Reti di telecomunicazioni: Topologia ad anello

Nella topologia ad anello, tutte le stazioni sono collegate in una caratteristica configurazione circolare, chiusa su se stessa, nella quale le stazioni sono tra loro collegate tramite linee punto-a-punto (point to point). In questo caso la trasmissione avviene in un unico senso, ad esempio quello antiorario.

Tutte le  stazioni prendono parte alla trasmissione: quando una stazione invia  sulla linea il proprio pacchetto, questo percorre l’intero anello, in quanto ciascuna stazione riceve il pacchetto, lo memorizza, lo rigenera e lo ritrasmette sulla linea successiva. Proprio il fatto per cui ogni stazione provvede a rigenerare il segnale, l’anello può avere anche una elevata estensione. Al contrario, i limiti di estensione riguardano la distanza massima tra stazione e stazione.

Questa soluzione si rivela ottima se vengono usate le fibre ottiche (che sono notoriamente mezzi trasmissivi unidirezionali).

Il numero di stazioni può variare da poche decine fino a migliaia di unità. Gli svantaggi fondamentali sono i  seguenti:

• la lunghezza complessiva del cavo non è minimizzata;
• l’affidabilità dell’intero sistema è critica (a meno di accorgimenti speciali che vedremo): la caduta o il malfunzionamento di una singola stazione o di una linea provoca la caduta dell’intera rete;
• l’inserimento di una eventuale nuova stazione rende necessario interrompere il funzionamento dell’intera struttura.

I problemi principali sono proprio gli ultimi due, ossia l’affidabilità  e l’inserimento di nuove stazioni. Per eliminare entrambi questi problemi, si può adottare il seguente accorgimento: si inserisce, nell’anello, un  centro  di commutazione (detto relay), al quale si connettono tutte le stazioni:

Così facendo, la configurazione ottenuta è ad anello solo a livello logico, ma invece è a stella a livello fisico. Questo risolve il problema dell’affidabilità: infatti, il centro ha la capacità di mettere fuori rete una qualsiasi stazione, usando appositi circuiti elettrici; In caso di guasto o spegnimento di una determinata stazione, il relay disinserisce dall’anello il relativo  cavo  di  giunzione  tra centro e stazione (detto lobo), in modo da ricostruire l’anello senza la stazione.

Da  notare che i relay possono essere attivati e  disattivati dalle stazioni stesse:  una stazione che volesse staccarsi temporaneamente dalla rete, manda un segnale elettrico di inizializzazione, il quale fa scattare il relativo circuito nel centro di connessione, escludendo la stazione dall’anello; quando la stazione vuole rientrare, procede in modo analogo, inviando un segnale che riporti la configurazione nella situazione originale, reinserendo cioè la stazione  stessa.

Uno svantaggio che appare subito evidente è che la  lunghezza complessiva del  cavo praticamente si raddoppia.

Talvolta, può capitare che si debbano connettere alla rete più stazioni di quante il centro di connessione possa gestire. In questo caso, si può far uso di più elementi centrali, tra loro collegati.

C’è anche un diverso approccio con cui risolvere il problema dell’affidabilità dell’anello, approccio che non prevede l’uso di un nodo centrale. Esso consiste nel realizzare la connessione tra le stazioni non più con un unico cavo, ma con un doppio cavo (anello doppio), come si può vedere nella figura seguente.

I due cavi sono entrambi monodirezionali ed uno solo di essi viene normalmente usato per la trasmissione (ad esempio quello che in figura è stato disegnato con maggiore spessore). L’altro, di riserva, permette la comunicazione in verso opposto. Ancora una volta, lo svantaggio fondamentale è nel fatto che la lunghezza complessiva dei cavi è  raddoppiata rispetto alla semplice topologia ad   anello. Oltre a questo, è chiaro che, in caso di caduta di due o più stazioni, si formano anelli parziali fra loro non connessi. Per ovviare a questo problema, le reti token-ring e le reti  FDDI,  che adottano questo tipo di  topologia, usano insieme l’accorgimento  del doppio anello e quello del centro stella.