Banda larga: Rede e topologia

Níveis de rede

Uma rede de banda larga é constituída por elementos geográficos (dimensão horizontal) que incluem três partes distintas:

• Rede de espinha dorsal: Consiste num anel de cabo de fibra ótica que liga diferentes áreas do município ou região. A topologia do anel tem a vantagem de ser robusta (rede redundante) contra cortes de fibra simples ou outras falhas (por exemplo, avaria de um lado). Topologias mais avançadas (por exemplo, malha) são por vezes usadas na secção de espinha dorsal da rede.
• Redes de área (ou seja, backhaul): Conecte vários nós de acesso que agregam o tráfego local ainda mais na rede. Muitas vezes implementado com um anel de cabo de fibra ótica, embora topologias de árvores podem ser usadas. Se os fundos disponíveis neste momento forem muito limitados, o número total de utilizadores finais a ligar na zona é relativamente reduzido, as ligações por micro-ondas podem ser utilizadas como uma solução de curto a médio prazo.
• Conexões de primeira milha (também chamadas de última milha) para os utentes finais: Ligações dos utilizadores finais aos nós de acesso onde ocorre a primeira agregação de tráfego. Cada situação apresentará diferentes condições logísticas, económicas e demográficas; por conseguinte, as diferentes soluções de infraestrutura podem ser mais adequadas.

Topologias de rede

A topologia de uma rede descreve como as diferentes partes de uma rede estão conectadas. Para uma rede de espinha dorsal, as topologias mais relevantes são as topologias de árvore, anel e malha. Outras topologias existentes listadas abaixo mostram um failover de rede pobre e, portanto, não são tão relevantes para a rede de espinha dorsal.

• Árvore: O tráfego de cada elemento é agregado para cima de forma hierárquica; uma topologia de árvores é geralmente mais barata, mas menos robusta: Em caso de corte de fibra ou outra falha, algumas partes da rede serão desligadas por longos períodos de tempo. Além disso, para cada aumento da hierarquia, o tráfego proveniente de mais nós compartilha a mesma conexão física.
• Anel: Cada elemento de rede é conectado a dois elementos de tal forma que todas as conexões formam um anel. A topologia do anel tem a vantagem de que qualquer nó está ligado a dois nós vizinhos (isto é, às vezes chamado de «redundância»). Em caso de corte de fibra ou outra falha, o tráfego pode ser redirecionado do outro modo muitas vezes automaticamente, enquanto a falha é reparada.
• Meshed: Cada elemento da rede está ligado a vários outros elementos; esta é a topologia mais robusta e mais rápida, mas também mais complexa e cara, devido aos altos esforços de fiação e hardware.
• Estrela: Todas as conexões com os outros nós começam a partir de um nó central. A principal vantagem desta topologia é que todos os nós podem facilmente se comunicar uns com os outros através de um nó central. A principal desvantagem é que, se o nó central for interrompido, toda a rede entra em colapso. Dependendo do elemento de acoplamento de rede usado no centro da topologia estelar, colisões podem ser um problema. O fluxo de dados é realizado por um único dispositivo. Isso pode ser vantajoso por razões de segurança ou acesso restrito, mas se o nó central for interrompido na topologia estelar, toda a rede é vulnerável.
• Autocarro: Todos os nós estão conectados diretamente a um cabo. Cada host está conectado a um cabo comum. Os dispositivos-chave permitem que o host «link» para o meio compartilhado. Uma vantagem desta topologia é que todos os anfitriões estão conectados uns aos outros e podem se comunicar diretamente uns com os outros. Ele permite que todos os dispositivos de rede para ler todos os sinais de outros dispositivos. No que diz respeito à desvantagem, no caso de a ligação por cabo ser interrompida, a ligação dos hospedeiros é interrompida.

Duas topologias básicas principais para a primeira milha

• Ponto a multiponto (p2mp): O primeiro nó de agregação está transmitindo informações a um número de utentes finais pelo mesmo meio compartilhado, usando um transmissor. Isto acontece tanto nas comunicações sem fios como nas comunicações com fios, se o meio físico for simplesmente dividido ao longo do caminho entre o nó de agregação e os utilizadores finais (por exemplo, fibra ponto a ponto utilizado em PON, ou redes de televisão por cabo coaxiais). Neste caso, o mesmo sinal físico é recebido por todos os utentes finais, que estão compartilhando a largura de banda.
• Ponto a ponto (p2p): O primeiro nó de agregação está a transmitir informações a vários utilizadores finais através de canais físicos dedicados, utilizando um número correspondente de transmissores. Nas comunicações sem fios, isto pode ser alcançado se os feixes de comunicação não se sobrepuserem entre si (ligações de rádio), enquanto nas comunicações com fios uma linha específica liga o nó de agregação a cada utilizador final (por exemplo, linhas de fibra ponto a ponto e linhas telefónicas).