Łącza szerokopasmowe: Sieć i topologia

Poziomy sieci

Sieć szerokopasmowa składa się z elementów geograficznych (wymiar horyzontalny), które obejmują trzy odrębne części:

• Sieć szkieletowa: Składa się z pierścienia kabla światłowodowego łączącego różne obszary gminy lub regionu. Topologia pierścienia ma tę zaletę, że jest solidna (redundantna sieć) w przypadku pojedynczych cięć włókien lub innych usterek (np. rozpad jednej strony). Bardziej zaawansowane topologie (np. oczka) są czasami używane w części szkieletowej sieci.
• Sieci obszarowe (tj. backhaul): Połącz kilka węzłów dostępu agregujących ruch lokalny dalej w sieci. Często realizowane za pomocą pierścienia kabla światłowodowego, chociaż można stosować topologie drzew. Jeśli dostępne obecnie środki są bardzo ograniczone, łącza mikrofalowe mogą być wykorzystane jako rozwiązanie krótko- i średnioterminowe.
• Połączeniapierwszego mila (zwane również last-mile) z użytkownikami końcowymi: Linki od użytkowników końcowych do węzłów dostępu, w których odbywa się pierwsza agregacja ruchu. Każda sytuacja będzie prezentować różne warunki logistyczne, gospodarcze i demograficzne; w związku z tym najlepiej nadają się różne rozwiązania infrastrukturalne.

Topologie sieciowe

Topologia sieci opisuje, w jaki sposób poszczególne części sieci są połączone. W przypadku sieci szkieletowej najbardziej istotnymi topologiami są topologie drzew, pierścieni i siatki. Inne istniejące topologie wymienione poniżej wykazują słabe przełączanie awaryjne w sieci, a zatem nie są tak istotne dla sieci szkieletowej.

• Drzewo: Ruch z każdego elementu jest agregowany w górę w sposób hierarchiczny; topologia drzew jest na ogół tańsza, ale mniej wytrzymała: W przypadku cięcia włókien lub innych usterek niektóre części sieci będą odłączone przez długi czas. Co więcej, dla każdego kroku w górę hierarchii ruch pochodzący z większej liczby węzłów ma ten sam fizyczny związek.
• Pierścionek: Każdy element sieciowy jest połączony z dwoma elementami w taki sposób, że wszystkie połączenia tworzą pierścień. Topologia pierścienia ma tę zaletę, że każdy węzeł jest połączony z dwoma sąsiadującymi węzłami (jest to czasami określane jako „redundancja”). W przypadku cięcia włókien lub innych usterek, ruch może być zmieniany w inny sposób często automatycznie, podczas gdy usterka jest naprawiana.
• Oczka: Każdy element sieci jest podłączony do kilku innych elementów; jest to najbardziej solidna i najszybsza, ale także najbardziej skomplikowana i kosztowna topologia ze względu na wysokie nakłady okablowania i sprzętu.
• Gwiazda: Wszystkie połączenia z innymi węzłami zaczynają się od centralnego węzła. Główną zaletą tej topologii jest to, że wszystkie węzły mogą łatwo komunikować się ze sobą za pośrednictwem centralnego węzła. Główną wadą jest to, że jeśli centralny węzeł zostanie przerwany, cała sieć się załamuje. W zależności od elementu sprzęgającego sieci stosowanego w centrum topologii gwiazd, kolizje mogą stanowić problem. Przepływ danych odbywa się za pomocą jednego urządzenia. Może to być korzystne ze względów bezpieczeństwa lub ograniczonego dostępu, ale jeśli centralny węzeł zostanie zakłócony w topologii gwiazd, cała sieć jest wrażliwa.
• Autobus: Wszystkie węzły są podłączone bezpośrednio do kabla. Każdy host jest podłączony do wspólnego kabla. Kluczowe urządzenia umożliwiają hostowi „połączenie” z udostępnionym nośnikiem. Zaletą tej topologii jest to, że wszystkie hosty są ze sobą połączone i mogą komunikować się bezpośrednio ze sobą. Umożliwia wszystkim urządzeniom sieciowym odczyt wszystkich sygnałów z innych urządzeń. W odniesieniu do wady, w przypadku przerwania połączenia kablowego, połączenie hostów zostaje przerwane.

Dwie podstawowe topologie dla pierwszej mili

• Punkt-wielopunkt (p2mp): Pierwszym węzłem agregacji jest przesyłanie informacji do wielu użytkowników końcowych na tym samym wspólnym nośniku za pomocą jednego nadajnika. Ma to miejsce zarówno w komunikacji bezprzewodowej, jak i w komunikacji przewodowej, jeżeli nośnik fizyczny jest po prostu podzielony po drodze między węzłem agregacji a użytkownikami końcowymi (np. światłowodowy punkt-wielopunkt stosowany w PON lub sieci telewizji kablowej koncentrycznej). W tym przypadku ten sam sygnał fizyczny jest odbierany przez wszystkich użytkowników końcowych, którzy następnie udostępniają przepustowość.
• Punkt do punktu (p2p): Pierwszym węzłem agregacji jest przesyłanie informacji do wielu użytkowników końcowych za pośrednictwem dedykowanych kanałów fizycznych, przy użyciu odpowiedniej liczby nadajników. W komunikacji bezprzewodowej można to osiągnąć, jeśli wiązki komunikacyjne nie pokrywają się ze sobą (łącze radiowe), podczas gdy w komunikacji przewodowej specjalna linia łączy węzeł agregacji z każdym użytkownikiem końcowym (np. linie światłowodowe i linie telefoniczne).