Сети FDDI - принцип действия, применяемое оборудование, варианты использования. Топология локальных сетей

Выбор лучшей топологии для конкретной сети зависит от таких вещей, как предполагаемый порядок взаимодействия узлов, используемые протоколы, типы приложений, надежность, расширяемость, физическое размещение в здании, а также от уже внедренных технологий. Неверная топология (или комбинация топологий) может негативно сказаться на производительности сети, ее продуктивности и возможностях расширения.

В этом разделе описаны основные типы сетевых топологий. Большинство сетей значительно более сложны и реализованы с использованием комбинации топологий.

Топология «кольцо»

Рисунок 5-18. Топология «кольцо» образует замкнутое соединение

Топология «шина»

Существует два основных типа топологии «шина»: линейная и древовидная. Линейная топология «шина» имеет один кабель, к которому подсоединены все узлы. Древовидная топология «шина» имеет отдельные ответвления от единого кабеля, к каждому ответвлению может быть подключено множество узлов.

В простой реализации топологии «шина», если одна рабочая станция выходит из строя, она оказывает негативное влияние на другие системы, т.к. они в определенной степени взаимозависимы. Подключение всех узлов к одному кабелю – это единая точка отказа. Традиционно Ethernet использует топологию «звезда».

Топология «звезда»

Когда одна рабочая станция выходит из строя в топологии «звезда», это не оказывает воздействия на другие системы, как в топологиях «шина» или «кольцо». В топологии «звезда» каждая система независима от других, но она зависит от центрального устройства. Эта топология обычно требует меньше проводов, чем другие топологии, и, как следствие, существует меньше шансов разрыва провода, а задача выявления проблем существено упрощается.

Не многие сети используют в чистом виде топологию линейной «шины» или «кольцо» в локальной сети. Топология «кольцо» может быть использована для магистральной сети, но большинство локальных вычислительных сетей (LAN) создается на базе топологии «звезда», поскольку это повышает отказоустойчивость сети и позволяет ей не зависеть от проблем отдельных узлов. Помните, что существует разница между физической топологией и методами доступа к среде передачи информации. Даже если сеть построена как Token Ring или Ethernet, это говорит только о том, как подключен к среде передачи информации каждый узел этой сети и как проходит трафик. Хотя Token Ring обычно работает через «кольцо», а Ethernet подразумевает реализацию «шины», эти термины относятся только к логической организаций сети, реализующейся на канальном уровне. Если при этом физически проще организовать «звезду», то так и делают.

Полносвязная топология

Рисунок 5-19. В полносвязной топологии все узлы соединены друг с другом, что обеспечивает наличие избыточных связей

Таблица 5-2. Резюме по сетевым топологиям

ПРИМЕЧАНИЕ. При использовании топологии «кольцо» или «шина» все узлы между системами отправителя и получателя имеют доступ к передаваемым данным. Это упрощает для атакующего задачу получения потенциально критичных данных.

Вопрос : Говорят, что LAN охватывает относительно небольшую площадь. При каких размерах сеть перестают быть LAN?
Ответ : Когда две отдельные сети LAN соединены маршрутизатором, в результате образуется объединенная сеть (internetwork), которая не является большой LAN. Каждая отдельная LAN имеет собственную схему адресации, широковещательный домен (broadcast domain) и коммуникационные механизмы. Если две сети LAN соединены с помощью других технологий канального уровня, таких как Frame Relay или X.25 , они образуют WAN.

• IEEE LAN/MAN Standards Committee
• Internetworking Technology Handbook, Chapter 2, “Introduction to LAN Protocols,” Cisco Systems, Inc.

В своей короткой Ethernet истории прошел эволюцию с реализации на коаксиальном кабеле , работающем на скорости 10 Mб/с, до 5-й категории витой пары , работающей на скоростях 100 Мб/с, 1 Гб/с и даже 10 Гб/с.

Ethernet определяется следующими характеристиками:

• Общая среда (все устройства используют среду поочередно, возможно возникновение коллизий)
• Использует широковещательные (broadcast) и коллизионные (collision) домены
• Использует метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD – Carrier sense multiple access with collision detection)
• Поддерживает полный дуплекс при реализации на витой паре
• Может использовать среду с коаксиальным кабелем или витой парой
• Определен стандартом IEEE 802.3

Таблица 5-3. Типы Ethernet

10Base5 . 10Base5, ThickNet использует толстый коаксиальный кабель. При использовании ThickNet могут применяться более длинные сегменты кабеля, чем для ThinNet, поэтому ThickNet часто используется для магистральной сети. ThickNet более устойчив к электрическим помехам, чем ThinNet, поэтому обычно он предпочтительнее при прокладке кабеля через подверженное электрическим помехам пространство. При использовании ThickNet также требуются BNC-коннекторы, т.к. он тоже использует коаксиальный кабель.

10Base-T . 10Base-T использует витую пару с медными проводами вместо коаксиального кабеля. Витая пара использует один провод для передачи данных, а другой – для приема. 10Base-T обычно применяется в топологии «звезда», позволяющей легко настраивать сеть. В топологии «звезда» все системы подключены к центральному устройству в плоской или иерархической конфигурации.

Сети 10Base-T используют коннектор RJ-45 , который используется для подключения компьютеров. Провода чаще всего прокладывают по стенам и подключают к коммутационной панели. Коммутационная панель обычно подключается к концентратору 10Base-T, который открывает дверь к магистральному кабелю или центральному коммутатору. Этот тип конфигурации показан на рисунке 5-20.

Рисунок 5-20. Ethernet-узлы подключены к коммутационной панели, соединенной с магистральным кабелем через концентратор или коммутатор

Fast Ethernet – это обычный Ethernet, но работающий на скорости 100 Мбит/с по витой паре. Примерно в то же время, когда появился Fast Ethernet, была разработана другая технология 100 Мбит/с – 100-VG-AnyLAN . Эта технология не использовала традиционный CSMA/CD Ethernet, она работала по-другому.

Fast Ethernet использует традиционный CSMA/CD (о ней расказывается дальше в этом домене) и оригинальный формат кадра Ethernet. Именно поэтому он используется многими корпоративными средами LAN в настоящее время. В одной среде могут работать одновременно сетевые сегменты со скоростью 10 и 100 Мбит/с, соединенные через 10/100 концентратор или коммутатор.

В настоящее время существует четыре основных типа Fast Ethernet, они отличаются используемыми кабелями и дальностью передачи. Для более подробной информации о них пройдите по приведенным ниже ссылкам.

Сеть FDDI (от английского Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконный распределенный интерфейс данных) – стандарт локальных сетей, развивающий идею Token Ring. Стандарт FDDI был предложен Американским национальным институтом стандартов ANSI (спецификация ANSI X3T9.5). Затем был принят стандарт ISO 9314, соответствующий спецификациям ANSI.

В отличие от других стандартных локальных сетей, стандарт FDDI изначально ориентировался на высокую скорость передачи (100 Мбит/с) и на применение оптоволоконного кабеля.

Выбор оптоволокна в качестве среды передачи определил такие преимущества новой сети, как высокая помехозащищенность, максимальная секретность передачи информации и прекрасная гальваническая развязка абонентов. Высокая скорость передачи, которая в случае оптоволоконного кабеля достигается гораздо проще, позволяет решать многие задачи, недоступные менее скоростным сетям, например, передачу изображений в реальном масштабе времени. Кроме того, оптоволоконный кабель легко решает проблему передачи данных на расстояние нескольких километров без ретрансляции, что позволяет строить большие по размерам сети, охватывающие даже целые города и имеющие при этом все преимущества локальных сетей (в частности, низкий уровень ошибок).

За основу стандарта FDDI был взят метод маркерного доступа, предусмотренный международным стандартом IEEE 802.5 (Token-Ring). Несущественные отличия от этого стандарта определяются необходимостью обеспечить высокую скорость передачи информации на большие расстояния. Топология сети FDDI – это кольцо, наиболее подходящая топология для оптоволоконного кабеля. В сети применяется два разнонаправленных оптоволоконных кабеля, один из которых обычно находится в резерве, однако такое решение позволяет использовать и полнодуплексную передачу информации (одновременно в двух направлениях) с удвоенной эффективной скоростью в 200 Мбит/с (при этом каждый из двух каналов работает на скорости 100 Мбит/с).

Применяется и звездно-кольцевая топология с концентраторами, включенными в кольцо (как в Token-Ring).

Основные технические характеристики сети FDDI.

• Максимальное количество абонентов сети – 1000.
• Максимальная протяженность кольца сети – 20 километров.
• Максимальное расстояние между абонентами сети – 2 километра.
• Среда передачи – многомодовый оптоволоконный кабель (возможно применение витой пары).
• Метод доступа – маркерный.
• Скорость передачи информации – 100 Мбит/с (200 Мбит/с для дуплексного режима передачи).

Ограничение на общую длину сети в 20 км связано не с затуханием сигналов в кабеле, а с необходимостью ограничения времени полного прохождения сигнала по кольцу для обеспечения предельно допустимого времени доступа. А вот максимальное расстояние между абонентами (2 км при многомодовом кабеле) определяется как раз затуханием сигналов в кабеле (оно не должно превышать 11 дБ). Предусмотрена также возможность применения одномодового кабеля, и в этом случае расстояние между абонентами может достигать 45 километров, а полная длина кольца – 200 километров.

Имеется также реализация FDDI на электрическом кабеле (CDDI – Copper Distributed Data Interface или TPDDI – Twisted Pair Distributed Data Interface). При этом используется кабель категории 5 с разъемами RJ-45. Максимальное расстояние между абонентами в этом случае должно быть не более 100 метров. Стоимость оборудования сети на электрическом кабеле в несколько раз меньше. Но эта версия сети уже не имеет столь очевидных преимуществ перед конкурентами, как изначальная оптоволоконная FDDI. Электрические версии FDDI стандартизованы гораздо хуже оптоволоконных, поэтому совместимость оборудования разных производителей не гарантируется.

Стандарт FDDI для достижения высокой гибкости сети предусматривает включение в кольцо абонентов двух типов:

• Абоненты (станции) класса А (абоненты двойного подключения, DAS – Dual-Attachment Stations) подключаются к обоим (внутреннему и внешнему) кольцам сети. При этом реализуется возможность обмена со скоростью до 200 Мбит/с или резервирования кабеля сети (при повреждении основного кабеля используется резервный). Аппаратура этого класса применяется в самых критичных с точки зрения быстродействия частях сети.
• Абоненты (станции) класса В (абоненты одинарного подключения, SAS – Single-Attachment Stations) подключаются только к одному (внешнему) кольцу сети. Они более простые и дешевые, по сравнению с адаптерами класса А, но не имеют их возможностей. В сеть они могут включаться только через концентратор или обходной коммутатор, отключающий их в случае аварии.

Кроме собственно абонентов (компьютеров, терминалов и т.д.) в сети используются связные концентраторы (Wiring Concentrators), включение которых позволяет собрать в одно место все точки подключения с целью контроля работы сети, диагностики неисправностей и упрощения реконфигурации. При применении кабелей разных типов (например, оптоволоконного кабеля и витой пары)

концентратор выполняет также функцию преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот. Концентраторы также бывают двойного подключения (DAC – Dual-Attachment Concentrator) и одинарного подключения (SAC – Single-Attachment Concentrator).

Стандарт FDDI предусматривает также возможность реконфигурации сети с целью сохранения ее работоспособности в случае повреждения кабеля. Поврежденный участок кабеля исключается из кольца, но целостность сети при этом не нарушается вследствие перехода на одно кольцо вместо двух (то есть абоненты DAS начинают работать, как абоненты SAS). Это равносильно процедуре сворачивания кольца в сети Token-Ring.

В отличие от метода доступа, предлагаемого стандартом IEEE 802.5, в FDDI применяется так называемая множественная передача маркера. Если в случае сети Token-Ring новый (свободный) маркер передается абонентом только после возвращения к нему его пакета, то в FDDI новый маркер передается абонентом сразу же после окончания передачи им пакета. Последовательность действий здесь следующая:

1. Абонент, желающий передавать, ждет маркера, который идет за каждым пакетом.
2. Когда маркер пришел, абонент удаляет его из сети и передает свой пакет. Таким образом, в сети может быть одновременно несколько пакетов, но только один маркер.
3. Сразу после передачи своего пакета абонент посылает новый маркер.
4. Абонент-получатель, которому адресован пакет, копирует его из сети и, сделав пометку в поле статуса пакета, отправляет его дальше по кольцу.
5. Получив обратно по кольцу свой пакет, абонент уничтожает его. В поле статуса пакета он имеет информацию о том, были ли ошибки, и получил ли пакет приемник.

В сети FDDI не используется система приоритетов и резервирования, как в Token-Ring. Но предусмотрен механизм адаптивного планирования нагрузки, что позволяет абонентам гибко реагировать на загрузку сети и автоматически поддерживать ее на оптимальном уровне.

В заключение следует отметить, что несмотря на очевидные преимущества FDDI данная сеть не получила широкого распространения, что связано главным образом с высокой стоимостью ее аппаратуры (порядка нескольких сот и даже тысяч долларов). Основная область применения FDDI сейчас – это базовые, опорные (Backbone) сети, объединяющие несколько сетей. Применяется FDDI также для соединения мощных рабочих станций или серверов, требующих высокоскоростного обмена.

В настоящее время сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet почти полностью вытеснили FDDI, несмотря на все преимущества данной технологии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Сети FDDI

Введение

1. Принцип действия

2. Составляющие стандарта FDDI

3. Типы устройств и портов

4. Оптический обходной переключатель

5.Функция регистрации сигнала уровня PMD

6. Уровень PHY

7. Структура последовательного канала связи и виды кодов

8. Способы кодирования сигнала

9. Особенности кодирование и декодирование в FDDI

10. Особенности кодирования при передаче по витой паре

11. Выделение синхросигнала и данных из канала связи

12. Одноконтурная и двухконтурные схемы выделения синхросигнала

13. Уровень MAC

14. Обзор уровня SMT

15 Построение сетей FDDI

Литература

Введение

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - это набор сетевых стандартов, ориентированных на передачу данных по ВОЛС со скоростью 100 Мбит/с. Основная часть спецификаций стандарта FDDI была разработана проблемной группой ХЗТ9.5 (ANSI - American Nation Standards Institute) во второй половине 80-х годов и стал первым для линий, использующих в качестве среды передачи ОВ.

В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают волоконно-оптический интерфейс в качестве одного из вариантов физического уровня, но FDDI остается наиболее отработанной высокоскоростной технологией, стандарты на которую прошли проверку временем и устоялись, а оборудование различных производителей показывает хорошую степень совместимости .

При разработке технологии FDDI в качестве наиболее приоритетных ставились следующие цели:

Повышение битовой скорости передачи данных до 0,1 Гбит/с;

Повышение отказоустойчивости сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы сетевого узла, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.;

Максимально эффективное использование потенциальной пропускной способности сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Основные отличия протокола FDDI от Token Ring связаны с требованиями, которые необходимы для поддержки большой скорости передачи информации, больших расстояний и возможности наряду с асинхронной передачей данных вести синхронную передачу, при этом главными в протоколах управления маркером следует считать :

В Token Ring станция, передающая кадры, удерживает маркер до тех пор, пока не получит все отправленные пакеты. В FDDI же станция выпускает маркер непосредственно за окончанием передачи кадра (кадров);

FDDI не использует приоритет и поля резервирования, которые Token Ring использует для выделения системных ресурсов.

В табл. 1 указаны основные характеристики сети FDDI.

Таблица 1

* Некоторые производители выпускают оборудование на расстояние передачи до50 км.

** При указанной длине сеть будет продолжать корректно работать и сохранять целостность при появлении единичного разрыва кольца или при отключении одной из станций кольца (режим WRAP) - при этом длина пути обхода маркера не будет превышать 200 км.

1. Принцип действия

Традиционный вариант сети FDDI строится на основе двойного кольца, световой сигнал по ОВ которых распространяется в противоположных направлениях (рис. 1 а) и каждый узел подключаются на прием и передачу к обоим кольцам. Такая физическая топология обеспечивает повышенную отказоустойчивость сети. При нормальном режиме работы данные идут от станции к станции по одному из колец, которое называется первичным (primary) в направлении против часовой стрелки. Маршрут передачи данных отражает логическую топологию сети FDDI, которая всегда есть кольцо. Все станции, кроме передающей и принимающей, осуществляют ретрансляцию данных и являются сквозными. Вторичное кольцо (secondary) является резервным и в нормальном режиме работы сети для передачи данных не используется, хотя по нему и осуществляется непрерывный контроль за целостностью кольца.

В случае, когда часть первичного кольца не в состоянии передавать данные (например, обрыв кабеля, выход из строя или отключение одного из узлов), для передачи данных активизируется вторичное кольцо, которое дополняет первичное, образуя вновь единое логическое кольцо передачи данных, рис. 1 б. Этот режим работы сети называется WRAP, то есть "свертывание" кольца. Операция свертывания производится двумя сетевыми устройствами, ближайшими к месту неисправности (поврежденного кабеля, или вышедшей из строя станции/концентратора). Именно через эти устройства происходит объединение первичного и вторичного колец. Таким образом, сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность и целостность в случае единичных отказов ее элементов. При устранении неисправности сеть автоматически переходит в нормальный режим работы с передачей данных только по первичному кольцу.

В стандарте FDDI отводится большое внимание различным процедурам, которые благодаря распределенному механизму управления позволяют определить наличие неисправности в сети, и затем произвести необходимую реконфигурацию. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей - происходит микросегментация сети.

Работа сети FDDI основана на детерминированном маркерном доступе к логическому кольцу. Сначала происходит инициализация кольца, в процессе которой в кольцо одной из станций испускается специальный укороченный пакет служебных данных - маркер (token).

После того, как маркер стал циркулировать по кольцу, станции могут обмениваться информацией.

До тех пор, пока нет передачи данных от станции к станции, циркулирует один лишь маркер, рис. 2 а, при получении которого станция обретает возможность передавать информацию. В сети FDDI у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и последующий сосед (downstream neighbor), определяемые направлением передачи информации по первичному кольцу. Передача информации организуется в виде пакетов данных длинной до 4500 байт, называемых кадрами. Если в момент получения маркера у станции нет данных для передачи, то получив маркер, она немедленно транслирует его дальше по кольцу. При желании передавать станция, получив маркер, может удерживать его и вести соответственно передачу кадров в течение времени, называемого временем удержания маркера ТНТ (token holding time), рис. 2 б. После истечения времени ТНТ станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать (отпустить) маркер последующей станции, рис. 2 в. В любой момент времени передавать информацию может только одна станция, а именно та, которая захватила маркер.

Каждая станция сети читает адресные поля получаемых кадров и в случае, когда собственный адрес станции - MAC адрес - отличен от поля адреса получателя, станция ретранслирует кадр дальше по кольцу, рис. 2 г. Если же собственный адрес станции совпадает с полем адреса получателя в принимаемом кадре, станция копирует в свой буфер этот кадр, проверяет его корректность (по контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки протоколу вышестоящего уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции (рис. 2 д), предварительно проставив три признака в специальных полях кадра: распознавания адреса, копирования кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок.

Далее кадры, транслируясь по сети и возвращаются к исходной станции (его источнику), которая для каждого кадра проверяет его признаки, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден, и если все нормально, ликвидирует этот кадр (рис. 2 е), освобождая ресурсы сети, или, в противном случае, пытается осуществить повторную передачу. В любом случае функция удаления кадра возлагается на станцию, которая была его источником.

Маркерный доступ позволяет довести реальную производительность кольца FDDI при большой загруженности до 95%. Для примера, производительность сети Ethernet (в рамках коллизионного домена) с ростом загруженности достигает 30% от пропускной способности.

2. Составляющие стандарта FDDI

Структура стандарта FDDI и основные функции, выполняемые его уровнями, приведены на рис. 3.

Как и ряд других технологий локальных сетей, технология FDDI использует протокол 802.2 подуровня управления каналом данных (LLC), определенный в стандартах IEEE 802.2 и ISO 8802.2, причем использует первый тип процедур LLC, при котором узлы работают в дейтаграммном режиме (без установления соединений и без восстановления потерянных или поврежденных кадров).

К 1988 году стандартизованы были следующее уровни (наименования соответствующих документов ANSI/ISO для FDDI см. табл. 2 ):

PMD (physical medium dependent) - нижний подуровень физического уровня, спецификации которого определяют требования к среде передачи (многомодовое ОВ), к оптическим приемопередатчикам (допустимую мощность и рабочую длину волны 1300 нм), максимальное допустимое расстояние между станциями (2 км), типы разъемов, функционирование оптических обходных переключателей (optical bypass switches), а также представление сигналов в ОВ.

PHY (physical) - верхний подуровень физического уровня, определяющий схему кодирования и декодирования данных между МАС-уровнем и уровнем PMD, схему синхронизации и специальные управляющие символы. В его функции входит: кодирование информации (в соответствии со схемой 4В/5В); правила тактирования сигналов; требования к стабильности тактовой частоты (125 МГц); правила преобразования информации из параллельной формы в последовательную.

MAC (media access control) - уровень управления доступом к среде, который определяет: процессы управления маркером (протокол передачи, правила захвата и ретрансляции маркера); формирование, прием и обработку кадров данных (их адресацию, обнаружение ошибок и восстановление на основе проверки 32-разрядной контрольной суммы); механизмы распределения полосы пропускания между узлами.

SMT (station management) - уровень управления станцией. На этом многофункциональном уровене определяются: протоколы взаимодействия этого уровня с уровнями PHY, PMD и MAC; управление станциями и концентраторами; процессы инициализации кольца и контроль за соединениями между узлами; отработки аварийных ситуаций (алгоритмы обнаружения ошибок и восстановления после сбоев).

Таблица 2

В 1993-1994 гг. к спецификациям уровня PMD добавляются новые спецификации, стандартизующие два других интерфейса, соответственно на одномодовое ОВ и витую пару (часть прежних спецификаций, относящихся к интерфейсу на многомодовом ОВ, далее будем называть MMF-PMD):

SMF-PMD (Single Mode Fiber PMD) - нижний подуровень физического уровня, предполагающий использование лазерных передатчиков и одномодового ОВ.

TP-PMD (Twisted Pair PMD). Подкомитетом ANSI в 1994 году разработан новый стандарт FDDI TP-PMD, который предусматривает использование неэкранированной витой пары категории 5 (UTP сat.5) с соединителями RJ-45 (CDDI или FDDI на медном кабеле), а также экранированной витой пары (STP IBM Type 1) с соединителями DB-9 (SDDI). Максимальное расстояние по медному кабелю в обоих случаях не должно превосходить 100 метров.

3. Типы устройств и портов

Узлы сети FDDI классифицируют по трем признакам: функциям обработки данных (конечная станция, концентратор); типу подключения; количеству встроенных МАС-узлов .

По функциям обработки данных все устройства FDDI делятся на станции и концентраторы . В качестве станции может выступать рабочая станция или файл-сервер с соответствующим FDDI адаптером. Концентратор - это активное устройство, которое выполняет функцию объединения и позволяет подключить к себе несколько рабочих станций или других концентраторов.

По типу подключения различают следующие устройства FDDI:

DAS (dual attachment station) - станция двойного подключения имеющая два порта (которые принято обозначать А и В) и предназначена FDDI и подсоединяется на прием и на передачу к первичному и вторичному кольцу. Роль DAS может выполнять рабочая станция или файл-сервер с соответствующим FDDI DAS-адаптером. стандарт порт оптический сигнал

SAS (single attachment station) - станция одиночного подключения (рабочая станция или файл-сервер), которая имеет один порт S и может подключаться в кольцо FDDI только через FDDI-концентратор .

DAC (dual attachment concentrator) - концентратор двойного подключения имеет два порта А и В, а также несколько портов М, и предназначено для непосредственного подключения в двойное кольцо . К М-портам могут подключаться другие сетевые устройства.

SAC (single attachment concentrator) - концентратор одиночного подключения имеет один порт S и несколько портов М. SAC не допускает непосредственного подключения к двойному кольцу

NAC (null attachment concentrator) - концентратор нулевого подключения имеет только М-порты.

Типы четырех портов FDDI (А, В, М и S) определяются следующим образом:

Порт А (входящее первичное, выходящее вторичное кольцо ) PI/SO (primary in/secondary out) - неотъемлемая часть станции с двойным подключением DAS или концентратора с двойным подключением DAC и присутствует, как правило, в единичном экземпляре. Через порт А устройство соединяется с приходящим первичным кольцом и уходящим вторичным кольцом двойного кольца FDDI.

Порт В (выходящее первичное, входящее вторичное кольцо ) PO/SI (primary out/secondary in) - неотъемлемая часть DAS или DAC и присутствует, как правило, в единичном экземпляре. Через порт В устройство соединяется с уходящим первичным - кольцом и приходящим вторичным кольцом двойного кольца FDDI.

Порт М - master, (первичное входящее, первичное выходящее ) PI/PO (primary in/primary out) - неотъемлемая часть любого FDDI концентратора (NAС, DAC, SAC), который содержит обычно несколько М-портов. Через этот концентратор порт может соединять концентратор с DAS, DAC (о последних говорят, что они подключаются по механизму Dual Homing через свои порты А и В), а также со станцией одиночного подключения SAS или концентратором одиночного подключения SAC, у которого используется его порт S. Если сеть FDDI основывается на двойном кольце, то этот порт в нормальном режиме работы использует только первичное кольцо.

Порт S - slave, PI/PO (присутствует у SAS и SAC), через который SAS или S АС соединяет с концентратором . Если сеть основывается на двойном кольце, то этот порт в нормальном режиме работы использует только первичное кольцо.

Таблица 3

V - допустимое соединение;

X - недопустимое соединение;

N - требуется уведомление SMT;

vp - допустимое соединение, которое может быть как активным, так и неактивным (например при Dual Homing).

Правила подключения портов между собой указаны в табл. 3, а комментарии по правилам подключения портов А и В устройств DAS и DAC между собой и другими портами даны в табл. 4. Детали подключения портов S и М между собой и с другими портами - в табл.

Таблица 4

Число встроенных MAC. Для того, чтобы иметь возможность передавать собственные данные в кольцо или принимать данные (а не просто ретранслировать данные других станций), станция должна иметь в своем составе хотя бы один МАС-узел, который имеет свой уникальный МАС-адрес. Станции могут не иметь ни одного узла MAC, и, значит, участвовать только в ретрансляции чужих кадров. Но обычно все станции сети FDDI, даже концентраторы, имеют хотя бы один МАС-узел. Концентраторы используют МАС-узел для захвата и генерации служебных кадров, например, кадров инициализации кольца, кадров поиска неисправности в кольце и т.п.

Таблица 5

Станции (или концентраторы), которые имеют один МАС-узел, называются SM (single MAC) станциями, а станции, которые имеют два МАС-узла, называются DM (dual MAC) станциями. Последние могут работать в полнодуплексном режиме. Если все устройства DAS и DAC двойного кольца имеют по два МАС-узла, то вторичное кольцо может также использоваться для передачи данных, при этом общая пропускная способность увеличивается до 200 Мбит/с. В случае повреждения ОВ системы происходит свертывание колец и скорость падает до 100 Мбит/с. В такой ситуации один МАС-узел на каждой станции будет простаивать, что является основной причиной меньшего распространения Dual MAC устройств.

На рис. 4 показаны некоторые возможные варианты подключения различных сетевых устройств.

"Блуждающий " MAC. Когда новая станция включается в сеть FDDI, то сеть на время приостанавливает свою работу, проходя через процесс инициализации кольца, в течение которого между всеми станциями согласуются основные параметры кольца, самым важным из которых является номинальное время оборота маркера по кольцу TTRT . Если количество станций в сети велико, то частая реинициализация кольца, связанная с отключением или добавлением станций (преимущественно SAS, подключенных к М-портам) может приводить к потере данных и задержкам. Процедуры многократных инициализаций можно избежать путем подключения новой станции SAS к порту М концентратора с так называемым блуждающим узлом MAC (roving MAC), который еще называют локальным МАС-узлом. Наличие такого узла, наряду с основным МАС-узлом, позволяют концентратору добавлять и отключать станции на М-портах без прекращения работы двойного кольца .

Если к М-порту DAC, имеющего roving MAC, подключается действующее дерево через свой корень, например, порт S концентратора SAC, то один маркер должен быть уничтожен, поскольку образовалась одна единая сеть, вместо двух независимых. Roving MAC иногда (зависит от производителя и от параметров подсетей) способен выполнить такую задачу без повторной инициализации в каждой из подсетей. Для этого узел roving MAC задерживает один из маркеров до момента прихода второго маркера на концентратор, после чего выполняется процедура объединения двух сетей в одно логическое кольцо, и выпускается в него только один маркер.

Стандартом FDDI строго не регламентирован механизм работы блуждающего MAC, поэтому он не получил большого распространения.

Топологии сетей FDDI

Единственным видом локального соединения в стандарте FDDI является соединение "точка-точка", которое позволяет разным участкам кольца иметь свои особенности. Например, один участок кольца может использовать одномодовое ОВ, другой - многомодовое, третий - витую пару. ОВ, плохо адаптируемое в качестве использования общей шины является оптимальным для конфигурации "точка-точка".

Наряду с этим, сеть обладает также индивидуальной топологией, определяющей структуру всей сети как единого целого. При этом различают логическую и физическую топологию.

Логическая топология дает представление о пути, по которому двигаются данные от станции к станции.

Физическая топология показывает конкретное размещение сетевых устройств и кабельной системы, устанавливающей физическую связь между сетевыми устройствами. При этом, если логическая топология сети FDDI всегда - кольцо, то физическая может отличаться значительным разнообразием.

Различают пять основных вариантов физической топологии: точка-точка; двойное кольцо; отдельный концентратор; дерево концентраторов; двойное кольцо деревьев; а также возможность дополнительного повышения надежности работы станции при помощи механизма Dual Homing.

Точка-точка (рис. 4 а) - простейшая физическая топология (связываются две станции FDDI типа SAS), при которой в зависимости от того, какой интерфейс поддерживают сетевые адаптеры, связь может быть как на основе ОВ, так и витой пары.

Двойное кольцо (рис. 4 б) образуется соединениями "точка-точка" между рабочими станциями (DAS), причем каждое соединение осуществляется по паре ОВ (или витой парой), в которых свет распространяется в разных направлениях, рис. 4, а. Такая топология удобна и наиболее часто применяется, когда объединяются в единую сеть небольшое число станций с двойным подключением.

Но так как каждая станция является теперь неотъемлемой частью кольца, то их функционирование становится критичным для работы всей системы. Введение или исключение станций невозможно без повторной инициализации кольца. Отключение питания на станции (обрыв в сегменте) приводит к разрушению двойного кольца, хотя после процесса реконфигурации целостность сети восстанавливается, рис. 4 б. При этом образуется новое свернутое логическое кольцо, по которому циркулирует маркер. С увеличением числа неисправных линий связи сеть распадается на отдельные сегменты и в каждом из них организуется своя сеть, но без связи между сегментами. Исправить положение позволяют оптические обходные переключатели, которые в случае отключения питания DAS обойдут эту станцию и сохранят топологию двойного кольца, при этом сохраняется передача маркера и данных только по первичному кольцу.

Поэтому двойное кольцо в чистом виде используется когда риск, связанный с выходом DAS станций из строя, невелик. Такая топология возможна при небольшом числе рабочих станций и нет необходимости прибегать к более дорогостоящему FDDI концентратору.

Отдельный концентратор , рис. 4 в. При этой топологии используется только один FDDI концентратор типа NAC, который не подключается к двойному кольцу, и имеет внутреннюю FDDI шину (backplane). К М-портам концентратора могут подключаться как SAS, так и DAS станции. DAS может быть подключена одним из своих портов (А/В) к одному из М-портов концентратора, или обоими портами к любым двум М-портам концентратора - в последнем случае реализуется механизм подключения Dual Homing.

Дерево концентраторов , рис. 4 г. В этой топологии концентраторы связываются в иерархическую звездную топологию с одним концентратором (NAC) в корне дерева (рис. 4 в). От корневого концентратора идут связи к станциям (SAS и DAS) и/или к другим концентраторам (SAC и DAC). Эта топология более гибкая в отношении добавления, удаления FDDI станций, концентраторов, позволяет изменять их положение без разрыва сети FDDI и имеет следующие достоинства:

Удобна при объединении большого количества станций (в пределах одного здания или в пределах одного этажа здания);

Упрощено администрирование сети (легко контролировать сетевые устройства конечных пользователей и ограничивать их доступ к определенным ресурсам сети, используя функции концентратора);

При выходе из строя и выключении станции концентратор автоматически отключит ее от сети.

Двойное кольцо деревьев , рис. 4 д. Такая сеть формируется иерархическими деревьями, в корнях которых находятся концентраторы, непосредственно подключенные к двойному кольцу (DAC). В кольцо могут быть также подключены рабочие станции DAS. Физическое кольцо образуется соединениями "точка-точка" между DAS и DAC. Корневые концентраторы образуют кольцевую магистраль FDDI и являются ключевыми для работы всей сети. К этим концентраторам могут быть подключены другие концентраторы SAC или DAC, а также станции SAS или DAS, и т.д.

Двойное кольцо деревьев является наиболее универсальной и гибкой топологией, охватывающей все преимущества технологии FDDI. Оно позволяет создать огромную и сложную сеть, которая благодаря резервному кольцу будет сохранять целостность при повреждении линии связи кольца или при отключении станции или концентратора из кольца. Дополнительно для повышения надежности возможно подключение концентраторов или станций двойного кольца через оптический обходной переключатель.

Dual Homing , рис. 4 е. Правила FDDI позволяют создавать топологию с повышенной надежностью, при которой станция с двойным подключением DAS (или концентратор с двойным подключением DAC), не включенная непосредственно в двойное кольцо, может одновременно подключаться своими портами А и В к М-портам других концентраторов сети FDDI. Механизм, обеспечивающий такую надежность, называется Dual Homing.

В нормальном состоянии активизируется канал связи по порту В, через который DAS (DAC) устройство объединяется в логическое кольцо сети. При этом канал связи от порта А находится в состоянии ожидания и готов сразу же автоматически активизироваться, если сегмент от порта В претерпит разрыв.

Избыточная топология полезна при наличии риска повреждения канала системы, а потребность в непрерывной связи станции с сетью велика, например, в банках, в крупных финансовых учреждениях, на объектах повышенного технологического риска.

Еще одно преимущество - это простота установки связи между рабочими станциями на межсетевом уровне.

4. Оптический обходной переключатель

При отключении питания SAS станции соответствующий М-порт концентратора, к которому станция подключена, сразу же заметит это средствами физического уровня. Далее по команде уровня SMT концентратора выполняется электронный обход этого М-порта, в результате чего восстанавливается логическое кольцо, рис. 4 ж, при этом свертывания двойного кольца, к которому подключен концентратор, не происходит.

Если же отключить питание у станции DAS или концентратора DAC, то сеть, хотя и продолжит работу, сохранив единство, перейдет в состояние WRAP. Запас отказоустойчивости будет утерян, что нежелательно. Теперь при отключении еще одной станции кольца будет происходить микросегментация сети, рис.

Поэтому для устройств с двойным подключением рекомендуется использовать оптический обходной переключатель ОBS (optical bypass switch), который позволяет замкнуть входные и выходные ОВ и обойти станцию (или концентратор) в случае ее (его) выключения. Оптический обходной переключатель питается от DAS (DAC) и состоит в простейшем случае из отражающих зеркал или подвижного ОВ. При отключенном питании такой переключатель осуществляет перекоммутацию каналов, а результате чего оптический сигнал обходит станцию, а при включении ее питания вновь соединяет входы портов А и В с внутренними схемами PHY станции.

Подключение к сети через OBS

Оптический обходной переключатель служит для дополнительного повышения надежности и целостности двойного кольца FDDI. Сетевые станции или концентраторы подключаются к двойному кольцу через OBS (рис. 5,6).

Принцип работы оптического переключателя поясняет рис. 7. В рабочем состоянии оптический переключатель имеет напряжение питания 5 В, которое он получает от соответствующей рабочей станции (концентратора) двойного подключения. При выходе из строя или при отключении питания станции, подключенной к двойному кольцу через OBS, происходит двухэтапный процесс реконфигурации сети:

На первом этапе осуществляется исключение неисправной станции или концентратора из кольца, при этом оптический переключатель механически переходит из рабочего состояния (рис. 7 а) в свое нормальное (байпасовое) состояние с выключенным питанием (рис. 7 б), замыкая двойное кольцо через себя. Для оптического переключателя фирмы AMP время срабатывания t max < 10 мс ;

На втором этапе вновь инициализируется маркерное кольцо FDDI и время реинициализации, в зависимости от протяженности сети и количества станций может быть в пределах от 10 до 150 мс.

Из-за больших потерь на излучение, вносимых оптическим переключателем (при использовании многомодового ОВ = 1 дБ/км, на = 1300 нм) в зависимости от производителя OBS - стандартом FDDI PMD определено допустимое значение вносимого затухания на OBS (до 2,5 дБ), число последовательно подключенных оптических переключателей ограничено четырьмя, даже если длины сегментов ВОК небольшие. Это связано с тем, что из-за большого числа последовательных точек коммутации в кабельной системе потери накапливаются (рис. 7 в). Желательно, чтобы запас по мощности был не меньше 2 - 3 дБ, так как со временем, по мере эксплуатации, вносимые потери в самом ОВ и на сухих стыках возрастают.

Оценим параметры типовой конфигурации с одним OBS, если: полная длина многомодового ОВ - 2 км, в некоторой промежуточной точке подключена станция через OBS, число разъемных соединений - 4 (на оптических распределительных панелях).

С учетом того, что бюджет линии (полное максимальное допустимое затухание в линии) в соответствии со стандартом составляет 11 дБ, потери в ОВ - 1 дБ/км, а потери на каждом разъеме - 0,3 дБ, вычислим запас:

1. Затухание в канале связи: 3,0, 3,5

2. Потери на оптических соединениях: 1,2, 2,8

3. Потери на ОВ (производства AMP): 1,1, 2,1

4. Всего потери: 5,3, 8,4

Запас: 4,7 (11 - 5,3), 2,6 (11 - 8,4)

Устройство OBS

Существует несколько различных технологий механо-оптического переключения: с использованием поворотных призм, поворотных зеркал или подвижных ОВ. Поскольку диаметр ОВ мал, необходимо использовать прецизионные методы, позволяющие контролировать пути световых лучей.

Рассмотрим механо-оптическое переключение световых потоков посредством поворотных зеркал. Два ОВ размещаются таким образом, чтобы их торцевые поверхности были равноудалены от центра кривизны сферического зеркала. Свет, выходя из одного волокна, падает на зеркало и отражается, попадая в другое волокно. Отраженный световой конус является копией падающего конуса благодаря сферичности зеркала, а поскольку точка излучения и точка приема равноудалены от цента кривизны зеркала, то такую технологию называют оптикой центре-симметричного отражения. Эта технология обеспечивает очень высокую стабильность и рассчитана на миллион циклов коммутаций. ОВ помещаются в прецизионные крепления вдоль одной плоскости (рис. 8, по материалам фирмы AMP ).

Ось вращения поворотного сферического зеркала устанавливается строго перпендикулярно этой плоскости.

Когда зеркало находится в положении а (рабочее состояние - напряжение подано), входящий в OBS свет отражается в ОВ, идущее к станции. Когда зеркало разворачивается в положение б (рабочее состояние - напряжения нет), входящий свет отражается в байпасовое ОВ.

Наряду с фирмой AMP многомодовые OBS производятся фирмами DiCon , Molex , Net Optics .

Производство одномодовых переключателей более сложное. Из-за значительно меньшего диаметра сердцевины одномодового волокна очень трудно достичь небольших вносимых потерь при изготовлении одномодовых OBS. Сложность изготовления делает их стоимость в 3 - 4 раза выше по сравнению с многомодовыми OBS, что снижает число производителей, среди которых можно отметить Net Optics .

Некоторые характеристики одномодового OBS, производимого этой фирмой, приведены ниже:

Рабочая длина волны 1280 - 1650 нм.

Вносимые потери 1,3 дБ (типовые) и 2,5 дБ (максимум).

Напряжение питания +5 В (DC).

Время срабатывания 50 мс.

Температура окружающей среды от 0 о С до + 50 о С.

Системы связи и уровень PMD

Разделение физического уровня FDDI на два подуровня PMD и PHY позволило стандартизировать различные физические интерфейсы, модифицируя нижний подуровень PMD и не трогая верхний подуровень PHY (рис. 3). Рассмотрим стандарты уровня PMD применительно к трем различным физическим интерфейсам: на многомодовое ОВ, на одномодовое ОВ, и традиционную - на витую пару.

Стандарты MMF - PMD , SMF - PMD и TP - PMD

Данные при передаче от одной станции к другой преобразуются в определенные битовые последовательности, которые затем распространяются по кабельной системе. Стандарт уровня PMD охватывает только области связанные непосредственно с физической передачей данных: оптическую и электрическую передачу и прием данных, технические требования к ВОК или медному кабелю, оптические соединители, оптические переключатели. Сравнительные характеристики трех основных стандартов PMD приведены в табл. 6.

FDDI стандарты MMF-PMD и SMF-PMD устанавливают основные оптические характеристики ВОЛС, среди которых: длина волны оптического передатчика, тип кабеля (ОВ), затухание в кабеле и другие.

Таблица 6

* Допустимое расстояние между станциями - величина условная, определяемая в основном вносимым затуханием в кабельной системе, которое может быть уменьшено, использованием ОВ с лучшими оптическими характеристиками и меньшим числом стыков (затухание в которых 0,5-0,7 дБ/стык) либо путем выполнения высококачественной сварки ОВ (важно в случае одномодового ОВ). Для нормальной работы сети FDDI полное затухание в кабельной системе не должно превышать допустимого по бюджету. Отметим, что оборудование FDDI ряда фирм-производителей, в частности NBase-Fibronics, имеет более высокие характеристики, нежели установленные стандартом PMD.

** Ограничение снизу для одномодового ОВ вызвано невозможностью различить битовый нуль в принимаемом сигнале от единицы. В том случае, если расстояние недостаточно велико, чтобы обеспечить требуемое затухание в 10 дБ, следует использовать специальные аттенюаторы, или аттенюаторные MIC-соединители.

В качестве базовой кабельной системы в стандарте FDDI принят ВОК на основе градиентного многомодового ОВ с диаметром 62,5/125 мкм (допускается ОВ с диаметром 50/125 мкм). Ступенчатое многомодовое ОВ из-за его низкой полосы пропускания не удовлетворяет требованиям стандарта PMD. Длина волны излучения 1300 нм. Минимальное допустимое значение мощности оптического сигнала на входе станции в стандарте PMD составляет -31 дБм. В этом случае вероятность ошибки на один бит при ретрансляции не будет превышать 2,510 -10 . При увеличении мощности входного сигнала на 2 дБ, эта вероятность снижается до 1010 -12 . Ниже перечислены основные требования со стороны стандарта FDDI PMD к оптическим приемопередатчикам:

Максимальная мощность передатчика -14 дБм.

Минимальная мощность переда -20 дБм.

Максимальная принимаемая мощность -14дБм.

Минимальная принимаемая мощность -31 дБм.

Максимальные потери между станциями 11 дБ.

Максимальные потери на км кабеля 2,5 дБ.

Главным требованием спецификации SMF-PMD по мощности является такое же значение, как и в MMF-PMD, минимальной допустимой мощности оптического сигнала на входе станции (-31 дБм). Это связано с идентичностью оптических приемников при MMF-PMD и SMF-PMD, рассчитанных на работу в окне 1300 нм.

Стандарт на витую пару TP-PMD предусматривает использование витой пары на медном кабеле, как альтернативы оптическому волокну. Причиной разработки этого стандарта было стремление создать менее дорогостоящее оборудование и упростить процедуру инсталляции сети. Стандарт TP-PMD основан на использовании как экранированной витой пары STP - тип 1 или 2 (две пары), так и неэкранированной витой пары DTP - категории 5 (4 пары).

Существует несколько категорий неэкранированной витой пары, предназначенных для передачи голоса и данных. Стандартизация такой продукции осуществляется двумя крупными организациями EIA/TIA, UL и NEMA. Категории 1 и 2 обычно используются для передачи голоса или низкоскоростной передачи данных, например, стандартный порт RS232. В локальных сетях используются следующие три категории неэкранированных витых пар (в настоящее время преимущественно выпускаются неэкранированные витые пары категории 5):

5.Функция регистрации сигнала уровня PMD

Во всех кабельных системах, принятых в FDDI, введена специальная функция контроля качества или целостности линий связи между соседними рабочими станциями. Она называется функцией регистрации сигнала (signal detect). При использовании ВОЛС на основе этой функции осуществляется постоянный мониторинг значений мощности сигнала на входе PMD. Спецификация PMD требует от этого уровня выполнения функции Signal Detect по определению факта наличия оптических сигналов на входе физического соединения станции. Этот сигнал передается на уровень PHY, где используется функцией определения статуса линии Line State Detect (рис. 10) .

При использовании ВОЛС уровень PMD генерирует для PHY признак присутствия оптического сигнала Signal Detect, если мощность входного оптического сигнала превышает -43,5 дБм, а снимает его при уменьшении этой мощности до -45 дБм и ниже. Таким образом, имеется гистерезис в 1,5 дБм для предотвращения частых изменений статуса линии при колебании входной мощности сигнала около -45 дБм.

При использовании витой пары используется более простой способ, контроля целостности медных пар, путем закорачивания пары приемника и передатчика на удаленном конце, что позволяет измерять величину постоянного тока при подаче постоянного напряжения (его величина определяет их состояние, а уровень PMD оповещает PHY командой регистрации сигнала Signal Detect .

Оптические соединители

Стандарты ANSI определяют пассивное оборудование FDDI для установления физической связи станций по ВОСС. Таковым является соединитель MIC (для соединения ВОК с FDDI станцией), который со стороны станции снабжена соответствующей стандартной розеткой.

Полярная структура соединителя MIC гарантирует правильное подключение ОВ на прием и передачу. Кроме этого, он снабжен ключом, предотвращающим неправильное подключение к соответствующему порту.

FDDI устройства также могут использовать оптические разъемы ST, FC (преимущественно под одномодовое ОВ, стандарт SMF-PMD) и полярный разъем Duplex SC (как под многомодовое, так и под одномодовое ОВ, PMD и SMF-PMD). Наибольшее распространение после стандарта MIC получил стандарт Duplex SC, который принят в качестве основного стандарта телекоммуникационными организациями многих стран (он дешевле, компактнее и имеет близкие технические характеристики).

Реальные сети FDDI имеют смешанную кабельную систему, например, приведенную на рис. 11.

Здесь между удаленными узлами используется магистральный многомодовый или одномодовый ОВ кабель. Вертикальная кабельная система в пределах здания строится на основе многомодового станционного кабеля. Горизонтальная разводка по этажам осуществляется оптическими соединительными шнурами или витой парой. Заметим, что сама кабельная система является универсальной и может в равной степени подходить под использование другого сетевого оборудования, например Fast Ethernet или ATM, или смешанных решений.

Сравнения оптического волокна и витой пары

Наличие систем трех стандартов (MMF-PMD, SMF-PMD и TP-PMD) предоставляет пользователю выбор в зависимости от конкретной ситуации. Приведем сравнительный анализ ОВ и витой пары.

Главными преимуществами сети на основе ВОК являются: большие расстояния между пунктами ретрансляции; высокая помехозащищенность; отсутствие излучаемых помех; высокая степень защищенности от несанкционированного доступа; гальваническая развязка элементов сети; взрыво- и пожаробезопасность.

Достоинства, которые остаются у медной пары это: низкая стоимость восстановления обрывов и удобство использования в небольших рабочих группах.

Низкая стоимость подключения к рабочей станции. Витые пары STP IBM Type 1 и UTP cat.5 могут существенно уменьшить затраты на сетевое оборудование, так как они не требуют установки дорогостоящих оптических приемопередатчиков и пассивных компонентов волоконной оптики.

Низкая стоимость восстановления обрывов . Для устранения обрыва витой пары не требуется дорогостоящее специальное монтажное оборудование, как в случае обрыва оптического кабеля. Можно также целиком заменить поврежденную витую пару, что оправдано ее низкой стоимостью.

Удобства использования в небольших рабочих группах . Витая пара будет удобной при использовании концентратора в рабочих группах, в конструкторских бюро. Это удобство является следствием меньшей стоимости FDDI-концентратора, имеющего порты для подключения витых пар.

6. Уровень PHY

Стандарт PHY (physical layer protocol - протокол физического уровня) верхнего подуровня физического уровня (рис.3) определяет функции, которые не привязаны к типу среды передачи. Это позволяет модифицировать ее, например использовать витую пару вместо ОВ без изменения параметров уровня PHY.

Уровнем PHY определяются следующие основные компоненты, функции и характеристики:

Таймер и схема синхронизации - настройка временных параметров на основе временного анализа движения маркера и кадров данных по кольцу;

Процесс кодирования и декодирования - преобразование полученных от уровня MAC данных в формат, принятый для передачи между сетевыми устройствами FDDI;

Управляющие символы - минимальные сигнальные кванты, используемые для установления связи между станциями;

Эластичный буфер, используемый для компенсации допустимого отклонения часов соседних станций;

Функция сглаживания, позволяющая избежать потери кадров, имеющих короткие преамбулы;

Фильтр повторений, предотвращающий распространение ошибочных кодов и кодов сбойного состояния линии.

Синхронизация часов

Стандарт FDDI PHY определяет использование распределенных по станциям часов. Каждая станция имеет пару часов .

Часы для передачи данных не перестраивают частоту. На частоте этих часов станция осуществляет передачу или повтор информации в кольцо.

Часы для приема подстраиваются по частоте, синхронизируясь приходящей последовательностью символов преамбулы. Станция декодирует данные кадра, следующего за преамбулой, на этой частоте (по приемным часам), которая определяется частотой передающих часов станции-отправителя (приходящих битов), т.е. приемные часы синхронизируются по частоте передачи предыдущей станции. Если же эти данные необходимо повторить и передать обратно в кольцо, то станция будет использовать свои собственные часы.

7. Структура последовательного канала связи и виды кодов

Передача информации между достаточно удаленными устройствами требует представления ее в виде последовательного потока битов, характеристики которого зависят от особенностей конкретной системы. Физической основой такой системы является линия связи, которая обычно выполняется в виде витой пары проводов, коаксиального кабеля либо ОВ.

В зависимости от расстояния данные, передаваемые по линии, могут однократно или многократно подвергаться ретрансляции с целью восстановления амплитуды и временных характеристик (рис.12, структура типа последовательного канала) .

Алгоритмы работы передатчика, ретранслятора и приемника определяются выбранным кодом, предназначенным для передачи по линии, который называют линейным кодом.

Униполярный код NRZ

Простейшим линейным кодом является униполярный код NRZ (Non Return to Zero), приведенный на рис. 13, а. Здесь нули представлены отсутствием импульса, а единица - наличием. Этот код имеет четыре недостатка.

1. Средняя мощность, выделяемая на нагрузке R (на рисунке не показан), равна А 2 /2R где А -- амплитуда сигнала (импульса напряжения). Число 2 в знаменателе дроби соответствует равновероятному появлению "0" и "1" в потоке данных. Таким образом, на нагрузке рассеивается тепловая энергия в два раза интенсивнее, чем при биполярном кодировании (см. рис. 13, б) при той же амплитуде сигнала, равной А.

2. Униполярные сигналы всегда содержат постоянную составляющую и значительную долю низкочастотных компонентов в спектре при передаче длинных последовательностей единиц. Это препятствует передаче сигналов через трансформаторы или конденсаторы.

3. Ретрансляторы и приемники надежно восстанавливают синхронизирующую временную сетку только тогда, когда паузы между изменениями сигнала не слишком велики. Изменение сигнала после незначительной паузы позволяет всякий раз корректировать "ход часов" ретранслятора или приемника. С увеличением паузы надежность "службы времени" падает. Например, после передачи серии из 10 тыс. нулей приемник, вероятнее всего, не сможет точно определить, находится ли последующая единица на позиции 9999, 10000 или 10001. То же относится и к передаче длинных цепочек из "1". Другими словами, при передаче достаточно большой последовательности нулей или единиц приемник (или ретранслятор) теряет синхронизацию с передатчиком (или ретранслятором).

4. Отсутствует возможность оперативной регистрации ошибок, таких как пропадание или появление лишних импульсов из-за помех.

Биполярный код NRZ

Биполярный код NRZ (рис. 13, б) по сравнению с униполярным обладает лучшими энергетическими характеристиками. Единица представлена положительным уровнем напряжения, нуль - отрицательным. Нагрузочный резистор R в данном случае постоянно рассеивает тепло, так как на нем независимо от передаваемого кода присутствует напряжение А/2 той или иной полярности. Средняя мощность, выделяемая на нагрузочном резисторе, равна (А/2) 2 /R = А 2 /4R, т.е. половине средней мощности униполярного сигнала, хотя перепад уровней тот же самый.

Так что первый из отмеченных ранее недостатков униполярного сигнала NRZ в какой-то мере удалось устранить. Остальные три недостатка сохраняются. Для их ликвидации необходимо введение избыточности одним из двух способов:

Скорость передачи сигналов по линии выбирается большей, чем скорость передачи информации, без использования дополнительных электрических уровней сигналов;

Скорость передачи сигналов по линии выбирается равной скорости передачи информации, но вводятся дополнительные электрические уровни сигналов.

Код " Манчестер- II "

Примером кода с избыточностью, введенной согласно только что упомянутому первому способу, является код "Манчестер-II". Форма биполярного сигнала при передаче кода "Манчестер-II" показана на рис. 13, в. Единица кодируется отрицательным перепадом сигнала в середине битового интервала, нуль - положительным перепадом. На границах битовых интервалов сигнал, если это необходимо, изменяет значение, готовясь к отображению очередного бита в середине следующего битового интервала.

С помощью кода "Манчестер-II" решаются сразу все отмеченные ранее проблемы. Поскольку число положительных и отрицательных импульсов на любом достаточно большом отрезке времени равно (отличается не более чем на один импульс, что не имеет значения), постоянная составляющая равна нулю.

Подобные документы

Анализ аппаратуры концентрации цифровых каналов. Основные функции цифрового концентратора. Система сети UltraNet, Fast Ethernet, Fiber Distributed Data Interface, 100VG-AnyLAN, DSL-Stinger. Преимущества и особенности языка моделирования на GPSS.

дипломная работа , добавлен 01.05.2015


The lines of communication and the basic properties of the fiber optic link. Comparison of characteristics and selection of the desired type of optical cable. The concept of building a modern transmission systems. The main function module SDH networks.

дипломная работа , добавлен 16.08.2016


Исследование функциональной зависимости параметров сети. Мощность мобильного терминала. Расчет параметров сетей связи стандарта CDMA. Анализа трафик-каналов прямого и обратного соединений, пилот-канала, канала поискового вызова и канала синхронизации.

курсовая работа , добавлен 15.09.2014


Принцип электросвязи. Типы передаваемого сигнала. Искусственные и естественные среды для его передачи. Разновидности витой пары. Состав кабеля, предназначенного для передачи данных. Схемы обжимов его разъема. Возможности волоконно-оптической связи.

лекция , добавлен 15.04.2014


История появления сотовой связи, ее принцип действия и функции. Принцип работы Wi-Fi - торговой марки Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Функциональная схема сети сотовой подвижной связи. Преимущества и недостатки сети.

реферат , добавлен 15.05.2015


Создание магистральной цифровой сети связи. Выбор кабеля и системы передачи информации. Резервирование канала приема/передачи. Принципы разбивки участка на оптические секции. Определение уровней мощности сигнала, необходимого для защиты от затухания.

курсовая работа , добавлен 05.12.2014


История создания оптоволоконных каналов связи. Цели разработки технологии FDDI. Режимы работы сети Thru и Wrap. Процедура сворачивания колец. Особенности передачи данных от одной станции к другой по оптоволокну. Обеспечение отказоустойчивости сетей.

лекция , добавлен 15.04.2014


Физика явления полного внутреннего отражения. Принцип формирования канала утечки. Места усиления действия акустических волн на волоконно-оптических сетях. Методы регистрации утечки. Оценка защищенности от утечки. Оптический рефлектометр "FOD-7003".

курсовая работа , добавлен 05.01.2013


Расчет спектральных и энергетических характеристик сигналов. Параметры случайного цифрового сигнала канала связи. Пропускная способность канала и требуемая для этого мощность сигнала на входе приемника. Спектр модулированного сигнала и его энергия.

курсовая работа , добавлен 07.02.2013


Схема цифрового канала связи. Расчет характеристик колоколообразного сигнала: полной энергии и ограничения практической ширины спектра. Аналитическая запись экспоненциального сигнала. Временная функция осциллирующего сигнала. Параметры цифрового сигнала.

Достоинства и недостатки FDDI. Топологии FDDI. Принцип работы FDDI. Передача маркера в FDDI.

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface - оптоволоконный интерфейс распределенных данных) - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. Работы по созданию технологий и устройств для использования волоконно-оптических каналов в локальных сетях начались в 80-с годы, вскоре после начала промышленной эксплуатации подобных каналов в территориальных сетях. Проблемная группа ХЗТ9.5 института ANSI разработала в период с 1986 по 1988 год начальные версии стандарта FDDI, который обеспечивает передачу кадров со скоростью 100 Мбит/с по двойному волоконно-оптическому кольцу длиной до 100 км.

Достоинства.

1.Надежность.

Двойная кольцевая конфигурация обеспечивает избыточность.

Система способна справляться с единичными и множественными обрывами, сегментируя участки.

2.Отказоустойчивость.

Двойное подключение (Dual Homing): учитывает избыточное соединение с FDDI сетью в топологии дерева. DAS станция может иметь двойное подключение, для этого А и B порты подключают к различным концентраторам. Если возникают сбои главного порта, активизируется резервная связь.

Оптический обход: эта возможность гарантирует, прохождение светового сигнала при сбоях в питании DAS станции. Данные просто обходят неактивную станцию, проходя через оптический обход.

Глобальное хранение: если оба логических кольца рабочие и в системе обнаружевается неисправность в одном из логических колец, то текущие данные без потери направляются по резервному кольцу.

3.Встроенное управление.

Каждый узел имеет объект управления, предоставляя большое число служб.

Благодаря наличию обширной MIB имеется возможность SNMP управления.

Недостатки .

Высокая цена обусловлена дорогими трансиверами, преобразующими электрический сигнал в оптический и наоборот. Оптоволоконная технология: ~ 700 $ / порт

UTP: ~ 450 $ / порт

Топология.

· Физическая топология

· Двойное кольцо без деревьев

· Двойное кольцо с деревьями

· Логическая топология.

· Разделяемое кольцо

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Приоритетные цели разработчиков:

Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;

Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабели, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.;

Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети.

Наличие двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary) кольца, этот режим назван режимом Thru, то есть «сквозным», или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть «свертывание», или «сворачивание», колец. Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении а по вторичному - в обратном. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточных для построения вычислительной сети.

В проектировании локальных сетей основная роль отводится протоколам физического и канального уровней модели OSI. Специфика локальных сетей, в которых используется разделяемая среда передачи данных, нашла свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня: логической передачи данных (Logical Link Control), уровень LLC, и управления доступом к сети (Media Access Control), уровень MAC.

Уровень MAC обеспечивает корректное использ общей среды передачи данных, когда по определенному алгоритму любой узел получает возможность передачи своего кадра данных. В современных вычислительных сетях имеют распространение несколько протоколов уровня MAC: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, l00VG-AniLAN, Token Ring, FDDI. Ур LLC организует передачу кадров данных с разл степенью надежности.

Технология Ethernet

Фирменный сетевой стандарт Ethernet был разработан фирмой Xerox в 1975 году. В 1980 году фирмы DEC, Intel, Xerox разработали стандарт Ethernet DIX на основе коаксиального кабеля. Эта последняя версия фирменного стандарта послужила основой стандарта IEEE 802.3. Стандарт IEEE 802.3 имеет модификации, которые различаются типом используемой физической среды:

Спецификации физической среды Ethernet

l0Base-T - Конечные узлы соединяются по топологии «точка-точка» с многопортовым повторителем с помощью двух витых пар. Преимущество l0Base-T: концентратор контролирует работу узлов и изолирует от сети некорректно работающие узлы.

l0Base-F – «+» высокая помехоустойчивость,

«–» сложность прокладки оптики.

10 - скорость передачи данных, Base - метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц, последний символ - тип кабеля. Локальные сети, построенные по этому стандарту, обеспечивают пропускную способность до 10 Мбит/с. Используемая топология - общая шина, "звезда" и смешанные структуры.

В стандарте 802.3, включая Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, в качестве метода доступа к среде передачи данных используется метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-miltiply-access with collision detection, CSMA/CD), метод CSMA/CD.

Этот метод используется в сетях, где все компьютеры имеют непосредственный доступ к общей шине и могут немедленно получить данные, которые посылаются любым компьютером. Простота этого метода позволила ему получить широкое распространение.

Данные передаются кадрами. Каждый кадр снабжается преамбулой (8 байт), которая позволяет синхронизировать работу приемника и передатчика. В заголовках кадра указывается адрес узла-получателя, который позволяет узлу-получателю распознать, что предаваемый кадр предназначен ему, и адрес узла-отправителя для отправки сообщения, подтверждающего факт получения кадра. Минимальная длина кадра - 64 байта, максимальная - 1518 байт. Минимальная длина кадра является одним из параметров, определяющих диаметр сети или максимальную длину сегмента сети. Чем меньше кадр, тем меньше диаметр сети.

Передача кадра возможна, когда никакой другой узел сети не передает свой кадр. Стандарт Ethernet не позволяет одновременную передачу/прием более одного кадра. На практике в сетях Ethernet возможны ситуации, когда два узла пытаются передать свои кадры. В таких случаях происходит искажение передаваемых данных, потому что методы стандарта Ethernet не позволяет выделять сигналы одного узла из общего сигнала и возникает так называемая коллизия. Передающий узел, обнаруживший коллизию, прекращает передачу кадра, делает паузу случайной длины и повторяет попытку захвата передающей среды и передачи кадра. После 16 попыток передачи кадра кадр отбрасывается.

При увеличении количества коллизий, когда передающая среда заполняется повторными кадрами, реальная пропускная способность сети резко уменьшается. В этом случае необходимо уменьшить трафик сети любыми доступными методами (уменьшение количества узлов сети, использование приложений с меньшими затратами сетевых ресурсов, реструктуризация сети).

Технология Fast Ethernet

Развитие локальных сетей, появление новых более быстрых компьютеров привело к необходимости совершенствования стандарта Ethernet с целью увеличения пропускной способности сети до 100 Мбит/с.

Технология Fast Ethernet использует метод доступа CSMA/CD, такой же, как в технологии Ethernet, что обеспечивает согласованность технологий. Отличия Fast Ethernet от Ethernet наблюдаются только на физическом уровне. На канальном уровне изменений нет.

8В/6Т - каждые 8 бит информации уровня MAC кодируются 6-ю троичными цифрами (3 состояния), группа из 6-ти троичных цифр передается на одну из 3 передающих витых пар, независимо и последовательно, 4 пара используется для прослушивания несущей частоты в целях обнаружения коллизии;

4В/5В: каждые 4 бита данных подуровня MAC представляются 5 битами.

Диаметр сети сократился до 200 метров, что связано с увеличением скорости передачи данных в 10 раз. Стандарты ТХ и FX могут работать как в полудуплексном режиме (передача ведется в двух направлениях, но попеременно во времени), так и в полнодуплексном режиме (передача ведется одновременно в двух направлениях) за счет использования двух витых пар или двух оптических волокон. Для отделения кадра Ethernet от символов Idle в спецификациях 100Base-FX/ТХ используется комбинация символов Start Delimiter (пара символов J (11000) и К (10001) кода 4В/5В, а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ Т).

Для всех трех стандартов справедливы следующие утверждения и характеристики.

Межкадровый интервал (IPG) равен 0,96 мкс, изменения в MAC не вносились;

Признаком свободного состояния среды является передача по ней символа Idle соответствующего избыточного кода;

Спецификация Fast Ethernet включает также механизм автосогласования, позволяющий порту узла автоматически настраиваться на скорость передачи данных - 10 или 100 Мбит/с. Этот механизм основан на обмене рядом пакетов с портом концентратора.

Технология Gigabit Ethernet

Стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet был принят в 1998 году на основе согласованных усилий группы компаний, образовавших объединение Gigabit Ethernet Alliance. В качестве варианта физического уровня был принят физический уровень технологии Fiber Channel. Разработчики стандарта максимально сохранили преемственность предыдущих стандартов Ethernet: сохраняются все форматы кадров, полудуплексная и полнодуплексная версии протоколов, поддерживаются коаксиальный кабель, витая пара категории 5, волоконно-оптический кабель.

Поддержка полудуплексного режима метода доступа CSMA/CD сокращает диаметр сети до 25 м. Для увеличения диаметра сети до 200 м разработчики изменили размер минимального кадра с 64 до 512 байт. Для сокращения накладных расходов по передаче длинных кадров стандарт разрешает передавать несколько кадров подряд, не дополняя их до 512 байт и не передавая доступ к среде другому узлу. Не поддерживает:

качество обслуживания;

избыточные связи;

тестирование работоспособности узлов и оборудования.

т.к. с этими задачами хорошо справляются протоколы более высоких уровней. Метод доступа CSMA/CD.

Спецификации

Многомодовый кабель – применяются излучатели, работающие на двух длинах волн: 1300 и 850 нм. Светодиоды с λ=850 нм – дешевле, чем с λ=1300 нм. Длина кабеля уменьшается – затухание на волне 850 м более чем в два раза выше, чем на волне 1300 нм.

Одномодовый кабель – применяются излучатели, работающие на длине волны: 1300.

Увеличение минимального размера кадра с 64 до 512 байт. Разрешается также передавать несколько кадров подряд, не освобождая среду.

Технология Token Ring

Сеть Token Ring так же, как и Ethernet, предполагает использование разделяемой среды передачи данных, которая образуется объединением всех узлов в кольцо. Token Ring - стандарт локальных сетей, использующий разделяемую среду передачи данных, состоящую из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо.

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 и 16 Мбит/с.

Посланный кадр всегда возвращ в станцию - отправитель. Для контроля сети 1 из станций – актив монитор.

Маркерный метод доступа к разделяемой среде

Право на доступ к среде передается циклически от станции к станции в одну сторону по логическому кольцу с помощью кадра специального формата - маркера или токена (token).

Получив маркер, станция, имеющая данные для передачи, изымает его из кольца, добавляет свои данные и передает следующей станции. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника. Если кадр проходит через станцию назначения, то она копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция-отправитель при обратном получении кадра с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает маркер другим станциям. Такой алгоритм применяется в сетях Token Ring со скоростью 4 Мбит/с.

Время удержания маркера (token holding time, 10 мс) – после его истечения станция обязана прекратить передачу собственных данных и передать маркер далее по кольцу. Станция может успеть передать за время удержания маркера один или несколько кадров.

В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется алгоритм раннего освобождения маркера (Early Token Release). Станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. По кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций, пропускная способность используется эффективнее. Свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна станция - владеющая маркером доступа.

Передающая станция может назначать кадрам различные приоритеты: от 0 до 7. Станция имеет право захватить переданный ей маркер только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше (или равен) приоритета маркера.

За наличие в сети маркера отвечает активный монитор. Если он не получает маркер в течение длительного времени (например, 2,6 с), то он порождает новый маркер.

кадр данных - состоит из следующих полей:

На практике хосты не обязательно соединяются по кругу, более того, конфигурация их соединения может иметь обычную топологию "звезда". Станции в кольцо объединяют с помощью концентраторов, выход предыдущей станции в кольце соединяется со входом последующей.

Сеть Token Ring может строиться на основе нескольких колец, разделенных мостами, маршрутизирующими кадры по принципу «от источника», для чего в кадр Token Ring добавляется специальное поле с маршрутом прохождения колец.

Token Ring более сложная технология, чем Ethernet. Обладает свойствами отказоустойчивости.

Token Ring использует до 75 % полосы пропускания, теоретический максимум использования у Ethernet составляет около 37 %.

Организация локальных сетей Token Ring стоит дороже из-за технологической сложности механизма эстафетной передачи маркера и использования сетевых карт, которые передают пакеты в упорядоченном режиме.

Стандарт Token Ring поддерживает экранированную и неэкранированную витую пару, оптоволоконный кабель. Максимальная длина кольца 4000 м. Максимальное количество узлов 260. Компания IBM предложила новую технологию High-Speed Token Ring, которая поддерживает скорости 100 и 155 Мбит/с и сохраняет основные особенности технологии Token Ring.

Технология FDDI

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) разрабатывается институтом ANSI, начиная с 80-х годов. В этой технологии в качестве физической среды передачи данных впервые предлагается оптоволоконный кабель. Имеется возможность использования неэкранированной витой пары.

Сеть FDDI состоит из двух колец для повышения отказоустойчивости. Данные передаются по первичному кольцу сети в одном направлении, по вторичному кольцу - в противоположном. В обычном режиме используется только первичное кольцо. В случае отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), происходит процесс сворачивания колец, при котором первичное кольцо объединяется с вторичным, образуя новое кольцо. При множественных отказах сеть распадается на несколько колец. В стандарте FDDI предусмотрено одновременное подключение узлов к первичному и вторичному кольцам и подключение только к первичному кольцу. Первое называется двойным подключением, а второе - одиночным. При обрыве узла с двойным подключением происходит автоматическое сворачивание колец. Сеть продолжает нормально функционировать. При обрыве узла с одиночным подключением сеть продолжает работать, но узел будет отрезан от сети.

Кольца сети FDDI являются разделяемой средой передачи данных, для доступа к которой применяется маркерный метод, аналогичный используемому в сетях Token Ring. Различия в некоторых деталях. Время удержания маркера является переменной величиной и зависит от степени загрузки сети. При небольшой загрузке сети время удержания маркера больше, при большой загрузке - уменьшается. Сеть FDDI поддерживает скорость 100 Мбит/с. Диаметр сети - 100 км. Макс количество узлов - 500. Однако стоимость реализации данной технологии значительна, поэтому область применения стандарта FDDI - магистрали сетей и крупные сети.

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

физическая "шина" (bus);

физическая “звезда” (star);

физическое “кольцо” (ring);

физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

Полносвязная топология, Ячеистая топология, Общая шина, звезда, кольцо, смешанная

Шинная:

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).

Преимущества сетей шинной топологии:

отказ 1 из узлов не влияет на работу сети в целом;

сеть легко настраивать и конфигурировать;

сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

огранич длина кабеля и кол-во рабочих станций;

трудно определить дефекты соединений

Звезда:

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физ звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логич топология данной лок сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.

Преимущества сетей топологии звезда:

легко подключить новый ПК;

имеется возможность централизованного управления;

сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

отказ хаба влияет на работу всей сети;

большой расход кабеля;

Кольцо

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо.

Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.