Távközlési hálózat, kapcsolatok és kapcsolók elektronikus rendszere, valamint működésük vezérlő vezérlőelemei, amelyek lehetővé teszik az adatok továbbítását és cseréjét több felhasználó között.
Ha több távközlési média felhasználó kommunikálni akar egymással, akkor azokat valamilyen hálózatba kell szervezni. Elméletileg minden felhasználó közvetlen point-to-point kapcsolatot kaphat az összes többi felhasználóval, az úgynevezett teljesen összekapcsolt topológiával (hasonlóan a telefonálás legkorábbi napjaiban alkalmazott kapcsolatokhoz), de a gyakorlatban ez a technika nem praktikus és drága - különösen egy nagy és szétszórt hálózat számára. Ezenkívül a módszer nem hatékony, mivel a linkek többsége adott időben nem működik. A modern távközlési hálózatok elkerülik ezeket a kérdéseket azáltal, hogy kapcsolókat vagy csomópontokat kapcsolnak össze úgy, hogy minden felhasználó kapcsolódjon az egyik csomóponthoz. Az ilyen hálózatok minden linkjét kommunikációs csatornának nevezzük. Vezeték, száloptikai kábel és rádióhullámok különféle kommunikációs csatornákhoz használhatók.
A hálózatok típusai
Kapcsolt kommunikációs hálózat
A kapcsolt kommunikációs hálózat az adatokat a forrásról a rendeltetési helyre továbbítja egy sor hálózati csomóponton keresztül. A váltás kétféle módon történhet. Egy áramkörkapcsolt hálózatban egy dedikált fizikai út alakul ki a hálózaton keresztül, és mindaddig megtartja, amíg a kommunikációra szükség van. Az ilyen típusú hálózatra példa a hagyományos (analóg) telefonrendszer. A csomagkapcsolt hálózat ezzel szemben apró darabokban, a csomagoknak nevezett digitális adatokat továbbítja, amelyek mindegyike egymástól függetlenül halad a hálózaton keresztül. A tárolás és továbbítás elnevezésű folyamatban minden csomagot ideiglenesen tárolunk minden közbenső csomóponton, majd továbbítjuk, amikor a következő link elérhetővé válik. Egy kapcsolatorientált átviteli sémában minden csomag ugyanazt az útvonalat veszi a hálózaton keresztül, és így az összes csomag általában a rendeltetési helyre érkezik abban a sorrendben, ahogyan elküldték. Ezzel szemben minden csomag eltérő utat hajthat végre a hálózaton keresztül kapcsolat nélküli vagy datagram-sémában. Mivel az adatgramok nem érkeznek meg a rendeltetési helyre abban a sorrendben, ahogyan elküldték, számozva vannak, hogy megfelelően össze lehessen állítani. Ez utóbbi módszer az adatok továbbítására az interneten keresztül.
Broadcast hálózat
A sugárzott hálózat elkerüli a kapcsolt hálózat komplex útválasztási eljárásait azzal, hogy biztosítja, hogy minden csomópont átvitelét a hálózat összes többi csomópontja fogadja. Ezért a műsorszóró hálózatnak csak egyetlen kommunikációs csatornája van. Például egy vezetékes helyi hálózat (LAN) állítható be sugárzási hálózatként, úgy, hogy minden egyes csomóponthoz egy felhasználó csatlakozik, és a csomópontok tipikusan busz-, gyűrűs vagy csillag topológiában vannak elrendezve, az ábra szerint. A vezeték nélküli LAN-ban egymással összekapcsolt csomópontok rádió- vagy optikai összeköttetéseken keresztül továbbíthatók. Nagyobb léptékben sok műholdas rádiórendszer műsorszóró hálózat, mivel a rendszeren belüli minden földi állomás általában meghallja az összes műhold által közvetített üzenetet.
Hálózati hozzáférés
Mivel az összes csomópont hallja az egyes adásokat egy műsorszóró hálózatban, meg kell határozni egy eljárást egy kommunikációs csatorna kiosztására a csomópont vagy csomópontok számára, amelyek csomagok vannak az átvitelhez, és ezzel egyidejűleg megakadályozzák az ütközésekből származó romboló interferenciákat (egyidejű adások). Az ilyen típusú, többszörös hozzáférésű kommunikációt akár ütemezéssel (egy olyan módszerrel lehet létrehozni, amelyben a csomópontok rendben továbbítják az adást), vagy véletlenszerű hozzáféréssel lehet elérni a csatornát.
Ütemezett hozzáférés
Az időosztásos többszörös hozzáférés (TDMA) néven ismert ütemezési eljárásban egy időrést hozzárendelnek mindegyik csomóponthoz, amely a rést használja, ha van valami továbbítandó. Ha néhány csomópont sokkal elfoglaltabb, mint mások, akkor a TDMA hatástalan lehet, mivel a csendes csomópontokhoz rendelt időrések során nem kerülnek átadásra adatok. Ebben az esetben egy helyfoglalási rendszert lehet megvalósítani, amelyben kevesebb időrés van, mint a csomópontok, és egy csomópont csak egy rést foglal le, ha az átvitelhez szükséges.
A TDMA egy változata a lekérdezés folyamata, amelyben a központi vezérlő minden csomóponttól megkérdezi, hogy csatornához való hozzáférést igényel-e, és egy csomópont csak egy csomagot vagy üzenetet küld át válaszul a lekérdezésre. Az „intelligens” vezérlők dinamikusan reagálnak a csomópontokra, amelyek hirtelen nagyon elfogulnak, ha gyakrabban lekérdezik őket az átvitelre. A lekérdezés decentralizált formáját token möödásnak hívják. Ebben a rendszerben egy speciális “token” csomagot továbbítanak a csomópontról a csomópontra. Csak a tokenvel rendelkező csomópont jogosult az átvitelre; mindenki hallgat.
Véletlen hozzáférés
Az ütemezett hozzáférési rendszereknek számos hátránya van, ideértve a foglaláshoz, lekérdezéshez és token-átadási folyamatokhoz szükséges nagy költségeket, valamint a hosszú tétlen periódusok lehetőségét, amikor csak néhány csomópont ad át. Ez jelentős késésekhez vezethet az útválasztási információk terén, különösen akkor, ha a forgalom a hálózat különböző részein különböző időpontokban fordul elő, ami sok gyakorlati kommunikációs hálózat jellemzője. A véletlen hozzáférésű algoritmusokat kifejezetten úgy fejlesztették ki, hogy a csomópontok számára biztosítsanak valamit, amely gyorsabban hozzáférhet a csatornához. Noha a csatorna érzékeny a véletlen hozzáférés alatti csomagütközésekre, különféle eljárásokat fejlesztettek ki ennek a valószínűségnek a csökkentésére.
