arsirii_ea_setevye_tekhnologii

181

7.7. FDDI - самостоятельный стандарт института ANSI.

Технология Fiber Distributed Data Interface (FDDI) - первая технология,

которая использовала в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель. Технология FDDI - это не совсем технология локальных сетей, она скорее относится к магистральным сетям, потому как имеет большое значение длины сети.

Попытки применения света в качестве среды, несущей информацию, предпринимались давно - еще в 1880 году Александр Белл изобрел устройство, которое передавало речь на расстояние до 200 метров с помощью зеркала, вибрировавшего синхронно со звуковыми волнами и модулировавшего отраженный свет. Работы по использованию света для передачи информации активизировались в 1960-е годы в связи с изобретением лазера, который мог обеспечить модуляцию света на очень высоких частотах, то есть создать широкополосный канал для передачи большого количества информации с высокой скоростью. Примерно в то же время появились оптические волокна, которые могли передавать свет в кабельных системах, подобно тому, как медные провода передают электрические сигналы в традиционных кабелях. Однако потери света в этих волокнах были слишком велики, чтобы они могли быть использованы как альтернатива медным проводам. Недорогие оптические волокна, обеспечивающие низкие потери мощности светового сигнала и широкую полосу пропускания (до нескольких ГГц) появились только в 1970-е годы.

В начале 1980-х годов началось применение оптоволоконных каналов связи для территориальных телекоммуникационных систем.

Немного позже начались также работы по созданию стандартных технологий и устройств для использования оптоволокнных каналов и в локальных сетях.

Работы по обобщению опыта и разработке первого оптоволоконного стандарта для локальных сетей были сосредоточены в Американском Национальном Институте по Стандартизации - ANSI, в рамках специально созданного для этой цели комитета X3T9.5.

Начальные версии различных составляющих частей стандарта FDDI были разработаны комитетом Х3Т9.5 в 1986 - 1988 годах, и тогда же появилось первое оборудование - сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт. Стандарт FDDI взял за основу метода доступа к общей разделяемой среде - маркерный метод доступа, который был уже на то время популярен (он уже использовался в технологии Token Ring). Начальные версии технологии FDDI обеспечивали

183

Внормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary) кольца. Этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или "транзитным" . Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

Вслучае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным вновь образуя единое кольцо.

Этот режим работы сети называется Wrap, то есть "свертывание" или

"сворачивание" колец.

Рис. 7.13 Режим свертывания колец сети FDDI при отказе

Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров технологии FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (на рисунках это направление изображается против часовой стрелки), а по вторичному - в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

Кольца в сетях FDDI, как и в сетях 802.5 рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, для нее определен метод доступа, похожий на метод доступа сетей Token Ring и также называемый методом маркерного кольца - token ring. Рассмотрим этот метод подробнее (см. рис.

7.14).

184

Рис. 7.13 Иллюстрация работы по методу маркерного кольца в сети FDDI

Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - маркер (токен) доступа. После этого она может передавать свои кадры, если они у нее имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена - Token Holding Time (THT).

После истечения времени THT станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать маркер доступа следующей станции. Если же в момент принятия маркера у станции нет кадров для передачи по сети, то она немедленно транслирует маркер следующей станции.

Всети FDDI у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и последующий сосед (downstream neighbor), определяемые ее физическими связями и направлением передачи информации.

Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу.

Нужно отметить, что, если станция захватила маркер и передает свои собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети. Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном по контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки протоколу лежащего выше над FDDI уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции.

Впередаваемом в сеть кадре (также как и у кадра Token Ring) станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования кадра

186

PA - Преамбула (Preamble): 16 или более пустых символов.

SD - начальный разделитель (Starting Delimiter): последовательность 'J' и 'K'. FC - Frame Control: 2 символа, отвечающие за тип информации в поле INFO DA - Адрес получателя (Destination Address): 12 символов, показывающие кому адресован кадр.

SA - Адрес отправителя (Source Address): 12 символов, показывающие адрес отправителя кадра.

INFO - Поле данных (Information Field): 0 до 4478 байтов информации.

FCS - Контрольная сумма (Frame Check Sequence): 8 символов CRC.

ED - Конечный разделитель (Ending Delimiter)

Формат маркера FDDI также близок к формату маркера Token Ring

Рис. 7.15 Структура формата маркера FDDI

Таким образом, несмотря на то что технология FDDI была разработана и стандартизована институтом ANSI, а не комитетом IEEE, она полностью вписывается в структуру стандартов 802

Отличительной особенностью технологии FDDI является выделение еще один уровня - управления станцией - Station Management (SMT) .

В спецификации SMT определено следующее:

−Алгоритмы обнаружения ошибок и восстановления после сбоев;

−Правила мониторинга работы кольца и станций;

−Управление кольцом;

−Процедуры инициализации кольца.

Вуправлении кольцом принимает участие каждый узел сети FDDI. Поэтому все узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью.

7.7.2. Физический уровень технологии FDDI

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.

Так как из 32 комбинаций 5-битных символов для кодирования исходных 4-битных символов нужно только 16 комбинаций, то из оставшихся 16 выбрано несколько кодов, которые используются как служебные.

Самый важный служебный символ - Idle, который постоянно передается между портами в течение пауз между передачей кадров данных.

187

За счет этого символа станции и концентраторы сети FDDI имеют постоянную информацию о состоянии физических соединений своих портов. В случае отсутствия потока символов Idle фиксируется отказ физической связи и производится реконфигурация внутреннего пути концентратора или станции, если это возможно.

При первоначальном соединении кабелем двух узлов их порты сначала выполняют процедуру установления физического соединения. В этой процедуре используются последовательности служебных символов кода 4В/5В, с помощью которых создается некоторый язык команд физического уровня. Эти команды позволяют портам выяснить друг у друга типы портов (А, В, М или S) и решить, корректно ли данное соединение (например, соединение S-S является некорректным и т. п.). Если соединение корректно, то далее выполняется тест качества канала при передаче символов кодов 4В/5В, а затем проверяется работоспособность уровня MAC соединенных устройств путем передачи нескольких кадров MAC. Если все тесты прошли успешно, то физическое соединение считается установленным.

Работу по установлению физического соединения контролирует протокол управления станцией SMT.

Технология FDDI в настоящее время поддерживает волоконнооптический кабель и неэкранированную витую пару категории 5, которая начала использоваться совсем недавно.

Оптоволоконный интерфейс спецификации FDDI определяет:

−Использование в качестве основной физической среды многомодового волоконно-оптического кабеля 62,5/125 мкм.

−Требования к мощности оптических сигналов и максимальному затуханию между узлами сети для стандартного многомодового кабеля требования приводят к предельному расстоянию между узлами в 2 км, а для одномодового кабеля расстояние увеличивается до 10-40 км в зависимости от качества кабеля;

−требования к оптическим обходным переключателям (optical bypass switches) и оптическим приемопередатчикам;

−требования к параметрам оптических разъемов MIC (Media Interface Connector) , их маркировку;

−использование для передачи света с длиной волны в 1300 нм;

−представление сигналов в оптических волокнах в соответствии с методом

NRZI.

Использование витой пары категории 5 определяет возможность передачи данных между станциями по витой паре в соответствии с методом физического кодирования MLT-3.

Для получения равномерного по мощности спектра сигнала данные перед физическим кодированием проходят через скрэмблер.

Максимальное расстояние между узлами в соответствии со в случае использования витой пары cat 5 равно 100 м.