El diseño de la capa MAC ha de tener muy en cuenta las características de las redes HFC. La figura 1.a. muestra el esquema de una porción de una de estas redes. Agrupaciones de entre 100 y 2000 hogares son servidas por un nodo óptico, que está conectado a la cabecera a través de un enlace de fibra óptica. La distancia que recorren las señales descendentes desde la cabecera hasta el hogar de un abonado puede ser de hasta 80 Km., de los cuales tan sólo una pequeña parte corresponde al último tramo de coaxial (2 Km., por ejemplo). Para el diseño de la capa MAC, puede utilizarse un modelo simplificado de red HFC que, como muestra la figura 1.b., consistiría en dos líneas de transmisión, una descendente y otra de retorno, entre las que se sitúan los cablemódems, que reciben por el canal descendente y transmiten por el ascendente, sin la posibilidad de escuchar las transmisiones de los demás (por lo tanto, son incapaces de detectar colisiones y coordinar sus transmisiones por sí solos).

Se supone la existencia de una capa física que proporcione la conectividad necesaria entre la cabecera y los cablemódems. En la práctica, los canales de que disponen éstos para comunicarse con la cabecera son más estrechos (los sistemas de cable son altamente asimétricos por naturaleza) y de peor calidad que los canales disponibles para las comunicaciones descendentes. Además, cuando la cabecera pasa de “escuchar” a un cablemódem a “escuchar” a otro se consume un cierto tiempo en “sintonizar” esta comunicación, mientras que los cablemódems pueden estar permanentemente “sintonizados” a un canal descendente por el que reciben datos de la cabecera. Por otra parte, supondrenos que la cabecera dispone de medios para determinar los tiempos de propagación de las señales entre ésta y los distintos cablemódems (hasta 2 ´ 400ms.).

En general, se tiende a centralizar la gestión del ancho de banda en la cabecera, lo cual se traduce en una reducción de la complejidad de los equipos de abonado. La cabecera concede los permisos de utilización del espectro del canal ascendente, de acuerdo con las necesidades de capacidad de transmisión manifestadas por cada cablemódem.

Existe una multitud de protocolos MAC para distintos tipos de redes. Están los protocolos determinísticos como, por ejemplo: interrogación secuencial (polling), token bus (IEEE 802.4), token ring (IEEE 802.5), reserva de bits, y ciertos métodos de acceso en anillos. También hay protocolos no determinísticos (basados en contención; los cablemódems transmiten directamente en la ranura y pueden producirse colisiones que deberán ser resueltas por la cabecera): Aloha puro, Aloha ranurado, y variaciones de la familia Aloha en las que las estaciones “escuchan” antes de transmitir (CSMA -Carrier Sense Multiple Access-, ISMA, CSMA/CD -CSMA con detección de colisión, IEEE 802.3, Ethernet).

Y por último están los protocolos de contención limitada: CSMA/CA (CSMA/Collision Avoidance, IEEE 802.11), y otros protocolos como los que se basan en reserva de bits. De todos los protocolos de capa MAC existentes, ninguno se ajusta a las características de una red HFC. Los protocolos determinísticos asignan recursos de manera permanente a todas las estaciones de la red o emplean recursos para ofrecer a todas ellas la oportunidad de transmitir, incluso en el caso de que sólo haya una estación lista para transmitir.

Los protocolos MAC basados en contención presentan problemas cuando todas las estaciones quieren transmitir, y no alcanzan la total utilización del canal. Los protocolos MAC actuales, tanto los determinísticos como los basados en contención, están diseñados para funcionar en redes de área local (LAN), en las que la relación entre los retardos de propagación y la longitud media de los paquetes, habitualmente conocida como “a”, es menor que la unidad. El aumento del retardo de propagación perjudica el funcionamiento de estos protocolos.

Por otra parte, las redes de área amplia (WAN), en las que a>>1, están constituidas por una serie de enlaces que conectan nodos entre sí. Los paquetes viajan por la red en base a unas decisiones de enroutado y al empleo de colas en cada uno de esos nodos, y suelen emplearse protocolos tales como X.25, Frame Relay, o ATM.