Xarxa de telecomunicacions, sistema electrònic d’enllaços i commutadors, i els controls que regeixen el seu funcionament, que permet la transferència i intercanvi de dades entre diversos usuaris.
Quan diversos usuaris de suports de telecomunicacions desitgen comunicar-se entre ells, s’han d’organitzar en una forma de xarxa. En teoria, a cada usuari se li pot donar un enllaç punt a punt directe a tots els altres usuaris en el que es coneix com a topologia totalment connectada (similar a les connexions emprades en els primers dies de telefonia), però en la pràctica aquesta tècnica és poc pràctic i car, sobretot per a una xarxa gran i dispersa. A més, el mètode és ineficient, ja que la majoria dels enllaços seran inactius en un moment determinat. Les xarxes de telecomunicacions modernes eviten aquests problemes mitjançant l'establiment d'una xarxa de commutadors o nodes enllaçats, de manera que cada usuari està connectat a un dels nodes. Cada enllaç d'una xarxa d'aquest tipus es diu canal de comunicacions. Es pot utilitzar filferro, cable de fibra òptica i ones de ràdio per a diferents canals de comunicació.
Tipus de xarxes
Xarxa de comunicacions commutada
Una xarxa de comunicacions commutada transfereix dades d’origen a destinació a través d’una sèrie de nodes de xarxa. La commutació es pot fer d’una de dues maneres. En una xarxa commutada per circuit, s’estableix un recorregut físic dedicat a través de la xarxa i es manté sempre que sigui necessària la comunicació. Un exemple d’aquest tipus de xarxa és el sistema telefònic tradicional (analògic). Una xarxa commutada per paquets, d'altra banda, guia les dades digitals en petites peces anomenades paquets, cadascun dels quals procedeix independentment a través de la xarxa. En un procés anomenat store-and-forward, cada paquet s’emmagatzema temporalment a cada node intermedi, després es reenvia quan el següent enllaç estigui disponible. En un esquema de transmissió orientat a la connexió, cada paquet adopta la mateixa ruta per la xarxa i, per tant, tots els paquets solen arribar a la destinació en l'ordre en què van ser enviats. Per contra, cada paquet pot adoptar un camí diferent a través de la xarxa en un esquema de bases de dades sense connexió o datagrama. Com que els datagrames poden no arribar a la destinació en l'ordre en què van ser enviats, es numeraran de manera que es poden tornar a muntar. Aquest últim és el mètode que s’utilitza per a la transmissió de dades a través d’Internet.
Xarxa de difusió
Una xarxa de difusió evita els complexos procediments d'encaminament d'una xarxa commutada garantint que les transmissions de cada node siguin rebudes per la resta de nodes de la xarxa. Per tant, una xarxa de difusió només té un canal de comunicació. Es pot configurar una xarxa d'àrea local per cable (LAN), com a xarxa de difusió, amb un usuari connectat a cada node i els nodes disposats normalment en una topologia de bus, anell o estrella, tal com es mostra a la figura. Els nodes connectats entre si en una LAN sense fils poden transmetre’s mitjançant enllaços de ràdio o òptiques. A una escala més gran, molts sistemes de ràdio per satèl·lit són xarxes de difusió, ja que cada estació terrestre del sistema pot escoltar normalment tots els missatges retransmesos per un satèl·lit.
Accés a la xarxa
Atès que tots els nodes poden escoltar cada transmissió en una xarxa de difusió, cal establir un procediment per a assignar un canal de comunicacions al node o nodes que tinguin paquets a transmetre i alhora evitar interferències destructives de col·lisions (transmissions simultànies). Aquest tipus de comunicació, anomenat accés múltiple, es pot establir ja sigui mitjançant la planificació (una tècnica en què els nodes es tornen a transmetre de manera ordenada) o bé mitjançant un accés aleatori al canal.
Accés programat
En un mètode de planificació conegut com a accés múltiple de divisió del temps (TDMA), s’assigna un espai horari al seu torn a cada node, que fa servir la ranura si té alguna cosa per transmetre. Si alguns nodes són molt més ocupats que altres, llavors TDMA pot ser ineficient, ja que no es passen dades durant les franges horàries assignades a nodes silenciosos. En aquest cas es pot implementar un sistema de reserva, en el qual hi ha menys franges horàries que els nodes i un node reserva una ranura només quan es necessita per a la transmissió.
Una variació de TDMA és el procés de sondeig, en què un controlador central pregunta a cada node al seu torn si requereix accés al canal, i un node transmet un paquet o missatge només en resposta al seu sondeig. Els controladors “intel·ligents” poden respondre dinàmicament a nodes que de sobte es fan molt ocupats en examinar-los més sovint per a transmissions. Una forma descentralitzada de sondeig s'anomena passatge de testimoni. En aquest sistema es passa un paquet "token" especial de node a node. Només el node amb el token està autoritzat a transmetre; tots els altres són oients.
Accés aleatori
Els esquemes d’accés programat presenten diversos inconvenients, incloent la gran despesa necessària per als processos de reserva, sondeig i passatge de testimonis i la possibilitat de llargs períodes d’inactivitat quan només transmeten alguns nodes. Això pot comportar endarreriments importants en l’encaminament de la informació, sobretot quan es produeix trànsit pesat a diferents parts de la xarxa en diferents moments, una característica de moltes xarxes de comunicacions pràctiques. Els algorismes d’accés aleatori van ser dissenyats específicament per donar nodes amb alguna cosa per transmetre un accés més ràpid al canal. Tot i que el canal és vulnerable a les col·lisions de paquets amb accés aleatori, s'han desenvolupat diversos procediments per reduir aquesta probabilitat.
