VI. Cỏc thành phần của hệ thống truyền hỡnh cỏp
5. Hoạt động của hệ thống
Liờn lạc bằng modem cỏp được thực hiện qua một loạt cỏc bước thiết lập. Sau khi bật nguồn, modem sẽ quột để tỡm một kờnh đường xuống mà nú cú thể đồng bộ được. CMTS sau đú sẽ gửi cỏc gúi đồng bộ hoỏ để tạo ra tham chiếu thời gian. Cỏc modem cỏp được đồng bộ hoỏ và sắp xếp để biết được khi nào bắt đầu truyền dẫn, để cú thể lọt vào một khe mini xỏc định nào đú do CMTS cung cấp. CMTS sẽ điều khiển truy nhập vào cỏc khe bằng cỏch gỏn cỏc cơ hội truyền dẫn cụ thể cho cỏc dải khe mini (một cơ hội truyền dẫn cú thể dựa vào một khe tranh chấp hay dựng riờng). Khe dựng riờng là khe thời gian được dựng cho một modem cỏp xỏc định, cú nghĩa là khụng modem cỏp nào khỏc cú thể truyền dẫn trờn khe thời gian đú.
Cỏc khe tranh chấp thỡ được mở cho tất cả cỏc modem cỏp sử dụng để truyền dẫn. Nếu 2 modem cỏp cựng truyền tớn hiệu trờn khe tại cựng một thời điểm, cỏc gúi tin sẽ va chạm với nhau và dữ liệu sẽ bị mất. Khi điều đú xảy ra sẽ khụng cú kớ tự bỏo nhận ACK dương từ CMTS, cho thấy CMTS khụng nhận được dữ liệu nào cả, và cỏc modem cỏp sẽ phải truyền lại gúi thụng tin đú vào một thời điểm tuỳ ý khỏc. Cỏc khe tranh chấp thường được dựng cho cỏc truyền dẫn dữ liệu cực ngắn, vớ dụ như yờu cầu khe thời gian dành riờng, để phục vụ truyền dẫn thờm dữ liệu.
CMTS phõn bổ khe cỏc khe thời gian bằng thuật toỏn phõn bổ băng thụng. Thuật toỏn này cú thể khỏc nhau tuỳ từng nhà cung cấp. Cỏc khe dựng riờng nhỡn chung thường thớch hợp cho việc truyền dẫn dữ liệu kộo dài. Sau khi quỏ trỡnh đồng bộ hoỏ hoàn thành, modem cỏp sẽ nhận cỏc tham số đường lờn mà nú cần cú để thụng bỏo cho CMTS về sự cú mặt của nú trờn mạng lưới. Modem cỏp sẽ nhận cỏc thụng tin phõn định đường lờn, và sẽ sử dụng cỏc thụng tin này để khởi động quỏ trỡnh điều chỉnh phạm vi (ranging).
Do cú một khoảng cỏch vật lớ giữa bộ phõn phối trung tõm và modem cỏp, độ trễ thời gian (tớnh bằng mili giõy) cú thể biến đổi đỏng kể. Để bự vào độ trễ này,
Modem cỏp sẽ được lệnh truyền dẫn trờn khe thời gian số 2. CMTS sẽ đo quỏ trỡnh truyền dẫn và ra lệnh cho modem cỏp điều chỉnh đồng hồ nếu cần. Hai khe thời gian trước và sau tạo ra một khoảng trống để đảm bảo rằng khối xung (burst) điều chỉnh phạm vi sẽ khụng bị va chạm (collide) vào cỏc luồng truyền dẫn khỏc.
Quỏ trỡnh điều chỉnh phạm vi cũng được sử dụng để phối hợp mức độ cụng suất truyền dẫn của tất cả cỏc modem cỏp để cỏc khối xung đường lờn cú thể đến được CMTS vẫn với mức cụng suất ấy. Một mức cụng suất truyền dẫn cõn bằng cú vai trũ quyết định tới việc duy trỡ hoạt động tối ưu của bộ giải điều chế đường lờn ở headend. Sự suy giảm cụng suất từ modem cỏp đến headend cú thể lờn tới 15dB.
Việc đăng kớ điều chỉnh phạm vi sẽ cho phộp modem cỏp tự xỏc nhận với CMTS. Đồng thời nú cũng cho phộp headend: gỏn cỏc tần số cho đường lờn và đường xuống; đặt mức độ cụng suất; phõn bổ cỏc thụng tin quản lớ khỏc cần cho việc quản lớ mạng.
Cần phải điều phối cỏc truyền dẫn đa truy nhập phõn chia theo thời gian (TDMA) từ cỏc modem cỏp ở cỏc khoảng cỏch khỏc nhau đến headend để đảm bảo tất cả cỏc truyền dẫn đều canh theo đường biờn của cỏc khe mini của headend. Sự khỏc nhau giữa cỏc tớn hiệu của từng modem cỏp riờng biệt và headend là do độ trễ truyền dẫn ở trạm CATV, chức năng xen kẽ sửa lỗi chuyển tiếp FEC và thời gian xử lớ. CMTS sẽ thụng bỏo cho modem cỏp về độ trễ truyền dẫn sau khi nhận được yờu cầu điều chỉnh phạm vi. Cỏc tần số được gỏn cho đường lờn cú thể thay đổi bất cứ lỳc nào. Headend cần phải đảm bảo rằng modem cỏp nhận được tần số gỏn mới trước khi nhận thấy tớn hiệu truyền dẫn của modem cỏp trờn dải tần ấy.
Sau khi quỏ trỡnh điều chỉnh phạm vi hoàn thành, modem cỏp phải sử dụng cỏc cơ chế giao thức cấu hỡnh mỏy chủ động (DHCP) để cú được một địa chỉ IP, rồi tiếp tục quỏ trỡnh đăng kớ/định cấu hỡnh (quỏ trỡnh dự phũng). Mỏy chủ DHCP sẽ đỏp lại cỏc địa chỉ IP, tờn của file cấu hỡnh và địa chỉ mỏy chủ. Sau khi thiết lập một liờn kết bảo mật, modem cỏp phải tải xuống một file cú cỏc tham số cấu hỡnh từ mỏy chủ cấu hỡnh (bằng phương thức TFTP). Sau đú CMTS sẽ kiểm tra xem cấu hỡnh nhận được này là từ một mỏy chủ cấu hỡnh hợp phỏp hay khụng. Cuối cựng, modem cỏp sẽ đăng kớ với CMTS và bắt đầu hoạt động. CMTS cũng phải ra lệnh cho modem cỏp trước khi nú bắt đầu cú thể gửi dữ liệu vào mạng. Mỗi modem cỏp cần
cú một địa chỉ MAC 48 bớt duy nhất (theo IEEE 802) được gỏn trong quỏ trỡnh chế tạo, cũng như cỏc thụng tin bảo mật cần thiết để xỏc thực modem cỏp đú.
Sau khi quỏ trỡnh thiết lập hoàn thành, thiết bị khỏch hàng cú thể truyền thụng với thế giới bờn ngoài bằng hệ thống CATV. Sự truyền thụng này là hai chiều đường lờn và đường xuống.