Definition und Bedeutung:
Die Netzwerktopologie (engl. Network Topology) beschreibt den physikalischen oder logischen Aufbau und die Struktur eines Kommunikationsnetzwerks. Sie definiert, wie die einzelnen Geräte (Knoten) in einem Netzwerk miteinander verbunden sind und wie der Datenfluss organisiert ist. Die Wahl der Topologie hat erhebliche Auswirkungen auf die Ausfallsicherheit, Performance, Skalierbarkeit und Kosten eines Netzwerks.
In der industriellen Automatisierung, wo die Zuverlässigkeit und Echtzeitfähigkeit kritisch sind, ist die Topologie von Feldbussen und Industrial Ethernet-Netzwerken von größter Bedeutung.
Gängige Topologien in der Automatisierung:
- Linientopologie (Bus): Alle Geräte sind seriell an eine gemeinsame Leitung angeschlossen. Einfach und kostengünstig, aber der Ausfall eines Geräts oder einer Leitung unterbricht oft die gesamte Kommunikation (z.B. PROFIBUS DP, ältere Ethernet-Busse).
- Sterntopologie: Alle Geräte sind mit einem zentralen Netzwerkgerät (Hub oder Switch) verbunden. Ein Ausfall eines Geräts beeinträchtigt nur dieses Gerät. Hohe Redundanz, aber hoher Verkabelungsaufwand. (Standard für modernes Ethernet).
- Ringtopologie: Geräte sind in einem geschlossenen Ring miteinander verbunden. Bietet hohe Ausfallsicherheit, da bei einer Unterbrechung die Kommunikation über den anderen Pfad aufrechterhalten werden kann (z.B. MRP – Media Redundancy Protocol).
- Baumtopologie (Tree): Eine hierarchische Struktur, die eine Kombination aus Stern- und Linientopologien sein kann.
- Vermaschte Topologie (Mesh): Viele Verbindungen zwischen Geräten. Bietet maximale Redundanz, ist aber sehr komplex und teuer.
Relevanz in der Automatisierung:
Die Wahl der Netzwerktopologie ist entscheidend für das Design eines Automatisierungssystems:
- Ausfallsicherheit/Redundanz: Kritische Anwendungen erfordern redundante Topologien (Ring, Redundante Sterne), um die Verfügbarkeit bei Kabel- oder Geräteausfällen zu gewährleisten.
- Leistung (Performance): Die Topologie beeinflusst die Latenz und den Durchsatz.
- Kosten: Verkabelungsaufwand und benötigte Hardware variieren stark.
- Skalierbarkeit: Wie einfach das Netzwerk erweitert werden kann.
- Diagnose: Die Fehlersuche kann je nach Topologie einfacher oder komplexer sein.
Moderne Industrial Ethernet-Protokolle (z.B. EtherCAT, PROFINET) bieten hohe Flexibilität bei der Wahl der Topologie und unterstützen oft auch hybride Formen, um optimale Lösungen für komplexe Anlagen zu finden.
→ Siehe auch: Industrial Ethernet, Feldbus, Redundanz, MRP (Media Redundancy Protocol), Ethernet, Kommunikation
