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 - простой, который постоянно передается между портами в течение пауз между передачей кадров данных.

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 волоконно-оптический 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 эти 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.

Максимальная общая длина кольца FDDI составляет 100 километров, максимальное число станций с двойным подключением в кольце - 500.

Теперь, я предлагаю в виде некоторых таблиц сравнения представить более сгруппировано, основные отличия технологии FDDI, которая не является стандартом комитета IEEE (напоминаю FDDI - это стандарт ANSI), с его стандартными технологиями группы 802: Ethernet 802.3 и Token Ring 802.5.

Сравнение FDDI с технологиями Ethernet и Token Ring

Характеристика	FDDI	EthernetToken Ring
Битовая скорость	100 Мб/с	10 Мб/с16 Мб/c
Топология	Двойное кольцо деревьев	Шина/звездаЗвезда/кольцо
Метод доступа	Доля от времени оборота токена	CSMA/CDПриоритетная система резервирования
Среда передачи данных	Многомодовое оптоволокно, неэкранированная витая пара	Толстый коаксиал, тонкий коаксиал, витая пара, оптоволокноЭкранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно
Максимальная длина сети (без мостов)	200 км (100 км на кольцо)	2500 м1000 м
Максимальное расстояние между узлами	2 км (-11 dB потерь между узлами)	2500 м 100 м
Максимальное количество узлов	500 (1000 соединений)	1024260 для экранированной витой пары, 72 для неэкранированной витой пары
Тактирование и восстановление после отказов	Распределенная реализация тактирования и восстановления после отказов	Не определеныАктивный монитор

Как мы отмечали в самом начале знакомства с технологией FDDI, она разрабатывалась для применения в ответственных участках сетей - на магистральных соединениях между крупными сетями, например сетями зданий, а также для подключения к сети высокопроизводительных серверов. Поэтому главным для разработчиков было обеспечить высокую скорость передачи данных, отказоустойчивость на уровне протокола и большие расстояния между узлами сети.

Всех этих целей успешно достигли. В результате технология FDDI получилась весьма качественной, но и весьма дорогой. Даже появление более дешевого варианта для витой пары не намного снизило стоимость подключения одного узла к сети FDDI.

Поэтому практика показала, что основной областью применения технологии FDDI стали именно магистрали сетей, состоящих из нескольких зданий, а также сети масштаба крупного города, то есть класса MAN, а не просто локальные сети персональных компьютеров и небольших серверов (все-таки очень дорогое удовольствие).

А поскольку оборудование FDDI выпускается уже около 10 лет, значительного снижения его стоимости ожидать не приходится.

В результате сетевые специалисты с начала 90-х годов стали искать пути создания сравнительно недорогих и в то же время высокоскоростных технологий, которые бы так же успешно работали на всех этажах корпоративной сети, как это делали в 80-е годы технологии Ethernet и Token Ring.

Итак, давайте теперь сделаем несколько обобщающих выводов из нашего знакомства с основными особенностями технология FDDI:

1. FDDI первой использовала волоконно-оптический кабель в локальных сетях, а также работу на скорости 100 Мбит/с.

2. Существует значительная "схожесть" между технологиями Token Ring и FDDI: для обеих характерны кольцевая топология и маркерный метод доступа.

3. Технология FDDI является наиболее отказоустойчивой технологией локальных сетей. При однократных отказах кабельной системы или станции сеть, за счет "сворачивания" двойного кольца в одинарное, остается вполне работоспособной.

4. Маркерный метод доступа FDDI работает по-разному для синхронных и асинхронных кадров (тип кадра определяет станция). Для передачи синхронного кадра станция всегда может захватить пришедший маркер на фиксированное время. Для передачи асинхронного кадра станция может захватить маркер только в том случае, когда маркер выполнил оборот по кольцу достаточно быстро, что говорит об отсутствии перегрузок кольца. Такой метод доступа, во-первых, отдает предпочтение синхронным кадрам, а во-вторых, регулирует загрузку кольца, притормаживая передачу несрочных асинхронных кадров.

5. В качестве физической среды технология FDDI использует волоконно-оптические кабели и UTP категории 5 (этот вариант физического уровня называется TP-PMD).

6. Максимальное количество станций двойного подключения в кольце - 500, максимальный диаметр двойного кольца - 100 км. Максимальные расстояния между соседними узлами для многомодового кабеля равны 2 км, для витой пары UPT категории 5-100 м, а для одномодового оптоволокна зависят от его качества.

23