5.8 Стандарт fddi

Стандарт FDDI (Fiber Distributed Data Interface) определяет технологию построения локальных сетей, на базе оптоволоконного кабеля, которая основывается на технологии Token Ring. Стандарт FDDI, разработанный группой ХЗТ9.5 института ANSI обеспечивает передачу кадров по двойному волоконно-оптического кольцу. Протокол специально разрабатывался по аналогии со стандартами Token Ring и IEEE 802,5 и отличается от них теми особенностями, которые необходимы для поддержки большей скорости и больших расстояний. Основными характеристиками протокола FDDI являются:

1. Максимальная скорость передачи данных - 100 Мбит/с;

2. Максимальный размер кадра - 4 Кбайт;

3. Высокая отказоустойчивость;

4. Собственный протокол управления кольцом;

5. Максимальные расстояния между станциями: до 2 км с многомодовым оптоволоконным кабелем, до 60 км с одномодовым оптоволоконным кабелем; до 100 м с неэкранированной витой парой категории 5;

6. Максимальная длина кольца FDDI составляет 100 километров;

7. Максимальное число станций в кольце – 500.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец - это способ повышения отказоустойчивости. В нормальном режиме работы сети данные проходят через узлы и участки кабеля первичного кольца, и этот режим называется «сквозным». Вторичное кольцо в этом режиме не используется. В случае отказа первичного кольца, оно объединяется со вторичным, образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется «свертыванием» колец. Операция свертывания производится концентраторами и/или сетевыми адаптерами FDDI. Для упрощения этой процедуры, данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному - по часовой.

Оба кольца рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, для которой определен специальный метод доступа маркерного кольца. Алгоритм управления доступом к сети основан на таймерных интервалах. В стандарте FDDI различаются асинхронные и синхронные кадры (например, кадры видеопотока), которые должны передаваться в строго фиксированные интервалы времени. Каждая станция кольца учитывает три таймерных интервала:

• Интервал между двумя последовательными приходами маркера;

• Фиксированный интервал, о котором станции договорились при инсталляции;

• Время удержания маркера, в течение которого станция может передавать свои кадры.

Структура кадра данных сети FDDI соответствует структуре кадра данных сети Token Ring, а структура маркера FDDI значительно отличается. Физический уровень в протоколе разделен на два подуровня: независимый от среды подуровень (Physical - PHY), и зависящий от среды подуровень (Physical Media Dependent - PMD). Работу всех подуровней контролирует протокол управления станцией (Station Management - SMT). Уровень PHY выполняет кодирование и декодирование данных, циркулирующих между MAC-подуровнем и уровнем PMD, а также обеспечивает тактирование информационных сигналов. Канальный подуровень MAC ответственен за управление доступом к сети, а также за прием и обработку кадров данных. Протокол SMT выполняет функции по управлению и мониторингу всех уровней стека протоколов FDDI. Все узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью.

Для подключения сетевых устройств к кольцу используются оптические обходные переключатели (Optical Bypass Switch), которые позволяют закоротить входные и выходные оптические волокна и обойти станцию в случае ее выключения. Оптический переключатель питается от станции и состоит из отражающих зеркал или подвижного оптоволокна.

Основной вид кабеля для стандарта Fiber PMD - многомодовый кабель с диаметром сердечника - 62.5 мкм, диаметром отражающей оболочки - 125 мкм и полосой пропускания частот не хуже 500 МГц на км. Кроме основного вида кабеля, допускается использование многомодовых кабелей с диаметром сердечника в 50 мкм, 85 мкм и 100 мкм. Подключение к сети FDDI производится через фотооптические трансиверы, которые преобразуют оптический сигнал в электрический. В качестве физического интерфейса стандарт определяет оптические разъемы MIC (Media Interface Connector), которые обеспечивают подключение 2-х волокон кабеля через вилку MIC к 2-м волокнам розетки MIC порта станции. В качестве источника света допускается использование светодиодов или лазерных диодов с длиной волны – 1,3 мкм. Также применяется одномодовый кабель (Single Mode Fiber - SMF) и разъемы SMF-MIC для этого кабеля. В этом случае дальность физического соединения между соседними узлами может увеличиться до 40 - 60 км, в зависимости от качества кабеля, разъемов и соединений.

При выборе типа кабеля следует иметь в виду, что ослабление сигнала более чем на 11дБ не допустимо, так как число ошибок при передаче данных становится слишком велико. Это ограничение ставит предел на максимальную длину многомодового кабеля до 2 км, когда ослабление достигает 10,5 дБ. При выборе оптических разъемов следует учитывать, что разъем не должен вносить ослабление более 2 дБ. Даже сварка волокон при качественном исполнении должна вносить ослабление сигнала не более 0,3 дБ. Обходные оптические переключатели также вносят ослабление около 3 дБ, поэтому при их использовании предельное расстояние между узлами сокращается вдвое. При прокладке оптического кабеля не допускаются малые радиусы изгибов, которые увеличивают потери света.

Концентраторы, используемые в стандарте FDDI, позволяют подключить к стандартному кольцу шинные и звездообразные сетевые сегменты, создавая иерархические кабельные структуры, что предопределило использование технологии при создании структурированной кабельной системы зданий и кампусов. Концентраторы повышают надежность сети, так как не вынуждают сеть при отключении отдельного узла переходить в аварийный режим обхода, а также снижают стоимость подключения к кольцу.