Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконный интерфейс распределённых данных – была первой технологией локальных сетей, которая специально предназначена для использования волоконно-оптического кабеля в качестве среды передачи. 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 основной 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 кабеля 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 работы 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 обратном. Поэтому при образовании общего кольца передатчики станций по-прежнему остаются 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 восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов её элементов. При множественных 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 увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля. Эти изменения в методе 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 полностью 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 позволяют использовать процедуры обработки кадров станцией-отправителем, промежуточными станциями и станцией-получателем.

Соответствие структуры протоколов технологии FDDI семиуровневой 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 выполняет все функции по управлению и мониторингу всех остальных уровней стека протоколов FDDI. В управлении кольцом принимает участие каждый узел сети FDDI. Поэтому все узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью.

Отказоустойчивость сетей FDDI обеспечивается протоколами и других уровней: с помощью физического уровня устраняются отказы сети по физическим причинам, например из-за обрыва кабеля, а с помощью уровня МАС – логические отказы сети, например потеря нужного внутреннего пути передачи маркера и кадров данных между портами концентратора.

Для передачи синхронных кадров станция всегда имеет право захватить маркер при его поступлении. При этом время удержания маркера имеет заранее заданную фиксированную величину. Если же станции кольца FDDI нужно передать асинхронный кадр (тип кадра определяется протоколами верхних уровней), то для выяснения возможности захвата маркера при его очередном появлении станция должна измерить интервал времени, который прошёл с момента предыдущего прихода маркера. Этот интервал называется временем оборота маркера (TRT). Интервал TRT сравнивается с другой величиной – максимально допустимым временем оборота маркера по кольцу T_Opr. В технологии FDDI станции договариваются о величине T_Opr во время инициализации кольца. Каждая станция может предложить своё значение T_Opr, в результате для кольца устанавливается минимальное из предложенных станциями времён. Это позволяет учитывать потребности приложений, работающих на станциях. Обычно синхронным приложениям реального времени нужно чаще передавать данные в сеть небольшими порциями, а асинхронным приложениям 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, маркер 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 реализовано 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 многомодового 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 витой паре в соответствии с методом физического кодирования MLT-3, использующего два уровня потенциала + и – для представления данных в кабеле. Дл получения равномерного 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 станций с двойным подключением в кольце –500.