de seguridad ampliados para la transmisión de datos DES 56, incluido el uso de filtración y encriptación de la transmisión.
En enero de 2002 se publicó otra versión de la especificación DOCSIS 2.0, que ofrecía un ancho de banda de transporte más simétrico (descendente y ascendente), como respuesta de los fabricantes a la mayor demanda de ancho de banda de la red. En consecuencia, las velocidades máximas alcanzadas en esta versión eran 40 Mbps de descarga y hasta 30 Mbps de subida. Esto fue posible gracias a la disponibilidad de una banda más ancha en sentido ascendente (por ejemplo, canales de 6,4 MHz) y a la aplicación de esquemas de modulación más eficaces.
Como parte de la respuesta al reto de maximizar la velocidad, en 2006 se introdujo la especificación DOCSIS 3.0 para ofrecer la posibilidad de combinar canales de bajada y subida (channel bonding), multidifusión IP, funcionalidad IPv6 y cifrado AES. La especificación 3.0 es capaz de conectar canales de 6 u 8 MHz en sentido descendente, alcanzando velocidades de hasta 340 Mb/s (DOCSIS) y 440 Mb/s (EuroDOCSIS). En sentido ascendente, la velocidad posible es de unos 120 Mbps. Desde su lanzamiento, D3.0 se ha convertido en la tecnología básica de los operadores que trabajan en redes HFC.
Hablando de HFC, es importante mencionar que la implantación de la norma DOCSIS y sus modificaciones posteriores han actuado como catalizador para el desarrollo de la tecnología HFC, que sigue desempeñando un papel importante en el mercado y en la industria de las telecomunicaciones. La topología de red HFC (Fibra Híbrida-Coaxial) consiste en una infraestructura de cables coaxiales conectados a un nodo óptico que proporciona la conversión eléctrico-óptica. Los nodos ópticos, conectados a una ubicación central mediante fibra, suelen alimentar un amplificador conectado al cable coaxial. La ubicación central se denomina CMTS (Cable Modem Termination System) y es un concentrador de módems conectados a una red HFC distribuida.
La introducción de DOCSIS 3.1 en 2013 permitió implantar servicios GigabitEthernet en las redes HFC existentes y, al mismo tiempo, responder al reto planteado por las redes de acceso de fibra. La tecnología D3.1 introduce una nueva generación de capa física (PHY), que integra los mecanismos OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) y FEC (Forward Error Correction). Esta combinación aumenta la eficiencia un 50% en sentido descendente y un 66% en sentido ascendente, gracias al uso de una modulación mejorada de 1024QAM a un máximo de 4096QAM. La versión 3.1 también aprovecha el ancho de banda de canal disponible de otras formas. Los anchos de canal de 6 u 8 MHz de las iteraciones anteriores se han sustituido por subportadoras de multiplexación por división en frecuencia ortogonal (OFDM) más estrechas (25 kHz o 50 kHz de ancho), que combinadas forman un espectro en bloque de hasta 200 MHz. Como resultado, se admite un ancho de banda escalonado de 1 ó 2 Gbit/s en sentido ascendente y 10 Gbit/s en sentido descendente.
El desarrollo de normas separadas para EE.UU. y Europa en el caso de versiones anteriores a la D3.1 fue necesario debido a algunas diferencias significativas entre los dos sistemas: mientras que la televisión por cable europea se ajusta al sistema PAL (phase alternating line) o SECAM (Séquentiel couleur à mémoire), EE.UU. adoptó primero el sistema analógico en color NTSC (National Television System Committee). Y como ambos funcionan en canales de radiofrecuencia (RF) diferentes, (6 MHz en EE.UU. y 8 MHz en Europa), esto tiene sus consecuencias en el contexto del ancho de banda del canal: en las arquitecturas EuroDOCSIS, 8 MHz permite asignar más ancho de banda a la ruta de datos dirigida al usuario (downstream).
Además, EuroDOCSIS y su equivalente estadounidense difieren en otro aspecto clave: el plan de frecuencias relativo al trayecto descendente. Los módems compatibles con EuroDOCSIS aplican un esquema de frecuencias único pero flexible, con frecuencias centrales que comienzan en 112 MHz y llegan hasta 858 MHz, pero en pequeños saltos de frecuencia de 250 kHz. DOCSIS, por su parte, admite tres planes de frecuencias: HRC/IRC/STD. Sus frecuencias centrales alcanzan los 867 MHz, pero requieren saltos de frecuencia de sólo 6 MHz.
A estas alturas debería ser bastante obvio que DOCSIS sigue siendo un estándar bien establecido y popular en todo el mundo. Ante esto, lo que los proveedores de servicios de Internet pueden ver como una amenaza no es el futuro de la tecnología en sí (abordaremos esta cuestión más adelante en el artículo), sino más bien la multiplicidad de módems de cable y dispositivos de abonado en todo el sector. Según estimaciones aproximadas, existen entre 5.000 y 8.000 modelos de CPE compatibles con distintas versiones de la norma procedentes de diversos fabricantes. No cabe duda, por tanto, de que gestionar tal cantidad de dispositivos, a menudo dispares e incompatibles, sin una solución integral de gestión de dispositivos supone un enorme reto tanto para las pequeñas empresas como para los operadores con despliegues multimillonarios.
AVSystem es uno de los pocos proveedores de software de gestión de dispositivos dedicado a resolver el problema de la gestión fiable de los dispositivos DOCSIS existentes y su integración uniforme con otras tecnologías de acceso. Su solución -Unified Management Platform- ofrece compatibilidad total con D1.0/1.1, D2.0, D3.1 o PacketCable 2.0 junto con sus extensiones de seguridad y proporciona un mecanismo flexible para el autodescubrimiento de nuevos CPE. Los dispositivos DOCSIS ya aprovisionados se gestionan y supervisan mediante un protocolo de gestión (por ejemplo: SNMP, TR-069, Telnet/SSH u otros) para permitir operaciones adicionales como actualizaciones de firmware, reinicios y funcionalidades de supervisión más avanzadas. También hay disponible una versión de UMP basada en la nube, Cloud ACS, para implantaciones de menor tamaño.
A pesar de los rumores sobre la aparentemente inminente desaparición de DOCSIS que se vienen propagando desde hace más de 20 años, CableLabs ha anunciado recientemente que ha terminado de trabajar en la especificación D4.0. La solución ya puede presumir de soportar velocidades de hasta 10 Gbit/s y está diseñada para permitir velocidades de transferencia de datos en sentido ascendente de hasta 6 Gbit/s. Esencialmente, este tipo de rendimiento es casi idéntico al de las soluciones de fibra óptica, supuestamente más rápidas, disponibles en el mercado de consumo. Así pues, la especificación DOCSIS 4.0 tiene por objeto ayudar a preparar el futuro de la tecnología de red HFC e impulsar el desarrollo de toda la industria del cable. Según los informes, las primeras infraestructuras conformes con D4.0 deberían aparecer en torno a 2022. Como vemos, la tecnología Data Over Cable Service Interface Specifications no depone sus armas; al contrario, parece que con una nueva vida aportada al HFC, la industria libra otra guerra para combatir la fibra con... fibra.