Laajakaista: Verkko ja topologia

Verkkotasot

Laajakaistaverkko koostuu maantieteellisistä elementeistä (horisontaalinen ulottuvuus), joihin kuuluu kolme erillistä osaa:

• Runkoverkko: Koostuu valokuitukaapelista, joka yhdistää kunnan tai alueen eri alueet. Rengastopologian etuna on, että se on kestävä (redundant network) yksittäisiä kuituleikkauksia tai muita vikoja vastaan (esim. toisen puolen hajoaminen). Verkon runko-osassa käytetään joskus kehittyneempiä topologioita (esim. meshed).
• Alueverkot ( eli backhaul): Yhdistä useita yhteyssolmuja, jotka yhdistävät paikallista liikennettä edelleen verkossa. Usein toteutetaan optisen kuitukaapelin renkaalla, vaikka puutopologioita voidaan käyttää. Jos tällä hetkellä käytettävissä olevat varat ovat hyvin rajalliset, alueen yhteenliitettäviä loppukäyttäjiä on suhteellisen vähän, mikroaaltoyhteyksiä voidaan käyttää lyhyen ja keskipitkän aikavälin ratkaisuna.
• Ensimmäisen mailin (kutsutaan myös viimeisen mailin) yhteydet loppukäyttäjiin: Linkit loppukäyttäjiltä käyttöoikeussolmuihin, joissa ensimmäinen liikenteen yhdistäminen tapahtuu. Kussakin tilanteessa on erilaiset logistiset, taloudelliset ja demografiset olosuhteet. näin ollen erilaiset infrastruktuuriratkaisut voivat olla parhaiten sopivia.

Verkkotopologiat

Verkon topologia kuvaa, miten verkon eri osat ovat yhteydessä toisiinsa. Selkärankaverkolle tärkeimmät topologiat ovat puu, rengas ja meshed topologiat. Muissa alla luetelluissa olemassa olevissa topologioissa on huono verkon vikaantuminen, joten ne eivät ole yhtä tärkeitä runkoverkon kannalta.

• Puu: Kunkin elementin liikenne aggregoidaan ylöspäin hierarkkisesti; puun topologia on yleensä halvempaa, mutta vähemmän kestävä: Jos kyseessä on kuituleikkaus tai muu vika, tietyt verkon osat irrotetaan pitkäksi ajaksi. Lisäksi jokaisesta hierarkian vaiheesta lähtien useammista solmukohdista peräisin olevalla liikenteellä on sama fyysinen yhteys.
• Sormus: Jokainen verkkoelementti on kytketty kahteen elementtiin siten, että kaikki yhteydet muodostavat renkaan. Rengastopologian etuna on, että mikä tahansa solmu on kytketty kahteen naapurisolmuon (tätä kutsutaan joskus ”redundancy”). Jos kyseessä on kuituleikkaus tai muu vika, liikenne voidaan ohjata toiseen suuntaan usein automaattisesti, kun vika korjataan.
• Tsemppiä: Kukin verkkoelementti on yhdistetty useisiin muihin elementteihin; tämä on vahvin ja nopein, mutta myös monimutkaisin ja kallein topologia korkean johdotuksen ja laitteiston ansiosta.
• Tähti: Kaikki yhteydet muihin solmuihin alkavat keskussolmusta. Tämän topologian tärkein etu on, että kaikki solmut voivat helposti kommunikoida keskenään keskussolmun kautta. Suurin haitta on, että jos keskussolmu katkeaa, koko verkko romahtaa. Tähtitopologian keskipisteessä käytettävästä verkkokytkentäelementistä riippuen törmäykset voivat olla ongelma. Datavirta suoritetaan yhdellä laitteella. Tämä voi olla edullista turvallisuussyistä tai rajoitetun pääsyn vuoksi, mutta jos keskussolmu häiriintyy tähtitopologiassa, koko verkko on haavoittuva.
• Bussi: Kaikki solmut on liitetty suoraan kaapeliin. Jokainen isäntä on liitetty yhteiseen kaapeliin. Avainlaitteiden avulla isäntä voi ”linkkiä” jaettuun välineeseen. Tämän topologian etuna on, että kaikki isännät ovat yhteydessä toisiinsa ja voivat kommunikoida suoraan toistensa kanssa. Sen avulla kaikki verkkolaitteet voivat lukea kaikki signaalit muista laitteista. Haittapuolen osalta voidaan todeta, että jos kaapeliyhteys katkeaa, isäntien liittyminen keskeytyy.

Kaksi perustopologiaa ensimmäisen mailin aikana

• Pisteestä monipisteeseen (p2mp): Ensimmäinen aggregointisolmu lähettää tietoja useille loppukäyttäjille samalla jaetulla välineellä käyttäen yhtä lähetintä. Tämä tapahtuu sekä langattomassa viestinnässä että langallisessa viestinnässä, jos fyysinen väline on yksinkertaisesti jaettu matkan varrella aggregointisolmun ja loppukäyttäjien välille (esim. PON-verkoissa käytettävä kuitupisteestä monipisteeseen tai kaapelitelevisioverkoissa). Tällöin kaikki loppukäyttäjät saavat saman fyysisen signaalin, joka jakaa kaistanleveyden.
• Pisteestä pisteeseen (p2p): Ensimmäinen aggregointisolmu on tietojen välittäminen useille loppukäyttäjille erityisten fyysisten kanavien kautta käyttäen vastaavaa määrää lähettimiä. Langattomassa viestinnässä tämä voidaan saavuttaa, jos viestintäpalkit eivät ole päällekkäisiä keskenään (radioyhteydet), kun taas kiinteässä viestinnässä aggregointisolmu kytketään kuhunkin loppukäyttäjään (esim. kuitupisteestä pisteeseen ja puhelinlinjoihin).