Televiestintäverkko

Televiestintäverkko, linkkien ja kytkinten elektroninen järjestelmä sekä niiden toimintaa ohjaavat hallintalaitteet, jotka mahdollistavat tiedonsiirron ja vaihdon useiden käyttäjien välillä.

Kun useat televiestintävälineiden käyttäjät haluavat kommunikoida keskenään, heidät on organisoitava jonkinlaiseen verkkoon. Teoriassa jokaiselle käyttäjälle voidaan antaa suora yhteys pisteeseen-pisteeseen kaikkiin muihin käyttäjiin, joka tunnetaan täysin kytkettynä topologiana (samanlainen kuin yhteydet, joita käytettiin puhelimen varhaisina päivinä), mutta käytännössä tämä tekniikka on epäkäytännöllinen ja kallis - etenkin suurelle ja hajautetulle verkolle. Lisäksi menetelmä on tehoton, koska suurin osa linkkeistä on tyhjäkäynnillä milloin tahansa. Nykyaikaiset telekommunikaatioverkot välttävät nämä ongelmat perustamalla kytketyn kytkinten tai solmujen verkon siten, että jokainen käyttäjä on yhteydessä johonkin solmuista. Jokaista tällaisen verkon linkkiä kutsutaan viestintäkanavaksi. Lankaa, valokuitukaapelia ja radioaaltoja voidaan käyttää eri viestintäkanaville.

Verkkotyypit

Kytketty viestintäverkko

Kytketty tietoliikenneverkko siirtää dataa lähteestä kohteeseen määränpäähän verkkosolmujen sarjan kautta. Vaihtaminen voidaan tehdä kahdella tavalla. Piirikytkentäisessä verkossa erityinen fyysinen polku muodostetaan verkon kautta ja sitä pidetään niin kauan kuin viestintä on välttämätöntä. Esimerkki tällaisesta verkosta on perinteinen (analoginen) puhelinjärjestelmä. Pakettikytkentäinen verkko puolestaan ​​reitittää digitaalista dataa pieninä kappaleina, joita kutsutaan paketeiksi, joista kukin etenee itsenäisesti verkon kautta. Store-and-forward -nimisessä prosessissa jokainen paketti tallennetaan väliaikaisesti jokaisessa välisolmussa, ja välitetään sitten, kun seuraava linkki tulee saataville. Yhteyskeskeisessä siirtojärjestelmässä kukin paketti kulkee samalla reitillä verkon läpi, ja siten kaikki paketit saapuvat yleensä määränpäähän siinä järjestyksessä kuin ne on lähetetty. Kääntäen, jokainen paketti voi kulkea erilaisella reitillä verkon kautta yhteydetöntä tai datagrammi-mallia. Koska datagrammit eivät välttämättä saavu määränpäähän lähettämisjärjestyksessä, ne on numeroitu, jotta ne voidaan koota uudelleen oikein. Jälkimmäinen on menetelmä, jota käytetään tiedon siirtoon Internetin kautta.

Lähetysverkko

Lähetysverkko välttää kytketyn verkon monimutkaisia ​​reititysmenettelyjä varmistamalla, että verkon kaikki muut solmut vastaanottavat kunkin solmun lähetykset. Siksi yleislähetysverkossa on vain yksi tietoliikennekanava. Esimerkiksi langallinen lähiverkko (LAN) voidaan asettaa yleislähetysverkkona siten, että yksi käyttäjä on kytketty kuhunkin solmuun ja solmut on tyypillisesti järjestetty väylän, renkaan tai tähden topologiaan, kuten kuvassa. Langattomaan lähiverkkoon kytketyt solmut voivat lähettää radion tai optisten linkkien kautta. Suuremmassa mittakaavassa monet satelliittiradiojärjestelmät ovat yleislähetysverkkoja, koska jokainen järjestelmän maanalainen asema kuulee tyypillisesti kaikki satelliitin välittämät viestit.

Verkon käyttö

Koska kaikki solmut kuulevat jokaisen lähetyksen yleislähetysverkossa, on luotava menettely viestintäkanavan allokoimiseksi solmulle tai solmuille, joilla on lähetettävät paketit, ja samalla estettävä törmäyksistä aiheutuvat tuhoisat häiriöt (samanaikaiset lähetykset). Tämän tyyppinen tiedonsiirto, jota kutsutaan monipääsyksi, voidaan muodostaa joko aikatauluttamalla (tekniikka, jossa solmut vuorottelevat lähettämällä järjestetyllä tavalla) tai satunnaisesti pääsemällä kanavalle.

Ajoitettu pääsy

Ajoitusmenetelmässä, joka tunnetaan aikajakomonipääsynä (TDMA), aikaväli osoitetaan vuorotellen jokaiselle solmulle, joka käyttää välin, jos sillä on jotain lähetettävää. Jos jotkut solmut ovat paljon vilkkaampia kuin toiset, niin TDMA voi olla tehoton, koska mitään dataa ei välitetä hiljaisten solmujen allokoiduilla aikaväleillä. Tässä tapauksessa voidaan toteuttaa varausjärjestelmä, jossa on vähemmän aikavälejä kuin solmuja ja solmu varaa aikavälin vain silloin, kun sitä tarvitaan lähetykseen.

TDMA: n variaatio on kyselyprosessi, jossa keskusohjain kysyy vuorostaan ​​jokaiselta solmulta, vaatiiko se kanavayhteyttä, ja solmu lähettää paketin tai viestin vain vastauksena kyselyyn. Älykkäät ohjaimet voivat reagoida dynaamisesti solmuihin, jotka yhtäkkiä muuttuvat erittäin kiireisiksi pollaamalla niitä useammin lähetyksiä varten. Hajautettua äänestysmuotoa kutsutaan merkkien kulkemiseen. Tässä järjestelmässä erityinen ”token” -paketti välitetään solmusta solmuun. Vain solmu, jolla on tunnus, on valtuutettu lähettämään; kaikki muut ovat kuuntelijoita.

Satunnainen pääsy

Aikatauluilla pääsyjärjestelyillä on useita haittoja, mukaan lukien suuri varaus, kysely ja tokenin ohitusprosesseja varten tarvittava yleiskuvaus ja mahdollisuus pitkiin joutojaksoihin, kun vain muutama solmu lähettää. Tämä voi johtaa huomattaviin viiveisiin reititystietoihin, varsinkin kun raskas liikenne tapahtuu verkon eri osissa eri aikoina - tämä on ominaista monille käytännöllisille viestintäverkoille. Satunnaiskäyttöalgoritmit on suunniteltu erityisesti antamaan solmuille jotain, joka välittää nopeamman pääsyn kanavalle. Vaikka kanava on herkkä pakettien törmäyksille satunnaisessa pääsyssä, tämän todennäköisyyden vähentämiseksi on kehitetty erilaisia ​​menettelytapoja.