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Die vom PC an der USB- oder Ethernet-Schnittstelle empfangenen Daten werden im Kabelmodem in ein mit dem Kabelnetz kompatibles Übertragungsformat umgewandelt. Dabei werden die Frequenzbereiche einiger Kabelfernsehkanäle exklusiv für die Datenübertragung genutzt. Angepasst an die beim ?Surfen? im Internet typische Verkehrslast, können die Frequenzbereiche so genutzt werden, dass mehr Übertragungskapazität in Richtung zu den Teilnehmern als in Gegenrichtung zur Verfügung steht. Eine optimale Zuordnung der Frequenzen ist auch deshalb wichtig, weil das Kabelnetz eine Baumtopologie aufweist. Ein Kabel von der Kopfstelle verzweigt auf seinem Weg unterhalb der Straßen vielfach und bedient bis zu mehrere hundert Kabelfernsehkunden. Alle an einem Baum angeschlossenen Kabelinternetteilnehmer müssen sich den für den Datenverkehr reservierten Frequenzbereich teilen. Für moderne Kabelnetze existiert diese Baumtopologie und damit der Flaschenhals des Teilens der Gesamtbandbreite nur für die letzte Meile (die im Gegensatz zum Telekomnetz aber reguliert ist), da von der Kabelkopfstelle bis zu der letzten Verteilstation das Signal für alle angeschlossenen Teilnetze parallel über Glasfaserkabelnetze (siehe auch HFC) transportiert werden kann.

Eine Datenverschlüsselung nach dem Data Encryption Standard mit einer Schlüssellänge von 56 Bit (DOCSIS 1.0) bzw. 128 Bit (DOCSIS 1.1/2.0) soll die Vertraulichkeit der Daten gewährleisten. Inzwischen gibt es DOCSIS 3.0 bei den großen Kabelanbietern. Somit ist es möglich, Frequenzbänder bzw. Frequenzkanäle zu verbinden und weit über 100MBit/s zu erreichen.

Je nach Ausführung können Kabelmodems eine Übertragungsgeschwindigkeit über 120 Mbit pro Sekunde in beiden Richtungen erreichen. Die angebotenen Geschwindigkeiten legen die Netzbetreiber nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten selbst fest. Sie reichen von ISDN-Geschwindigkeit bis zu 120 Mbit pro Sekunde zum Teilnehmer und meist deutlich weniger in Gegenrichtung.

Meist wird das Modem vom Kabelnetzbetreiber dem Endkunden gestellt oder verkauft. Da der Kabelnetzbetreiber einer Wohnung seitens des Mieters nicht frei wählbar ist, kann sich ein Kunde also seinen Provider nicht frei aussuchen. Solange sich noch keine einheitlichen Standards für den Zugang durchgesetzt hatten, war es ebenfalls nicht möglich, ein unabhängig vom Kabelnetzbetreiber selbstgekauftes Modem zu nutzen, um einen Internetzugang über das Kabelnetz zu realisieren. Einige Netzbetreiber erlauben inzwischen die Verwendung selbstgekaufter Modems, wenn das Modem für die eingesetzte DOCSIS-Version zertifiziert ist. In jedem Fall muss das eigene Modem aber beim Netzbetreiber registriert werden, um den Zugang zu erlauben.

Im Haushalt kann das Kabelmodem an jeder Kabelfernsehanschlussstelle angeschlossen werden. Lediglich in einigen alten innerhäuslichen Kabelnetzen kann es notwendig sein, das Kabelmodem direkt am Zugangspunkt (meist im Keller) anzuschließen. Dies ist der Fall, wenn in der Hausverteilung noch alte Kabelverstärker installiert sind, die nicht bidirektional verstärken. Man kann diese gegen neue Modelle austauschen, um das Kabelmodem an allen Anschlussstellen im Haus betreiben zu können.
Die Extraktion der Internetdaten wird im Kabelmodem selbst vorgenommen (siehe weiter unten). Ein separater Frequenzsplitter, wie er bei DSL-Anschlüssen zur Frequenztrennung von Telefon und Datensignalen eingesetzt wird, ist also nicht notwendig.