Характеристика технологии FDDI в КС

     Если  же станции кольца FDDI нужно передать асинхронный кадр³, то для выяснения возможности захвата маркера при его очередном появлении станция должна измерить интервал времени, который прошел с момента предыдущего прихода маркера.

     Этот  интервал называется временем оборота  маркера (Token Rotation Time, TRT). Интервал TRT сравнивается с другой величиной – максимально допустимым временем оборота маркера по кольцу Т_Орr.

     Если  в технологии Token Ring максимально  допустимое время оборота маркера  является фиксированной величиной (2,6 с из расчета 260 станций в кольце), то в технологии FDDI станции договариваются о величине Т_Орr во время инициализации кольца.

     Каждая  станция может предложить свое значение Т_Орr, в результате для кольца устанавливается  минимальное из предложенных станциями  времен. Это позволяет учитывать  потребности приложений, работающих на станциях.

     Обычно  синхронным приложениям (приложениям  реального времени) нужно чаще передавать данные в сеть небольшими порциями, а асинхронным приложениям лучше  получать доступ к сети реже, но большими порциями. Предпочтение отдается станциям, передающим синхронный трафик.

     Таким образом, при очередном поступлении  маркера для передачи асинхронного кадра сравнивается фактическое  время оборота маркера TRT с максимально  возможным Т_Орr. Если кольцо не перегружено, то маркер приходит раньше, чем истекает интервал Т_Орr, то есть TRT < Т_Орг.

       В этом случае станции разрешается  захватить маркер и передать  свой кадр (или кадры) в кольцо. Время удержания маркера ТНТ  равно разности Т_Орr - TRT, и в  течение этого времени станция  передает в кольцо столько асинхронных кадров, сколько успеет.

     Если  же кольцо перегружено и маркер опоздал, то интервал TRT будет больше Т_Орr. 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.

     1.3 Отказоустойчивость технологии FDDI

     FDDI характеризуется рядом особенностей  отказоустойчивости. Основной особенностью  отказоустойчивости является наличие двойной кольцевой сети. Если какая-нибудь станция, подключенная к двойной кольцевой сети, отказывает, или у нее отключается питание, или если поврежден кабель, то двойная кольцевая сеть автоматически "свертывается" ("подгибается" внутрь) в одно кольцо.

     Одновременное подключение к первичному и вторичному кольцам называется двойным подключением – Dual Attachment, DA. Подключение только к  первичному кольцу называется одиночным  подключением – Single Attachment, SA.

     По  мере увеличения размеров сетей FDDI растет вероятность увеличения числа отказов кольцевой сети. Если имеют место два отказа кольцевой сети, то кольцо будет свернуто в обоих случаях, что приводит к фактическому сегментированию кольца на два отдельных кольца, которые не могут сообщаться друг с другом. Последующие отказы вызовут дополнительную сегментацию кольца.  
Устройства, критичные к отказам, такие как роутеры или главные универсальные вычислительные машины, могут использовать другую технику повышения отказоустойчивости, называемую "двойным подключением" (dual homing), для того, чтобы обеспечить дополнительную избыточность и повысить гарантию работоспособности. При двойном подключении критичное к отказам устройство подсоединяется к двум концентраторам.

     Одна  пара каналов концентраторов считается активным каналом; другую пару называют пассивным каналом. Пассивный канал находится в режиме поддержки до тех пор, пока не будет установлено, что основной канал (или концентратор, к которому он подключен) отказал. Если это происходит, то пассивный канал автоматически активируется.

       В стандарте FDDI предусмотрено наличие в сети конечных узлов – станций (Station), а также концентраторов (Concentrator). Для станций и концентраторов допустим любой вид подключения к сети – как одиночный, так и двойной. Соответственно такие устройства имеют соответствующие названия: SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual Attachment Station), SAC (Single Attachment Concentrator) и DAC (Dual Attachment Concentrator).

     В случае однократного обрыва кабеля между  устройствами с двойным подключением сеть FDDI сможет продолжить нормальную работу за счет автоматической реконфигурации внутренних путей передачи кадров между портами концентратора (Приложение Б). Двукратный обрыв кабеля приведет к образованию двух изолированных сетей FDDI.

     Для сохранения работоспособности при  отключении питания в станциях с  двойным подключением, то есть станциях DAS, последние должны быть оснащены оптическими обходными переключателями (Optical Bypass Switch), которые создают обходной путь для световых потоков при исчезновении питания, которое они получают от станции.

     И, наконец, станции DAS или концентраторы DAC можно подключать к двум портам М одного или двух концентраторов, создавая древовидную структуру  с основными и резервными связями.

     По  умолчанию порт В поддерживает основную связь, а порт А – резервную. Такая конфигурация называется  подключением Dual Homing.

     Отказоустойчивость  поддерживается за счет постоянного  слежения уровня SMT концентраторов и  станций за временными интервалами  циркуляции маркера и кадров, а также за наличием физического соединения между соседними портами в сети. В сети FDDI нет  выделенного активного монитора – все станции и концентраторы равноправны, и при обнаружении отклонений от нормы они начинают процесс повторной инициализации сети, а затем и ее реконфигурации.

     Реконфигурация  внутренних путей в концентраторах и сетевых адаптерах выполняется  специальными оптическими переключателями, которые перенаправляют световой луч  и имеют достаточно сложную конструкцию.

     1.4 Рекомендации использования технологии FDDI

     Особенностью  технологии FDDI является сочетание нескольких очень важных для локальных сетей  свойств:

     - высокая степень отказоустойчивости;

     - способность покрывать значительные  территории, вплоть до территорий

     - крупных городов;

     - высокая скорость обмена данными; 

     - возможность поддержки синхронного  мультимедийного трафика; 

     - гибкий механизм распределения  пропускной способности кольца  между станциями; 

     - возможность работы при коэффициенте  загрузки кольца близком к  единице;

     - возможность легкой трансляции  трафика FDDI в трафики 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 Мб/с, но она не позволяет восстанавливать работу сети после однократного обрыва кабеля и не дает возможности работать при большом коэффициенте загрузки сети.

     Одной из наиболее важных характеристик FDDI является то, что она использует световод в качестве передающей среды. Световод обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционной медной проводкой, включая защиту данных (оптоволокно не излучает электрические сигналы, которые можно перехватывать), надежность (оптоволокно устойчиво к электрическим помехам) и скорость (потенциальная пропускная способность световода намного выше, чем у медного кабеля).

     FDDI устанавливает два типа используемoгo  оптического волокна: одномодовое  (иногда называемое мономодовым)  и многомодовое. Моды можно представить  в виде пучков лучей света,  входящего в оптическое волокно  под определенным углом. Одномодовое волокно позволяет распространяться через оптическое волокно только одному моду света, в то время как многомодовое волокно позволяет распространяться по оптическому волокну множеству мод света.

     Т.к. множество мод света, распространяющихся по оптическому кабелю, могут проходить различные расстояния (в зависимости от угла входа), и, следовательно, достигать пункт назначения в разное время (явление, называемое модальной дисперсией), одномодовый световод способен обеспечивать большую полосу пропускания и прогoн кабеля на большие расстояния, чем многомодовые световоды.

     Благодаря этим характеристикам одномодовые  световоды часто используются в  качестве основы университетских сетей, в то время как многомодовый световод часто используется для соединения рабочих групп. В многомодовом световоде в качестве генераторов света используются диоды, излучающие свет (LED), в то время как в одномодовом световоде обычно применяются лазеры.

     За  уникальное сочетание свойств приходится платить - технология FDDI является сегодня самой дорогой 100 Мб 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.

     Многие  современные корпоративные сети построены с использованием технологии FDDI на магистрали в сочетании с  технологиями Ethernet, Fast Ethernet и Token Ring в сетях этажей и отделов.

     Группа  центральных серверов также обычно подключается к магистральному кольцу FDDI напрямую, с помощью сетевых  адаптеров FDDI.

     В связи с появлением более дешевых, чем FDDI 100 Мб технологий, таких как Fast Ethernet и 100VG-AnyLAN, технология FDDI, очевидно, не найдет широкого применения при подключении рабочих станций и создании небольших локальных сетей, даже при увеличении быстродействия этих станций и наличии в сетях мультимедийной информации.

       2Уровни  технологии FDDI

     2.1 Описание физического уровня

     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. К наиболее важным служебным символам относиться символ Idle- простой, который постоянно передается между портами в течение пауз между передачей кадров данных. За счет этого 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 производиться 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 соединение⁴. Если соединение корректно, то далее выполняется тест качества канала при передаче символов кодов 4В/5В, а затем проверяется работоспособность уровня МАС соединенных устройств путем передачи нескольких кадров МАС. Если все тесты прошли успешно, то физическое соединение считается установленным. Работу по установлению физического соединения контролирует протокол управления  станцией SMT.