Базові технології локальних мереж, технологія FDDI

Глава №2: "Базові технології локальних мереж"

3.5. Технологія FDDI

Технологія FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - оптоволоконний інтерфейс розподілених даних - це перша технологія локальних мереж, в якій середовищем передачі даних є волоконно-оптичний кабель. Роботи зі створення технологій та пристроїв для використання волоконно-оптичних каналів у локальних мережах розпочалися у 80-ті роки, незабаром після початку промислової експлуатації подібних каналів у територіальних мережах. Проблемна група ХЗТ9.5 інституту ANSI розробила у період із 1986 по 1988 гг. початкові версії стандарту FDDI, який забезпечує передачу кадрів зі швидкістю 100 Мбіт/с подвійного волоконно-оптичного кільця довжиною до 100 км.

Технологія FDDI багато в чому ґрунтується на технології Token Ring, розвиваючи та вдосконалюючи її основні ідеї. Розробники технології FDDI ставили перед собою як найбільш пріоритетні такі мети:

підвищити бітову швидкість передачі до 100 Мбіт/с;

підвищити стійкість до відмов мережі за рахунок стандартних процедур відновлення її після відмов різного роду - пошкодження кабелю, некоректної роботи вузла, концентратора, виникнення високого рівня перешкод на лінії тощо;

максимально ефективно використовувати потенційну пропускну здатність мережі як асинхронного, так синхронного (чутливого до затримок) трафиків.

Мережа FDDI будується на основі двох оптоволоконних кілець, які утворюють основний та резервний шляхи передачі даних між вузлами мережі. Наявність двох кілець - це основний спосіб підвищення стійкості до відмов у мережі FDDI, і вузли, які хочуть скористатися цим підвищеним потенціалом надійності, повинні бути підключені до обох кільцях.

УВ нормальному режимі роботи мережі дані проходять через всі вузли і всі ділянки кабелю тільки первинного (Primary) кільця, цей режим названий режимомThru- «наскрізним» або «транзитним». Вторинне кільце (Secondary) у цьому режимі не використовується.

У разі будь-якого виду відмови, коли частина первинного кільця не може передавати дані (наприклад, обрив кабелю або відмова вузла), первинне кільце об'єднується з вторинним (рис. 2.16), утворюючи знову єдине кільце. Цей режим роботи мережі називаєтьсяWrap,тобто «згортання» або «згортання» кілець. Операція згортання здійснюється засобами концентраторів та/або мережевих адаптерів FDDI. Для спрощення цієї процедури дані по первинному кільцю завжди передаються в одному напрямку (на діаграмах цей напрямок зображується проти годинникової стрілки), а по вторинному - у зворотному (зображається за годинниковою стрілкою). Тому при утворенні загального кільця з двох кілець передавачі станцій, як і раніше, залишаються підключеними до приймачів сусідніх станцій, що дозволяє правильно передавати та приймати інформацію сусідніми станціями.

технології

Мал. 2.16.Реконфігурація кілець FDDI при відмові

У стандартах FDDI багато уваги приділяється різним процедурам, які дозволяють визначити наявність відмови у мережі, та був зробити необхідну реконфігурацію. Мережа FDDI може повністю відновлювати свою працездатність у разі поодиноких відмов її елементів. При множинних відмови мережа розпадається на кілька не пов'язаних мереж. Технологія FDDI доповнює механізми виявлення відмов технології Token Ring механізмами реконфігурації шляху передачі в мережі, заснованими на наявності резервних зв'язків, що забезпечуються другим кільцем.

Кільця в мережах FDDI розглядаються як загальна роздільнасередовище передачі, тому нею визначено спеціальний метод доступу. Цей метод дуже близький до методу доступу мереж Token Ring і називається методом маркерного (або токенного) кільця - token ring.

Відмінність методу доступу полягає в тому, що час утримання маркера у мережі FDDI не є постійною величиною, як у мережі Token Ring. Цей час залежить від завантаження кільця – при невеликому завантаженні воно збільшується, а при великих перевантаженнях може зменшуватись до нуля. Ці зміни в методі доступу стосуються лише асинхронного трафіку, який не є критичним до невеликих затримок передачі кадрів. Для синхронного трафіку час утримання маркера, як і раніше, залишається фіксованою величиною. Механізм пріоритетів кадрів, аналогічний прийнятому у технології Token Ring, у технології FDDI відсутня. Розробники технології вирішили, що розподіл трафіку на 8 рівнів пріоритетів надмірно і достатньо розділити трафік на два класи - асинхронний та синхронний, останній з яких обслуговується завжди, навіть при перевантаженні кільця.

В іншому пересилання кадрів між станціями кільця на рівні MAC повністю відповідає технології Token Ring. Станції FDDI застосовують алгоритм раннього звільнення маркера, як мережі Token Ring зі швидкістю 16 Мбіт/с.

На рис. 2.17 наведено відповідність структури протоколів технології FDDI семирівневої моделі OSI. FDDI визначає протокол фізичного рівня та протокол підрівня доступу до середовища (MAC) канального рівня. Як і в багатьох інших технологіях локальних мереж, у технології FDDI використовується протокол рівня управління каналом даних LLC, визначений у стандарті IEEE 802.2. Таким чином, незважаючи на те, що технологія FDDI була розроблена і стандартизована інститутом ANSI, а не комітетом IEEE, вона повністювписується у структуру стандартів 802.

локальних

Мал. 2.17.Структура протоколів технології FDDI

Відмінною особливістю технології FDDI є рівень управління станцією -Station Management (SMT).Саме рівень SMT виконує всі функції з управління та моніторингу всіх інших рівнів стеку протоколів FDDI. В управлінні кільцем бере участь кожен вузол мережі FDDI. Тому всі вузли обмінюються спеціальними кадрами SMT управління мережею.

Відмовостійкість мереж FDDI забезпечується протоколами та інших рівнів: за допомогою фізичного рівня усуваються відмови мережі з фізичних причин, наприклад через обрив кабелю, а за допомогою рівня MAC - логічні відмови мережі, наприклад, втрата потрібного внутрішнього шляху передачі маркера та кадрів даних між портами концентратора .

Для передачі синхронних кадрів станція завжди має право захопити маркер під час його надходження. У цьому час утримання маркера має заздалегідь задану фіксовану величину.

Якщо ж станції кільця FDDI потрібно передати асинхронний кадр (тип кадру визначається протоколами верхніх рівнів), то для з'ясування можливості захоплення маркера при його черговому вступі станція повинна виміряти інтервал часу, який пройшов з моменту попереднього приходу маркера. Цей інтервал називаєтьсячасом обороту маркера (Token Rotation Time, TRT). Інтервал TRT порівнюється з іншою величиною - максимально допустимим часом обороту маркера по кільцю Т_0рг. Якщо технології Token Ring максимально допустимий час обороту маркера є фіксованою величиною (2,6 з розрахунку 260 станцій в кільці), то технології FDDI станції домовляються про величину Т_0рг під час ініціалізації кільця. Кожна станція може запропонувати своєзначення Т_0рг, в результаті для кільця встановлюється мінімальне із запропонованих станціями часів. Це дозволяє враховувати потреби програм, що працюють на станціях. Зазвичай синхронним програмам (додаткам реального часу) потрібно частіше передавати дані в мережу невеликими порціями, а асинхронним програмам краще отримувати доступ до мережі рідше, але більшими порціями. Перевага надається станціям, що передають синхронний трафік.