FDDI

از آنجاکه در اکثر سیستم های شبکه ، کانال ارتباطی در یک زمان معین تنها می تواند در اختیار یک ایستگاه باشد  و از طرف دیگر هر یک از ایستگاههای شبکه در هر لحظه ممکن است احتیاج به استفاده از کانال ارتباطی داشته باشند؛ لزوم رعایت یک روش و قانون مشخص برای دسترسی به محیط انتقال محسوس است . کارایی این روش می تواند نقش اساسی در کارایی کل شبکه داشته باشد.

در یک سیستم شبکه سرعت انتقال اطلاعات برحسب بیت بر ثانیه تنها معیار سنجش سرعت کار شبکه نیست زیرا یک روش دسترسی به خط میتواند سرعت موثر انتقال اطلاعات را به شدت کاهش دهد.

روشهای رایج کنونی برای به اشتراک گذاردن خط عبارتند از :

• انتقال علامت (Token passing)
• در این روش یک بسته (Packet) خاص بنام علامت Token دائما در محیط ارتباطی از دستگاهی به دستگاه دیگر در حال انتقال است.
• هر دستگاهی که علامت را دریافت کند می تواند یکی از این دو عمل را انجام دهد .

در صورتیکه دستگاه مایل به ارسال پیام باشد، ابتدا علامت را از خط خارج کرده و سپس پیام خود را وارد می کند، پس از خاتمه پیام مجددا علامت را دستگاه فرستنده وارد خط کرده و آنرا به دستگاه بعدی ارسال می دارد.
در صورتیکه دستگاه مایل به ارسال پیام نباشد تنها آدرس علامت را عوض کرده و آن را به دستگاه بعدی ارسال می کند. مزیت این روش در این است که حتما پس از طی زمان مشخصی نوبت ارسال پیام به هر دستگاه خواهد رسید. و از معایب آن این است که هردستگاهی باید از آدرس دستگاه بعدی خود مطلع باشد.
بنابراین یک دستگاه Monitor باید متناوبا در حال سرشماری دستگاه های موجود در شبکه باشد تا در صورت وارد شدن یک دستگاه جدید و یا خارج شدن یکی از دستگاههای موجود در شبکه ، نسبت به سیستم نوبت دهی اقدام کند .

در ضمن اگر علامت به علت بروز اشکال در یک شعبه مفقود شود دستگاه هماهنگ کننده باید علامت جدیدی را به جریان اندازد. دستگاه Monitor نیز ممکن است از شبکه خارج شود بنابراین چند دستگاه دیگر در شبکه باید در حالت آماده باش بوده تا درصورت خارج شدن دستگاه Monitor از شبکه شروع به فعالیت کنند . این روش بیشتر برای اداره شبکه های باترافیک اطلاعات بالا شناخته می شود.

روش گوش دادن به خط (CSMA/CD)

این روش شبیه صحبت کردن در یک اتاق شلوغ است . در چنین اتاقی شخصی که می خواهد صحبت کند با گوش دادن باید مطمئن شود که فرد دیگری در حال صحبت کردن نیست ، نفراول باید تا پایان صحبت شخص دوم سکوت کند. پس از اتمام صحبت هرفردی که زودتر از دیگران شروع به صحبت کند، می تواند به صحبت خود ادامه دهد و بقیه باید تا پایان صحبت او منتظر بمانند.

هرگاه بعد از برقراری سکوت دونفر باهم شروع به صحبت کنند هر دو سکوت کرده و پس از طی زمان کوتاه نامشخص یکی از انها شروع به صحبت می کند. این دقیقا روشی است که در CSMA/CD از آن  استفاده می شود. در این روش هر برد شبکه که در داخل کامپیوتر نصب شده است بصورت متوالی خط را تجزیه و  تحلیل می کند . هرگاه این ایستگاه پیامی برای ارسال داشته باشد پس از خالی شدن خط از سیگنال مربوط به ایستگاه قبلی اقدام به ارسال پیام می کند. حال اگر دو میانجی شبکه در یک لحظه پیامی در خط ارسال کنند پدیده برخورد (Colliosion) بوقوع می پیوندد.

هربار که یک برخورد صورت می گیرد پیام مخصوصی بنام jam در خط ارسال می شود. این پیام با تغییر سطح ولتاژ مستقیم در خط کلیه دستگاهها را از بروز برخورد مطلع می کند. سپس دو دستگاهی که در برخورد شرکت داشته اند به اندازه زمانی که بوسیله یک فرآیند تصادفی ایجاد می شود صبر می کنند و سپس در صورت خالی بودن خط اقدام به ارسال پیام می کنند.

زمانهای انتظار پس از برخورد؛ سرعت شبکه را شدیدا کاهش می دهند مزیت اساسی این روش سادگی و کارآئی مناسب در شرایط عادی است و اشکال عمده آن کم شدن کارآئی شبکه در ترافیک بالا می باشد. در شبکه های FDDI معمولا از روش انتقال علامت استفاده می شود.

ویژگی ذاتی این نوع از شبکه امکان ایزوله کردن خطاها را از یکدیگر می باشد و بواسطه پهنای باند بالا این نوع از شبکه ها می توان بعنوان ستون فقرات (Back Bone) برای ارتباط شبکه های کوچکتر بکار گرفته شوند .

کابل کشی   FDDI

کابل کشی این شبکه مشتمل بر دو حلقه فیبر است ، یکی از آنها انتقال داده را در جهت عفربه های ساعت انجام می دهد و دیگری برخلاغ جهت حرکت عقربه های ساعت.

همانطور که در شکل (20الف) ملاحظه می شود یکی از حلقه ها برای جابجایی داده ها بکار رفته و دومی نقش پشتیبان را بازی میکند. اگر یکی از حلقه ها قطع شود دیگری انتقال داده ها را انجام می دهد . اگر هر دو حلقه در یک نقطه قطع شوند می توانند به یکدیگر متصل شده و مبدل به یک حلقه با طول دو برابر شوند.

هر ایستگاه شامل رله هایی است که برای اتصال دو حلقه و یا کنار گذاشتن ایستگاهی که دچار مشکل شده بکار میروند.

ایستگاه های کاری در یک شبکه  FDDI

در این شبکه از دو نوع ایستگاه کاری A و B استفاده می شود . گروه ایستگاه های A به هر دو حلقه متصل می شوند و گروه دیگر فقط به یکی از حلقه ها اتصال دارند.

براساس اینکه میزان خطا در یک ایستگاه چقدر با اهمیت باشد در این شبکه از ترکیب هر دو حالت استفاده میشود . در اصطلاح فنی دو اتصال A و B را DAS و SAS می نامند.  توپولوژی FDDI با به هم بستن ایستگاه ها را نمایش میدهد.

DAS یک ایستگاه با دو پورت بنام  A و B است ، پورت  A به پورت B و پورت  B به پورت A یک DAS دیگر وصل می شود. همچنین SAS یک ایستگاه با یک پورت بنام S است که معمولا به پورت M در یک متمرکزساز (Concentrator) وصل می شود.

وقتی که یک حلقه پاره می شود متمرکز کننده خطا را جبران کرده و پورت مسئله دار را حذف می کند وقتی یک DAS به دو پورت یک متمرکز کننده متصل باشد یکی از پورتها داده را انتقال می دهد و دیگری بطور ثابت اتصال را تست می کند تا در صورت قطع بودن اتصال دیگر را برقرار کند.

اگر یکی از اتصالات خراب شود یک  DAS می تواند شبکه را توسط ترکیبی از دوحلقه اولیه و ثانویه مرتبط سازد، البته ضرورتی ندارد که ایستگاه کاری به هر دو حلقه متصل شود زیرا اولا بصورت بخشی از مکانیزم جبران خطای شبکه در می آید و ثانیا این شیوه اتصال پیچیده و گران تمام می شود.

معماری FDDI و نحوه عملکرد لایه ها

در FDDI با توجه به مدل OSI چهار لایه وجود دارد که چهار لایه بنامهای زیر می باشند .

• PMD = physical medium dependent layer
• PHY = physical lasyer
• MAC = medium access coontrol layer
• SMT = Station management layer

1) PMD (لایه وابسته به واسطه فیزیکی) :

فرستنده ها ، گیرنده ها، اتصال دهنده ها و وسایل فیزیکی دیگر در این لایه تعیین می گردند ، PMD تمام خدماتی را که برای انتقال یک رشته بیت دیجیتال کد شده لازم است در اختیار PHY قرار میدهد . همچنین تقاضا برای انتقال داده کد شده را که از جانب PHY رسیده تبدیل به علائم الکتریکی یا نوری    می نماید .

این علائم در حقیقت بر روی خط ارسال می گردند همینطور داده های ورودی را که بصورت علائم NRZI (که یک روش رمز کردن است) است را در اختیار PHY قرار می دهد .

PMD همچنین خدماتی را که برای مدیریت حلقه لازم است را در اختیار لایه SMT می گذارد. SMT بواسطه این خدمات قادر خواهد بود یک فرستنده را متوقف نموده و یا بکار اندازد.

2) PHY (لایه فیزیکی) :

این لایه رشته بیتهای ورودی را تبدیل به داده ها و سمبل های یا علائم مورد استفاده لایه MAC خواهد نمود ، و بلعکس داد های که از سمت لایه MAC به آن وارد می شود را توسط لایه PMD به رمز در آورده و سپس ارسال می نماید.

این لایه وظیفه دارد داده های 8 بیتی رمز گذاری شده را با اضافه کردن بیتهای همزمانی و تست کننده بصورت سنکرون ارسال نماید. همچنین برای برقراری و نگهداری حلقه FDDI با ملاحظه دائم وضعیت حلقه از طریق شنود علائم ورودی ، اطلاعات لازمه را در اختیار لایه SMT می گذارد و بدین ترتیب SMT قادر خواهد بود که تشخیص دهد آیا حلقه درکار است یا خیر.

3) MAC  (لایه کنترل دسترسی به واسطه انتقال ) :

این لایه دسترسی قابل پیش بینی و عادلانه به واسطه انتقال را فراهم می کند ، عادلانه به این معنی است که یک گروه در دسترسی به وسیله انتقال هیچگونه مزیتی نسبت به گره ای دیگر براساس موقعیت فیزیکی خود ندارد و دسترسی قابل پیش بینی به این معنی است که از هرگونه شرایط خطا مبرا بوده و زمان انتظار هر گره برای دسترسی به وسیله انتقال قابل پیش بینی می باشد.

در FDDI دسترسی به وسیله انتقال توسط یک علامت (Token) کنترل می گردد. هر گره ای که این نشانه را دریافت کند می تواند Frame ها را تکرار کند ، اما گره مقصد علاوه بر تکرار آن نسخه ای از این Frame را بر میدارد. لایه MAC مربوط به گره ای که Frame را تولید نموده مسئولیت حذف آن و ارسال علامت (Token) به گره بعدی را به عهده دارد.

این لایه علامتها را وارسی نموده و هرگونه خطای عملیاتی را نیز تصحیح می نماید همچنین آدرس Frame دریافتی از PHY را تشخیص داده و این Frame را درصورتی به آدرس گره مربوط به خود ارسال شده باشد به لایه LLC منتقل می نماید.

همچنین برای Frame های خروجی رشته های کنترلی را برای Frame تولید نموده و آنها را از Frame های ورودی متمایز میسازد.

4) SMT (لایه مدیریت ایستگاه ):

این لایه در حقیقت نظارت شبکه FDDI را تسهیل نموده و امکان تشخیص موارد استثناء (خطا در عملیات) را فراهم می نماید تا اقدامات تصحیحی انجام شود.

این لایه با استفاده از خدماتی که توسط لایه های PMD و PHY و MAC ارائه می گردد ، قادر به اعمالی نظیر راه اندازی گره ، حذف گره های مولد خطا هماهنگی در اضافه و یا حذف نمودن گره ها برطرف نمودن خطاها جمع آوری آمار و مدیریت اختصاص پهنای باند در میان گروههای پیغام را بعهده دارد.

یک گره در ساده ترین وجه خود شامل سه جزء PMD و PHY و MAC است و اطلاعات بین این سه جزء بصورت افقی حرکت کرده و مدیریت این اجزاء توسط SMT صورت می گیرد.

لایه فیزیکی FDDI روش دو مرحله ای را در کد کردن بکار می گیرد . ابتدا علایم باینری چهار بیتی را تبدیل به کدهای پنج بیتی می کند  ( بوسیله روش کد کردن 4B/5B  ) نظر به اینکه ارسال هر رشته چهاربیتی بر روی فیبر مستلزم ارسال در حقیقت پنج بیت است یک کانال 125 مگاهرتزی برای سرعت داده ای 100 مگاهرتزی مورد نیاز است . (درحقیقت باید پهنای باند واقعی باشد )

در مرحله دوم این رشته بیتها به رشته های بیت NRZI  تبدیل می شوند .

در این روش هنگام تغییر ارقام از یک صفر یابر عکس ، سیگنال نشانگر رقمهای دودویی بین ولتاژ مثبت و منفی نوسان خواهد داشت .

در مقصد نیز با توجه به نوع کد کردن بازگشایی رمز صورت می پذیرد و برای اینکار لایه فیزیکی در این استانداردازروشی که مرسوم به روش کشف بیت 4 از میان 5 نامیده شده استفاده می نماید . در این روش هر گروه 4 تایی علایم MAC  (صفرها و یک ها و برخی علایم  غیر اطلاعاتی مانند شروع فریم ) بعنوان یک گروه پنج بیتی بر روی خط تفسیر می شوند .

فایده این روش این است که پهنای باند را حفظ می کند ، لیکن عیب آن مسئله ناهمزمانی برای فرستنده و گیرنده است . برای جبران این عیب یک کد مقدماتی بکار گرفته می شود تا ساعت های فرستنده وگیرنده را همزمان نماید .

علاوه بر این لازم است تمامی ساعت ها تا حداقل 5% خطا ، ثابت باشند . با این ثبات فریم ها تا حد 4500 بایت می توانند بدون خطر ناهمزمانی برای ارسال رشته های اطلاعاتی بکار گرفته شوند .

بخوانید : آشنایی با GPON در شبکه های فیبرنوری