Узбекское агентство связи и информатизации

6.4. Классификация сетей доступа

Классификация по уровням в соответствии с уровневой моделью:

• 
  физический уровень интерфейса UNI предоставляет услуги тактовой синхронизации, поддержки уровней передачи, мультиплексирования на физическом уровне и др.;
  
• 
  уровень звена данных предоставляет услуги помехоустойчивой передачи в доступе, для чего используются помехоустойчивое кодирование информации;
  
• 
  сетевой уровень предоставляет услуги маршрутизации, например, в случае использования в магистральной сети технологии IP/MPLS на сетевом уровне в доступе выбирается сквозной маршрут через магистральную сеть (в так называемом пограничном маршрутизаторе (LER).
  

С точки зрения вышележащих уровней в доступе реализуются только услуги сигнализации (С) и управления (М). Для их поддержки устройства доступа могут содержать функциональные узлы для реализации всего стека протоколов в плоскостях С или М.
Услуги верхних уровней в плоскости U реализуются, как правило, за пределами сети доступа, а именно – в оконечных терминалах пользователей (TE, CPE) и сетевых серверах (узлах служб – SN). В плоскости U сеть доступа выполняет только функции транспортировки информации пользователя (транзит) между интерфейсами UNI и SNI (т.е. предоставляет услуги протоколов нижних уровней).
Классификация сетей доступа по используемой топологии
Конфигурация связей между сетевыми узлами называется топологией сети. Термин топология заимствован из геометрии и используется для описания формы объекта.
Сетевая топология - это геометрическая форма (или связность) сети.
Различают физическую топологию, образуемую геометрической конфигурацией физических линий связи и сетевых узлов, и логические сетевые топологии, организуемые путем создания логических связей на различных уровнях ЭМВОС (в том числе и на физическом уровне).
Физическая топология первичной сети (например, при использовании оптических кабелей и ЦСП типа SDH) может иметь конфигурацию типа «кольцо», однако логические каналы (связи или СЛ во вторичной сети) в этой кольцевой топологии на физическом уровне (уровне ЦСП и узла коммутации каналов) могут быть организованы, как по топологии «звезда» (радиальные внутризоновые ССОП), так и по более сложным топологическим схемам («каждый с каждым», «районировано-узловые», «ячеистые»).
На рисунке 6. 4 приведены примеры сетевых топологий.
Иерархическая топология (рис. 6.4, а) является привлекательной с точки зрения простоты управления, однако, она несет в себе потенциально трудно разрешимые проблемы (например, проблемы готовности сети). В некоторых случаях самый верхний сетевой узел (например, Softswitch) управляет распределением всех потоков информации в сети. При централизованном управлении могут возникать перегрузки (при накоплении ошибок в процессе управления ресурсами) и понижаться готовность сети из-за запаздывания реакции системы управления. В случае отказа верхнего уровня функции сети нарушаются полностью, если не предусмотрен резервный узел.
Горизонтальная топология (шина) широко используется в локальных сетях. Такая топология (рис. 11.4, б) является относительно простой для управления трафиком, поскольку при использовании шины допускается прием сообщения всеми станциями (компьютерами). Это означает, что единственная станция работает в широковещательном режиме, посылая кадры группе станций.
Главный недостаток горизонтальной топологии связан с тем, что для обслуживания всех устройств в сети обычно имеется только один канал передачи данных. Следовательно, в случае отказа канала выходит из строя вся сеть.
Топология типа «звезда» (рис. 6.4, в) является одной из наиболее широко распространенных сетевых структур. В ССОП звездообразная топология оправдана на магистральных (например, внутризоновых) сетях.
Весь трафик проходит через центральный узел А звезды. Узел А представляет собой центральный маршрутизатор (Router). Следовательно, его функции аналогичны функциям верхнего уровня иерархической топологии, за исключением того, что топология «звезда» имеет ограниченные возможности распределенной обработки.
Кольцевая топология привлекательна тем, что перегрузки, которые могут возникать в сетях с иерархической или звездообразной топологией, здесь весьма редки. Более того, логическая организация кольцевой сети является относительно простой. Каждый узел способен выполнять простую задачу приема данных и трансляции их к следующему промежуточному узлу.
Ячеистая топология
Благодаря множественности путей между узлами сети с ячеистой топологией, потоки информации могут быть направлены в обход отказавших или занятых узлов. Несмотря на то, что топология сети характеризуется сложностью и высокой стоимостью, некоторые операторы предпочитают ячеистые сети сетям других типов вследствие их высокой надежности. Это особенно важно для современных магистральных мультисервисных сетей, агрегирующих и транспортирующих потоки мультимедийной информации.



Рис. 6.4. Примеры сетевых топологий

С развитием цифровизации (появление технологии ISDN) началось использование в доступе комбинированных топологий – точка-точка (интерфейс U)/шина (интерфейс S).

В настоящее время операторы сетей постепенно переходят к кольцевой топологии в доступе ССОП/ISDN.
Доступ к мобильным сетям имеет топологию шины с разделением среды путем множественного случайного доступа типа ALOHA (предложен Н. Абрамсоном из Гавайского универс. США), или приоритетного доступа.
В доступе к ресурсам мультисервисных сетей используется широкий набор топологий, зависящих от требований абонента («точка-точка», «шина», кольцевая и ячеистая). Например, в основу технологии доступа пассивных оптических сетей (Passive Optical Network, PON) положена топология "точка – множество точек" (к одному порту центрального узла подключается целый волоконно-оптический сегмент древовидной (иерархической) архитектуры, охватывающий десятки терминалов).
Структура доступа к мультисервисной сети на базе Ethernet может иметь достаточно сложную и разветвленную древовидную архитектуру. Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (коммутатор, маршрутизатор), порты активных устройств могут быть связаны только попарно по топологии "точка-точка".