Кольцевая сеть — это топология сети , в которой каждый узел соединяется ровно с двумя другими узлами, образуя единый непрерывный путь для сигналов через каждый узел — кольцо. Данные передаются от узла к узлу, при этом каждый узел по пути обрабатывает каждый пакет.
Кольца могут быть однонаправленными, когда весь трафик перемещается либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки по кольцу, или двунаправленными (как в SONET/SDH ). [1] Поскольку однонаправленная кольцевая топология обеспечивает только один путь между любыми двумя узлами, однонаправленные кольцевые сети могут быть нарушены отказом одного соединения. [2] Отказ узла или обрыв кабеля может изолировать каждый узел, подключенный к кольцу. В ответ на это некоторые кольцевые сети добавляют «встречно-вращающееся кольцо» (C-Ring) для формирования избыточной топологии: в случае разрыва данные возвращаются на дополнительное кольцо, прежде чем достигнут конца кабеля, поддерживая путь к каждому узлу вдоль полученного C-Ring. Такие сети с «двойным кольцом» включают в себя систему сигнализации № 7 (SS7) телефонных систем ITU - T , пространственный протокол повторного использования , интерфейс распределенных данных по оптоволокну (FDDI), устойчивое пакетное кольцо и защитную коммутацию кольца Ethernet . Сети IEEE 802.5 – также известные как сети IBM Token Ring – полностью избегают слабости кольцевой топологии: они фактически используют топологию звезды на физическом уровне и блок доступа к среде (MAU) для имитации кольца на уровне канала передачи данных . Кольцевые сети используются интернет-провайдерами для предоставления услуг передачи данных, соединяя вместе такие объекты интернет-провайдера, как центральные офисы/головные станции. [3] [4]
Все кольца сигнализации № 7 (SS7) и некоторые кольца SONET/SDH имеют два набора двунаправленных соединений между узлами. Это позволяет проводить техническое обслуживание или устранять сбои в нескольких точках кольца, как правило, без потери основного трафика на внешнем кольце, переключая трафик на внутреннее кольцо мимо точек сбоя.
Кольца могут использоваться для переноса цепей или пакетов или их комбинации. Кольца SDH переносят цепи. Цепи настраиваются с помощью протоколов внеполосной сигнализации, тогда как пакеты обычно передаются через протокол управления доступом к среде (MAC).
Целью управления доступом к среде является определение того, какая станция и когда передает. Как и в любом протоколе MAC, целью является разрешение конфликтов и обеспечение справедливости. Существует три основных класса протоколов доступа к среде для кольцевых сетей: слотовые, маркерные и регистровые вставки.
Кольцо со слотами обрабатывает задержку кольцевой сети как большой сдвиговый регистр, который постоянно вращается. Он форматируется в так называемые слоты фиксированного размера. Слот либо заполнен, либо пуст, на что указывают управляющие флаги в заголовке слота. Станция, которая хочет передать, ждет свободного слота и помещает данные. Другие станции могут скопировать данные и освободить слот, или они могут вернуться к источнику, который освободил их. Преимущество освобождения источника, если отправителю запрещено немедленно повторно использовать его, заключается в том, что все другие станции получают возможность использовать его первыми, тем самым избегая перегрузки полосы пропускания. Ярким примером кольца со слотами является Cambridge Ring .