Breedband: Netwerk en topologie

Netwerkniveaus

Een breedbandnetwerk bestaat uit geografische elementen (horizontale dimensie) die 3 afzonderlijke delen omvatten:

• Backbone netwerk: Bestaat uit een ring van glasvezelkabel die verschillende delen van de gemeente of regio met elkaar verbindt. De ringtopologie heeft het voordeel om robuust te zijn (redundant netwerk) tegen enkelvoudige vezelafsnijdingen of andere storingen (bv. uitsplitsing van één zijde). Meer geavanceerde topologieën (bijvoorbeeld meshed) worden soms gebruikt in het ruggengraatgedeelte van het netwerk.
• Gebiedsnetwerken ( d.w.z. backhaul): Verbind verschillende toegangsknooppunten die het lokale verkeer verder in het netwerk samenvoegen. Vaak geïmplementeerd met een ring van optische vezelkabel, hoewel boomtopologieën kunnen worden gebruikt. Als de beschikbare middelen op dit moment zeer beperkt zijn, kunnen de totale eindgebruikers die in het gebied moeten worden aangesloten relatief weinig zijn, kunnen microgolfverbindingen worden gebruikt als een oplossing voor de korte tot de middellange termijn.
• First-mile (ook wel last-mile) verbindingen met de eindgebruikers: Links van de eindgebruikers naar de toegangsknooppunten waar de eerste verkeersaggregatie plaatsvindt. Elke situatie zal verschillende logistieke, economische en demografische omstandigheden vertonen; daarom kunnen verschillende infrastructuuroplossingen het meest geschikt zijn.

Netwerk topologieën

De topologie van een netwerk beschrijft hoe de verschillende delen van een netwerk zijn verbonden. Voor een backbone netwerk zijn de meest relevante topologieën boom, ring en meshed topologieën. Andere bestaande topologieën hieronder tonen een slechte netwerk failover en zijn daarom niet zo relevant voor het backbone netwerk.

• Boom: Het verkeer van elk element wordt op hiërarchische wijze naar boven geaggregeerd; een boomtopologie is over het algemeen goedkoper, maar minder robuust: In geval van een vezelafsnijding of een andere storing zullen bepaalde delen van het netwerk gedurende lange tijd worden losgekoppeld. Bovendien, voor elke stap naar de hiërarchie, verkeer afkomstig van meer knooppunten deelt dezelfde fysieke verbinding.
• Ring: Elk netwerkelement is op zodanige wijze verbonden met twee elementen dat alle verbindingen een ring vormen. De ringtopologie heeft als voordeel dat een knooppunt verbonden is met twee aangrenzende knooppunten (dit wordt soms „redundantie” genoemd). In het geval van een vezelsnede of een andere storing kan het verkeer vaak automatisch worden omgeleid, terwijl de fout wordt gerepareerd.
• Maaswijdte: Elk netwerkelement is verbonden met verschillende andere elementen; dit is de meest robuuste en snelste maar ook meest complexe en dure topologie door hoge bedrading en hardware inspanningen.
• Ster: Alle verbindingen met de andere knooppunten beginnen vanaf een centraal knooppunt. Het belangrijkste voordeel van deze topologie is dat alle knooppunten gemakkelijk met elkaar kunnen communiceren via een centraal knooppunt. Het grootste nadeel is dat als het centrale knooppunt wordt onderbroken, het hele netwerk instort. Afhankelijk van het netwerkkoppelingselement dat in het midden van de sterrentopologie wordt gebruikt, kunnen botsingen een probleem zijn. De gegevensstroom wordt uitgevoerd door één apparaat. Dit kan voordelig zijn om veiligheidsredenen of beperkte toegang, maar als het centrale knooppunt wordt verstoord in de sterrentopologie, is het hele netwerk kwetsbaar.
• Bus: Alle knooppunten worden rechtstreeks op een kabel aangesloten. Elke host is aangesloten op een gemeenschappelijke kabel. Met de belangrijkste apparaten kan de host „linken” naar het gedeelde medium. Een voordeel van deze topologie is dat alle hosts met elkaar verbonden zijn en direct met elkaar kunnen communiceren. Hiermee kunnen alle netwerkapparaten alle signalen van andere apparaten lezen. Wat het nadeel betreft, wanneer de kabelverbinding wordt onderbroken, wordt de verbinding van de gastheren onderbroken.

Twee belangrijkste basistopologieën voor de eerste mijl

• Punt-tot-multipunt (p2mp): De eerste aggregatieknooppunt is het verzenden van informatie naar een aantal eindgebruikers via hetzelfde gedeelde medium, met behulp van één zender. Dit gebeurt zowel in draadloze communicatie als in bedrade communicatie, als het fysieke medium eenvoudig wordt opgesplitst tussen het aggregatieknooppunt en de eindgebruikers (bv. glasvezel point-to-multipoint gebruikt in PON, of coaxkabel-tv-netwerken). In dit geval wordt hetzelfde fysieke signaal ontvangen door alle eindgebruikers, die vervolgens de bandbreedte delen.
• Punt-tot-punt (p2p): De eerste aggregatieknooppunt is het verzenden van informatie naar een aantal eindgebruikers via specifieke fysieke kanalen, met behulp van een corresponderend aantal zenders. In draadloze communicatie kan dit worden bereikt als de communicatiebundels niet met elkaar overlappen (radioverbindingen), terwijl in bedrade communicatie een speciale lijn de aggregatieknooppunt verbindt met elke eindgebruiker (bv. glasvezelpunt-tot-punt- en telefoonlijnen).