ІІІ. Викладення нового матеріалу. Мережа FDDI- Fiber Distributed Data Interface- оптиковолокняний розподілений інтерфейс даних - ґрунтується на технології Token Ring

Мережа FDDI - Fiber Distributed Data Interface- оптиковолокняний розподілений інтерфейс даних - ґрунтується на технології Token Ring, розвиваючи й удосконалюючи її основні технічні рішення. Завдання мережної технології - підвищити швидкість і надійність передачі (отказоустойчивость) у випадку ушкодження кабелю або некоректної роботи вузла через високий рівень перешкод. Стандарт FDDI запропонований Американським національним інститутом стандартів ANSI (специфікація ANSI X3T9.5).

Особливістю мережі є використання як середовище волоконно-оптичної лінії зв'язку (ВОЛС). Передача даних виконується зі швидкістю 100 Мбит/з по подвійному кільцю довгої до 100 км. Передані дані піддаються логічному кодуванню виду 4В/5В. З 32 кодових комбінацій символів для передачі даних використовуються 16, дев'ять комбінацій службові, інші - заборонені. Значення керуючих і інформаційних комбінацій наведені в таблиці 14.1.

При такім кодуванні чотирьохбітові дані й керуючі кодові слова передаються п'ятьма бітами. У цьому випадку будь-які групи із чотирьох битів мають мінімум дві зміни позицій, завдяки чому виключаються довгі паузи зміни рівнів сигналів у лінії й тим самим забезпечується стійка синхронізація прийомного пристрою по битках.

П’ятибітові послідовності кодуються лінійним кодом NRZI. Ефективна швидкість передачі кодом 4В/5В становить усього лише 80%. Тому для забезпечення ефективної швидкості 100 Мбіт/с модуляція виробляється із частотою 125 Мгц. У паузах передачі даних між портами безупинно передається 5-бітова синхронізуюча комбінація 11111

- Idle (порожній).

Область застосування FDDI - відповідальні ділянки мереж: магістральні з'єднання між великими мережами (будинками), а також підключення високопродуктивних серверів. Максимальне число станцій у мережі - 500.

Мережа будується на основі двох оптоволоконних кілець, які утворять основний і резервний шляхи передачі (малюнок 14.1). Наявність двох кілець

- це основний спосіб підвищення надійності передачі даних між вузлами. Розрізняють первинне {Primary) і вторинне {Secondary) кільце.

Таблиця 3.1 - Значення символів таблиці кодування 4У/5У

Символи	Значення кодового слова
Ім'я	Кодові слова
I		Idle (Додатковий символ для синхронізації)
Н		Halt (Дозвіл активізації для останова)
		Quiet (Відсутність переходів)
J		Frame delimiter (Роздільник кадру)
К		Frame delimiter
L		Frame delimiter (тільки для FDDI-II)
Т		Frame delimiter
R	ЗОШ	Логічний "0"
S		Логічна " 1"
	НПО	Дані 0 - Вихідна комбінація "0000"
		Дані 1-"0001"
		Дані 2-"0010"
		Дані 3-"ООП"
Е		Дані Е-"1110"
F		Дані F-"1111"
V		Заборонений символ V

У нормальному режимі роботи мережі дані проходять по ділянках тільки первинного кільця. Цей режим називають "наскрізним" або "транзитним". Друге кільце в такому режимі не використається.

Малюнок 14.1 - Топологія двухкольцевой мережі FDDI

У випадку якої-небудь відмови коли частина первинного кільця не може передати дані, (обрив кабелю або відмова вузла) первинне кільце поєднується із вторинним, знову образуя єдине кільце (малюнок 14.2 і 14.3).

Малюнок 14.2 - Відновлення мережі FDDI при ушкодженні кабелю

Режим об'єднання називають згортанням кільця (або згортанням). Операція згортання кільця здійснюється засобами концентраторів або мережних адаптерів FDDI. Для спрощення цієї процедури дані по первинному кільцю передаються в одному напрямку, а по вторинному -у зворотному. У стандартах FDDI багато увазі приділяється різним процедурам, які дозволяють визначити наявність відмови в мережі, а потім зробити необхідну реконфігурацію.

Мережа FDDI може повністю відновлювати свою працездатність у випадку одиничних відмов її елементів. При множинних відмовах мережа розпадається на трохи не зв'язаних мереж. Реконфігурація кільця здійснюється за рахунок спеціальних оптичних перемикачів.

Доступ до середовища в FDDI дуже схожий на доступ в Token Ring. Тут застосовується алгоритм раннього звільнення маркера (Token), тобто станція передає маркер доступу (вільний маркер) наступному комп'ютеру відразу ж після закінчення передачі останнього біта кадру, не чекаючи повернення по кільцю цього кадру з битому підтвердження прийому. Таким чином, по кільцю можуть одночасно просуватися кадри декількох станцій.

Відмінність методу доступу полягає в тому, що час утримання маркера в мережі FDDI не є постійним, як в Token Ring. Час утримання Ц_л - це час володіння середовищем. Після закінчення встановленого інтервалу 1_уд станція зобов'язана припинити передачу власних даних і передати маркер далі по кільцю. Для Token Ring час утримання t_yfl=10 мс. Такий інтервал установлений з тієї причини, щоб за час утримання станція встигла передати хоча б один кадр. Час утримання в FDDI залежить від завантаження кільця. При невеликому завантаженні воно збільшується, а при перевантаженнях може зменшуватися до нуля. Робочі станції на етапі ініціалізації мережі домовляються про величину часу втримання маркера. Кожна станція передає своє значення, а в підсумку для кільця встановлюється мінімальний час.

Формат кадру FDDI близький до формату Token Ring, основна відмінність полягає у відсутності полів пріоритетів (в Token Ring є 8 рівнів). В FDDI установлено два класи трафіка: асинхронний (що допускає затримку) і синхронний. Трафік другого класу обслуговується завжди, навіть при перевантаженнях кільця.

В FDDI мережі немає виділеного активного монітора, а його функцію може виконати будь-яка робоча станція, причому всі станції й концентратори рівноправні. У випадку виявлення відхилень від нормальної роботи мережі вони починають процес повторний ініціалізації мережі, а потім її реконфігурації. Основним параметром правильного функціонування кільця є максимально припустимий час оберту маркера (TRT-fofcen rotation time). Якщо час, що пройшов з моменту останнього проходження маркера, більше припустимого, то передбачається наявність помилки в кільці (порушення функціонування). Для виявлення й усунення порушення роботи кільця в мережі використаються спеціальні процеси:

посилка маркера заявки (Claim Token);

ініціалізація - посилка сигнального (маякового) кадру (Beacon).

У випадку виявлення однієї зі станцій неполадок у кільці, вона посилає маркер заявки Claim Token, у якому втримується відоме цієї станції припустимий час оберту маркера. Після виявлення такого кадру в кільці всі інші станції посилають у мережу маркер заявки зі своїм припустимим часом оберту маркера. Процес ініціалізації виявляється по наявності в кільці багатьох пакетів з маркером заявки. Всі кадри, за винятком мінімум, що має, часу оберту, придушуються. Процес закінчується, як тільки робоча станція зафіксує свій Claim Token, що пройшов по всьому кільцю. У результаті виходить, що всі станції запам'ятовують мінімальне значення TRT. Станція, що має мінімальний час оберту маркера, є відповідальною за посилку в кільце вільного маркера.

Сигнальний процес Beacon служить для локалізації місця порушення в кільці. Під час цього процесу станції посилають тривалий час у кільце сигнальні кадри. Кожна станція, що одержала кадр від верхнього сусіда (звідки приходить повідомлення), припиняє передачу кадрів Beacon. Зрештою, залишаються передавати тільки ті станції, які не виявили кадр від своїх сусідів. На підставі цього визначаються ушкоджені станції.

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 - многомодовий оптиковолокняний кабель (можливий застосування електричної кручений пари).

• Метод доступу - маркерний.

• Швидкість передачі інформації - 100 Мбіт/с (200 Мбіт/с для дуплексного режиму передачі).

Як бачимо, FDDI має більші 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 й припустимій кількості абонентів. До того ж маркерний метод доступу FDDI забезпечує на відміну від CSMA/CD гарантований час доступу й відсутність конфліктів при будь-якому рівні навантаження.

Відзначимо, що обмеження на загальну довжину мережі в 20 км зв'язане не із 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 многомодовому кабелі) визначається саме загасанням сигналів, У кабелі воно не повинне 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.

Є й 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 більше 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 споконвічна FDDI.

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

• Абоненти (станції) класу А (вони ж абоненти подвійного підключення. DAS - Dual-Attachment Stations) підключаються до обох (внутрішнього і зовнішнього) 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 одному (зовнішньому) кільцю мережі. Природно, вони можуть бути більше прості й 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 властиво 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 й крученої пари) концентратор виконує також функцію перетворення електричних сигналів в оптичні й навпаки.

Дата добавления: 2014-01-04