Характеристика технологии FDDI в КС

     Физический  уровень разделен на два подуровня: независимый от среды подуровень  PHY (Physical) и зависящий от среды подуровень PMD.

     Подуровень PMD:

     Уровень PMD (physical layer medium) определяет характеристики транспортной среды, включая оптические каналы, уровни питания, регламентирует частоту ошибок, задает требования к оптическим компонентам и разъемам.

     Технология FDDI в настоящее время поддерживает два подуровня PMD: для волоконно-оптического  кабеля и для неэкранированной витой  пары категории 5. Последний стандарт появился позже оптического и  носит название TP-PMD.

     Оптоволоконный  подуровень PMD обеспечивает необходимые  средства для передачи данных от одной  станции к другой по оптическому  волокну. Его спецификация 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;

     - параметры 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.

     Подуровень TP-PMD определяет возможность передачи данных между станциями по витой  паре в соответствии с методом физического кодирования MLT-3, использующего два уровня потенциала: +V и -V для представления данных в кабеле. Для получения равномерного по мощности спектра сигнала данные перед физическим кодированием проходят через скрэмблер.

     Максимальное  расстояние между узлами в соответствии со стандартом TP-PMD равно 100 м.

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

     Подуровень PHY:

     Подуровень PHY определяет методы кодирования и  модуляции, а также правила изоляции неработоспособной станции, которые мы рассмотрим далее. В оптическом тракте FDDI используется код 4В/5В, в котором группа из 4 бит кодируется группой из 5 бит, называемой символом. Символы из 5 битов подбираются таким образом, чтобы в них содержалось не более двух следующих друг за другом «О». FDDI задействует 8 из 16 символов, не используемых для кодирования данных, в качестве управляющих слов. Эти управляющие слова применяются как разделители и сигнальные слова. Группы из 5 бит передаются с использованием потенциального кода без возврата к нулю с инверсией (NRZI - nonreturn to zero with inversion). При этом методе кодирования биты представляются сигналом, который имеет два значения. Сигнал меняет значение при появлении в исходном двоичном сигнале 1 и не меняет значение при появлении 0. Таким образом, сигнал 4В/5В + NRZI изменяет значение по крайней мере 1 раз за время передачи 3 бит. Фазовая автоподстройка частоты использует эту особенность сигнала для синхронизации генератора с частотой 125 МГц в таймере приемника сигнала с 16-битной преамбулой. Каждый узел использует 10-битный эластичный буфер. Отметим, что частота скачков при передаче сигнала 4В/5В + NRZI составляет 125 МГц, в то время как в манчестерском коде скачки происходили бы с частотой 200 МГц.

     2.2 МАС-уровень

     В соответствии со стандартами IEEE 802 канальный  уровень в локальных сетях  состоит из двух подуровней - LLC и  МАС. Стандарт FDDI не вводит свое определение  подуровня LLC, а использует его сервисы, описанные в документе IEEE 802.2 LLC.

     Подуровень  МАС выполняет в технологии FDDI следующие функции:

     Поддерживает  сервисы для подуровня LLC.

     Формирует кадр определенного формата.

     Управляет процедурой передачи токена.

     Управляет доступом станции к среде.

     Адресует  станции в сети.

     Копирует  кадры, предназначенные для данной станции, в буфер и уведомляет подуровень LLC и блок управления станцией SMT о прибытии кадра.

     Генерирует  контрольную последовательность кадра (CRC) и проверяет ее у всех кадров, циркулирующих по кольцу.

     Удаляет из кольца все кадры, которые сгенерировала  данная станция.

     Управляет таймерами, которые контролируют логическую работу кольца - таймером удержания  токена, таймером оборота токена и  т.д.

     Ведет ряд счетчиков событий, что помогает обнаружить и локализовать неисправности.

     Определяет  механизмы, используемые кольцом для  реакции на ошибочные ситуации - повреждение кадра, потерю кадра, потерю токена и т.д.

     Рассмотрим  работу МАС-уровня с использованием станций с двойным подключением и одним блоком МАС, то есть станция DA/SM. Ее внутренняя структура показана на рисунке (Приложение В).

     В каждом блоке МАС параллельно  работают два процесса: процесс передачи символов - MAC Transmit и процесс приема символов - MAC Receive. За счет этого МАС  может одновременно передавать символы одного кадра и принимать символы другого кадра.

     По  сети FDDI информация передается в форме  двух блоков данных: кадра и токена (Приложение В).

     Рассмотрим  назначение полей кадра:

     Преамбула (Preamble, PA). Любой кадр должен предваряться преамбулой, состоящей как минимум из 16 символов Idle (I). Эта последовательность предназначена для вхождения в синхронизм генератора RCRCLK, обеспечивающего прием последующих символов кадра.

     Начальный ограничитель (Starting Delimiter, SD). Состоит из пары символов JK, которые позволяют однозначно определить границы для остальных символов кадра.

     Поле  управления (Frame Control, FC). Идентифицирует тип кадра и детали работы с  ним. Имеет 8-ми битовый формат и передается с помощью двух символов. Состоит из подполей, обозначаемых как CLFFZZZZ, которые имеют следующее назначение:

     С - говорит о том, какой тип трафика  переносит кадр - синхронный (значение 1) или асинхронный (значение 0).

     L - определяет длину адреса кадра,  который может состоять из 2-х  байт или из 6-ти байт.

     FF - тип кадра, может иметь значение 01 для обозначения кадра LLC (пользовательские  данные) или 00 для обозначения  служебного кадра MAC-уровня. Служебными  кадрами МАС-уровня являются кадры  трех типов - кадры процедуры  инициализации кольца Claim Frame, кадры процедуры сигнализации о логической неисправности Beacon Frame и кадры процедуры управления кольцом SMT Frame.

     ZZZZ - детализирует тип кадра.

     Адрес назначения (Destination Address, DA) - идентифицирует станцию (уникальный адрес) или группу станций (групповой адрес), которой(ым) предназначен кадр. Может состоять из 2-х или 6-ти байт.

     Адрес источника (Source Address, SA) - идентифицирует станцию, сгенерировавшую данный кадр. Поле должно быть той же длины, что  и поле адреса назначения.

     Информация (INFO) - содержит информацию, относящуюся  к операции, указанной в поле управления. Поле может иметь длину от 0 до 4478 байт (от 0 до 8956 символов). Стандарт FDDI допускает размещение в этом поле маршрутной информации алгоритма Source Routing, определенной в стандарте 802.5. При этом в два старших бита поля адреса источника SA помещается комбинация 102 - групповой адрес, комбинация, не имеющая смысла для адреса источника, а обозначающая присутствие маршрутной информации в поле данных.

     Контрольная последовательность (Frame Check Sequence, FCS) - содержит 32-х битную последовательность, вычисленную по стандартному методу CRC-32, принятому и для других протоколов IEEE 802. Контрольная последовательность охватывает поля FC, DA, SA, INFO и FCS.

     Конечный ограничитель (Ending Delimiter, ED) - содержит единственный символ Terminate (T), обозначающий границу кадра. Однако за ним располагаются еще признаки статуса кадра.

     Статус кадра (Frame Status, FS). Первые три признака в поле статуса должны быть индикаторами ошибки (Error, E), распознавания адреса (Address recognized, A) и копирования кадра (Frame Copied, C). Каждый из этих индикаторов кодируется одним символом, причем нулевое состояние индикатора обозначается символом Reset (R), а единичное - Set (S). Стандарт позволяет производителям оборудования добавлять свои индикаторы после трех обязательных.

     На  рисунке (Приложение В) показан формат токена.

     Токен состоит по существу из одного значащего  поля - поля управления, которое содержит в этом случае 1 в поле С и 0000 в поле ZZZZ.

     С помощью операций МАС-уровня станции  получают доступ к кольцу и передают свои кадры данных. Цикл передачи кадра  от одной станции к другой состоит  из нескольких этапов: захвата токена станцией, которой необходимо передать кадр, передачей одного или нескольких кадров данных, освобождением токена передающей станцией, ретрансляцией кадра промежуточными станциями, распознаванием и копированием кадра станцией-получателем и удалением кадра из сети станцией-отправителем.

     Рассмотрим  эти операции.

     Захват  токена. Если станция имеет право  захватить токен, то она после  ретрансляции на выходной порт символов PA и SD токена, удаляет из кольца символ FC, по которому она распознала токен, а также конечный ограничитель ED. Затем она передает вслед за уже переданным символом SD символы своего кадра, таким образом, формируя его из начальных символов токена (Приложение Г ).

     Передача  кадра. После удаления полей FC и ED токена станция начинает передавать символы  кадров, которые ей предоставил для  передачи уровень LLC. Станция может передавать кадры до тех пор, пока не истечет время удержания токена.

     Для сетей FDDI предусмотрена передача кадров двух типов трафика - синхронного  и асинхронного.

     Синхронный  трафик предназначен для приложений, которые требуют предоставления им гарантированной пропускной способности для передачи голоса, видеоизображений, управления процессами и других случаев работы в реальном времени.

     Для такого трафика каждой станции предоставляется  фиксированная часть пропускной способности кольца FDDI, поэтому станция имеет право передавать кадры синхронного трафика всегда, когда она получает токен от предыдущей станции.

     Асинхронный трафик - это обычный трафик локальных  сетей, не предъявляющий высоких  требований к задержкам обслуживания. Станция может передавать асинхронные кадры только в том случае, если при последнем обороте токена по кольцу для этого осталась какая-либо часть неизрасходованной пропускной способности.

     Интервал  времени, в течение которого станция  может передавать асинхронные кадры, называется временем удержания токена (Token Holding Time, THT). Каждая станция самостоятельно вычисляет текущее значение этого параметра по алгоритму, рассмотренному ниже. Рисунок (Приложение Г) иллюстрирует процесс передачи кадра.

     В ходе передачи символов собственного кадра станция удаляет из кольца все поступающие от предыдущей станции символы. Такой процесс называется МАС-заменой (MAC Overwriting).

     Первоначальный  источник удаляемого из сети кадра  не имеет значения - это может  быть и данный МАС-узел, который ранее поместил этот кадр в кольцо, либо другой МАС-узел.

     Процесс удаления кадров во время передачи никогда не приводит к удалению еще  необработанных кадров: если сеть работает корректно, то удаляются только усеченные  кадры, которые образуются либо при захвате токена, либо при удалении своего кадра станцией-источником.