1.2. Топология сетей связи

Топологическая структура сети связи характеризует местоположение пунктов и их взаимную связь посредством ветвей – пучков линий. По структуре сети можно судить о ее возможности обеспечивать доставку информации различным пользователям связи. Если в сети два любых узла соединены хотя бы одним путем, состоящим из одной или нескольких ветвей, то такая сеть называется связной. Число ветвей в каком-либо пути между двумя узлами называется рангом пути. Под рангом узла понимается число ветвей, исходящих из данного узла или входящих в него. Под связностью сети понимается число независимых путей между любыми узлами сети А и Б. Если имеется возможность передать информацию из некоторого узла А сети к узлу Б по нескольким альтернативным путям, то каждый из этих путей называют маршрутом, а процесс установления конкретного маршрута – маршрутизацией. Ветви сети могут быть ориентированными (направленными) и неориентированными (ненаправленными). Соответствующие этим ветвям пучки каналов являются односторонними и двусторонними в зависимости от того, возможна ли передача информации по каналам в одном или обоих направлениях связи.

Топологические структуры построения сетей разнообразны. Наиболее часто используемые принципы построения – это радиальный, радиально-узловой и принцип соединения «каждая с каждой» (рис.2).

Сеть, построенная по радиальному принципу (звездообразная структура), является односвязной (s=1, где s – связность сети) с минимальным числом ветвей (N-1, где N – число узлов сети). Такая сеть предусматривает установление соединения между различными станциями через один и тот же центральный узел, что вызывает его большую загрузку. При таком построении сети нельзя организовать связь по обходным направлениям, то есть при выходе из строя центрального узла нарушается связь между станциями, что является существенным недостатком такой сети. Достоинством радиальной структуры является то, что при ее применении на сети требуется значительно меньшее число каналов, чем при полносвязной структуре («каждая с каждой», рис. 2 в)). Радиальную структуру сети целесообразно использовать на небольшой территории, когда длина ветвей невелика. С ростом длины ветвей увеличивается стоимость сети

Радиально-узловая структура сети объединяет в себе несколько радиальных. По сравнению с радиальной, такая структура экономически более выгодна при организации ее на большой территории. Узловые станции менее загружены. При трех и большем числе узловых станций можно организовать связь по обходным направлениям. Между станциями, принадлежащими разным узлам (при их соответствующем тяготении) может быть организована непосредственная связь (штриховая линия на рис. 2 б), что дополнительно разгружает узлы и дает возможность резервирования наиболее важных каналов и трактов по обходным направлениям.

Принцип «каждая с каждой» (полносвязная структура) характеризуется непосредственным соединением станций сети друг с другом пучком каналов связи. Она характеризуется максимальным числом ветвей и большой связностью. При такой организации сети возрастает ее стоимость. Вместе с тем обеспечивается непосредственная связь между любыми станциями и возможность организации связи по обходным направлениям в случае повреждения или перегрузки каналов основного направления. Таким образом, сеть приобретает высокую надежность, так как повреждение одной или нескольких ветвей не вызывает перерывов в связи между узлами сети.

Сеть, построенная с применением комбинированной структуры (рис.3) имеет узлы нескольких уровней иерархии. Число ветвей в сети с комбинированной структурой больше N-1, но меньше N(N-1)/2. Комбинированная структура сети обладает большей надежностью, чем радиально-узловая, но значительно меньшей, чем полносвязная. На рис.3 узлы класса I - узлы коммутации большей значимости, класса II – подчиненные им узлы. Узлы класса I образуют полносвязную сеть, а каждый узел класса I совместно с двумя узлами класса II и соответствующими оконечными узлами – радиально-узловую структуру. Внутри каждой радиально-узловой структуры можно выделить две-три радиальные структуры.

На сетях железнодорожного транспорта полносвязная структура часто используется для организации сетей местной связи при наличии нескольких АТС. На междугородной сети, как правило, используется комбинированная и радиально-узловая структуры.