Sieć LAN w technologii FDDI

Ethernet i Token Ring to obecnie najbardziej rozpowszechnione technologie sieci LAN (Local Area Network).

Ethernet i Token Ring to obecnie najbardziej rozpowszechnione technologie sieci LAN (Local Area Network).

Szczególnie popularna stała się technologia Ethernet 10 Base T ze względu na jej stosunkowo niskie koszty, duże możliwości modyfikacji, dobre parametry niezawodności, łatwość instalowania. Z kolei technologia Token Ring, w której stosuje się deterministyczną metodę dostępu, jest w dalszym ciągu rozwijana dzięki nowym komponentom elektronicznym, stosowanym do produkcji wydajnych kart sieciowych. Przypomnijmy jednak, że: szybkość transmisji w technologii Ethernet to maksymalnie 10 Mb/s, a w technologii Token Ring - 4 Mb/s i 16 Mb/s, zaś odległość stacji sieciowej od koncentratora (huba) nie powinna z reguły przekraczać 100 m. Parametry te okazują się więc niewystarczające w obliczu nowych wymagań stawianych sieciom LAN. Chodzi tu m.in. o: przesyłanie głosu, grafiki, obrazów wideo, zapewnienie dostępu do sieci znacznie większej liczbie stacji roboczych, powiększenie obszaru ogarniętego siecią lub intersiecią i wreszcie zwiększenie jej odporności na zakłócenia oraz zapewnienie wysokiego poziomu niezawodności. Z tej też przyczyny jednemu z komitetów ANSI (American National Standards Institute), kryjącemu się pod kryptonimem X3T9.5 powierzono już w 1982 r. opracowanie i wdrożenie nowego standardu sieci. Nadano mu nazwę FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Co to znaczy FDDI?

Podstawowa norma FDDI opisuje magistralę (backbone) służącą do transportu informacji w postaci pakietów informacyjnych. Magistralę FDDI tworzy podwójny pierścień wykonany z kabla światłowodowego. Szybkość przesyłania informacji w każdym pierścieniu wynosi 100 Mb/s. Przesyłanie odbywa się zgodnie z protokołem przesyłania żetonów (token passing), stosowanym już wcześniej w technologii Token Ring. Pewne części standardu zostały zaakceptowane przez ISO.

Dlaczego dwa pierścienie?

W technologii FDDI stosuje się magistralę w formie podwójnego pierścienia. W każdym pierścieniu informacja krąży w przeciwnym kierunku z szybkością 100 Mb/s. Topologia ta zapewnia dobre parametry niezawodności magistrali. W przypadku np. przerwania jednego z pierścieni lub uszkodzenia czy wyłączenia stacji sieciowej, sieć będzie pracować nadal dzięki automatycznemu zadziałaniu mechanizmu łączącego przerwany pierścień z pierścieniem nieuszkodzonym lub wykluczeniu stacji uszkodzonej czy wyłączonej.

Specyfika architektury sieci FDDI. Interfejsy.

Na rys. 1 pokazano architekturę sieci FDDI. Na uwagę zasługuje sposób podłączania stacji sieciowych do magistrali światłowodowej. Urządzenia sieciowe, podłączane bezpośrednio do podwójnego pierscienia, noszą nazwę stacji z podwójnym interfejsem DAS (Dual Attached Station) lub koncentratorów z podwójnym interfejsem DAC (Dual Attached Concentrator). Stacje DAS i koncentratory DAC mają po dwa interfejsy oznaczone "A" i "B". Do koncentratora DAC podłącza się, poprzez interfejsy "M", stacje z pojedynczym interfejsem "S". Interfejsy "A", "B", "M" i "S" realizuje się w praktyce za pomocą złącza duplexowego MIC (Media Interface Connector), którego wygląd zewnętrzny pokazuje rys. 2. Jeśli do koncentratora DAC podłączana jest stacja typu DAS to wykorzystuje się w niej tylko interfejsy typu "B". Drugi interfejs ("A") podłączany jest do interfejsu typu "M" w koncentratorze DAC, do ewentualnego wykorzystania w przyszłości.

Tańcowały dwa Michały

Komunikacja pomiędzy stacjami podłączonymi do podwójnego pierścienia odbywa się za pośrednictwem pakietów informacyjnych (rys. 3a). Pakiet informacyjny to skończona sekwencja symboli, podzielona na pola funkcjonalne. Tylko jedno pole w pakiecie wypełnione jest informacją przeznaczoną do przesłania (INFO). Pozostałe pola mają charakter sterujący, np. pole DA zawiera adres stacji, do której przesyłany jest pakiet.

Mechanizm przesyłania pakietów informacyjnych (rys. 3a) pomiędzy stacjami podłączonymi do podwójnego pierścienia działa na zasadach określonych protokołem token passing, który został wcześniej opracowany i zastosowany w technologii Token Ring (standard IEEE 802.2). W sytuacji, kiedy w magistrali FDDI nie odbywa się żadna transmisja, struktura token, będąca sekwencją bitów (rys. 3b), krąży w pierścieniu. Dowolna stacja żądająca transmisji czeka na pojawienie się tokenu na jej "wysokości". Następnie przejmuje go i w jego miejsce podstawia pakiet informacyjny. Kiedy osiągnie on stację przeznaczenia, jest przez nią przejmowany, a jego kopia przesuwa się w pierścieniu dalej aż do stacji transmitującej, gdzie "kończy bieg". Stacja transmitująca ponownie uruchamia krążenie tokenu i cykl się powtarza. Opisana metoda dostępu nosi nazwę deterministycznej w odróżnieniu od metody przypadkowej, stosowanej w technologii Ethernet.

Gdzie się stosuje LAN w technologii FDDI?

Trzy główne kierunki zastosowań LAN w technologii FDDI przedstawiono na rys. 4. Są to:

(1) Sieć typu Front-End. Umożliwia podłączanie stacji roboczych o wysokiej wydajności do dużych komputerów (host). Ma to miejsce w takich zatosowaniach jak np. animacja, wizualizacja medyczna oraz zastosowania w automatyzacji projektowania i produkcji -CAD/CAM;

(2) Sieć typu Backbone (magistrala) daje możliwość łączenia oddzielnych i stosunkowo wolnych sieci LAN. Łączenie to może dotyczyć dużej liczby sieci LAN, rozproszonych geograficznie. Komunikacja między tymi sieciami jest efektywna dzięki dużej szybkości magistrali FDDI;

(3) Sieć typu Back-End. Umożliwia podłączanie różnych, bardzo szybkich urządzeń zewnętrznych takich jak pamięci masowe czy drukarki do komputerów host. Po prostu duża szybkość sieci FDDI likwiduje wąskie gardła.

Instalacja LAN FDDI wymaga fachowości

Instalacja sieci FDDI wymaga znajomości technologii FDDI a w szczególności nowych akcesoriów sieciowych, sposobu ich montażu, testowania i uruchamiania. Projektowanie i instalację sieci FDDI radzimy zlecać firmom posiadającym certyfikaty na wykonywanie takich prac oraz możliwości dostawy nowoczesnych akcesoriów sieciowych dla budowy sieci FDDI. Poniżej przedstawiamy najważniejsze informacje dotyczące akcesoriów sieciowych oraz montażu LAN FDDI na przykładzie rozwiązań w systemie AT&T Systimax PDS:

1. Medium transmisyjne. Dla okablowania poziomego jest to kabel światłowodowy zawierający co najmniej cztery światłowody. Kabel taki obsługuje jedną stację DAS/DAC lub dwie stacje SAS/SAC z jednego przyłącza informacyjnego (rys. 6). W okablowaniu pionowym zaleca się stosować kabel światłowodowy zawierający co najmniej 12 włókien. Pierwsze cztery włókna w kablu pionowym (oznaczone kolorami: niebieski, pomarańczowy, zielony i brązowy) są stosowane do budowy podwójnego pierścienia FDDI. Wszystkie kable światłowodowe to kable wielowłóknowe o średnicy rdzenia 62,5 mikrona i tłumienności 1db przy długości fali 1300 nm;

2. Złącza. Zgodnie z normą FDDI, przy stacjach DAS, SAS, DAC i SAC, należy stosować złącze typu MIC. W okablowaniu poziomym każdy światłowód jest zakończony złączem typu ST (rys. 5);

3. Przyłącza informacyjne. W AT&T Systemax PDS istnieją dwa typy przyłączy. W pierwszym z nich (rys. 6) znajdują się dwa połączenia ST-MIC, cztery złącza ST i dwa złącza MIC, a w drugim - jedno połączenie ST-MIC, dwa złącza ST, jedno złącze MIC oraz dwa gniazda RJ-45 (dla kabla UTP);

4. dystrybucyjne, służące do korosowania światłowodów. Są to metalowe skrzynki z panelami zawierającymi połączenia ST-ST oraz ST-MIC, umożliwiające praktyczne krosowanie światłowodów;

5. Etykietowanie umożliwia poprawne wykonanie połączeń światłowodowych, zwłaszcza w sieciach średnich i dużych.

Wszystkie rodzaje kabli (poziome, pionowe, przyłączeniowe i krosujące), złącza (ST i MIC), przyłącza informacyjne i aparaty krosujące należy konsekwentnie oznaczać, przyjmując jako generalną zasadę, oznakowanie interfejsów pokazane na rys. 1. Żelazna zasada etykietowania bierze się z potrzeby zachowania poprawnej polarności dla bardzo dużej ilości połączeń pracujących w podwójnym pierścieniu FDDI.

FDDI na kablu miedzianym

Od 1991 r. trwają wysiłki wiodących produkcentów urządzeń sieciowych, aby sieci LAN FDDI można było także budować w oparciu o okablowanie wykonane z ekranowanych kabli miedzianych STP (Shielded Twisted Pair) i/lub nieekranowanych kabli miedzianych UTP (Unshielded Twisted Pair). Celem jest oczywiście obniżenie kosztów instalacji sieci FDDI. W wyniku tych działań już obecnie można budować sieci FDDI w oparciu o STP i UTP. Przykład takiej sieci pokazano na rys. 7. Jest to sieć, w której podstawową magistralą jest podwójny pierścień światłowodowy, do którego można podłączać urządzenia NETBuilder II (most/router) firmy 3Com, do których z kolei można podłączyć huby 10 Base T, Token Ring i FDDI. Hub FDDILinkBuilder posiada różne wersje, umożliwiające wykorzystanie STP, UTP lub światłowodu. Warto podkreślić, że dostępne są również karty sieciowe dla technologii FDDI, np. FDDILink adapter firmy 3Com. Podobne rozwiązania oferują inne firmy.

Standard FDDI a standard ISO OSI

Na rys. 8 pokazano stopień pokrywania się standardu FDDI z siedmiopoziomowym modelem ISO OSI (Open System Inerconnection), będącym niejako konstytucją sieci komputerowych. Standard FDDI składa się z czterech części:

(1) Warstwa PMD (Physical Medium Dependent Sublayer), która definiuje medium transmisyjne, długości fal stosowanych do transmisji, złącza światłowodowe, źródło i odbiornik optyczny;

(2) Warstwa PHY (Physical Sublayer) - określa mechanizm dekodowania wykorzystywany do reprezentacji informacji oraz symboli sterujących;

(3) Warstwa MAC (Media Access Control), decydująca o mechanizmie przesyłania informacji w pierścieniu;

(4) Warstwa SMT (Station Management), opisuje programowy mechanizm zarządzania stacjami podłączonymi do sieci FDDI oraz całej sieci LAN na niskim poziomie (występuje tu podobieństwo do opisu protokołu SNMP - Network Management Protocol).

FDDI II i inne propozycje usprawnień standardu

Istnieją propozycje usprawnienia obowiązującego standardu FDDI. Pierwsza z nich to FDDI II. Proponuje się w niej rozszerzenie polegające na dodaniu mechanizmu przełączania pakietów (Hybrid Ring Control), obowiązującego w FDDI oraz trybu transmisji isochronicznej podobnej do tej, która jest stosowana w publicznych sieciach z przełączaniem pakietów, np. X.25. Druga propozycja, opracowywana obecnie w ANSI, nosi nazwę FFOL (FDDI follow - on). Celem jej jest przesyłanie głosu, danych i wideo przy bardzo dużych szybkościach transmisji.


TOP 200