Мережа fddi

Мережа FDDI (від англійського Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконний розподілений інтерфейс даних) - це одна з новітніх розробок стандартів локальних мереж. Стандарт FDDI, запропонований Американським національним інститутом стандартів ANSI (специфікація ANSI X3T9.5), споконвічно орієнтувався на високу швидкість передачі (100 Мбит/с) і на застосування перспективного оптоволоконного кабелю (довжина хвилі світла - 850 нм). Тому в даному випадку розроблювачі не були стиснуті рамками стандартів, що орієнтувалися на низькі швидкості й електричний кабель.

Вибір оптоволокна як середовища передачі визначив такі переваги нової мережі, як висока перешкодозахищеність, максимальна таємність передачі інформації і прекрасна гальванічна розв'язка абонентів. Висока швидкість передачі, що у випадку оптоволоконного кабелю досягається набагато простіше, дозволяє вирішувати багато задач, недоступних менш швидкісним мережам, наприклад, передачу зображень у реальному масштабі часу. Крім того, оптоволоконний кабель легко вирішує проблему передачі даних на відстань декількох кілометрів без ретрансляції, що дозволяє будувати набагато більші за розмірами мережі, що охоплюють навіть цілі міста і мають при цьому всі переваги локальних мереж (зокрема, низький рівень помилок). Досі апаратура FDDI не одержала ще широкого поширення але вважається перспективною.

За основу стандарту FDDI був узятий метод маркерного доступу, передбачений міжнародним стандартом IEEE 802.5 Token-Ring. Невеликі відмінності від цього стандарту визначаються необхідністю забезпечити високу швидкість передачі інформації на великі відстані. Топологія мережі FDDI - це «кільце», причому застосовується два різноспрямованих оптоволоконних кабеля, що дозволяє в принципі використовувати дуплексну передачу інформації з подвоєною ефективною швидкістю в 200 Мбіт/с (при цьому кожний із двох каналів працює на швидкості 100 Мбіт/с). Застосовується і «зірково-кільцева» топологія з концентраторами, включеними в «кільце».

Основні технічні характеристики мережі FDDI наступні:

• максимальна кількість абонентів мережі — 1000;

• максимальна довжина кільця мережі - 20 км;

• максимальна відстань між абонентами мережі - 2 км;

• середовище передачі - багатомодовий оптоволоконний кабель (можливе застосування електричної крученої пари);

• метод доступу – маркерний;

• швидкість передачі інформації — 100 Мбіт/с (200 Мбіт/с для дуплексного режиму передачі).

Отже, FDDI має великі переваги в порівнянні з усіма розглянутими раніше мережами. Навіть мережа Fast Ethernet, що має таку ж пропускну здатність 100 Мбіт/с, не може зрівнятися з FDDI по припустимих розмірах мережі і припустимій кількості абонентів. До того ж маркерний метод доступу FDDI забезпечує на відміну від CSMA/CD гарантований час доступу і відсутність конфліктів при будь-якому рівні навантаження.

Відзначимо, що обмеження на загальну довжину мережі в 20 км зв'язане не з загасанням сигналів у кабелі, а з необхідністю обмеження часу повного проходження сигналу по кільцю для забезпечення гранично припустимого часу доступу. А от максимальна відстань між абонентами (2 км при багатомодовому кабелі) визначається саме загасанням сигналів у кабелі: воно не повинно перевищувати 11 дб. Передбачена також можливість застосування одномодового кабелю, і в цьому випадку відстань між абонентами може досягати 45 кілометрів, а повна довжина кільця - 100 кілометрів.

Використовується і реалізація FDDI на електричному кабелі (CDDI — Copper Distributed Data Interface або TPDDI - Twisted Pair Distributed Data Interface). При цьому використовується кабель категорії 5 з розніманнями RJ-45. Максимальна відстань між абонентами в цьому випадку повинна бути не більш 100 м. Вартість устаткування мережі на електричному кабелі в кілька разів менше. Але ця версія мережі вже не має настільки очевидних переваг перед своїми конкурентами, як оптоелектронна FDDI.

Для передачі даних у FDDI застосовується вже згадуваний код 4В/5В, спеціально розроблений для цього стандарту. Він забезпечує швидкість передачі 100 Мбіт/с при пропускній здатності кабелю 125 мільйонів сигналів у секунду (або 125 Мбод), а не 200 Мбод, як у випадку коду Манчестер-П. При цьому кожним чотирьом бітам переданої інформації ставиться у відповідність п'ять переданих по кабелю бітів. Це дозволяє приймачеві відновлювати синхронізацію вхідних даних один раз на чотири прийнятих біти, тобто досягається компроміс між найпростішим кодом NRZ і тим, що самосинхронізується на кожнім біті - коді Манчестер-ІІ

Стандарт FDDI для досягнення високої гнучкості мережі передбачає включення в «кільце» абонентів двох типів.

А

- 64 - - 65 -

боненти класу А (Attachment Stations) підключаються до обох (внутрішніх і зовнішньому) «кілець» мережі. При цьому реалізується можливість обміну зі швидкістю до 200 Мбіт/с або ж можливість резервування кабелю мережі (при ушкодженні основного кабелю використовується резервний кабель). Апаратура цього класу використовується в самих критичних частинах мережі.

Абоненти (станції) класу В (вони ж абоненти одинарного підключення, SAS - Single-Attachment Stations) підключаються тільки до одного (зовнішнього) кільця мережі. Вони можуть бути більш простими і дешевими, чим адаптери класу А, але не мають їхніх можливостей. У мережу вони можуть включатися тільки через концентратор або обхідний комутатор, що відключає їх у випадку аварії.

Крім власне абонентів (комп'ютерів, терміналів і т.д.), у мережі використовуються зв'язні концентратори (Wiring Concentrators), включення яких дозволяє зібрати в одне місце всі точки підключення з метою контролю за роботою мережі, діагностики несправностей і спрощення реконфігурації. При застосуванні кабелів різних типів (наприклад, оптоволоконного кабелю або крученої пари) концентратор виконує також функцію конвертування (перетворення) електричних сигналів в оптичні і навпаки. Концентратори також бувають подвійного підключення (DAC - Dual-Attachment Concentrator) і одинарного підключення (SAC - Single-Attachment Concentrator).

FDDI визначає чотири типи портів абонентів (станцій):

• порт А визначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до первинного «кільця», а вихід — до вторинного;

• порт В визначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до вторинного «кільця», а вихід - до первинного;

• порт М (Master) визначений для концентраторів і з'єднує два концентратори між собою або концентратор з абонентом;

• порт S (Slave) визначений тільки для пристроїв одинарного підключення і використовується для з'єднання двох абонентів або абонента і концентратора.

Стандарт FDDI передбачає також можливість реконфігурації мережі з метою збереження її працездатності у випадку ушкодження кабелю.

На відміну від методу доступу, пропонованого стандартом IEEE 802.5, у FDDI застосовується так називана множинна передача маркера. Якщо у випадку мережі Token-Ring новий (вільний) маркер передається абонентом тільки після повернення до нього його пакета, то в FDDI новий маркер передається абонентом відразу ж після закінчення передачі їм пакета. Послідовність дій тут наступна:

• абонент, що бажає передавати, чекає маркера, що йде за кожним пакетом;

• коли маркер прийшов, абонент видаляє його з мережі і передає свій пакет;

• відразу після передачі пакета абонент посилає новий маркер.

Одночасно кожен абонент веде свій відлік часу, порівнюючи реальний час звертання маркера (TRT) із заздалегідь установленим контрольним часом його прибуття (РТТ). Якщо маркер повертається раніш, чим установлене РТТ, то робиться висновок, що мережа завантажена мало, і, отже, абонент може спокійно передавати усю свою інформацію. Якщо ж маркер повертається пізніше, чим установлене РТТ, то мережа завантажена сильно, і абонент може передавати тільки саму необхідну інформацію. При цьому величини контрольного часу РТТ можуть установлюватися різними для різних абонентів. Такий механізм дозволяє абонентам гнучко реагувати на завантаження мережі й автоматично підтримувати її на оптимальному рівні.

Стандарт FDDI на відміну від стандарту IEEE 802.5 не передбачає можливості установки пріоритетів пакетів і резервування. Замість цього всі абоненти розділяються на дві групи: асинхронні і синхронні. Асинхронні абоненти - це ті, для яких час доступу до мережі не занадто критичний. Синхронні — це ті, для яких час доступу повинен бути жорстко обмеженим. У стандарті передбачений спеціальний алгоритм, що обслуговує ці типи абонентів.

Формати маркера і пакета мережі FDDI трохи відрізняються від форматів, використовуваних у мережі Token-Ring. Призначення полів наступне.

Преамбула використовується для синхронізації. Спочатку вона містить 64 біта, але абоненти, через які проходить пакет, можуть змінювати її розмір.

Початковий роздільник виконує функцію ознаки початку кадру.

Адреси приймача і джерела можуть бути 6-байтовими (аналогічно Ethernet і Token-Ring) або 2-байтовими.

Поле даних може бути перемінної довжини, але сумарна довжина пакета не повинна перевищувати 4500 байт.

Поле контрольної суми містить 32-бітну циклічну контрольну суму пакета.

Кінцевий роздільник визначає кінець кадру.

Байт стану пакета містить у собі біт виявлення помилки, біт розпізнавання адреси і біт копіювання (всі аналогічно Token-Ring).

Формат байта керування мережі FDDI наступний:

• біт класу пакета визначає, синхронний або асинхронний цей пакет;

• біт довжини адреси визначає, яка адреса (6-байтова або 2-байтова) використовується в даному пакеті;

• поле формату кадру визначає, керуючий це кадр або інформаційний;

• поле типу кадру визначає, до якого типу відноситься даний кадр.

Н

- 66 - - 67 -

езважаючи на очевидні переваги FDDI дана мережа не одержала поки широкого поширення, що зв'язано головним чином з високою вартістю її апаратури (порядку тисячі доларів). Основна область застосування FDDI зараз - це базові, опорні (Backbone) мережі, що поєднують кілька мереж. Застосовується FDDI і для з'єднання потужних робочих станцій або серверів, що вимагають високошвидкісного обміну. Передбачається, що мережа Fast Ethernet може потіснити FDDI, однак переваги оптоволоконного кабелю, маркерного методу керування і рекордний припустимий розмір мережі ставлять у даний час FDDI поза конкуренцією. А в тих випадках, коли вартість апаратури має вирішальне значення, можна на некритичних ділянках застосовувати версію FDDI на основі крученої пари (TPDDI). До того ж вартість апаратури FDDI може сильно зменшиться зі збільшенням обсягу її випуску.