کابل کشی FDDI

کابل کشی این شبکه دارای دو حلقه فیبر است. یکی از آن ها داده ها را در جهت حرکت عقربه های ساعت و دیگری برخلاف جهت حرکت عقربه های ساعت انتقال می دهد. یکی از حلقه ها برای جا به جایی داده ها به کار می رود و دومی نقش پشتیبان را دارد. اگر یکی از حلقه ها قطع شود دیگری انتقال داده ها را برعهده می گیرد. اگر هر دو حلقه در یک نقطه قطع شوند، توان این را دارند که به یکدیگر متصل شده و به یک حلقه با طول دو برابر تبدیل شوند.

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 دارد. براساس این که میزان خطا در یک ایستگاه چقدر اهمیت داشته باشد در این شبکه از ترکیب هر دو حالت استفاده می شود. در اصطلاح فنی دو اتصال A و B را DAS و SAS می نامند. توپولوژی FDDI با به هم بستن، ایستگاه ها را نمایش می دهد. هر ایستگاه شامل رله هایی است که برای اتصال دو حلقه و یا کنار گذاشتن ایستگاهی که دچار مشکل شده است، به کار می رود.

DAS یک ایستگاه با دو پورت به نام A و B است، پورت A به پورت B و پورت B به پورت A یک DAS دیگر وصل می شود. SAS یک ایستگاه با یک پورت به نام 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 پورت ها داده را انتقال می دهد و دیگری بطور ثابت اتصال را تست می کند تا در صورت قطع بودن اتصال دیگری را برقرار کند. اگر یکی از اتصالات خراب شود یک DAS می تواند شبکه را به وسیله ترکیبی از دوحلقه اولیه و ثانویه به یکدیگر مرتبط سازد. البته ضرورتی ندارد که ایستگاه کاری به هر دو حلقه متصل شود، زیرا اولا به صورت 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 درنظر گرفتن مدل OSI چهار لایه PMD، PHY، MAC، SMT وجود دارد.
• PMD = physical medium dependent layer
• PHY = physical layer
• MAC = medium access control layer
• SMT = Station management layer

1) PMD (لایه وابسته به واسطه فیزیکی)

تمامی فرستنده ها، گیرنده ها، اتصال دهنده ها و وسایل فیزیکی دیگر در PMD تعیین می شوند. این لایه تمام خدماتی را که برای انتقال یک رشته بیت دیجیتال کد شده لازم است، در دسترس PHY قرار داده و علاوه بر آن داده های ورودی را که به صورت NRZI (یک روش ترمز کردن) هستند، در اختیار PHY می گذارد. PMD درخواست انتقال داده کد شده ای را که از سوی PHY رسیده است، به علائم الکتریکی یا نوری تبدیل می کند. این علائم روی خط ارسال می شوند.

PMD همچنین خدماتی را که برای مدیریت حلقه لازم است، در اختیار لایه SMT می گذارد. SMT به واسطه این خدمات قادر خواهد بود یک فرستنده را متوقف کند یا به کار اندازد.

2) PHY (لایه فیزیکی)

PHY رشته بیت های ورودی را به داده ها، سمبل ها و علائم مورد استفاده لایه MAC تبدیل می کند و داده هایی را که از سمت لایه MAC به آن وارد می شود، توسط لایه PMD به رمز درآورده و ارسال می کند. این لایه بیت های همزمانی و تست کننده را به داده های 8 بیتی رمز گذاری شده می افزاید. SMT با کمک PHY قادر به تشخیص وضعیت حلقه خواهد بود و در می یابد که آیا حلقه ای در کار است یا نه؟ این لایه برای برقراری و نگهداری حلقه FDDI همیشه با بررسی وضعیت حلقه از طریق شنود علائم ورودی، اطلاعات لازم را در اختیار SMT می گذارد.

3) MAC (لایه کنترل دسترسی به واسطه انتقال)

MAC به وسیله انتقال، دسترسی قابل پیش بینی و عادلانه را فراهم می آورد. براساس موقعیت فیزیکی، یک گره در دسترسی به وسیله انتقال هیچ گونه مزیتی نسبت به گره دیگر ندارد، به این دلیل به آن دسترسی عادلانه می گویند. دسترسی قابل پیش بینی نیز به این معنا است که زمان انتظار برای دسترسی هر گره به وسیله انتقال، قابل پیش بینی است و هیچ گونه شرایط خطایی آن را تهدید نمی کند.

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 می دارد. لایه MAC مربوط به گره ای که Frame را تولید کرده مسئولیت حذف آن و ارسال علامت (Token) را به گره بعدی بر عهده دارد.

MAC علامت ها را بررسی می کند و اگر خطای عملیاتی رخ داده باشد، به تصحیح آن می پردازد. همچنین می تواند آدرس Frame دریافتی از PHY را بشناسد و اگر آن Frame به آدرس گره مربوط به خودش ارسال شده باشد، آن را به لایه LLC منتقل می کند. این لایه می تواند رشته های کنترلی برای Frame های خروجی تولید کند و با این روش Frame های ورودی و خروجی را متمایز کند.

4) SMT (لایه مدیریت دستگاه)

SMT به عنوان لایه مدیریت دستگاه شناخته می شود. این لایه باعث افزایش سهولت نظارت بر شبکه FDDI می شود و امکان تشخیص خطای پدید آمده در عملیات و اقدامات اصلاحی آن را، فراهم می کند. راه اندازی گره، حذف گره های مولد خطا، هماهنگی در اضافه و یا حذف کردن گره ها، برطرف کردن خطاها، جمع آوری آمار و مدیریت اختصاص پهنای باند در میان گروه های پیغام از اعمالی است که SMT با استفاده از خدماتی که توسط لایه های PMD، PHY و MAC ارائه می شود، انجام می دهد.

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 راSMT برعهده دارد.

لایه فیزیکی FDDI برای کد کردن ابتدا علائم باینری چهار بیتی را از راه کد کردن با روش 4B/5B به کد های پنج بیتی تبدیل می کند. با در نظر گیری این که هر رشته چهاربیتی بر روی فیبر در حقیقت مستلزم ارسال پنج بیت است، یک کانال 125مگا هرتزی برای سرعت داده ای 100 مگاهرتزی مورد نیاز است. نباید فراموش کنیم که پهنای باند باید واقعی باشد. در ادامه این رشته بیت ها به رشته های بیت NRZI تبدیل می شوند. در این روش با تغییر رقم ها از یک صفر یا تغییر رقم ها به یک صفر، سیگنالی که نشانگر رقم های دودویی است، بین ولتاژ مثبت و منفی نوسان خواهد داشت. برای همین است که می گویند لایه فیزیکی FDDI از یک روش دو مرحله ای برای کد کردن استفاده می کند.

در مقصد با توجه به نوع کد کردن، بازگشایی رمز صورت می گیرد. در این استاندارد لایه فیزیکی از روشی که مرسوم به روش کشف بیت 4 از میان 5 نامیده شده، استفاده می کند. در این روش هر گره 4 تایی علایم MAC (صفرها، یک ها و برخی علایم غیر اطلاعاتی مانند شروع Frame ) به عنوان یک گروه پنج بیتی، بر روی خط تفسیر می شوند.

این روش، پهنای باند را حفظ می کند و این یکی از مزیت های آن است، اما هنوز مساله عدم همزمانی برای فرستنده و گیرنده از عیب های آن شمرده می شود. برای جبران مساله عدم همزمانی یک کد مقدماتی در نظر می گیرند تا ساعت های فرستنده و گیرنده را همزمان کنند. علاوه بر این برای تمامی ساعت ها لازم است 5% خطا در نظر گرفته شود. این ثبات فریم ها تا حد 4500 بایت می توانند بدون خطر عدم همزمانی برای ارسال رشته های اطلاعاتی به کار گرفته شوند.