富士エレクトロニクス株式会社

ステップテクニカ技術情報

最終更新日 2017/11/27

ネットワークトポロジーとは?スター型、バス型、リング型を図解

ネットワークトポロジー棒人間

こんにちは、ぎゃろです。

さすがに寒くなってきましたので、ここ最近はもっぱら室内で過ごすことばかりです。テレビを見たり、ゲームをしたり、タブレットで本を読んだり、振り返ってみるとこれらの機器は全てネットにつながっていますね。

十数年前はネット=パソコンという概念しか無かったかと思いますが、最近はテレビやゲームだけではなく、洗濯機や冷蔵庫なんかもインターネット化していて、当たり前のようにスマホと連動できるような世の中になってきています。

こういった世の中にあるいろいろなものをインターネット化することを「IoT」なんかと言ったりする訳なんですよね。(IoTを記事にしだしたら長くなりそうなので細かいことは省きます)

そういった中で今回は身近な例を交えながら、ネットワークの「接続」に焦点を当てた記事を書いていこうと思います。


家庭でのネット配線方法は?

別に知りたくないかと思いますが、我が家のネット配線を例に説明していこうと思います。
ぎゃろ家で主にネット接続しているものは、

  • ・テレビ
  • ・ゲーム機
  • ・ノートパソコン
  • ・タブレット
  • ・スマホ

この5点です。テレビとゲーム機とパソコンは有線、タブレットとスマホはWi-Fiで無線接続しています。

家庭用ネットワーク接続

イメージとしては上の図のように、電話回線からモデムを介してネット回線を引っ張ってきて、ハブ内蔵ルーターによりそれぞれの機器にケーブルあるいは無線で接続している状態です。タブレットとスマホは無線ですが、ケーブル接続している定で見てみると星型のような形に見えることからこの接続方法を「スター型接続」と呼びます。


スター型ネットワークトポロジー

無理やりですが、スター型接続のイメージです。

詳しくは次項で説明しますが、こちらの接続方法のメリットとしてはハブによる自由度の高い配線が可能な点と、例えばテレビにつながっているケーブルが断線したとしても他の機器への影響は与えないという被害を最小限に抑えられる点です。

デメリットとしてはハブが故障してしまうと、つながっている機器全てに影響が出てしまうということですね。

このスター型接続以外にも○○型と呼ばれる接続形態がいくつか存在し、それらのネットワーク構成を総称して「ネットワークトポロジー」と呼ぶのです。


ネットワーク接続形態の紹介

先程のスター型接続を含めた代表的な接続方法を3つあげます。

1. スター型接続

基本的には先ほど説明した内容となりますが、複数の機器(ノード)をハブなどの通信機器を介して自転車の車輪(スポーク状)のように接続する形態をスター型接続と呼びます。

ケーブル配線が他のトポロジーと比べて簡単で自由度が高いため、家庭でのネット配線はこの形が一番ポピュラーではないでしょうか?

下図ようにネットワークをツリー型に構成することも可能なのです。

ツリー型ネットワークトポロジー

2. バス型接続

全ての機器を一筆書きできるような構成の接続形態となります。

メリットとしては他の接続形態よりもケーブルが短く済む、ハブなどの中継装置が不要なためローコストで構築できるという点です。

デメリットとしては一筆書きの配線上、同じバスの中のいずれか1組の端末間でしか通信できず、ケーブル断線が発生した場合、断線したケーブルより先の機器が全て通信できなくなってしまうということです。

バス型ネットワークトポロジー

3. リング型接続

名前の通り各機器を輪っかのように構成する接続形態となります。

単純にバス型の両端をつないだだけではなく、ある機器の信号が次の機器の入力に1対1でつながっていて機器を順に辿ることで伝送路を一巡する形になっています。

辿る順は片方向で固定ですが、基本的には逆順で辿る伝送路も用意し、二重化することが多いです。そうすることによりバス型の欠点だったケーブル断線や機器故障による通信遮断を防ぐことができる訳なのです。

ただ、構築がかなり面倒なため一般家庭やオフィスなどではまず見ることはないでしょう。

リング型ネットワークトポロジー


インターネット以外の事例は?

これまでの説明では主に家庭内でのネット配線を例とさせて頂きましたが、他の事例はどんなものがあるでしょう。まぁまぁ身近なところで言いますと、階数の多いビルなんかは管理が非常に面倒なのです。(たぶん)

例えば、1階にある制御装置によって3階建てのビル全ての機器を制御する必要がある場合、どの接続形態が一番適しているでしょうか?

ビルディングネットワーク1

バス接続の場合は、上の絵ように各フロアの装置を一筆書きするような配線となるかと思います。絵では故意に切断しているように見えますが…、例えば2階から3階へと繋がるケーブルが断線してしまったら3階の制御ができないことになりますね。例えば、エアコンなんかを1階の制御装置で操作しているとしたら、3階の空調は全く効かない状態になってしまうということです。

ビルディングネットワーク2

解決策としては、各フロアにハブを配置してスター接続にしておくと、断線被害は最小限に抑えられるかもしれませんね。(あくまで私の見解ですが)


まとめ

今回はネットワークトポロジーについて説明させていただきました。

インターネットが普及している世の中ですので身近に感じられるかなと思いましたが、家庭のネット環境は無線に切り替わりつつあり、こんな配線考えたことない!という世代の人たちがぞくぞくと出てくることになるかもしれません。時代ですね。

しかしながら、後半説明したビルや工場内などの産業ネットワークへの無線切替えはまだ先と聞いています。無線の場合、やはり突然通信が途絶えたりする問題がまだまだあり、24時間監視が必要な機器などに関しては、一瞬でも通信が途絶えてしまうことにより大きな問題に発展する場合もあるからです。ですので、まだまだケーブル(有線)は主流です!

今回ステップテクニカ製品は一切出てこなかったですが、実はMKYシリーズのハブとなる役目を持つMKY02というデバイスが存在しています。もともとバス接続型のMKYをスター接続へと配線方法を切り替える優れた代物なのです…。

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