Breitband: Netzwerk und Topologie

Netzwerkebenen

Ein Breitbandnetz besteht aus geografischen Elementen (horizontale Dimension), die drei verschiedene Teile umfassen:

• Backbone-Netzwerk: Besteht aus einem Ring aus Glasfaserkabeln, die verschiedene Bereiche der Gemeinde oder Region miteinander verbinden. Die Ringtopologie hat den Vorteil, robust (redundantes Netzwerk) gegen einzelne Faserschnitte oder andere Fehler (z. B. Ausfall einer Seite) zu sein. Fortgeschrittenere Topologien (z. B. Meshed) werden manchmal im Backbone-Bereich des Netzwerks verwendet.
• Flächennetze ( z. B. Backhaul): Verbinden Sie mehrere Zugangsknoten, die den lokalen Datenverkehr im Netzwerk aggregieren. Oft mit einem Ring aus Glasfaserkabel implementiert, obwohl Baumtopologien verwendet werden können. Wenn die derzeit verfügbaren Mittel sehr begrenzt sind, sind die gesamten Endnutzer, die in der Region angeschlossen werden sollen, relativ gering, so können Mikrowellenverbindungen als kurz- bis mittelfristige Lösung verwendet werden.
• First-Meilen- Verbindungen(auch Last-Meilen-Verbindungen) zu den Endbenutzern: Links von den Endbenutzern zu den Zugangsknoten, auf denen die erste Traffic-Aggregation stattfindet. Jede Situation wird unterschiedliche logistische, wirtschaftliche und demografische Bedingungen aufweisen; daher können unterschiedliche Infrastrukturlösungen am besten geeignet sein.

Netzwerktopologien

Die Topologie eines Netzwerks beschreibt, wie die verschiedenen Teile eines Netzwerks miteinander verbunden sind. Für ein Backbone-Netzwerk sind die wichtigsten Topologien Baum-, Ring- und Maschentopologien. Andere bestehende Topologien zeigen ein schlechtes Netzwerkfailover und sind daher nicht so relevant für das Backbone-Netzwerk.

• Baum: Der Datenverkehr von jedem Element wird hierarchisch nach oben aggregiert; eine Baumtopologie ist im Allgemeinen billiger, aber weniger robust: Im Falle eines Glasfaserschnitts oder eines anderen Fehlers werden bestimmte Teile des Netzes über einen längeren Zeitraum getrennt. Darüber hinaus teilt für jeden Schritt der Hierarchie der Datenverkehr, der von mehr Knoten stammt, dieselbe physische Verbindung.
• Ring: Jedes Netzwerkelement ist so mit zwei Elementen verbunden, dass alle Verbindungen einen Ring bilden. Die Ringtopologie hat den Vorteil, dass jeder Knoten mit zwei benachbarten Knoten verbunden ist (dies wird manchmal als „Redundanz“ bezeichnet). Im Falle eines Faserschnitts oder eines anderen Fehlers kann der Verkehr auf andere Weise oft automatisch umgeleitet werden, während der Fehler behoben wird.
• Gewebt: Jedes Netzwerkelement ist mit mehreren anderen Elementen verbunden; dies ist die robusteste und schnellste, aber auch komplexeste und teuerste Topologie aufgrund des hohen Verdrahtungs- und Hardwareaufwands.
• Stern: Alle Verbindungen zu den anderen Knoten beginnen von einem zentralen Knoten. Der Hauptvorteil dieser Topologie ist, dass alle Knoten einfach über einen zentralen Knoten miteinander kommunizieren können. Der Hauptnachteil ist, dass, wenn der zentrale Knoten unterbrochen wird, das gesamte Netzwerk zusammenbricht. Je nach dem in der Mitte der Sterntopologie verwendeten Netzkopplungselement können Kollisionen ein Problem darstellen. Der Datenfluss wird von einem einzigen Gerät durchgeführt. Dies kann aus Sicherheitsgründen oder eingeschränktem Zugriff vorteilhaft sein, aber wenn der zentrale Knoten in der Sterntopologie gestört wird, ist das gesamte Netzwerk anfällig.
• Bus: Alle Knoten sind direkt an ein Kabel angeschlossen. Jeder Host ist mit einem gemeinsamen Kabel verbunden. Mit den Schlüsselgeräten kann der Host mit dem freigegebenen Medium „verlinken“. Ein Vorteil dieser Topologie ist, dass alle Hosts miteinander verbunden sind und direkt miteinander kommunizieren können. Es ermöglicht allen Netzwerkgeräten, alle Signale von anderen Geräten zu lesen. In Bezug auf den Nachteil wird bei Unterbrechung der Kabelverbindung die Verbindung der Hosts unterbrochen.

Zwei grundlegende Topologien für die erste Meile

• Punkt-zu-Multipunkt (p2mp): Der erste Aggregationsknoten ist die Übertragung von Informationen an eine Reihe von Endbenutzern über ein gemeinsames Medium mit einem Sender. Dies geschieht sowohl in der drahtlosen Kommunikation als auch in der kabelgebundenen Kommunikation, wenn das physische Medium einfach auf dem Weg zwischen dem Aggregationsknoten und den Endnutzern aufgeteilt wird (z. B. Glasfaserpunkt zu Multipoint, der in PON verwendet wird, oder Koaxkabelfernsehnetze). In diesem Fall wird dasselbe physische Signal von allen Endbenutzern empfangen, die dann die Bandbreite teilen.
• Punkt-zu-Punkt (p2p): Der erste Aggregationsknoten ist die Übertragung von Informationen an eine Reihe von Endbenutzern über dedizierte physische Kanäle unter Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Sendern. In der drahtlosen Kommunikation kann dies erreicht werden, wenn sich die Kommunikationsstrahlen nicht miteinander überschneiden (Radioverbindungen), während in kabelgebundenen Kommunikationen eine dedizierte Leitung den Aggregationsknoten mit jedem Endbenutzer verbindet (z. B. Glasfaserpunkt-zu-Punkt- und Telefonleitungen).