Telecommunicatienetwerk, elektronisch systeem van koppelingen en schakelaars en de bedieningselementen die hun werking regelen, die gegevensoverdracht en uitwisseling tussen meerdere gebruikers mogelijk maken.
Wanneer meerdere gebruikers van telecommunicatiemedia met elkaar willen communiceren, moeten ze georganiseerd zijn in een of andere vorm van netwerk. In theorie kan elke gebruiker een directe point-to-point-link krijgen naar alle andere gebruikers in wat bekend staat als een volledig verbonden topologie (vergelijkbaar met de verbindingen die in de begindagen van de telefonie werden gebruikt), maar in de praktijk is deze techniek onpraktisch en duur - vooral voor een groot en verspreid netwerk. Bovendien is de methode inefficiënt, aangezien de meeste links op elk moment inactief zijn. Moderne telecommunicatienetwerken vermijden deze problemen door een gekoppeld netwerk van schakelaars of knooppunten op te zetten, zodat elke gebruiker is verbonden met een van de knooppunten. Elke link in zo'n netwerk wordt een communicatiekanaal genoemd. Draad, glasvezelkabel en radiogolven kunnen voor verschillende communicatiekanalen worden gebruikt.
Soorten netwerken
Geschakeld communicatienetwerk
Een geschakeld communicatienetwerk draagt gegevens over van bron naar bestemming via een reeks netwerkknooppunten. Schakelen kan op twee manieren. In een circuitgeschakeld netwerk wordt via het netwerk een speciaal fysiek pad tot stand gebracht dat wordt vastgehouden zolang communicatie nodig is. Een voorbeeld van dit type netwerk is het traditionele (analoge) telefoonsysteem. Een pakketgeschakeld netwerk routeert daarentegen digitale gegevens in kleine stukjes, pakketten genaamd, die elk onafhankelijk door het netwerk gaan. In een proces dat store-and-forward wordt genoemd, wordt elk pakket tijdelijk opgeslagen op elk tussenliggende knooppunt en vervolgens doorgestuurd wanneer de volgende link beschikbaar komt. In een verbindingsgericht transmissieschema neemt elk pakket dezelfde route door het netwerk en dus komen alle pakketten gewoonlijk op de bestemming aan in de volgorde waarin ze zijn verzonden. Omgekeerd kan elk pakket een ander pad door het netwerk afleggen in een verbindingsloos of datagramschema. Omdat datagrammen mogelijk niet op de bestemming aankomen in de volgorde waarin ze zijn verzonden, zijn ze genummerd zodat ze correct opnieuw kunnen worden samengesteld. Dit laatste is de methode die wordt gebruikt voor het verzenden van gegevens via internet.
Broadcast netwerk
Een uitzendnetwerk vermijdt de complexe routeringsprocedures van een geschakeld netwerk door ervoor te zorgen dat de transmissies van elk knooppunt worden ontvangen door alle andere knooppunten in het netwerk. Daarom heeft een uitzendnetwerk slechts één enkel communicatiekanaal. Een bedraad lokaal netwerk (LAN) kan bijvoorbeeld worden opgezet als een uitzendnetwerk, waarbij één gebruiker is verbonden met elk knooppunt en de knooppunten typisch zijn gerangschikt in een bus-, ring- of stertopologie, zoals weergegeven in de figuur. Knooppunten die met elkaar zijn verbonden in een draadloos LAN, kunnen worden uitgezonden via radio- of optische verbindingen. Op grotere schaal zijn veel satellietradiosystemen uitgezonden netwerken, aangezien elk aardstation binnen het systeem typisch alle berichten kan horen die worden uitgezonden door een satelliet.
Netwerktoegang
Aangezien alle knooppunten elke verzending in een uitzendnetwerk kunnen horen, moet er een procedure worden vastgesteld voor het toewijzen van een communicatiekanaal aan het knooppunt of de knooppunten met pakketten die moeten worden verzonden en ter voorkoming van destructieve interferentie door botsingen (gelijktijdige overdrachten). Dit type communicatie, meervoudige toegang genoemd, kan tot stand worden gebracht door planning (een techniek waarbij knooppunten om de beurt op een ordelijke manier uitzenden) of door willekeurige toegang tot het kanaal.
Geplande toegang
In een planningsmethode die bekend staat als time-division multiple access (TDMA), wordt op zijn beurt een tijdslot toegewezen aan elk knooppunt, dat het slot gebruikt als het iets te verzenden heeft. Als sommige knooppunten veel drukker zijn dan andere, kan TDMA inefficiënt zijn, omdat er geen gegevens worden doorgegeven tijdens tijdslots die zijn toegewezen aan stille knooppunten. In dit geval kan een reserveringssysteem worden geïmplementeerd, waarbij er minder tijdsleuven zijn dan knooppunten en een knooppunt alleen een slot reserveert wanneer het nodig is voor verzending.
Een variatie op TDMA is het proces van polling, waarbij een centrale controller elk knooppunt op zijn beurt vraagt of het kanaaltoegang vereist, en een knooppunt verzendt alleen een pakket of bericht als reactie op zijn poll. 'Slimme' controllers kunnen dynamisch reageren op knooppunten die plotseling erg druk worden door ze vaker te peilen voor transmissies. Een gedecentraliseerde vorm van polling wordt tokenpassing genoemd. In dit systeem wordt een speciaal "token" -pakket doorgegeven van knooppunt naar knooppunt. Alleen het knooppunt met het token is geautoriseerd om te verzenden; alle anderen zijn luisteraars.
Willekeurige toegang
Geplande toegangsschema's hebben verschillende nadelen, waaronder de grote overhead die nodig is voor de reservering, polling en het doorgeven van tokens en de mogelijkheid van lange inactieve perioden wanneer slechts een paar knooppunten verzenden. Dit kan leiden tot grote vertragingen bij het routeren van informatie, vooral wanneer er op verschillende momenten in het netwerk veel verkeer plaatsvindt - een kenmerk van veel praktische communicatienetwerken. Willekeurige algoritmen zijn speciaal ontworpen om knooppunten iets te geven om snellere toegang tot het kanaal te verzenden. Hoewel het kanaal kwetsbaar is voor pakketbotsingen onder willekeurige toegang, zijn er verschillende procedures ontwikkeld om deze kans te verkleinen.
