Mạng viễn thông, hệ thống điện tử của các liên kết và chuyển mạch, và các điều khiển chi phối hoạt động của chúng, cho phép truyền và trao đổi dữ liệu giữa nhiều người dùng.
Khi một số người dùng phương tiện truyền thông viễn thông muốn liên lạc với nhau, họ phải được tổ chức thành một dạng mạng nào đó. Về lý thuyết, mỗi người dùng có thể được cung cấp một liên kết điểm-điểm trực tiếp tới tất cả những người dùng khác trong một cấu trúc liên kết được kết nối đầy đủ (tương tự như các kết nối được sử dụng trong những ngày đầu của điện thoại), nhưng trong thực tế kỹ thuật này là không thực tế và đắt tiền, đặc biệt là cho một mạng lưới phân tán lớn. Hơn nữa, phương pháp này không hiệu quả, vì hầu hết các liên kết sẽ không hoạt động tại bất kỳ thời điểm nào. Các mạng viễn thông hiện đại tránh các vấn đề này bằng cách thiết lập một mạng các nút hoặc nút liên kết, sao cho mỗi người dùng được kết nối với một trong các nút. Mỗi liên kết trong một mạng như vậy được gọi là một kênh truyền thông. Dây, cáp quang và sóng vô tuyến có thể được sử dụng cho các kênh truyền thông khác nhau.
Các loại mạng
Mạng truyền thông chuyển mạch
Một mạng truyền thông chuyển đổi chuyển dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua một loạt các nút mạng. Chuyển đổi có thể được thực hiện theo một trong hai cách. Trong mạng chuyển mạch kênh, một đường dẫn vật lý chuyên dụng được thiết lập thông qua mạng và được duy trì miễn là cần liên lạc. Một ví dụ về loại mạng này là hệ thống điện thoại truyền thống (analog). Mặt khác, một mạng chuyển mạch gói, định tuyến dữ liệu kỹ thuật số thành các phần nhỏ gọi là các gói, mỗi mạng được tiến hành độc lập qua mạng. Trong một quy trình gọi là lưu trữ và chuyển tiếp, mỗi gói được lưu trữ tạm thời tại mỗi nút trung gian, sau đó được chuyển tiếp khi liên kết tiếp theo khả dụng. Trong sơ đồ truyền theo hướng kết nối, mỗi gói có cùng một tuyến thông qua mạng và do đó tất cả các gói thường đến đích theo thứ tự mà chúng được gửi. Ngược lại, mỗi gói có thể đi một đường khác nhau qua mạng theo sơ đồ không kết nối hoặc datagram. Vì các datagram có thể không đến đích theo thứ tự mà chúng được gửi, chúng được đánh số để chúng có thể được ghép lại đúng cách. Phương pháp thứ hai là phương thức được sử dụng để truyền dữ liệu qua Internet.
Mạng phát sóng
Mạng phát sóng tránh các quy trình định tuyến phức tạp của mạng chuyển mạch bằng cách đảm bảo rằng các truyền của mỗi nút được nhận bởi tất cả các nút khác trong mạng. Do đó, một mạng phát sóng chỉ có một kênh truyền thông duy nhất. Ví dụ, mạng cục bộ có dây (LAN) có thể được thiết lập dưới dạng mạng phát sóng, với một người dùng được kết nối với mỗi nút và các nút thường được sắp xếp trong cấu trúc liên kết bus, vòng hoặc sao, như trong hình. Các nút được kết nối với nhau trong mạng LAN không dây có thể phát qua các liên kết vô tuyến hoặc quang. Ở quy mô lớn hơn, nhiều hệ thống vô tuyến vệ tinh là các mạng phát sóng, vì mỗi trạm Trái đất trong hệ thống thường có thể nghe thấy tất cả các tin nhắn được truyền qua vệ tinh.
Truy cập mạng
Vì tất cả các nút có thể nghe thấy mỗi lần truyền trong mạng phát sóng, nên phải thiết lập quy trình phân bổ kênh liên lạc cho nút hoặc các nút có gói để truyền và đồng thời ngăn chặn sự can thiệp phá hoại do va chạm (truyền đồng thời). Kiểu giao tiếp này, được gọi là nhiều truy cập, có thể được thiết lập bằng cách lập lịch (một kỹ thuật trong đó các nút thay phiên nhau truyền theo thứ tự) hoặc bằng cách truy cập ngẫu nhiên vào kênh.
Truy cập theo lịch trình
Trong một phương pháp lập lịch được gọi là đa truy nhập phân chia thời gian (TDMA), một khe thời gian được gán lần lượt cho mỗi nút, sử dụng vị trí này nếu nó có thứ gì đó để truyền. Nếu một số nút bận hơn nhiều so với các nút khác, thì TDMA có thể không hiệu quả, vì không có dữ liệu nào được truyền trong các khe thời gian được phân bổ cho các nút im lặng. Trong trường hợp này, một hệ thống đặt phòng có thể được thực hiện, trong đó có ít khe thời gian hơn các nút và một nút chỉ dành một khe khi cần thiết để truyền.
Một biến thể của TDMA là quá trình bỏ phiếu, trong đó bộ điều khiển trung tâm lần lượt hỏi từng nút nếu nó yêu cầu truy cập kênh và một nút chỉ truyền một gói hoặc thông điệp để đáp ứng với thăm dò của nó. Các bộ điều khiển của Smart Smart có thể phản hồi linh hoạt với các nút đột nhiên trở nên rất bận rộn bằng cách bỏ phiếu cho chúng thường xuyên hơn để truyền. Một hình thức bỏ phiếu phi tập trung được gọi là chuyển mã thông báo. Trong hệ thống này, một gói mã thông báo mã thông báo đặc biệt được truyền từ nút này sang nút khác. Chỉ có nút có mã thông báo được ủy quyền để truyền; tất cả những người khác là người nghe.
Truy cập ngẫu nhiên
Các lược đồ truy cập theo lịch trình có một số nhược điểm, bao gồm cả chi phí lớn cần thiết cho quá trình đặt chỗ, bỏ phiếu và mã thông báo và khả năng thời gian nhàn rỗi dài khi chỉ có một vài nút được truyền. Điều này có thể dẫn đến sự chậm trễ lớn trong việc định tuyến thông tin, đặc biệt là khi lưu lượng lớn xảy ra ở các phần khác nhau của mạng tại các thời điểm khác nhau, một đặc điểm của nhiều mạng truyền thông thực tế. Các thuật toán truy cập ngẫu nhiên được thiết kế đặc biệt để cung cấp cho các nút có thứ gì đó để truyền truy cập nhanh hơn vào kênh. Mặc dù kênh dễ bị va chạm gói dưới sự truy cập ngẫu nhiên, các quy trình khác nhau đã được phát triển để giảm xác suất này.
