Структура портов для абонентов DAS и SAS, а также  концентратора DAC видна на рис. 2. Концентратор SAC имеет один порт S для включения  в одинарное кольцо и несколько  портов М для подключения абонентов SAS.

      Рис. 2. Объединение  устройств сети FDDI

     Стандарт FDDI предусматривает также возможность  реконфигурации сети с целью сохранения ее работоспособности в случае повреждения  кабеля (рис. 3).

     На  рисунке изображен случай, когда участок кабеля исключается из кольца, но целостность сети при этом не нарушается вследствие перехода на одно кольцо вместо двух (то есть абоненты DAS начинают работать, как абоненты SAS). Это равносильно процедуре сворачивания кольца в сети Token-Ring.

      Рис. 3. Реконфигурация сети FDDI при повреждении кабеля

     Кроме абонентов (станций) и концентраторов в сети FDDI применяются обходные коммутаторы (bypass switch). Обходные коммутаторы включаются между абонентом и кольцом  и позволяют отключить абонента от кольца в случае его неисправности. Управляется обходной коммутатор электрическим  сигналом от абонента. В зависимости  от управляющего сигнала он или включает абонента в кольцо или же исключает  его из кольца, замыкая его на самого себя (рис. 4). 
 
 
 
 
 
 

      Рис. 4. Включение  обходного коммутатора

     При использовании обходных коммутаторов необходимо учитывать дополнительные затухания, вносимые ими (около 2,5 дБ на один коммутатор).

     В отличие от метода доступа, предлагаемого  стандартом IEEE 802.5, в FDDI применяется  так называемая множественная передача маркера. Если в случае сети Token-Ring новый (свободный) маркер передается абонентом  только после возвращения к нему его пакета, то в FDDI новый маркер передается абонентом сразу же после  окончания передачи им пакета (подобно  тому, как это делается при методе ETR в сети Token-Ring). Последовательность действий здесь следующая:

1. Абонент, желающий передавать, ждет маркера, который идет за каждым пакетом.
2. Когда маркер пришел, абонент удаляет его из сети и передает свой пакет. Таким образом, в сети может быть одновременно несколько пакетов, но только один маркер.
3. Сразу после передачи своего пакета абонент посылает новый маркер.
4. Абонент-получатель, которому адресован пакет, копирует его из сети и, сделав пометку в поле статуса пакета, отправляет его дальше по кольцу.
5. Получив обратно по кольцу свой пакет, абонент уничтожает его. В поле статуса пакета он имеет информацию о том, были ли ошибки, и получил ли пакет приемник.

     В сети FDDI не используется система приоритетов  и резервирования, как в Token-Ring. Но предусмотрен механизм адаптивного  планирования нагрузки.

     Каждый  абонент ведет свой отсчет времени, сравнивая реальное время обращения  маркера по кольцу (TRT – Token-Rotation Time) с заранее установленным контрольным (операционным) временем его прибытия (T_OPR).

     Если  маркер возвращается раньше, чем установлено T_OPR, то делается вывод о том, что  сеть загружена мало, и, следовательно, абонент может передавать всю  информацию в асинхронном режиме, то есть независимо от других. Для этого  абонент может использовать весь оставшийся временной интервал (T_OPR –TRT).

     Если  же маркер возвращается позже, чем установлено T_OPR, то сеть загружена сильно, и абонент  может передавать только самую важную информацию в течение того интервала  времени, который отводится ему  в синхронном режиме.

     Величина T_OPR выбирается на этапе инициализации  сети всеми абонентами в процессе состязания.

     Такой механизм позволяет абонентам гибко  реагировать на загрузку сети и автоматически  поддерживать ее на оптимальном уровне.

     Для правильной работы сети задержка прохождения  сигнала по кольцу должна быть ограничена. Так, в случае максимальной длины  кольца 20 км и максимальном количестве абонентов 1000 полное время задержки не должно превышать 1,617 мс.

     Форматы маркера (рис. 5) и пакета (рис. 6) сети FDDI несколько отличаются от форматов, используемых в сети Token-Ring.

     

     Рис. 5. Формат маркера FDDI 

     

     Рис. 6. Формат пакета FDDI 
 

     Назначение  полей:

• Преамбула (Preamble) используется для синхронизации. Первоначально она содержит 64 бита, но абоненты, через которых проходит пакет, могут менять ее размер.
• Начальный разделитель (SD— Start Delimiter) выполняет функцию признака начала кадра.
• Байт управления (FC – Frame Control) содержит информацию о пакете (размер поля адреса, синхронная/асинхронная передача, тип пакета – служебный или информационный, код команды).
• Адреса приемника и источника (SA – Source Address и DA – Destination Address) могут быть 6-байтовыми (аналогично Ethernet и Token-Ring) или 2-байтовыми.
•   Поле данных (Info) имеет переменную длину (от 0 до 4478 байт). В служебных (командных) пакетах поле данных обладает нулевой длиной.
•   Поле контрольной суммы (FCS – Frame Check Sequence) содержит 32-битную циклическую контрольную сумму пакета (CRC).
• Конечный разделитель (ED – End Delimiter) определяет конец кадра.
•   Байт состояния пакета (FS – Frame Status) включает в себя бит обнаружения ошибки, бит распознавания адреса и бит копирования (аналогично Token-Ring).

    Формат  байта управления сети FDDI (рис. 7):

• Бит класса пакета определяет тип пакета: синхронный или асинхронный.
• Бит длины адреса устанавливает, какой адрес (6-байтовый или 2-байтовый) используется в данном пакете.
• Поле типа пакета (два бита) определяет, управляющий это пакет или информационный.
• Поле кода команды (четыре бита) указывает на то, какую команду должен выполнить приемник (если это управляющий пакет).

     Рис. 7. Формат байта управления

 

     

Протокол  FDDI

     На  рисунке 8 приведена структура протоколов технологии   FDDI   в сравнении с семиуровневой моделью OSI.   FDDI   определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа к среде (MAC) канального уровня. Как и многие другие технологии локальных сетей, технология   FDDI   использует протокол 802.2 подуровня управления каналом данных (LLC), определенный в стандартах IEEE 802.2 и ISO 8802.2.   FDDI   использует первый тип процедур LLC, при котором узлы работают в дейтаграммном режиме - без установления соединений и без восстановления потерянных или поврежденных кадров.

     

     Рис. 8. Схема протокола FDDI

     Физический  уровень разделен на два подуровня: независимый от среды подуровень PHY (Physical), и зависящий от среды  подуровень PMD (Physical Media Dependent). Работу всех уровней контролирует протокол управления станцией SMT (Station Management).

     Уровень PMD (Physical Media Dependent) обеспечивает необходимые  средства для передачи данных от одной  станции к другой по оптоволокну. В его спецификации определяются:

• Требования к мощности оптических сигналов и к многомодовому оптоволоконному кабелю 62.5/125 мкм;
• Требования к оптическим обходным переключателям (optical bypass switches) и оптическим приемопередатчикам;
• Параметры оптических разъемов MIC (Media Interface Connector), их маркировка;
• Длина волны в 1300 нанометров, на которой работают приемопередатчики;
• Представление сигналов в оптических волокнах в соответствии с методом NRZI.
• Спецификация TP-PMD определяет возможность передачи данных между станциями по витой паре в соответствии с методом MLT-3.

     Уровень PHY (Physical Layer Protocol ) выполняет кодирование  и декодирование данных, циркулирующих  между MAC-уровнем и уровнем PMD, а  также обеспечивает тактирование информационных сигналов. В его спецификации определяются:

• Кодирование информации в соответствии со схемой 4B/5B;
• Правила тактирования сигналов;
• Требования к стабильности тактовой частоты 125 МГц;
• Правила преобразования информации из параллельной формы в последовательную.

     Уровень MAC (Media Access Control ) ответственен за управление доступом к сети, а также за прием  и обработку кадров данных. В нем  определены следующие параметры:

• Протокол передачи токена;
• Правила захвата и ретрансляции токена;
• Формирование кадра;
• Правила генерации и распознавания адресов;
• Правила вычисления и проверки 32-разрядной контрольной суммы.

     Уровень SMT (Station Management ) 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. В  спецификации SMT определено следующее:

• Алгоритмы обнаружения ошибок и восстановления после сбоев;
• Правила мониторинга работы кольца и станций;
• Управление кольцом;
• Процедуры инициализации кольца.

 

 

Заключение

     Разработчики  технологии FDDI старались воплотить в жизнь следующее:

• Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с;
• Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода – повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.;
• Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

     Исходя  из этого, преимуществом технологии FDDI является сочетание нескольких очень важных для локальных сетей свойств:

1. Высокая степень отказоустойчивости;
2. Способность покрывать значительные территории, вплоть до территорий крупных городов;
3. Высокая скорость обмена данными;
4. Детерминированный доступ, позволяющий передавать чувствительные к задержкам приложения;
5. Гибкий механизм распределения пропускной способности кольца между станциями;
6. Возможность работы при коэффициенте загрузки кольца, близком к единице;
7. Возможность легкой трансляции трафика FDDI в графики таких популярных протоколов, как Ethernet и Token Ring за счет совместимости форматов адресов станций и использования общего подуровня LLC.

     Пока FDDI – это единственная технология, которой удалось объединить все  перечисленные свойства. В других технологиях эти свойства также  встречаются, но не в совокупности. Так, технология Fast Ethernet также обладает скоростью передачи данных 100 Мбит/с, но она не позволяет восстанавливать  работу сети после однократного обрыва кабеля и не дает возможности работать при большом коэффициенте загрузки сети (если не принимать во внимание коммутацию Fast Ethernet).

     К недостаткам следует отнести  один – высокую стоимость оборудования. За уникальное сочетание свойств  приходится платить – технология FDDI остается самой дорогой 100-мегабитной технологией. Поэтому ее основные области  применения – это магистрали кампусов и зданий, а также подключение  корпоративных серверов. В этих случаях  затраты оказываются обоснованными  – магистраль сети должна быть отказоустойчивой и быстрой, то же относится к серверу, построенному на базе дорогой мультипроцессорной платформы и обслуживающему сотни  пользователей. Из-за высокой стоимости  оборудования решения на основе FDDI уступают решениям на основе Fast Ethernet при строительстве локальных сетей небольшой протяженности, когда стандарт Fast Ethernet предоставляет оптимальное решение.

 

Список  использованной литературы:

1. Олифер  В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы  // Спб.: Издательский дом Питер, 2002
2. Таненбаум Э. Компьютерные сети // СПб.: Издательский дом Питер, 2003
3. Горностаев Ю.М., Дрожжинов В.И., Виноградов Б.Н., Бобровский Д.Г. Технологии электронных коммуникаций: Т. 42 // М.: Эко-Трендз, 1994.