1 Технология FDDI.
Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконный интерфейс распре-делённых данных – была первой технологией локальных сетей, которая специально предназначена для использования волоконно-оптического кабеля в качестве среды пере-дачи. Она обеспечивает скорость передачи данных 100 Мбит/с по двойному волоконно-оптическому кольцу длиной до 100 км.
Сети FDDI строятся на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец – это основ-ной способ повысить отказоустойчивость сети. Узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надёжности должны быть подключены к обоим кольцам.
В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабе-ля только первичного кольца, этот режим назван сквозным или транзитным. Вторичное кольцо в этом режиме не используется.
В случае отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные, первичное кольцо объединяется со вторичным (рис. ), вновь образуя единое кольцо. Этот режим ра-боты называется свёртыванием колец. Операция свёртывания производится средствами концентраторов или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении, а по вторичному в обрат-ном. Поэтому при образовании общего кольца передатчики станций по-прежнему остают-ся подключёнными к приёмникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.
В стандарте FDDI много внимания уделяется процедурам, которые позволяют определить отказ в сети, а затем произвести реконфигурацию. Такая сеть может полностью восста-навливать свою работоспособность в случае единичных отказов её элементов. При мно-жественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей. Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для неё определён специальный метод доступа называемый методом маркерного кольца. Отличие метода доступа заключается в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной. Оно зависит от загрузки кольца – при небольшой загрузке увели-чивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля. Эти изменения в мето-де доступа касаются только асинхронного трафика, а для синхронного трафика время удержания маркера остаётся фиксированной величиной. Механизм приоритета кадров в технологии FDDI отсутствует, станции FDDI применяют алгоритмы раннего освобождения маркера. В остальном пересылка кадров между станциями кольца на уровне MAC полно-стью соответствует технологии Token Ring.
Адреса уровня МАС имеют стандартный для технологий IEEE 802 формат. Формат кадра FDDI близок к формату кадра Token Ring, основные отличия заключаются в отсутствии полей приоритетов. Признаки распознавания адреса, ошибки и копирования кадра по-зволяют использовать процедуры обработки кадров станцией-отправителем, промежуточ-ными станциями и станцией-получателем.
На рис.23. приведено соответствие структуры протоколов технологии FDDI семиуровне-вой модели OSI. FDDI определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа к среде (МАС) канального уровня. Отличительной особенностью технологии FDDI является уровень управления станцией – Station Management (SMT). Именно он выполня-ет все функции по управлению и мониторингу всех остальных уровней стека протоколов FDDI. В управлении кольцом принимает участие каждый узел сети FDDI. Поэтому все уз-лы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью.
Отказоустойчивость сетей FDDI обеспечивается протоколами и других уровней: с помо-щью физического уровня устраняются отказы сети по физическим причинам, например из-за обрыва кабеля, а с помощью уровня МАС – логические отказы сети, например поте-ря нужного внутреннего пути передачи маркера и кадров данных между портами концен-тратора.
Для передачи синхронных кадров станция всегда имеет право захватить маркер при его поступлении. При этом время удержания маркера имеет заранее заданную фиксирован-ную величину. Если же станции кольца FDDI нужно передать асинхронный кадр (тип кад-ра определяется протоколами верхних уровней), то для выяснения возможности захвата маркера при его очередном появлении станция должна измерить интервал времени, кото-рый прошёл с момента предыдущего прихода маркера. Этот интервал называется време-нем оборота маркера (TRT). Интервал TRT сравнивается с другой величиной – максималь-но допустимым временем оборота маркера по кольцу T_Opr. В технологии FDDI станции договариваются о величине T_Opr во время инициализации кольца. Каждая станция мо-жет предложить своё значение T_Opr, в результате для кольца устанавливается мини-мальное из предложенных станциями времён. Это позволяет учитывать потребности при-ложений, работающих на станциях. Обычно синхронным приложениям реального времени нужно чаще передавать данные в сеть небольшими порциями, а асинхронным приложе-ниям лучше получать доступ к сети реже, но большими порциями. Предпочтение отдаётся станциям, передающим синхронный трафик.
Таким образом, при очередном поступлении маркера для передачи асинхронного кадра сравнивается фактическое время оборота маркера TRT с максимально возможным T_Opr. Если кольцо не перегружено, то приходит раньше, чем истекает интервал T_Opr, то есть TRT< T_Opr. В этом случае станции разрешается захватить маркер и передать свой кадр в кольцо. Время удержания маркера THT равно разности T_Opr –TRT, и в течение этого времени станция передаёт в кольцо столько асинхронных кадров, сколько успеет.
Если же кольцо перегружено и маркер опоздал, то интервал TRT будет больше T_Opr. В этом случае станция не имеет права захватить маркер для асинхронного кадра. Если все станции в сети хотят передавать только асинхронные кадры, а маркер сделал оборот по кольцу слишком медленно, то все станции пропускают маркер в режиме повторения, мар-кер быстро делает очередной оборот и на следующем цикле работы станции уже имеют право захватить маркер и передать свои кадры. Метод доступа FDDI для асинхронного трафика является адаптивным и хорошо регулирует временные перегрузки сети.
В технологии FDDI для передачи световых сигналов по оптическим волокнам реализова-но логическое кодирование 4В/5В в сочетании с физическим кодированием NRZI. Эта схема приводит к передаче по линии связи сигналов с тактовой частотой 125 МГц.
Физический уровень разделён на два подуровня: независимый от среды подуровень PHY (Physical) и зависящий от среды подуровень PMD. В свою очередь PMD делится ещё на два подуровня: для волоконно-оптического кабеля и для неэкранированной витой пары категории 5, называемый TP-PMD. Оптоволоконный подуровень PMD имеет следующие характеристики:
— основная физическая среда – многомодовый оптический кабель 62,5/125 мкм;
— затухание сигнала происходит при предельном расстоянии между станциями у много-модового кабеля – 2 км, у одномодового – до 10-40 км, в зависимости от качества кабеля;
— для передачи используется свет с длиной волны в 1300 нм.
Подуровень TP-PMD определяет возможность передачи данных между станциями по ви-той паре в соответствии с методом физического кодирования MLT-3, использующего два уровня потенциала + и – для представления данных в кабеле. Дл получения равномерно-го по мощности спектра сигнала данные перед физическим кодированием проходят через скремблер. Максимальное расстояние между узлами в соответствии со стандартом TP-PMD равно 100 м.
Максимальная общая длина кольца FDDI составляет 100 км, максимальное число стан-ций с двойным подключением в кольце –500.
