2 Топологія

Інформаційна мережа складається із сукупності пунктів і з'єднують їх ліній. Взаємне розташування пунктів і ліній характеризує зв'язність мережі і здатність до забезпечення доставки інформації в різні пункти.

Структура, яка відображає взаємозв'язок пунктів (конфігурацію лінії), називається топологією. Розрізняють фізичну і логічну топологію. Фізична топологія показує розміщення мережевих пунктів і конфігурацію ліній зв'язку.Логічна топологія дає уявлення про шлях, по якому передаються потоки інформації між пунктами.

При дослідженні топологічних особливостей мережі її представляють у вигляді графа.

Точки графа іменуються вершинами, а лінії, якщо не враховувати їх спрямованість, - ребрами. Граф є топологічної моделлю структури мережі. Вибір топології мережі є першим завданням, розв'язуваної при її побудові, і визначається такими вимогами, як економічність і надійність зв'язку.

Завдання вибору топології мережі вирішується порівняно нескладно, якщо відомий набір стандартних топологій, з яких вона може бути складена. Розглянемо ряд базових топологій та їх особливості.

Топологія «точка-точка» є найбільш простим прикладом базової топології і являє собою сегмент мережі, що зв'язує фізично і логічно два пункти (рис. 4.1) [1]. Надійність в такому сегменті може бути підвищена введенням резервної зв'язку, яка забезпечує стовідсоткове резервування, зване захистом типу 1+1.

Рис. 4.1 Топология «точка–точка»

При виході з ладу основного зв'язку мережу автоматично перекладається на резервну. Незважаючи на всю простоту, саме ця базова топологія найбільш широко використовується при передачі великих потоків інформації з високошвидкісним магістральних каналів.Вона ж використовується як складова частина радіально-кільцевої топології. Топологія «точка-точка» з резервуванням типу 1+1 може розглядатися як вироджений варіант топології «кільце».

Деревовидна топологія може мати різні варіанти (рис. 4.2). Особливістю сегмента мережі, що має деревоподібну топологію є те, що зв'язність n пунктів на рівні фізичної топології забезпечується числом ребер R= n-1. На логічному рівні допустима організація топологій «точка-точка» і «точка-багатоточок», коли можна організувати зв'язок відразу до кількох (чи до всіх інших) пунктах мережі. Кількість зв'язують шляхів передачі інформації між парою пунктів h = 1. З точки зору надійності, це досить низький показник.

Рис. 4.2 Деревовидна топологія

Підвищення надійності в таких мережах досягається введенням резервних зв'язків (наприклад, захисту 1 +1). Деревовидна топологія знаходить застосування в локальних мережах та мережах абонентського доступу.

Топологія «кільце» (рис. 4.3.) Широко використовується в локальних мережах міжвузлових з'єднань, опорних високошвидкісних мережах, а також у мережах абонентського доступу, організованих на базі оптичного кабелю.

Рис. 4.3 Топологія Рис. 4.4 Топологія Рис. 4.5 Повнозв'язна

«Кільце» «подвійне кільце» топологія

Число ребер графа, що відображає фізичну топологію, дорівнює числу вершин: R = n. На логічному рівні допустимі топології «точка-точка», «точка-багато точок». Між кожною парою пунктів можуть бути організовані h = 2 незалежних зв'язують шляху (прямий і альтернативний), що забезпечує підвищення надійності зв'язку в такому сегменті, особливо при використанні резервування типу 1 +1, так званого «подвійного кільця» (рис. 4.4).Подвійне коло утворюється фізичними з'єднаннями між парами пунктів, при яких інформаційний потік спрямовується в двох протилежних напрямках, причому один напрямок використовується як основне, другий - як резервне.

Повнозв'язна топологія (рис. 4.5) забезпечує фізичне і логічне з'єднання пунктів за принципом «кожен з кожним». Граф, що включає N вершин, містить

R = N (N - 1)/2 ребер. Кількість незалежних зв'язують шляхів між кожною парою пунктів в такому сегменті мережі h = N - 1. Повнозв'язна топологія володіє максимальною надійністю зв'язку завдяки великому числу обхідних шляхів. Така топологія характерна для глобальних розподілених мереж при формуванні опорного сегмента (магістральної мережі). Максимальна надійність зв'язку в сегменті досягається при використанні на обхідних напрямках альтернативних середовищ поширення сигналів (наприклад, волоконно-оптичний кабель і радіорелейна лінія).

Комірчаста (сіткобразна) топологія. Кожен пункт сегмента має безпосередній зв'язок з невеликим числом пунктів, найближчих по відстані (рис. 4.6) [1].

Рис. 4.6 Комірчаста топологія

При невеликому числі вершин число ребер R = r N / 2, де r - число ребер, що примикають до кожної вершини. Сегменти мають високу надійність зв'язку при найменшому числі ребер, у порівнянні з повнозв'язних сегментом.Використання полносвязной та ніздрюва топологій доцільно лише в сегментах з високою концентрацією трафіку, так як їх реалізація пов'язана зі значними витратами.

Контрольні питання для самоперевірки

1 Надайте визначення поняттю «архітектура мережі».

2 Що таке топологія мережі? Її фізична і логічна сутність.

3 Назовите базові топології мережі. Вкажіть їх особливості.

4 Особливості комірчастої (сіткобразної) топології.