!_Лекция_5_Топологии_телекоммуникационных_сетей

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2. 35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3. Контроль освоения обучающимися учебного материала

Контрольный вопрос № 1:
Поясните принцип коммутации каналов
Коммутация каналов - образование непрерывного составного физического
канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для
прямой передачи данных между узлами
Контрольный вопрос № 2:
Перечислите недостатки коммутации пакетов
Недостатки коммутации пакетов:
неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети;
переменная величина задержки пакетов данных;
возможны потери данных из-за переполнения буферов;
возможны нарушения последовательности прихода пакетов.
Контрольный вопрос № 3
Назовите два режима передачи информации при методе коммутации
пакетов
Режим передачи информации при методе коммутации
дейтаграммный режим и режим виртуального канала.
пакетов:
3

4. Сети и телекоммуникации

Лекция № 5. топология
в телекоммуникационных сетях
Цель: Получить общее представление о топологиях
телекоммуникационных
сетей,
об
основных
видах
топологий, их достоинствах и недостатках.
Учебные вопросы:
1.Основные
понятия
о
топологиях
построения
телекоммуникационных сетей.
2.Виды топологий телекоммуникационных сетей.
4

5. Учебный вопрос № 1

Основные понятия о топологиях построения
телекоммуникационных сетей
5

6. Основные понятия о топологиях

6
Структура сети связи - совокупность узлов (центров управления,
коммутации), линий (каналов) связи между ними и особенностей
взаимодействия этих элементов между собой (наличие старших и
подчиненных узлов, основных и резервных линий связи (пунктов
управления)).
Для описания связей абонентов в сети используется понятие топология.
Топология — конфигурация графа, вершинам которого соответствуют
оконечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное
оборудование, а ребрам — физические или информационные связи между
ними.
Каждое ребро имеет длину, которая эквивалентна некоторым параметрам
его использования (геометрической длине, пропускной способности, общей
загрузке).

7. Основные понятия о топологиях

7
Топология сетей связи — способ соединения оконечных устройств с
помощью физической среды передачи.
Физическая
топология
определяет как устройства сети
соединены между собой при помощи
кабеля.
Логическая топология задает способ передачи данных по сети
между узлами (осуществляется с помощью маршрутизаторов и
основан на протоколе IP, для чего каждому сегменту выделяется
диапазон адресов, который задается адресом сети и сетевой маской)

8. Учебный вопрос № 2

Виды топологий телекоммуникационных сетей
8

9. Топология "точка-точка"

Топология "точка-точка"
ТОПОЛОГИЯ "ТОЧКА-ТОЧКА" ("POINT-TO-POINT")
Если сеть состоит всего из двух оконечных устройств, то они
соединяются "напрямую".
9

10. Примеры топологий беспроводных сетей связи

Топология "точкаточка" ("point-to-point")
Топология " точка-многоточка
("point-to-multipoint")
10

11. Полносвязная топология

Между узлами существует непосредственная связь
по принципу «каждый с каждым».
Реализуется для организации связи высших звеньев управления при
небольшом количестве узлов. Такая сеть проста в управлении, обладает
высокой живучестью, своевременностью, пропускной способностью.
1
1

12. Древовидная топология

1
2
Узлы соединяются между собой минимальным числом
коммутационных станций без образования замкнутых
путей. Между любыми двумя узлами имеется только
один путь.
Частные случаи древовидной структуры
1 линейная
2 звездообразная
При радиальном способе связь между
узлами
осуществляется
через
центральный. Он используется при
построении
сети
на
сравнительно
небольшой
территории.
Создается
наиболее дешевая сеть, но при этом нет
никаких путей резервирования и не
обеспечивается непрерывность связи
3 радиальная
4 радиально-узловая
На большой территории сеть связи
строится
по
радиально-узловому
способу.
Одноименные
узлы
связи
соединяются линиями не только с
нижестоящими узлами, но и между собой.
Тем самым создается разветвленная,
устойчивая и в то же время довольно
экономичная сеть связи.

13. Применение топологии "Звезда"("Star") в локальных сетях

Применение топологии "Звезда"("Star") в локальных сетях
13
Сеть строится на базе кабеля «витая пара». Все устройства соединяются с помощью
центрального устройства. Прямые соединения двух устройств в сети отсутствуют,
имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также
повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы.
концентратор "хаб" (hub),
коммутатор «свич» (switch),
маршрутизатор«роутер» (router)
Центральный узел отвечает за маршрутизацию трафика через себя в другие
компоненты, за локализацию неисправности, которая является относительно простой в
звездообразной сети, поскольку решение проблемы обусловлено возможностью
локализации линии.

14. Применение топологии "Звезда"("Star") в локальных сетях

Применение топологии "Звезда"("Star") в локальных сетях
14
Достоинства:
- хорошая масштабируемость;
- легкий поиск неисправностей и обрывов сети;
- довольно высокая производительность при условии правильного проектирования;
- расширенные возможности администрирования;
- неполадки в рабочих станциях не отражаются на работе сети в целом.
Недостатки:
-количество подключаемых рабочих станций ограничивается количеством портов
центрального устройства;
- неисправность или отключение центрального устройства приводит к неработоспособности
сети (или отдельного ее сегмента);
- требуется большое количество кабеля, т.к. его надо проводить до каждой рабочей станции
отдельно.

15. Структура типа «сетка»

15
Каждый узел соединен с ближайшими узлами с
образованием замкнутых путей.
Достоинства: высокая надежность; устойчивость к перегрузкам.
Недостатком является сложность и дороговизна реализации сети.
Благодаря множественности путей трафик может быть направлен в обход отказавших или
занятых узлов.
Частный случай структуры типа «сетка» кольцевая структура
При кольцевой топологии данные обычно распространяются только в одном направлении.
Одна станция принимает сигнал, затем при необходимости передает его следующей
станции в кольце.
Достоинства: перегрузки характерные для иерархической и звездообразной конфигураций,
здесь достаточно редки; простота организации сети.
Недостатки - имеется только один канал, соединяющий все узлы в кольцо. Если отказывает
канал между двумя узлами, наступает отказ всей сети.

16. Применение топологии "Кольцо" ("Ring") в локальных сетях

Применение топологии "Кольцо" ("Ring") в локальных сетях
16
Сеть строится на основе волоконно-оптического кабеля, отсутствуют конечные
точки соединения, сеть замкнута, образует неразрывное кольцо, по которому
последовательно передаются данные от одного устройства к другому, пока не
достигнут компьютера-получателя.
Достоинства
- нет необходимости в использовании дополнительного сетевого оборудования;
- работе сети не мешает интенсивная нагрузка (в отличие от общей шины), нет падения
скорости от увеличения числа рабочих станций;
- отсутствие коллизий (столкновений пакетов), т.к. используется маркерный метод доступа.
Недостатки
- обрыв кабеля или выход из строя рабочей станции приводит к неработоспособности всей
сети;
- сложность конфигурирования и настройки сети и локализации неисправностей;
- для построения сети необходимо наличие двух сетевых карт у каждой рабочей станции.

17. Беспроводные ячеистые Mesh-сети

1
7
Интеллектуальность - при подключении каждая точка
автоматически получает информацию о всех других точках доступа
в сети и "выясняет" свою роль. Такое поведение исключает
необходимость постоянного администрирования и способствует
быстрому развертыванию.
Самовосстанавливаемость как только сеть включена и
начинает функционировать, то каждое устройство
автоматически определяет состояние соседей и свою роль
в общей топологии. Поэтому, при выходе из строя одного из
узлов, сеть способна перенаправить данные — то есть
переопределить маршруты автоматически.
Развертывание Mesh-сети не требует дорогостоящей инфраструктуры и прокладки
кабелей. Кроме того, в силу способностей к самовосстановлению и самоадаптации
— данная сеть является экономной в эксплуатации.

18. Многоточечное подключение (Топология общая шина)

18
Все абонентские терминалы подключаются к одному каналу связи, при этом он
используется поочередно одной из пар абонентов для обмена информацией.
Общая шина получила широкое распространение в сетях связи ввиду относительно
простого управления трафиком, поскольку шина допускает, чтобы каждое сообщение
принималось
всеми
станциями
(одна
единственная
станция
работает
в
широковещательном режиме на несколько станций).

19. Применение топологии «Шина» ("Bus") в локальных сетях

Применение топологии «Шина» ("Bus") в локальных сетях
1
9
Используется один передающий канал на базе коаксиального кабеля, называемый "шиной".
Все сетевые устройства присоединяются напрямую к шине. На концах кабеля-шины
устанавливаются специальные заглушки - "терминаторы" (terminator), чтобы погасить
сигнал после прохождения по шине.
Достоинства:
- для установки требуется немного времени, т.к. подключение осуществляется через
центральный кабель;
- дешевизна из-за небольшого количества кабеля и сетевых устройств;
- простота настройки, неполадки в одной рабочей станции не отражаются на работе всей
сети.
Недостатки:
- данные, передаваемые по кабелю, доступны всем подключенным устройствам;
-в случае повреждения центрального кабеля или выхода из строя терминаторов вся сеть
перестает функционировать;
- трудность в определении неисправностей;
- с каждой новой рабочей станцией уменьшается производительность сети

20. Основные способы построения телекоммуникационных сетей

а) полносвязанный
б) радиальный
способ
г) кольцевой
способ
в) радиально-узловой
д) комбинированный
2
0

21. Контроль освоения обучающимися учебного материала

Контрольный вопрос № 1:
Поясните термин топология
Топология — конфигурация графа, вершинам которого соответствуют оконечные узлы
сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование, а ребрам —
физические или информационные связи между ними.
Контрольный вопрос № 2:
Перечислите достоинства топологии «звезда»
Достоинства топологии «звезда»: хорошая масштабируемость, легкий поиск
неисправностей и обрывов сети, высокая производительность при условии правильного
проектирования, расширенные возможности администрирования, неполадки в рабочих
станциях не отражаются на работе сети в целом.
Контрольный вопрос № 3
Перечислите недостатки топологии «кольцо»
Недостатки топологии «кольцо»:
обрыв кабеля или выход из строя рабочей станции приводит к неработоспособности
всей сети; сложность конфигурирования и настройки сети и локализации
неисправностей; для построения сети необходимо наличие двух сетевых карт у каждой
рабочей станции.
21

22. Задание на самостоятельную работу

Задание 1:
….
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
….
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
22

23. Сети и телекоммуникации

Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
23