Bredband: Nätverk och topologi

Nätverksnivåer

Ett bredbandsnät består av geografiska element (horisontell dimension) som omfattar tre olika delar:

• Stamnät: Består av en ring av fiberoptisk kabel som förbinder olika områden i kommunen eller regionen. Ringtopologin har fördelen att den är robust (redundant nätverk) mot enstaka fiberskärningar eller andra fel (t.ex. nedbrytning av en sida). Mer avancerade topologier (t.ex. meshade) används ibland i nätverkets ryggrad.
• Områdesnät ( dvs. backhaul): Anslut flera accessnoder som aggregerar den lokala trafiken längre upp i nätverket. Ofta implementeras med en ring av optisk fiberkabel, även om träd topologier kan användas. Om de tillgängliga medlen för tillfället är mycket begränsade kan mikrovågslänkar användas som en kort- och medelfristig lösning.
• Första milen (även kallad sista milen) anslutningar till slutanvändarna: Länkar från slutanvändarna till de åtkomstnoder där den första trafikaggregeringen äger rum. Varje situation kommer att uppvisa olika logistiska, ekonomiska och demografiska förhållanden. därför kan olika infrastrukturlösningar vara bäst lämpade.

Nätverk topologier

Topologin i ett nätverk beskriver hur de olika delarna av ett nätverk är anslutna. För ett stamnät är de mest relevanta topologierna träd, ring och meshade topologier. Andra befintliga topologier som anges nedan visar ett dåligt nätverksfel och är därför inte lika relevanta för stamnätet.

• Träd: Trafiken från varje element aggregeras uppåt på ett hierarkiskt sätt. en träd topologi är generellt billigare, men mindre robust: Vid fiberskärning eller annat fel kommer vissa delar av nätet att kopplas bort under långa perioder. Dessutom, för varje steg upp i hierarkin, trafik som härrör från fler noder har samma fysiska anslutning.
• Ring: Varje nätverkselement är anslutet till två element på ett sådant sätt att alla anslutningar bildar en ring. Ringtopologin har fördelen att en nod är kopplad till två närliggande noder (detta kallas ibland ”redundans”). Vid fiberskärning eller annat fel kan trafiken omdirigeras på annat sätt ofta automatiskt, medan felet repareras.
• Maskerad: Varje nätverkselement är anslutet till flera andra element. detta är den mest robusta och snabbaste men också mest komplexa och dyra topologin på grund av höga ledningar och hårdvaruinsatser.
• Stjärna: Alla anslutningar till de andra noderna börjar från en central nod. Den största fördelen med denna topologi är att alla noder enkelt kan kommunicera med varandra via en central nod. Den största nackdelen är att om den centrala noden avbryts, kollapsar hela nätverket. Beroende på nätverkskopplingselementet som används i centrum av stjärntopologin kan kollisioner vara ett problem. Dataflödet utförs av en enda enhet. Detta kan vara fördelaktigt av säkerhetsskäl eller begränsad åtkomst, men om den centrala noden störs i stjärntopologin är hela nätverket sårbart.
• Buss: Alla noder är anslutna direkt till en kabel. Varje värd är ansluten till en gemensam kabel. Nyckelenheterna gör det möjligt för värden att ”länka” till det delade mediet. En fördel med denna topologi är att alla värdar är anslutna till varandra och kan kommunicera direkt med varandra. Det gör det möjligt för alla nätverksenheter att läsa alla signaler från andra enheter. När det gäller nackdelen, om kabelanslutningen avbryts, avbryts anslutningen av värdarna.

Två grundläggande topologier för den första milen

• Punkt-till-multipunkt (p2mp): Den första aggregeringsnoden sänder information till ett antal slutanvändare över samma delade medium, med hjälp av en sändare. Detta sker både i trådlös kommunikation men även i trådbunden kommunikation, om det fysiska mediet helt enkelt delas upp längs vägen mellan aggregeringsnoden och slutanvändarna (t.ex. fiberpunkt till multipunkt som används i PON, eller coax kabel-TV-nät). I det här fallet tas samma fysiska signal emot av alla slutanvändare, som sedan delar bandbredden.
• Punkt-till-punkt (p2p): Den första aggregeringsnoden sänder information till ett antal slutanvändare via dedikerade fysiska kanaler, med hjälp av ett motsvarande antal sändare. Vid trådlös kommunikation kan detta uppnås om kommunikationsstrålarna inte överlappar varandra (radiolänkar), medan en särskild linje i trådbunden kommunikation förbinder aggregeringsnoden med varje slutanvändare (t.ex. fiberpunkt till punkt och telefonlinjer).