Комп'ютерні мережі - Мережі FDDI
Мережа FDDI(від англійського Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконий розподілений інтерфейс даних) - це одна з новітніх розробок стандартів локальних мереж.
Стандарт FDDI був запропонований Американським національним інститутом стандартів ANSI (специфікація ANSI X3T9.5). Потім був прийнятий стандарт ISO 9314, що відповідає специфікаціям ANSI. Рівень стандартизації мережі досить високий.
На відміну від інших стандартних локальних мереж, стандарт FDDI споконвічно орієнтувався на високу швидкість передачі (100 Мбіт/с) і на застосування найбільш перспективного оптоволоконого кабелю. Вибір оптоволокна як середовища передачі визначив такі переваги нової мережі, як висока перешкодозахищеність, максимальна таємність передачі інформації й прекрасна гальванічна розв'язка абонентів.Висока швидкість передачі, що у випадку оптоволоконого кабелю досягається набагато простіше, дозволяє вирішувати багато завдань, недоступних менш швидкісним мережам. Крім того, оптоволоконий кабель легко вирішує проблему передачі даних на відстань декількох кілометрів без ретрансляції, що дозволяє будувати більші по розмірах мережі, що охоплюють навіть цілі міста й мають при цьому всі переваги локальних мереж (зокрема, низький рівень помилок). Все це визначило популярність мережі FDDI, хоча вона поширена ще не так широко, як Ethernet й Token-Ring.
Топологія мережі FDDI - це кільце, найбільш підходяща топологія для оптоволоконого кабелю.
У мережі застосовується два різнонаправлених оптоволоконих кабелі, один із яких звичайно перебуває в резерві, однак таке рішення дозволяє використати й повнодуплексну передачу інформації (одночасно у двох напрямках) з подвоєною ефективною швидкістю в 200 Мбіт/с (при цьому кожний із двох каналів працює на швидкості 100 Мбіт/с). Застосовується й зірково-кільцева топологія з концентраторами, включеними в кільце (як в Token-Ring).
Основні технічні характеристики мережі FDDI.
- Максимальна кількість абонентів мережі - 1000.
- Максимальна довжина кільця мережі - 20 кілометрів.
- Максимальна відстань між абонентами мережі - 2 кілометри.
- Середовище передачі - многомодовий оптоволоконий кабель (можливе застосування електричної крученої пари).
- Метод доступу - маркерний.
- Швидкість передачі інформації - 100 Мбіт/с (200 Мбіт/с для дуплексного режиму передачі).
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 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 - 200 кілометрів.
Є також 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 метрів. Вартість устаткування мережі на електричному кабелі в кілька разів менше. Але ця версія мережі вже не має настільки очевидних переваг перед конкурентами, як споконвічна оптоволокона FDDI. Електричні версії FDDI стандартизовані набагато гірше оптоволоконих, тому сумісність устаткування різних виробників не гарантується.
Стандарт FDDI для досягнення високої гнучкості мережі передбачає включення в кільце абонентів двох типів:
1. Абоненти (станції) класу А (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 резервування кабелю мережі (при ушкодженні основного кабелю використовується резервний). Апаратура цього класу застосовується в самих критичних з погляду швидкодії частинах мережі.
2. Абоненти (станції) класу В (абоненти одинарного підключення, SAS - Single-Attachment Stations) підключаються тільки до одного (зовнішнього) кільця мережі. Вони більш прості й дешеві, у порівнянні з адаптерами класу А, але не мають їхніх можливостей. У мережу вони можуть включатися тільки через концентратор або обхідний комутатор, що відключає їх у випадку аварії.
Стандарт FDDI передбачає також можливість реконфігурації мережі з метою збереження її працездатності у випадку ушкодження кабелю.
Крім абонентів (станцій) і концентраторів у мережі FDDI застосовуються обхідні комутатори (bypass switch). Обхідні комутатори включаються між абонентом і кільцем і дозволяють відключити абонента від кільця у випадку його несправності. Управляється обхідний комутатор електричним сигналом від абонента. Залежно від керуючого сигналу він або включає абонента в кільце або ж виключає його з кільця, замикаючи його на самого себе.
При використанні обхідних комутаторів необхідно враховувати додаткові загасання, внесені ними (близько 2,5 дб на один комутатор).
FDDI визначає чотири типи портів абонентів:
- Порт A призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до первинного (зовнішнього) кільця, а вихід - до вторинного (внутрішнього) кільця.
- Порт B призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до вторинного (внутрішнього) кільця, а вихід - до первинного (зовнішнього) кільця. Порт A звичайно з'єднується з портом B, а порт В - з портом A.
- Порт M (Master) призначений для концентраторів і з'єднує два концентратори між собою або концентратор з абонентом при одному кільці. Порт M як правило з'єднується з портом S.
- Порт S (Slave) призначений тільки для пристроїв одинарного підключення (концентраторів й абонентів). Порт S звичайно з'єднується з портом M.
У мережі FDDI не використається система пріоритетів і резервування, як в Token-Ring. Але передбачений механізм адаптивного планування навантаження.
Кожен абонент веде свій відлік часу, порівнюючи реальний час обігу маркера по кільцю (TRT - Token-Rotation Time) із заздалегідь установленим контрольним (операційним) часом його прибуття (T_OPR).
Якщо маркер повертається раніше, чим установлене T_OPR, то робиться вивід про те, що мережа завантажена мало, і, отже, абонент може передавати всю інформацію в асинхронному режимі, тобто незалежно від інших. Для цього абонент може використати весь часовий інтервал, що залишився (T_OPR -TRT).
Якщо ж маркер повертається пізніше, чим установлене T_OPR, то мережа завантажена сильно, і абонент може передавати тільки найважливішу інформацію протягом того інтервалу часу, що приділяється йому в синхронному режимі.
Величина T_OPR вибирається на етапі ініціалізації мережі всіма абонентами в процесі змагання.
Такий механізм дозволяє абонентам гнучко реагувати на завантаження мережі й автоматично підтримувати її на оптимальному рівні.
Для правильної роботи мережі затримка проходження сигналу по кільцю повинна бути обмежена. Так, у випадку максимальної довжини кільця 200 км і максимальній кількості абонентів 1000 повний час затримки не повинне перевищувати 1,617 мс.
