Стандарт на "Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным"(FDDI) был выпущен ANSI X3Т9.5 (комитет по разработке стандартов)в середине 1980 гг. В этот период быстродействующие АРМ проектировщикауже начинали требовать максимального напряжения возможностейсуществующих локальных сетей (LAN) (в oсновном Ethernet и Token Ring). Возникла необходимость в новой LAN, которая могла бы легко поддерживать эти АРМ и их новые прикладные распределенные системы.Одновременно все большее значение уделяется проблеме надежности сети,т.к. администраторы систем начали переносить критические по назначению прикладные задачи из больших компьютеров в сети. FDDIбыла создана для того, чтобы удовлетворить эти потребности.
После завершения работы над FDDI, ANSI представила его на рассмотрениев ISO. ISO разработала международный вариант FDDI, который полностью совместим с вариантом стандарта, разработанным ANSI.
Хотя реализации FDDI сегодня не столь распространены, как Ethernetили Token Ring, FDDI приобрела значительное число своих последователей, которое увеличивается по мере уменьшения стоимостиинтерфейса FDDI. FDDI часто используется как основа технологий, а также как средство для соединения быстродействующихкомпьютеров, находящихся в локальной области.
Стандарт FDDI определяет 100 Mb/сек. LAN с двойным кольцом и передачей маркера, которая использует в качестве среды передачиволоконно-оптический кабель. Он определяет физический уровень ичасть канального уровня, которая отвечает за доступ к носителю;поэтому его взаимоотношения с эталонной моделью OSI примерно аналогичны тем, которые характеризуют IEEE 802.3 и IЕЕЕ 802.5.
Хотя она работает на более высоких скоростях, FDDI во многомпохожа на Token Ring. Oбe сети имеют одинаковые характеристики,включая топологию (кольцевая сеть), технику доступа к носителю (передача маркера), характеристики надежности (например, сигнализация-beaconing), и др. За дополнительной информацией поToken Ring и связанными с ней технологиями обращайтесь к Главе 6 "Token Ring/IEEE 802.5".
Одной из наиболее важных характеристик FDDI является то, что онаиспользует световод в качестве передающей среды. Световод обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционной медной проводкой, включая защиту данных (оптоволокно не излучаетэлектрические сигналы, которые можно перехватывать), надежность(оптоволокно устойчиво к электрическим помехам) и скорость(потенциальная пропускная способность световода намного выше, чему медного кабеля).
FDDI устанавливает два типа используемoгo оптического волокна:одномодовое (иногда называемое мономодовым) и многомодовое.Моды можно представить в виде пучков лучей света, входящего воптическое волокно под определенным углом. Одномодовое волокнопозволяет распространяться через оптическое волокно только одномумоду света, в то время как многомодовое волокно позволяет распространяться по оптическому волокну множеству мод света.Т.к. множество мод света, распространяющихся по оптическому кабелю,могут проходить различные расстояния (в зависимости от угла входа),и, следовательно, достигать пункт назначения в разное время(явление, называемое модальной дисперсией), одномодовый световод способен обеспечивать большую полосу пропускания и прогoн кабеля набольшие расстояния, чем многомодовые световоды. Благодаря этимхарактеристикам одномодовые световоды часто используются в качествеосновы университетских сетей, в то время как многомодовый световодчасто используется для соединения рабочих групп. В многомодовом световоде в качестве генераторов света используются диоды, излучающие свет (LED), в то время как в одномодовом световоде обычно применяются лазеры.
FDDI определяется 4-мя независимыми техническими условиями(смотри Рис. 7-1 "Стандарты FDDI"):
FDDI устанавливает применение двойных кольцевых сетей. Трафик поэтим кольцам движется в противоположных направлениях. В физическомвыражении кольцо состоит из двух или более двухточечных соединениймежду смежными станциями. Одно из двух колец FDDI называется первичным кольцом, другое-вторичным кольцом. Первичное кольцоиспользуется для передачи данных, в то время как вторичное кольцо обычно является дублирующим.
"Станции Класса В" или "станции, подключаемые к одному кольцу" (SAS)подсоединены к одной кольцевой сети; "станции класса А" или "станции,подключаемые к двум кольцам" (DAS) подсоединены к обеим кольцевымсетям. SAS подключены к первичному кольцу через "концентратор",который обеспечивает связи для множества SAS. Koнцентратор отвечаетза то, чтобы отказ или отключение питания в любой из SAS не прерываликольцо. Это особенно необходимо, когда к кольцу подключен РС или аналогичные устройства, у которых питание часто включается и выключается.
На Рис. 7-2 "Узлы FDDI: DAS, SAS и концентратор" представленатипичная конфигурация FDDI, включающая как DAS, так и SAS.
Каждая DAS FDDI имеет два порта, обозначенных А и В. Эти портыподключают станцию к двойному кольцу FDDI. Следовательно, как этопоказано на Рис. 7-3 "Порты DAS FDDI", каждый порт обеспечиваетсоединение как с первичным, так и со вторичным кольцом.
FDDI поддерживает распределение полосы пропускания сети в масштабе реального времени, что является идеальным для ряда различных типовприкладных задач. FDDI обеспечивает эту поддержку путем обозначениядвух типов трафика: синхронного и асинхронного. Синхронный трафик может потреблять часть общей полосы пропускания сети FDDI, равную100 Mb/сек; остальную часть может потреблять асинхронный трафик.Синхронная полоса пропускания выделяется тем станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Например, наличие такой возможности помогает при передаче голоса и видеоинформации. Другиестанции используют остальную часть полосы пропускания асинхронно.Спецификация SMT для сети FDDI определяет схему распределенныхзаявок на выделение полосы пропускания FDDI.
Распределение асинхронной полосы пропускания производится с использованием восьмиуровневой схемы приоритетов. Каждой станции присваивается определенный уровень приоритета пользования асинхронной полосой пропускания. FDDI также разрешает длительные диалоги, когда станции могут временно использовать всю асинхронную полосу пропускания. Механизм приоритетов FDDI может фактически блокировать станции, которые не могут пользоваться синхронной полосой пропускания и имеют слишком низкий приоритет пользованияасинхронной полосой пропускания.
FDDI характеризуется рядом особенностей отказоустойчивости. Основнойособенностью отказоустойчивости является наличие двойной кольцевой сети. Если какая-нибудь станция, подключенная к двойной кольцевой сети, отказывает, или у нее отключается питание, или если поврежден кабель, то двойная кольцевая сеть автоматически "свертывается"("подгибается" внутрь) в одно кольцо, как показано на Рис.7-4"Конфигурация восстановления кольца при отказе станции". При отказеСтанции 3, изображенной на рисунке, двойное кольцо автоматическисвертывается в Станциях 2 и 4, образуя одинарное кольцо. ХотяСтанция 3 больше не подключена к кольцу, сеть продолжает работатьдля оставшихся станций.
На Рис. 7-5 "Конфигурация восстановления сети при отказе кабеля"показано, как FDDI компенсирует отказ в проводке. Станции 3 и 4свертывают кольцо внутрь себя при отказе проводки между этимистанциями.
По мере увеличения размеров сетей FDDI растет вероятность увеличениячисла отказов кольцевой сети. Если имеют место два отказа кольцевой сети, то кольцо будет свернуто в обоих случаях, что приводит к фактическому сегментированию кольца на два отдельных кольца, которые не могут сообщаться друг с другом. Последующие отказы вызовут дополнительную сегментацию кольца.
Для предотвращения сегментации кольца могут быть использованыоптические шунтирующие переключатели, которые исключают отказавшиестанции из кольца. На Рис. 7-6 показано "Использование оптическогошунтирующего переключателя".
Устройства, критичные к отказам, такие как роутеры илиглавные универсальные вычислительные машины, могут использовать другую технику повышения отказоустойчивости, называемую "двойным подключением" (dual homing), для того, чтобы обеспечитьдополнительную избыточность и повысить гарантию работоспособности. При двойномподключении критичное к отказам устройство подсоединяется к двум концентраторам. Одна пара каналов концентраторов считается активным каналом; другую пару называют пассивным каналом. Пассивный канал находится в режиме поддержки до тех пор, пока не будет установлено, что основной канал (или концентратор, к которому он подключен) отказал. Если это происходит,то пассивный канал автоматически активируется.
Форматы блока данных FDDI (представлены на Рис. 7-7) аналогичныформатам Token Ring.
The high cost of fiber-optic cable has been a major impediment to the widespread deployment of FDDI to desktop computers. At the same time, shielded twisted-pair (STP) and unshielded twisted-pair (UTP) copper wire is relatively inexpensive and has been widely deployed. The implementation of FDDI over copper wire is known as Copper Distributed Data Interface (CDDI).
Before FDDI could be implemented over copper wire, a problem had to be solved. When signals strong enough to be reliably interpreted as data are transmitted over twisted-pair wire, the wire radiates electromagnetic interference (EMI). Any attempt to implement FDDI over twisted-pair wire had to ensure that the resulting energy radiation did not exceed the specifications set in the United States by the Federal Communications Commission (FCC) and in Europe by the European Economic Council (EEC). Three technologies reduce energy radiation:
In June 1990, ANSI established a subgroup called the Twisted Pair-Physical Medium Dependent (TP-PMD) working group to develop a specification for implementing FDDI protocols over twisted-pair wire. ANSI approved the TP-PMD standard in February 1994. Approval of the standard is pending in Europe.