Ευρυζωνική σύνδεση: Δίκτυο και τοπολογία

Επίπεδα δικτύου

Ένα ευρυζωνικό δίκτυο αποτελείται από γεωγραφικά στοιχεία (οριζόντια διάσταση) τα οποία περιλαμβάνουν 3 διακριτά μέρη:

• Δίκτυο κορμού: Αποτελείται από έναν δακτύλιο από καλώδιο οπτικών ινών που συνδέει διάφορες περιοχές του δήμου ή της περιφέρειας. Η τοπολογία του δακτυλίου έχει το πλεονέκτημα να είναι στιβαρή (απεριόριστο δίκτυο) έναντι τεμαχίων μεμονωμένων ινών ή άλλων βλαβών (π.χ. διάσπαση της μίας πλευράς). Πιο προηγμένες τοπολογίες (π.χ. πλέγματα) χρησιμοποιούνται μερικές φορές στο τμήμα της ραχοκοκαλιάς του δικτύου.
• Δίκτυα περιοχής (π.χ. οπισθόζευξη): Συνδέστε αρκετούς κόμβους πρόσβασης που συγκεντρώνουν την τοπική κυκλοφορία περαιτέρω στο δίκτυο. Συχνά εφαρμόζεται με έναν δακτύλιο καλωδίων οπτικών ινών, αν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν τοπολογίες δέντρων. Εάν τα διαθέσιμα προς το παρόν κεφάλαια είναι πολύ περιορισμένα, το σύνολο των τελικών χρηστών που πρόκειται να συνδεθούν στην περιοχή είναι σχετικά μικρό, οι μικροκύματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βραχυπρόθεσμη έως μεσοπρόθεσμη λύση.
• Συνδέσεις πρώτου μιλίου (αποκαλούμενες επίσης «τελευταίο χιλιόμετρο») με τους τελικούς χρήστες: Συνδέσεις από τους τελικούς χρήστες προς τους κόμβους πρόσβασης όπου πραγματοποιείται η πρώτη συγκέντρωση κίνησης. Κάθε κατάσταση θα παρουσιάζει διαφορετικές υλικοτεχνικές, οικονομικές και δημογραφικές συνθήκες· ως εκ τούτου, οι διαφορετικές λύσεις υποδομής μπορεί να είναι οι καταλληλότερες.

Τοπολογίες δικτύου

Η τοπολογία ενός δικτύου περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο συνδέονται τα διάφορα μέρη ενός δικτύου. Για ένα δίκτυο ραχοκοκαλιάς, οι πιο σχετικές τοπολογίες είναι οι τοπολογίες δέντρων, δαχτυλιδιών και πλέγματος. Άλλες υφιστάμενες τοπολογίες που παρατίθενται κατωτέρω παρουσιάζουν κακή βλάβη του δικτύου και, ως εκ τούτου, δεν είναι τόσο σημαντικές για το δίκτυο κορμού.

• Δέντρο: Η κυκλοφορία από κάθε στοιχείο αθροίζεται προς τα πάνω με ιεραρχικό τρόπο· η τοπολογία των δέντρων είναι γενικά φθηνότερη, αλλά λιγότερο ισχυρή: Σε περίπτωση κοπής ινών ή άλλης βλάβης, ορισμένα τμήματα του δικτύου θα αποσυνδεθούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Επιπλέον, για κάθε βήμα προς την ιεραρχία, η κυκλοφορία που προέρχεται από περισσότερους κόμβους μοιράζεται την ίδια φυσική σύνδεση.
• Δαχτυλίδι: Κάθε στοιχείο δικτύου συνδέεται με δύο στοιχεία με τέτοιο τρόπο ώστε όλες οι συνδέσεις να σχηματίζουν έναν δακτύλιο. Η τοπολογία του δακτυλίου έχει το πλεονέκτημα ότι οποιοσδήποτε κόμβος συνδέεται με δύο γειτονικούς κόμβους (αυτό μερικές φορές αναφέρεται ως «απόλυση»). Σε περίπτωση κοπής ινών ή άλλου ελαττώματος, η κυκλοφορία μπορεί να αναδρομολογηθεί με τον άλλο τρόπο συχνά αυτόματα, ενώ το ελάττωμα επιδιορθώνεται.
• Με πλέγμα: Κάθε στοιχείο δικτύου συνδέεται με διάφορα άλλα στοιχεία· αυτή είναι η πιο ισχυρή και ταχύτερη αλλά και η πιο περίπλοκη και ακριβή τοπολογία λόγω των υψηλών προσπαθειών καλωδίωσης και υλικού.
• Τοαστέρι: Όλες οι συνδέσεις με τους άλλους κόμβους ξεκινούν από έναν κεντρικό κόμβο. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της τοπολογίας είναι ότι όλοι οι κόμβοι μπορούν εύκολα να επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω ενός κεντρικού κόμβου. Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι αν διακοπεί ο κεντρικός κόμβος, ολόκληρο το δίκτυο καταρρέει. Ανάλογα με το στοιχείο σύζευξης δικτύου που χρησιμοποιείται στο κέντρο της αστικής τοπολογίας, οι συγκρούσεις μπορεί να είναι ένα πρόβλημα. Η ροή δεδομένων πραγματοποιείται από μία μόνο συσκευή. Αυτό μπορεί να είναι επωφελές για λόγους ασφαλείας ή περιορισμένης πρόσβασης, αλλά αν ο κεντρικός κόμβος διαταράσσεται στην τοπολογία των άστρων, ολόκληρο το δίκτυο είναι ευάλωτο.
• Το λεωφορείο: Όλοι οι κόμβοι συνδέονται απευθείας με ένα καλώδιο. Κάθε οικοδεσπότης συνδέεται με ένα κοινό καλώδιο. Οι βασικές συσκευές επιτρέπουν στον κεντρικό υπολογιστή να «σύνδεση» με το κοινόχρηστο μέσο. Ένα πλεονέκτημα αυτής της τοπολογίας είναι ότι όλοι οι οικοδεσπότες συνδέονται μεταξύ τους και μπορούν να επικοινωνούν απευθείας μεταξύ τους. Επιτρέπει σε όλες τις συσκευές δικτύου να διαβάζουν όλα τα σήματα από άλλες συσκευές. Όσον αφορά το μειονέκτημα, σε περίπτωση διακοπής της καλωδιακής σύνδεσης, διακόπτεται η σύνδεση των οικοδεσποτών.

Δύο βασικές τοπολογίες για το πρώτο μίλι

• Σημείο-to-multipoint (p2mp): Ο πρώτος κόμβος συγκέντρωσης είναι η διαβίβαση πληροφοριών σε έναν αριθμό τελικών χρηστών μέσω του ίδιου κοινού μέσου, χρησιμοποιώντας έναν πομπό. Αυτό συμβαίνει τόσο στις ασύρματες επικοινωνίες όσο και στις ενσύρματες επικοινωνίες, εάν το φυσικό μέσο απλώς χωρίζεται κατά μήκος της διαδρομής μεταξύ του κόμβου συγκέντρωσης και των τελικών χρηστών (π.χ. ίνα από σημείο σε πολλαπλό σημείο που χρησιμοποιείται στο PON, ή ομοαξονικά δίκτυα καλωδιακής τηλεόρασης). Σε αυτή την περίπτωση, το ίδιο φυσικό σήμα λαμβάνεται από όλους τους τελικούς χρήστες, οι οποίοι στη συνέχεια μοιράζονται το εύρος ζώνης.
• Από σημείο σε σημείο (p2p): Ο πρώτος κόμβος συγκέντρωσης είναι η διαβίβαση πληροφοριών σε ορισμένους τελικούς χρήστες μέσω ειδικών φυσικών διαύλων, χρησιμοποιώντας αντίστοιχο αριθμό πομπών. Στις ασύρματες επικοινωνίες αυτό μπορεί να επιτευχθεί εάν οι δέσμες επικοινωνίας δεν αλληλεπικαλύπτονται μεταξύ τους (ραδιοσυνδέσεις), ενώ στις ενσύρματες επικοινωνίες μια ειδική γραμμή συνδέει τον κόμβο συγκέντρωσης με κάθε τελικό χρήστη (π.χ. από σημείο σε σημείο και τηλεφωνικές γραμμές).