Топология сети

Элементы архитектуры информационных сетей

На уровне самого общего представления информационная сеть состоит из совокупности узлов (пунктов) и линий передачи (направляющих сред) их связывающих. Взаимное расположение узлов и линий связи характеризует связность сети и способность к обеспечению доставки информации в различные пункты.

Структура, отображающая взаимосвязь узлов (пунктов) и конфигурацию линий их связывающих (как проводных, так и беспроводных), называется топологией.

Различают физическую топологию и логическую топологию.

Физическая топология показывает размещение узлов сети и конфигурацию направляющей среды, образующей линии связи.

Логическая топология дает представление о путях, по которым передаются потоки информации между узлами сети.

Для исследования топологических особенностей сети ее удобно изобразить в виде точек (узлов) и соединяющих их дуг (линий связи). Такая геометрическая фигура носит название граф. Точки в графе именуются вершинами, а дуги, если не учитывается их направленность, – ребрами.

Граф является топологической моделью структуры информационной сети. Выбор топологии является одной из первоначальных задач, решаемых при построении сети, и определяется такими требованиями, как экономичность и надежность связи.

Задача выбора топологии сети решается сравнительно просто, если известен набор стандартных топологий, из которых она может быть составлена.

Рассмотрим ряд базовых топологий и их особенности.

Топология «точка – точка» является наиболее простым примером базовой топологии и представляет собой сегмент сети, связывающий физически и логически два пункта (Рис. 9.3). Надежность связи в таком сегменте может быть повышена за счет введения резервной связи, обеспечивающей стопроцентное резервирование, называемое защитой типа 1 + 1. При выходе из строя основной связи такая связь автоматически переводится на резервную связь.

Рис. 9.3. Топология «точка – точка»

Несмотря на всю простоту, именно эта базовая топология наиболее широко используется при передаче больших потоков информации по высокоскоростным магистральным каналам, например, по трансокеанским

подводным кабелям, обслуживающим цифровой телефонный трафик. Она же используется как составная часть радиально-кольцевой топологии (в качестве радиусов). Топология «точка – точка» с резервированием типа 1 + 1 может рассматриваться как вырожденный вариант топологии «кольцо».

Древовидная топология может иметь различные варианты (Рис. 9.4).

а) б) в)

Рис. 9.4. Древовидная топология: а – дерево, б – звезда, в – цепь.

Особенностью сегмента сети, имеющего древовидную топологию любого из перечисленных вариантов, является то, что связность n пунктов на уровне физической топологии здесь достигается числом ребер R = n – 1, что обеспечивает высокую экономичность такой сети. На логическом уровне, количество h связывающих путей передачи информации между каждой парой пунктов в таком сегменте всегда равно единице (h = 1). С точки зрения надежности, это достаточно низкий показатель. Повышение надежности в таких сетях достигается введением резервных связей (например, защиты типа 1 + 1). Древовидная топология находит широкое применение в локальных сетях, сетях абонентского доступа, сетях распределения информации.

Топология «кольцо» (Рис. 9.5,а) характеризует сеть, в которой к каждому пункту присоединены две, и только две линии.

Кольцевая топология широко используется в локальных сетях, в сегментах междузловых соединений территориальных сетей, а также в сетях абонентского доступа, организуемых на базе оптического кабеля.

Число ребер R графа, отображающего физическую топологию, равно числу его вершин n (R = n), что характеризует сравнительно невысокие затраты на создание кабельной системы сети.

а) б) в)

Рис. 9.5. Топология «кольцо» - а), топология «двойное кольцо» - б), полносвязная топология – в).

На логическом уровне между каждой парой пунктов могут быть

организованы два (h = 2) независимых связывающих пути (прямой и альтернативный), что обеспечивает повышение надежности связи в таком сегменте, особенно при использовании резервирования типа 1 + 1, так называемого, двойного кольца (Рис. 9.5,б).

Двойное кольцо образуется физическими соединениями между парами пунктов, при которых информационный поток направляется в двух

противоположных, причем одно направление используется как основное, второе – как резервное.

Полносвязная топология (Рис. 9.5,в) обеспечивает физическое и логическое соединение пунктов по принципу «каждый с каждым». В этом случае, граф, включающий n вершин, содержит R = n (n – 1)/2 ребер, что обусловливает высокую стоимость направляющих систем сети. Количество независимых связывающих путей между каждой парой пунктов в такой сети или ее сегменте на единицу меньше числа узлов (h = n – 1).

Полносвязная топология на логическом уровне обеспечивает максимальную надежность связи, благодаря возможности организации большого числа обходных путей. Такая топология характерна для территориальных сетей при формировании сегментов базовых и опорных (магистральных) сетей. Максимальная надежность связи в сегменте сети достигается при использовании на обходных направлениях альтернативных сред распространения сигналов (например, волоконно-оптический кабель и радиорелейная линия).

Ячеистая топология (Рис. 9.6), характеризуется тем, что каждый узел сегмента имеет непосредственную связь с небольшим числом узлов, ближайших по расстоянию.

Рис. 9.6. Ячеистая топология

При большом числе вершин число ребер R ≈ r × n/2, где r – число ребер,

принадлежащих каждой вершине. Ячеистые сегменты обладают высокой

надежностью связи при меньшем числе ребер по сравнению с полносвязным сегментом.

Использование полносвязной и ячеистой топологий целесообразно лишь в сегментах с высокой концентрацией трафика, так как их реализация связана со значительными затратами.

Дата добавления: 2014-01-03