Để nõng cấp hệ thống cỏp một chiều nờn thành hệ thống cỏp hai chiều, về phớa thuờ bao phải cú một thiết bị giỳp cho truyền dữ liệu đến nhà cung cấp dịch vụ gọi là
modem cỏp (Cable Modem). Về phớa nhà cung cấp dịch vụ để tiếp nhận xử lớ thụng
tin từ phớa người dựng và giao tiếp với cỏc mạng khỏc cần cú một bộ thớch ứng đặc
biệt gọi là hệ thống kết cuối modem cỏp CMTS (Cable Modem Termination System).
Ngoài ra, cỏc bộ khuếch đại tớn hiệu đặt trờn đường truyền cần được nõng cấp để cú thể khuếch đại tớn hiệu theo cả hai chiều. Sự kết nối của hệ thống modem cỏp và CMTS được minh hoạ trong hỡnh vẽ II.1. Giao diện giữa mạng diện rộng (WAN) và CMTS được gọi là giao diện biờn mạng NSI (Network Side Interface), giao diện giữa
CMTS và modem cỏp được gọi là giao diện tần số vụ tuyến RFI (Radio Frequency
Interface), giao diện giữa modem cỏp và thiết bị tại nhà thuờ bao được gọi là giao diện từ modem cỏp đến CPE CMCI (Cable Modem CPE Interface). Tất cả cỏc modem cỏp đều là cỏc thiết bị ngoài kết nối với một mỏy tớnh thụng qua card chuẩn Ethernet 10based-T hoặc thụng qua cổng nối tiếp đa năng USB hoặc qua cỏc card PCI bờn trong. Modem cỏp truy nhập mạng hoạt động ở lớp 1 và 2 của mụ hỡnh tham chiếu OSI. Bởi vậy, cỏc gúi dữ liệu IP cú thể được truyền một cỏch trong suốt từ modem cỏp đến thiết bị cuối.
Hỡnh II.1. Mụ hỡnh kết nối dữ liệu giữa modem cỏp và CMTS.
Cấu hỡnh của một mạng HFC phổ biến được minh họa trong hỡnh vẽ II.2, tuy nhiờn số mức của hệ thống này cú thể thay đổi phụ thuộc vào kớch thước của hệ thống, hệ thống càng lớn số mức càng nhiều. Trong cấu hỡnh này cú ba thành phần chớnh là headend, hub và fiber node (nỳt quang). Headend cú nhiệm vụ tiếp nhận cỏc tớn hiệu truyền hỡnh từ nơi sản xuất chương trỡnh hoặc cỏc mạng khỏc như từ vệ tinh, mạng quảng bỏ mặt đất, trong trường hợp cung cấp cỏc dịch vụ số liệu thỡ nú cú nhiệm vụ giao tiếp với mạng PSTN, Internet… Hub là cỏc thiết bị tiếp nhận cỏc tớn
hiệu cung cấp từ headend và tiếp tục cung cấp cho cỏc nỳt quang. Như vậy, chức
năng của CMTS đó được tớch hợp trong headend. Cỏc tớn hiệu truyền hỡnh tiếp nhận
ở headend cú thể là số hoặc tương tự, ở đường xuống cỏc tớn hiệu tương tự được số hoỏ và gửi theo vũng quang đến chuỗi cỏc hub. Cỏc tớn hiệu số này lại được cỏc hub
chuyển lại thành cỏc tớn hiệu tương tự và truyền đến cỏc nỳt quang thụng qua cỏc kết nối quang điểm-điểm. Tại cỏc nỳt quang này tớn hiệu được phõn phối vào cỏc nhỏnh cỏp đồng trục truyền đến nhà thuờ bao.
Hỡnh II.2. Cấu hỡnh mạng lai cỏp quang-cỏp đồng trục
Kớch thước nỳt quang là số lượng thuờ bao được cung cấp dịch vụ tại một nỳt quang. Số lượng thuờ bao tại một nỳt quang là một thụng số quan trọng hàng đầu khi thiết kế mạng, vỡ nú ảnh hưởng đến một loạt cỏc thụng số quan trọng khỏc của mạng
như: tốc độ bớt tớn hiệu hướng lờn của mỗi thuờ bao, cấu hỡnh mạng truy nhập, khả năng cung cấp dịch vụ cho thuờ bao hiện tại và tương lai, khả năng phỏt triển và nõng cấp mạng trong tương lai. Thụng thường số thuờ bao trờn một nỳt quang là từ 500 cho đến 2000. Ở hỡnh vẽ II.2 lấy một vớ dụ mạng cú kớch thước nỳt quang là 500 thuờ
bao (HHP: Household Pass) kết nối vào một nỳt. Cũng trong vớ dụ trờn ta thấy một
headend cựng với 5 hubs được kết nối trờn một mạng vũng quang khộp kớn. Mỗi hub kết nối với 40 nỳt quang thụng qua 40 sợi cỏp quang. Như vậy ta cú thể tớnh được số thuờ bao được phục vụ bởi một hub là 500x40 = 20000 thuờ bao và số thuờ bao mà cả hệ thống này phục vụ là 500x40x5 = 100000 thuờ bao.
Nếu chỉ cú một CMTS đặt tại headend thỡ cỏc thụng tin hướng lờn từ modem
cỏp truyền đến cỏc hub phải được truyền tới CMTS thụng qua một sợi quang, và như
vậy CMTS phải kết nối với 200 sợi quang (40 sợi mỗi hub) rất khú quản lớ. Vỡ vậy thụng thường tại mỗi hub cũng được tớch hợp cỏc chức năng của CMTS để tiếp nhận thụng tin từ modem cỏp. Tuy nhiờn, hiện nay cú một cụng nghệ đang được phỏt triển
đối với cỏc mạng quang, đú là cụng nghệ ghộp kờnh theo bước súng DWDM (Dense
Wave Division Multiplexing). Cụng nghệ này cho phộp mỗi sợi quang cú thể sử dụng tối đa tới 16 bước súng để truyền thụng tin, như vậy chỉ cần 15 sợi quang cú thể truyền 200 bước súng từ 200 sợi quang đó núi ở trờn. Điều đú cú nghĩa là đối với cỏc hệ thống lớn cú thể tăng số mức lờn và cỏc CMTS cũng chỉ cần tớch hợp ở cỏc
headend mức cao.
Hỡnh II.3 mụ tả kết nối của hệ thống đối với thuờ bao và headend hay hub đầu cuối. Để đưa dữ liệu vào hệ thống, hạ tầng IP sẽ được chốn vào cỏc hệ thống hiện hành. Việc kết nối vào mạng xương sống Internet bằng cỏc bộ tập trung hoặc định tuyến (router) sẽ được thực hiện bằng cỏc kết nối quang tốc độ cao, thường là OC-8
hay cao hơn. Cỏc kết nối này được đưa vào trong headend, phõn bố qua cỏc bộ đinh
tuyến và cỏc tuyến quang đến cỏc hub nội vựng. Trong mỗi CMTS chứa một hay
nhiều card đường dõy modem cỏp CMLC (Cable Modem Line Card). Cỏc CMLC sẽ
chuyển cỏc dũng dữ liệu IP thành cỏc tớn hiệu tần số vụ tuyến trong dũng xuống (đến nhà thuờ bao) và tiếp nhận dữ liệu ở dũng lờn (từ nhà thuờ bao). Do trong mạng Internet thụng tin dữ liệu được mang trong tớn hiệu trung tần, cũn trong mạng cỏp thụng tin dữ liệu lại được mạng trong tớn hiệu tần số vụ tuyến nờn cỏc tớn hiệu dũng
xuống được gửi qua một bộ biến đổi lờn (up-converter). Bộ này cú nhiệm vụ đưa cỏc tớn hiệu đú vào một kờnh vụ tuyến xỏc đinh và ghộp chỳng với cỏc tớn hiệu truyền hỡnh tiờu chuẩn khỏc.
Hỡnh II.3. Cấu trỳc hệ thống cỏp.
Cỏc tớn hiệu đường lờn được thu nhận từ nhà thuờ bao. Trong một hệ thống được thiết kế đỳng tiờu chuẩn thỡ tương ứng với mỗi kờnh đường xuống sẽ cú một số kờnh đường lờn, do tốc độ đường truyền kờnh hướng xuống lớn hơn kờnh hướng lờn. Tốc độ kờnh hướng xuống khoảng 30 đến 40 Mbps cú thể dủ cho 500 đến 2000 người sử dụng, trong khi tốc độ kờnh hướng lờn chỉ khoảng 8 Mbps. Cỏc vấn đề thiết kế cỏc kờnh và dung lượng cỏc kờnh sẽ được trỡnh bày kĩ trong phần tiếp theo.