FDDI - protokół dostępu do medium światłowodowego
Technologia FDDI (ang. Fiber Distributed Data Interface) jest stosowana do
budowy sieci szkieletowych ze względu na jej istotne zalety: duża przepustowość
(100 Mb/s), niezawodność oraz możliwość transmisji na długich dystansach (do
200 km) z maksymalną liczbą stacji rzędu 1000.
Protokół FDDI jest standardem amerykańskim opracowanym przez ANSI (ANSI X3T9.5)
i zaakceptowanym przez ISO (ISO 9314).
Jako metoda dostępu stosowana jest metoda Token Passing oparta na metodzie
dostępu znanej z sieci Token Ring. FDDI używa do transmisji jedynie światłowodu
wykorzystując topologię podwójnego pierścienia. Pierścień podstawowy (ang.
primary ring) służy do transmisji danych, pierścień dodatkowy (ang. secondary
ring) jest połączeniem rezerwowym. Standard nie przewiduje wykorzystania
drugiego pierścienia w celu zwiększenia przepustowości sieci.
Specyfikacja FDDI ANSI X3T9.5
Technologia FDDI jest sprecyzowana w czterech oddzielnych specyfikacjach, z
których każda opisuje określona funkcję:
Podwarstwa dostępu do medium (ang. Media Access Control MAC) specyfikuje zasady
dostępu do medium, formaty przesyłanych ramek, zasady obsługi tokena, sposoby
adresacji, metody zapewnienia niezawodności pracy stacji i sieci.
Podwarstwa protokołu fizycznego (ang. Physcial Layer Protocol PHY) definiuje
sposoby kodowania i dekodowania sygnałów, synchronizuje pracę sieci, zasady
tworzenia ramek. Dla warstwy PXY istnieją gotowe układ scalone.
Podwarstwa medium fizycznego (ang. Physical Medium Dependent PMD) definiuje
długości fali światła i parametry tory światłowodowego.
Blok SMT (ang. Station Management SMT) to zestaw protokołów służących do
zarządzania pracą stacji, zapewniających kontrolę działania sieci jako pewnej
całości, procedury inicjowania pierścienia oraz pracy sieci po awarii.
Warstwa
LLC IEEE 802.2
Podwarstwa kanału logicznego
łącza danych
MAC
Podwarstwa dostępu do medium
Warstwa
PHY
Podwarstwa protokołu fizycznego
SMT
fizyczna
PMD
Podwarstwa medium fizycznego
Typy stacji FDDI
W standardzie FDDI ze względów ekonomicznych nie każda stacja musi być
podłączona do obydwu pierścieni, definiuje się następujące typy stacji i
koncentratorów:
DAS (ang. Dual Attachment Station) stacja podłączona bezpośrednio do obydwu
pierścieni.
DAC (ang. Dual Attachment Concentrator) koncentrator umożliwiający przyłączenie
stacji do podwójnego pierścienia.
DAS (ang. Single Attachment Station) stacja tego typu nie może być podłączona
bezpośrednio pierścienia głównego. Trzeba użyć w tym celu koncentratora.
SAC (ang. Single Attachment Concentrator) koncentrator umożliwiający tworzenia
topologii drzewiastej.
Rozwiązania sieci FDDI
Sieć z pojedynczym koncentratorem z dołączonymi stacjami.
Sieć z drzewem koncentratorów.
Podwójny pierścień stosowany jako szkielet sieci.
Podwójny pierścień z drzewami koncentratorów.
Format ramki i tokena FDDI
Token:
Preambuła
SD
TFC
ED
Ramka:
Preambuła
SD
FC
DA
SA
DANE
CRC
ED
FS
SD (ang. Starting Delimeter) - pole początku ramki.
TFC (ang. Token Frame Control), FC (ang. Frame Control) sterowanie ramką.
DS (ang. Destination Address), SA (ang. Source Address) pola adresowe.
Pole DANE może przechowywać do 4500 bajtów informacji.
CRC (ang. Cyclic Redundancy Check) pole wykrywania błędów.
ED (ang. Ending Delimiter) wskazuje koniec ramki.
FS (ang. Frame Status) pole status ramki.
Warstwa fizyczna FDDI
Warstwa fizyczna definiuje optyczne i mechaniczne charakterystyki światłowodu,
metodę kodowania 4B/5B. Do nadawania i odbioru sygnału stosowane są dwa włókna
światłowodu 1300nm w jednej osłonie. Kodowanie 4B/5B zapewnia wysoką
efektowność transmisji (80% w porównaniu z 50% dla kodu Manchester). Dla metody
4B/5B ciągi czterobitowe kodowane są symbolami 5 bitowymi.
Zakodowana informacja
Symbol
Znaczenie
Zakodowana informacja
Symbol
Znaczenie
Zakodowana informacja
Symbol
Znaczenie
Dane
11010
C
1100
Wskaźniki
11110
0
0000
11011
D
1101
00111
R
zero
01001
1
0001
11100
E
1110
11001
S
jedynka
10100
2
0010
11101
F
1111
Błędy
10101
3
0011
Symbole stanu linii
00001
V lub H
01010
4
0100
00000
Q
Quiet
00010
V lub H
01011
5
0101
11111
I
Idle
00011
V
01110
6
0110
00100
H
Halt
00101
V
01111
7
0111
Oznaczenia początku ramki
00110
V
10010
8
1000
11000
J
SD
01000
V lub H
10011
9
1001
10001
K
SD
01100
V
10110
A
1010
Oznaczenia końca ramki
10000
V lub H
10111
B
1011
01101
T
Wymiana informacji w FDDI
Protokół wymiany informacji dla FDDI opiera się na standardach IEEE 802.5 i
802.5 . Najważniejsze różnice to rozpoczęcie nadawania ramek już w chwili
rozpoznania tokena oraz „uwalnianie” tokena w chwili zakończenia transmisji
ramki nawet, gdy stacja nie zaczęła odbierać wysyłanej przez siebie ramki. FDDI
obsługuje rodzaje ruchu:
Synchroniczny - określona przepływność i opóźnienia.
Asynchroniczny. Ta usługa umożliwia przydział stacjom części przepustowości nie
wykorzystanej dla ruchu synchronicznego.
Niezawodność pracy sieci FDDI (1)
W przypadku awarii stacji lub uszkodzenia światłowodu pierścień jest
automatycznie rekonfigurowany. Nadzór nad rekonfiguracją sieci sprawuje system
zarządzania, będący częścią SMT.
Podstawowym układem wykorzystywanym przy rekonfiguracji sieci optyczny układ
obejścia (ang. optical bypass). To urządzenie po uszkodzeniu stacji lub w
sytuacji braku zasilania odłącza stacje od pierścieni światłowodu w taki
sposób, że sygnał ze stacji poprzedniej przechodzi bezpośrednio do stacji
następnej.
Drugim elementem zapewniającym wysoką niezawodność sieci FDDI jest układ
dodatkowego łącza (ang. Dual Homing). W ten sposób można zabezpieczyć dostęp do
pierścienia urządzeniom o dużym znaczeniu dla sieci (np. serwery). W tym celu
zestawiane jest dodatkowe połączenie (ang. backup link), które jest uaktywniane
po awarii połączenia podstawowego (ang. primary link).
Niezawodność pracy sieci FDDI (2)
Przykład pracy optycznego układu obejścia (ang. optical bypass).
FDDI umożliwia pracę sieci po awarii stacji lub przerwaniu łącza, czyli
przerwaniu pierścienia w jednym miejscu.
Wady i zalety protokołu FDDI
Zalety:
dość duża prędkość transmisji,
zapewnia deterministyczny czas dostępu do łącza,
umożliwia budowę wydajnych sieci szkieletowych, obsługuje transmisję na duże
odległości,
duża niezawodność.
Wady:
skomplikowanie procedur obsługi,
ograniczona topologia pierścienia,
ograniczone możliwości skalowania sieci.
Ewolucja FDDI
FDDI II jest rozszerzeniem standardu FDDI dodającym do typowego,
asynchronicznego i synchronicznego trybu przekazu pakietów obsługę ruchu
izochronicznego. FDDI II posiada klasę usług umożliwiających dostęp do medium w
ściśle określonych chwilach i gwarantujących żądaną przepustowość. W tym celu
wykorzystywana jest zasada dostępu podobno do metody pierścienia szczelinowego
wykorzystywanej między innymi w sieci Cambridge Ring.
Technologia CDDI (ang. Copper Distributed Data Interface) jest implementacją
technologii FDDI przy zastosowaniu kabla typu skrętka na odległość do 100
metrów między stacjami.
100VG-AnyLAN
Jest to rozwiązanie opracowane prze firmy AT&T i Heweltt Packard. Stosowana
jest nowa metoda dostępu określana mianem priorytetowego dostępu na żądanie
(ang. demand priority). Dzięki odpowiedniemu formatowi ramki możliwa jest
współpraca z technologią Ethernet i Token Ring. Zasadniczym elementem sieci
100VG-AnyLAN jest hub 100VG-AnyLAN. Dla skrętki wykorzystywane są 4 pary kabli.
Prędkość transmisji to 100Mb/s.
Model odiesienia ISO/OSI a standard 100VG-AnyLAN
7 warstwowy
model ISO/OSI
Model
100VG-AnyLAN
Wyższe
warstwy (3-7)
Podwarstwa LLC
Priorytetowy algorytm
Warstwa
(typ 1 lub typ 2)
dostępu na żądanie
łącza danych
Podwarstwa
MAC
Algorytm treningu łącza
Podwarstwa
Warstwa
PMI
Mechanizm tworzenia
fizyczna
styk MII
ramki podwarstwy MAC
Podwarstwa
PMD
Styk MDI
PMI (ang. Physical Medium Independent) podwarstwa fizyczna niezależna od
medium.
PMD (ang. Physical Medium Dependent) podwarstwa fizyczna zależna od
zastosowanego medium.
MII (ang. Medium Independent Interface) interfejs łączący podwarstwy PMI i PMD.
MDI (ang. Medium Dependent Interface) interfejs łączący podwarstwy PMD i kabel.
Struktura sieci 100VG-AnyLAN
Struktura sieci 100VG-AnyLAN ma topologie gwiazdy, punktem centralnym jest hub
pierwszego poziomu. Podstawowe element to:
co najmniej jeden hub 100VG-AnyLAN,
co najmniej jedna stacja sieciowa,
połączenia sieciowe,
opcjonalne urządzenia sieciowe (np. routery, przełączniki).
Huby mogą być łączone kaskadowo. Sieci Ethernet, Token Ring, ATM są dołączane
za pomocą mostu lub routera.
Hub 100VG-AnyLAN
Centralnym punktem sieci 100VG-AnyLAN jest hub 100VG-AnyLAN, który pełni rolę
kontrolera zarządzającego dostępem do sieci poprzez powtarzanie szybkiego
skanowania (metoda round robin) swoich portów w celu sprawdzenia żądań obsługi
dołączonych do huba węzłów. Hub po przyjęciu danych kieruje je na port
skojarzony z adresem docelowym pakietu.
Priorytetowy dostęp do medium
Metoda dostępu stosowana w technologii 100VG-AnyLAN to priorytetowy dostęp do
medium na żądanie DPP (ang. Demand Priority Protocol). Stacja sieciowa gotowa
do transmisji wysyła do huba 100VG-AnyLAN sygnał żądania transmisji. Sygnał ten
może mieć normalny lub wysoki priorytet. Jeśli stacja jest w stanie
nieaktywnym, wysyła sygnały Idle (brak aktywności). Hub w sposób sekwencyjny,
począwszy od najniższego numeru portu sprawdza, które z podłączonych do niego
urządzeń zgłaszają gotowość do transmisji. Sekwencje sprawdzania kończy się na
najwyższym, wykorzystywanym, numerze portu. Dla normalnych priorytetów żądań
transmisji hub obsługuje żądania w kolejności numerów portów. Jeśli występuje
żądanie o wysokim priorytecie, to zostaje ono obsłużone w pierwszej
kolejności.
Proces przepytywania przez hub pierwszego poziomu:
PC 1 - Hub poziomu 1 przyjmuje zgłoszenie żądania transmisji od PC 1.
PC 2.1 - Hub poziomu 1 przyjmuje i obsługuje zgłoszenie żądania transmisji
przychodzące na port 2, do którego podłączony jest hub poziomu 2. Ten hub
przejmuje sterowanie i obsługuje żądania na swoich portach.
PC 2.3 - Hub poziomu drugiego kontynuuje obsługę swoich portów.
Serwer 2.8 - Hub poziomu drugiego kontynuuje obsługę swoich portów.
PC 4 - Hub poziomu drugiego obsłużył wszystkie żądania więc hub poziomu 1
przechodzi do obsługi kolejnego portu, na którym pojawiło się zgłoszenie.
Serwer 5 - hub poziomu 1 przechodzi do obsługi kolejnego portu.
PC 8 - hub poziomu 1 przechodzi do obsługi kolejnego portu.
Proces przepytywania, serwer 2.8 zgłasza żądanie o wysokim priorytecie:
PC 1 - Hub poziomu 1 przyjmuje zgłoszenie żądania transmisji od PC 1.
Serwer 2.8 - Obsługa żądania o wysokim priorytecie.
PC 2.1 - Po obsłudze żądania o wysokim priorytecie następuje normalna obsługa
zgłoszeń.
PC 2.3 - Hub poziomu drugiego kontynuuje obsługę swoich portów.
PC 4 - Hub poziomu drugiego obsłużył wszystkie żądania więc hub poziomu 1
przechodzi do obsługi kolejnego portu, na którym pojawiło się zgłoszenie.
Dalej obsługiwane są w niezmienionej kolejności Serwer 5 oraz PC 8.
Podwarstwa fizyczna
Podwarstwa fizyczna realizuje następujące funkcje:
Konwersja oktetów MAC na kwintety i rozdział na 4 strumienie.
Mieszanie (sckrambling) kwintetów za pomocą generatorów liczb losowych
oddzielnie dla każdego kanału.
Kodowanie 5B/6B, polegające na kodowaniu 5-bitowych ciągów na pomocą 6-bitowych
sekstetów. Daje to prędkość transmisji w jednym kanale 25Mb/s przy szybkości
modulacji 30MBodów.
Formatowanie ramki, dodanie preambuły, znaczników ramki.
Kodowanie NRZ, badanie stanu połączenia.
Trening połączeń
Ważną funkcją zdefiniowaną w podwarstwie MAC jest trening połączeń (ang. Link
Training). Funkcja ta ma za zadanie przygotowanie huba i podłączonej do niego
stacji sieciowej do transmisji poprzez określeniu adresu stacji sieciowej i
sprawdzeniu poprawności funkcjonowania układów stykowych i kabla łączącego hub
ze stacją sieciową. W czasie wykonywania funkcji Link Training, hub i stacja
wymieniają między sobą ramki treningowe:
Adres źródłowy (same zero)
Adres źródłowy (zero w przypadku huba)
Żądana konfiguracja (określa status węzła - informacja przesyłana z węzła do
huba)
Dopuszczalna konfiguracja (określa konfigurację sieci - informacja wysyłana z
huba do węzła sieci)
Dane (informacja protoko-larna)
Pole kontrolne FCS
6
6
2
2
580-675
4
Wady i zalety protokołu 100VG-AnyLAN
Zalety:
dość duża prędkość transmisji,
zapewnia deterministyczny czas dostępu do łącza,
umożliwia budowę wydajnych sieci szkieletowych, obsługuje transmisję na duże
odległości,
duża niezawodność.
Wady:
brak urządzeń,
skomplikowanie procedur obsługi,
ograniczona topologia i możliwości skalowania sieci.
Fast Ethernet
Fast Ethernet został opracowany na podstawie technologii Ethernet przez firmy
3Com, SynOptics, Intel i inne. Organizacja IEEE zatwierdziła ten standard w
1995 roku jako IEEE 802.3u. Fast Ethernet stanowi modyfikację funkcjonujących
odmian standardu Ethernet, zwiększając prędkość transmisji do 100 Mb/s.
Zachowana została metoda zarządzania łączem CSMA/CD, co przy zwiększeniu
szybkości transmisji spowodowało dość znaczne ograniczenia dopuszczalnej
rozpiętości sieci. Nie uległ zmianie format ramki, ale zmieniono sposób
kodowania sygnałów w medium fizycznym.
Topologia sieci Fast Ethernet
Warstwy fizyczne Fast Ethernet
standard
100BASE-TX
100BASE-FX
100BASE-T4
przepustowość
100Mb/s
100Mb/s
100Mb/s
standard IEEE
802.3u - 1995
802.3u - 1995
802.3u- 1995
medium
dwie pary kabla UTP lub STP 5 kategorii
dwa włókna światłowodu wielomodowego
cztery pary kabla UTP kategorii 3 lub lepszej
liczba par
2
2
4
liczba par nadających
1
1
3
częstotliwość sygnału
125 MHz
125 MHz
25 MHz
złącze
RJ45
SC, MIC, ST
RJ45
topologia
gwiazda
gwiazda
gwiazda
kodowanie
4B/5B
4B/5B
8B/6T
długość segmentu
100 metrów
150/412/2000 metrów
100 metrów
pełen dupleks
TAK
TAK
NIE
Auto-Negocjacja
Urządzenia Fast Ethernetu mogą współpracować z innymi urządzeniami
Ethernetowymi. Wprowadzono mechanizm Auto-Negocjacji (ang. Auto-Negotiation)
umożliwiający rozpoznawanie trybu pracy urządzeń i wybranie trybu o najwyższym,
akceptowanym przez oba urządzenia priorytecie według następującej kolejności:
100Base-TX Full Duplex
100Base-T4
100Base-TX
10Base-T Full Duplex
10Base-T
Szczegóły mechanizmu Auto-Negocjacji
Mechanizm Auto-Negocjacji używa serii szybkich impulsów łącza FLP (ang. Fast
Link Pulse). Sygnał FLP jest zmodyfikowaną wersją sygnału NLP (ang. Normal Link
Pulse) używanego w sieciach 10Base-T, co umożliwia współpracę urządzeń
standardu 10Base-T z urządzeniami Fast Ethernetu.
Sygnał FLP składa się z 33 impulsów, z których 16 o numerach parzystych
przenosi informację, pozostałe 17 służą do synchronizacji. Odstęp między
impulsami wynosi 62.5ms +/-7ms, a pomiędzy całymi słowami 16ms +/-8ms. Brak
impulsu informacyjnego pomiędzy kolejnymi impulsami synchronizacji oznacza
zero, a pojawienie się impulsu jedynkę.
Każdy hub i karta sieciowa wysyła sygnał FLP, co umożliwia drugiej stronie
zidentyfikowanie możliwości pierwszego urządzenia. System Auto-Negocjacji
pozwala również stosować „ręczne” wymuszenie wymaganego trybu pracy na wybranym
porcie huba.
Ewolucja technologii Ethernet
Wprowadzenie w 1990 roku okablowania UTP oraz zastosowanie w 1992 roku przez
firmę Kaplana transmisji pełnego dupleksu doprowadziło do odejścia od metody
CSMA/CD.
Giga Ethernet
Giga Ethernet to dalsze rozwinięcie technologii, zwiększając prędkość
transmisji do 1 Gb/s. Został zaakceptowany w 1998 roku jako standard IEEE
802.3z. Zachowana została metoda zarządzania łączem CSMA/CD, co przy 10-krotnym
zwiększeniu szybkości transmisji spowodowało dalsze ograniczenia dopuszczalnej
rozpiętości sieci. Gigabitowy Ethernet umożliwia pracę pełnodupleksową na
łączach między specjalizowanymi przełącznikami 100/1000 Mb/s i pomiędzy
przełącznikami a stacjami końcowymi oraz tryb pracy półdupleksowej w przypadku
łączy ze współdzielonym medium, z wykorzystaniem hubów i metody dostępu
CSMA/CD.
Warstwa łącza danych Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet korzysta z formatu ramki 802.3.
Podobnie jak wolniejsze wersje Gigabit Ethernet może działać w trybie pół- oraz
pełnego dupleksu.
Minimalna długość ramki została zwiększona z 64 do 512 bajtów, w celu
zwiększenie średnicy sieci dla metody CSMA/CD.
Dla krótkich ramek Gigabit Ethernet staje się nieefektywny (ramki muszą być
dopełniane do 512 bajtów), dlatego wprowadzona tryb transmisji typu burst. W
tym trybie stacja może transmitować małe ramki aż do osiągnięcia ich sumy
równej 8192 bajty. Przerwy między ramkami będą wypełnione transmisją, czyli
medium będzie zajęte przez cały czas.
Warstwy fizyczne Gigabit Ethernet
standard
1000BASE-T
1000BASE-SX
1000BASE-LX
1000BASE-CX
przepustowość
1000Mb/s
1000Mb/s
1000Mb/s
1000Mb/s
standard IEEE
802.3ab - 1998
802.3z - 1998
802.3z - 1998
802.3z - 1998
medium
kabel 5 lub lepszej kategorii
50 lub 62,5mm. MMF
50 lub 62,5mm. MMF oraz
8-10mm. SMF
150 Om
Twinax
liczba przewodów
4 pary
2 włókna
2 włókna
2 pary
złącze
RJ45
SC
S.C.
HSSC, DB-9
kodowanie
4D-PAM5
8B/10B
8B/10B
8B/10B
długość kabla
100 m
220-550 m
5000 m (SMF)
550 m (MMF)
25 m
pełen dupleks
TAK
TAK
TAK
NIE
Parametry Gigabit Ethernet dla światłowodu
Długość fali
Typ światłowodu
Rozmiar światłowodu
Przepu-
-stowość
Tłumienność
Maks. odległość
1000BASE-SX
850
MMF
50/125mm
400Mhz/km
3,25
500 m
405Mhz/km
3,43
550 m
62,5/125mm
160Mhz/km
2,33
220 m
1000BASE-LX
1300
MMF
50/125mm
400/500 Mhz/km
2,32
550 m
62,5/125mm
500Mhz/km
2,32
550 m
SMF
10/125mm
Duzy/ nieskończony
4,5
5000 m
Porównanie szybkich technologii LAN
Właściwości
FDDI
ATM
100Base-T
1000BASE-SX
Standard
ANSI
ATM Forum
ITU
IEEE 802.3u
IEEE 802.3z/ab
Firmy wspierające
wszystkie
Wiele (Cisco, Bat, 3Com)
wszystkie
wszystkie
Migracja z 10BASE-T
Nowe huby, nowe karty
Nowe huby, nowe karty
łatwa
łatwa
Jakość usług
słaba
rewelacyjna
słaba (CSMA/CD) dobra (przełączana) b. dobra (802.1p)
słaba (CSMA/CD) dobra (przełączana) b. dobra (802.1p)
Szybkość
100 Mb/s
od 25 Mb/s do 622 Mb/s
100 Mb/s
1000 Mb/s
Długość ramki
4500
53
1518
1518
Priorytety
8 poziomów
dla ruchu asynchronicznego
2 poziomy
brak,
8 poziomów (802.1p)
brak,
8 poziomów (802.1p)
Medium
światłowód
UTP, światłowód
UTP 5 kat.
światłowód
Plany na przyszłość
żadne
2,4 Gb/s
Gigabit
Ethernet
10Gb/s
Ethernet
Koszt połączenia (USD, 1999)
2000
-
100
500
Koszt połączenia przełączanego warstwa 2 (USD)
3000
2000
200
1000
Koszt połączenia przełączanego Mb/s (USD)
30
20
2
1
Typ technologii
Ramki, współdzielone medium
Komórki, multipleksacja statystyczna
Ramki, współdzielone lub przełączane medium
Ramki, współdzielone lub przełączane medium
Wprowadzono
1988
1993
1994
1997
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
KW LAN Technologie sieci LAN IIKW LAN Technologie sieci LAN IKW LAN Technologie sieci LAN IKW LAN Technologie sieci LAN IKW LAN Kierunki rozwoju sieciKW LAN Kierunki rozwoju sieciKW LAN Technologia ATMKW LAN Projektowanie sieci LANKW LAN Projetkowanie sieci LAN (2)KW LAN Wprowadzenie do sieci LANKW LAN WstepKW LAN Okablowanie strukturalnewięcej podobnych podstron