4.2. Топологія мережі

Структура інформаційної мережі - це сукупність пунктів і з'єднують їх ліній. Взаємно ^ розташування пунктів та ліній характеризує зв'язність мережі і здатність до забезпечення доставки! інформації в різні пункти. Структура, яка відображає взаємозв'язок пунктів (конфігурацію лінііц називається топологією. Розрізняють фізичну і логічну топологію. Фізична топологія відображаємо розміщення мережевих пунктів і конфігурацію ліній зв'язку. Логічна топологія дає уявлення про шляхи, по якому передаються потоки інформації між пунктами.

При дослідженні топологічних особливостей мережі її представляють у вигляді графа:

G = {A, B},

де А = {a _1, ... a _n} - сукупність точок графа, тобто вузлів мережі; B = {b _ij} - безліч ребер графа між вершинами а _i, і a _j, які відповідають лініям або пучкам каналів між відповідаю-! ські вузлами.

Точки графа називаються 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 мережу, що зв'язує фізично і логічно два пункти. Надійність в такій мережі може бути підвищена введенням резервної зв'язку, що забезпечує стовідсоткове резервування, званої захистом типу «1 + 1».

При виході з ладу основний зв'язку мережа автоматично перекладається на резервну. Незважаючи на всю простоту, саме ця базова топологія найбільш широко використовується при передачі великих потоків інформації по високошвидкісних магістральних каналів, наприклад, по трансокеанського підводним кабелям, обслуговуючим телефонну навантаження. Вона ж використовується як складова частина радіально-кільцевої топології (в якості радіусів). Топологія «точка - точка» з резервуванням типу «1 + 1» може розглядатися як вироджений варіант топології «кільце».

Деревоподібна топологія може мати різні варіанти (рис. 4.2). Особливістю мережі, що має деревоподібну топологію будь-якого з перерахованих варіантів, є те, що зв'язність п пунктів на рівні фізичної топології забезпечується числом ребер R = n-1. На логічному рівні допустима організація топологій «точка - точка» і «точка - багато точок», коли можна організувати зв'язок відразу до декількох (або до всіх інших) пунктам мережі. Кількість зв'язують шляхів передачі інформації між парою пунктів у такому сегменті завжди дорівнює 1. З точки зору надійності, це досить низький показник.

Підвищення надійності в таких мережах досягається введенням резервних зв'язків (наприклад, захисту «1 + 1»). Деревоподібна топологія знаходить застосування в локальних мережах і 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.

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 кільце утворюється фізичними з'єднаннями між парами пунктів, при яких інформаційний потік прямує у двох протилежних напрямках, причому один напрямок використовується як основне, друге - як резервне.

Повнозв'язна топологія (рис. 4.5) забезпечує фізичне і логічне з'єднання пунктів за принципом «кожен з кожним». Граф, що включає п вершин, містить R = п * (п-1) / 2 ребер. Кількість незалежних зв'язують шляхів між кожною парою пунктів у 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 магістральної мережі. Максимальна надійність зв'язку в сегменті досягається при використанні на обхідних напрямках альтернативних середовищ поширення сигналів (наприклад, волоконно-оптичний ка і радіорелейний лінія).

Чарункова (сетеобразной) топологія. Кожен пункт мережі має безпосередній зв'язок з Неболей числом пунктів, найближчих за відстанню (рис. 4.6).

При невеликому числі вершин число ребер R = r * n / 2, де r - число ребер, що примикають до вершини. Ніздрюваті сегменти мають високу надійність зв'язку при найменшому числі ребер порівнянні з повнозв'язну сегментом. Використання полносвязной і комірчастої топологій доцільно лише в сегментах з високою концентрацією трафіку, так як їх реалізація пов'язана зі значними витратами.