Kabelmodem

Der Anschluss des Modems an den Rechner geschieht entweder über das Netzwerk oder über den USB-Port. Außerdem gibt es Kabel-Modems, die mit einem Wireless Access Point verbunden sind und eine drahtlose Anbindung an den Rechner herstellen. Diese Bauformen werden oft als drahtlose Kabelmodem-Gateways genannt. Um das Kabelmodem über eine Ethernetverbindung zu steuern, müssen in der Regel keine speziellen Kabelmodemtreiber auf dem Rechner des Computers vorhanden sein.

Oft kann ein einziger WLAN- oder ein einzelner Routers mit dem Kabelmodem verbunden werden, um mehrere Computer gemeinsam zu nutzen. Als Pendant zum Kabelmodem des Kabelnetzbetreibers wird das Kabelmodem Terminierungssystem (CMTS) bezeichnet. Historisch bedingt waren die meisten Kabelnetze in Deutschland nur für den Rundfunk ausgelegt; an vielen Stellen konnten die Funksignale nicht in beide Richtungen (Rückkanal) ausgestrahlt werden, so dass eine Signalkonvertierung vom Nutzer zum Kopfende, von dem aus die Fernsehprogramme in das Kabelnetz gespeist werden, ohne Modernisierungsmaßnahmen nicht möglich war.

Aufgrund der zeit- und kostenintensiven Umbaumaßnahmen wurde diese über mehrere Jahre verlängert; Ende Sept. 2007 gab es in Deutschland rund eine Millionen Kabel-Internetzugänge mit 18 Millionen DSL-Anschlüssen. Nur wenige Kabelnetze werden heute nicht mehr erneuert. Im Kabelmodem werden die vom Computer an der USB- oder Ethernet-Schnittstelle erhaltenen Informationen in ein mit dem Kabelnetzwerk kompatible Sendeformat umgerechnet.

Die Frequenzbänder einiger Kabel-TV-Kanäle werden ausschließlich für die Übertragung von Daten ausgenutzt. Auch ist eine optimierte Frequenzzuteilung von Bedeutung, da das Kabelnetzwerk über eine Baumstruktur verfügt. Auf dem Weg unter die Straße zweigt ein Seil vom Kopfende mehrfach ab und versorgt bis zu mehrere hundert Kabelfernseh-Kunden. Jeder kabelgebundene Internetteilnehmer, der mit einem Kabelbaum verbunden ist, muss sich den für den Verkehr vorbehaltenen Bereich aufteilen.

Bei modernen Kabelnetzen besteht diese Baumstruktur und damit der Engpass der Aufteilung der gesamten Bandbreite nur für die jeweils zuletzt genutzte Strecke (die im Unterschied zum Telekommunikationsnetz geregelt ist), da das Nutzsignal für alle verbundenen Subnetze über Glasfasernetze (siehe auch HFC) von der Kabelkopfstation zur letztgenannten Verteilerstation parallelgeschaltet werden kann.

Die Verschlüsselung der sensiblen Informationen nach dem Datenverschlüsselungsstandard mit einer Länge von 56 Bits ( "DOCSIS 1.0") bzw. 128 Bits ("DOCSIS 1.1/2. 0") soll die Geheimhaltung der Informationen sicherstellt. Ab sofort ist DOCSIS 2.0 bei den großen Kabelherstellern erhältlich. Abhängig von der Version können Kabel-Modems eine Übertragungsrate von über 120 Megabit pro Sekunde in beide Himmelsrichtungen erzielen.

Die Bandbreite reicht von der ISDN-Geschwindigkeit bis zu 450 Megabit pro Minute zum Kunden und in der Regel wesentlich weniger in die entgegengesetzte Richtung. In der Regel wird das Funkmodem dem Endverbraucher vom Betreiber des Kabelnetzes zur Verfügung gestellt. In der Regel ist dies der Fall. Weil der Leitungsnetzbetreiber einer Ferienwohnung vom Mieter nicht beliebig gewählt werden kann, kann ein Mieter seinen Netzbetreiber nicht beliebig wählen (ugs: "Anbieter").

Bis zur Etablierung einheitlicher Zugangsstandards war es auch nicht möglich, mit einem eigenständig erworbenen Funkmodem den Internetzugriff über das Leitungsnetz zu ermöglichen. Bei einigen Kabel-Modems mit integriertem Kreuzschienenrouter kann der Bridge-Modus eingestellt werden, bei dem der integrierte Kreuzschienenrouter inaktiv ist.

2 ] Einige Netzwerkbetreiber gestatten nun die Nutzung von selbst gekauften Modellen, wenn das Gerät für die verwendete DOCSIS Version zugelassen ist. Das eigene Kabelmodem muss in jedem Falle beim Netzwerkbetreiber angemeldet sein, um den Zugriff zu ermöglichen. Das Kabelmodem kann im Haus an jeden beliebigen Kabel-TV-Anschlusspunkt angebunden werden. Das Kabelmodem muss möglicherweise nur in einigen älteren internen Kabelnetzwerken an den Access Point (in der Regel im Keller) angebunden werden.

Dies ist der Fall, wenn in der Hausinstallation noch ältere Leitungsverstärker eingebaut sind, die nicht in beide Richtungen funktionieren. Diese können gegen neue Typen ausgetauscht werden, um das Kabelmodem an allen Anschlusspunkten im Hause bedienen zu können. Das Extrahieren der Internet-Daten erfolgt im Gateway selbst (siehe unten). Die IP-Telefonie wird in der Form von VoIP als Telefonie-Lösung genutzt.

Dies geschieht in der Regel über den Anschluß eines analogen Telefons an das Kabelmodem.

Neben der Einschränkung auf Windows gibt es auch den nachteiligen Effekt, dass andere Computer im Heimnetzwerk (LAN) nur dann über einen Internet-Zugang verfügen, wenn der Computer, an den das Funkmodem angebunden ist, angeschaltet und für die Netzwerkdatenweiterleitung eingerichtet ist. Zudem darf das Funkmodem aufgrund der beschränkten max. Leitungslänge von USB nicht zu weit vom Computer entfernt sein.

Diese Methode wird heute in der Regel nicht mehr angewendet. Der Anschluss des PCs an das Modems über ein Ethernetkabel ist vom Betriebssystem unabhängig und kann auch wesentlich größer sein als bei USB. Wenn das Kabelmodem über keinen integrierten Router verfügt, kann ein solcher zwischen dem Computer und dem Funkmodem angeschlossen werden, sodass ein unabhängiger Internetzugriff für mehrere Computer im LAN oder WLAN möglich ist.

Der in den USA entstandene Data Over Kabel Interface Specification (DOCSIS) hat sich als globaler Maßstab für Modulationsmethoden und andere Interface-Eigenschaften etabliert. In einer Anlage zum Standardsystem DOCSIS (EuroDocsis) werden die besonderen Merkmale europäischer Kabelnetzwerke wie Frequenzplan und größere Kanalbandbreiten von acht statt sechs MHz beachtet. Dabei werden die Werte für beide Senderichtungen auf verschiedene Bänder moduliert, um eine beidseitige Datenübertragung zu gewährleisten.

Aufgrund der baumartigen Struktur des Kabel-TV-Netzes werden verschiedene Modulationsmethoden in Sende- und Empfängerrichtung eingesetzt. In der Abbildung sind die Hauptfunktionsblöcke eines Residential Gateways dargestellt: Das Diplexersystem sendet die empfangenen Frequenzen an den Emulator und führt die vom Modem ausgehenden Impulse in das Kabelnetzwerk ein. In der CPU werden die Messdaten so verarbeitet, dass sie über eine USB- oder Ethernet-Schnittstelle an den Rechner gesendet werden können.

Der Anschluss des Kabelmodems an einen Kabelstecker des Kabelfernsehers wird über eine passende Antennenbuchse vorgenommen. Neben den beiden IEC-Buchsen für Radio- und TV-Geräte können diese Steckdosen eine dritte Anschlußmöglichkeit für ein Kabelmodem haben. Mit diesen Wandsteckdosen, auch Multimedia-Wandsteckdosen genannt, können Filter eingesetzt werden, um den Eintrag von Interferenzsignalen in das Kabelnetzwerk über die Radio- und Fernsehanschlussdose in den Übertragungsdatenstrom, der üblicherweise im 5-65 MHz Bereich auftritt, erheblich zu reduzieren.

Die Sende- und Empfangsstufen der Kabel-Modems sind standardisiert. Häufigste Ursache für temporäre Störeinflüsse sind fluktuierende, schwache oder zu hohe Werte im Leitungsnetz oder Störeinflüsse durch unzureichende Abschirmung. Mit einem Kabelmodem, das auch bei Interferenzen aktiv ist, kann der Provider den Rückkanalpegel und den Signal-Rausch-Abstand bis zum Anschluß des entsprechenden Verbrauchers erfassen.

Damit ein Kabelmodem sicher und störungsfrei funktioniert, müssen entsprechende TV-Steckdosen eingebaut werden. Durch die Nutzung von qualitativ hochwertigen Installationsmaterialien und den Wegfall von zusätzlichen Verteilern oder Schaltern bis hin zum Kabelmodem können weitere Störungsquellen reduziert werden. Wenn die Topographie des Kabel-TV-Netzes den Gebrauch von Endstufen verlangt, müssen diese für die Modemverbindung in beide Richtungen (rückkanalfähig) sein.

Dadurch kommt es zu Terminierungen und Performance-Problemen mit dem Kabel. Zur Sicherstellung des Internetzugangs über das Kabel-TV-Netz muss die Verbreitung des bisher nur für Fernseh- und Rundfunkzwecke in den Haushalten des Kunden verwendeten Kabels angemessen sein oder bei Notwendigkeit auch ersetzt werden. Zusätzlich muss (je nach regionalem Kabelanbieter) das komplette örtliche Kabelfernsehsystem in den haustechnischen Potenzialausgleich integriert werden, um eventuelle Potenzialunterschiede zwischen der von aussen und innen kommende Versorgungsleitung aufzufangen.

Im Regelfall dürfen diese Tätigkeiten nur von zugelassenen oder geschulten Fachkräften ausgeführt werden, da sonst die Möglichkeit von erheblichen Beeinträchtigungen des Kabelfernsehnetzes droht. Ein Kabelmodem wird verwendet, ohne die definierten Funkfrequenzen für den Radio- und TV-Empfang im Kabelnetzwerk zu nutzen. Bei entbündelter Verwendung ist daher für die Verwendung eines Kabel-Modems für das Netz kein entsprechender Kabel-TV-Empfang vertraglich vorgeschrieben (siehe analog: Entflechtung für Telefonleitungen).

Da in einigen Staaten (einschließlich Deutschland) keine entbündelten Tarife geboten werden, werden Internet-Tarife nicht ohne Auftrag für Kabel-TV offeriert (in der Regel über die Zusatzkosten abgerechnet).