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网络拓扑结构及其对性能、经济性的影响

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:拓扑结构直接决定网络的性能、可靠性和经济性。电信网拓扑结构是描述交换设备间、交换设备和终端设备间邻接关系的连通图。网络的拓扑结构主要有网状网、星形网、环形网、复合网、总线网、蜂窝网等形式。网状网结构如图1-4-1所示。综合以上优缺点可以看出,网状网一般适用于通信节点较少而相互间通信量较大的网络,广域网中一般采用网状结构。

网络拓扑结构及其对性能、经济性的影响

通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统,但这不能称为通信网,只有将许多的通信系统(传输系统)通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称为通信。通信网是一种使用交换设备、传输设备,将地理上分散的用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信网由用户终端设备、交换设备和传输设备组成。交换设备间的传输设备称为中继线路(简称中继线),用户终端设备至交换设备的传输设备称为用户路线(简称用户线)。

所谓拓扑即网络的形状,网络节点和传输线路的几何排列,反映电信设备物理上的连接性。拓扑结构直接决定网络的性能、可靠性经济性。电信网拓扑结构是描述交换设备间、交换设备和终端设备间邻接关系的连通图。网络的拓扑结构主要有网状网、星形网、环形网、复合网、总线网、蜂窝网等形式。

1.网状网

网状网又称为点点相连制,网中任何两个节点之间都有直达链路相连接,在通信建立的过程中,不需要任何形式的转接。网状网结构如图1-4-1所示。

采用这种形式建网时,如果通信网中的节点数为N,则连接网络的链路数H可由下面公式计算:

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这种拓扑结构的优点如下:

①点点相连,节点间路径多,每个节点间都有直达电路,信息传递快,碰撞和阻塞可大大减少。

②灵活性强,可靠性高;网络扩充和主机入网比较灵活、简单,局部的故障不会影响整个网络的正常工作。

③通信节点不需要汇接交换功能,交换费用低。

这种拓扑结构的缺点如下:

①这种网络关系复杂,建网不易。

②网络控制机制复杂。

综合以上优缺点可以看出,网状网一般适用于通信节点较少而相互间通信量较大的网络,广域网中一般采用网状结构。

2.星形网

星形网络拓扑结构的网络,是以中央节点为中心与各个节点连接组成的。如果一个工作站需要传输数据,它首先必须通过中央节点,中央节点接收个分散节点的信息再转发给相应节点,因此中央节点相当复杂,负担比其他节点重得多。

星形网结构如图1-4-2所示。

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图1-4-1 网状网结构

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图1-4-2 星形网结构

采用这种形式建网时,如果通信网中的节点为N,则连接网络的链路数H可由下面公式计算:

H=N-1 (1-4-2)

星形网络拓扑结构的优点如下:

①由于所有工作站都与中心节点相连,所以在星形网络中移动或删除某个节点十分简单。

②单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响整个网络。

③局域网任何一个连接只涉及工作站和中央节点,因此控制介质访问的方法很简单,从而访问协议也十分简单。(www.xing528.com)

④中央节点出现故障时,可以方便快速地更换。

星形网络拓扑结构的主要缺点如下:

①由于每个站点直接与中央节点连接,所以需要大量的电缆。这样就会造成中央节点负担重,容易在中央节点上形成系统的“瓶颈口”。

②如果中央节点产生故障,则整个网络不能工作,所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。

③相邻两点的通信也需经中心点转接,电路距离增加。

综合以上优缺点可以看出,星形网适用于通信点比较分散、距离远,相互之间通信量不大,且大部分通信是中心通信和其他通信点之间往来的网络。

3.复合网

复合网又称为辐射汇接网,是以星形网为基础,在通信量较大的地区间构成网状网。

复合网吸取了网状网和星形网二者的优点,经济比较合理,且有一定的可靠性,是目前通信网的基本结构形式(见图1-4-3)。

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图1-4-3 复合网结构

4.总线网

总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说,连接端用户的物理媒体由所有设备共享。总线网络使用一定长度的电缆,也就是必要的高速通信链路将设备(比如计算机和打印机)连接在一起。设备可以在不影响系统中其他设备工作的情况下从总线中取下(见图1-4-4)。

网络中所有的站点共享一条数据通道,通常用于计算机局域网中。

总线型网络安装简单方便,需要铺设的电缆最短,成本低,某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪,总线网安全性低,监控比较困难,增加新站点也不如星形网络方便。

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图1-4-4 总线网结构

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图1-4-6 蜂窝网结构

5.环形网

这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有的端用户连成环形。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性(见图1-4-5)。

与总线形网络相同,环形网络在任一时刻最多只能有一台计算机发送数据,并且也采用分布式媒体访问控制方法。环形网络中的“令牌机制”使每个节点获得数据发送权的机会均等。令牌处于空闲状态时沿着环形网络不停地循环传递。当一台计算机需要发送数据时,其本身的系统就会允许它在访问网络之前等待令牌的到来,一旦它截取令牌,该台计算机就控制了整个网络。此时该计算机就会把令牌转换成一个数据帧,该帧被网上的计算机依次验证,直至达到目标计算机。

6.蜂窝网

把移动电话的服务区分为一个个正六边形的子区,每个小区设一个基站。形成了形状酷似“蜂窝”的结构,因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式(见图1-4-6)。

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图1-4-5 环形网结构

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