FDDI工作原理

光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI是一種以光纖作為傳輸介質(zhì)的高速主干網(wǎng)，它可以用來互連單個計算機(jī)與局域網(wǎng)。FDDI標(biāo)準(zhǔn)采用了IEEE802的體系結(jié)構(gòu)和LLC協(xié)議，研究了FDDI自身的MAC協(xié)議，在物理層提出了物理層介質(zhì)相關(guān)(Physical Layer Medium Dependent，PMD)子層與物理層協(xié)議(Physical Layer Protocol，PHY)子層。在1992年，F(xiàn)DDI與SONET互連的接口標(biāo)準(zhǔn)研究完成。FDDI是專門為數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計的，為了傳輸語音、圖像與視頻業(yè)務(wù)，F(xiàn)DDI-IⅡ標(biāo)準(zhǔn)將從支持分組交換的FDDI基本模式(Basic Mode)擴(kuò)展到混合模式(Hybrid Mode)?；旌夏Ｊ娇赏瑫r支持分組交換與電路交換。目前，正在研究的下一代FDDI標(biāo)準(zhǔn)稱為FFOL(FDDI Follow-On LAN)。

實(shí)質(zhì)上FDDI由四個子部分組成，每部分具有各自特定的功能。各部分合起來使得FDDI能夠在上層協(xié)議(如TCP/IP、IPX)和介質(zhì)(如光纜)間提供高速連接。FDDI四個子規(guī)范為介質(zhì)訪問控制(MAC)、物理層協(xié)議層(PHY)、物理介質(zhì)相關(guān)層(PMD)以及站管理(SMT)。MAC規(guī)定了怎樣訪問介質(zhì)，包括協(xié)議所需要的幀格式、尋址、令牌處理、循環(huán)冗余校驗(yàn)算法(CRC)以及差錯恢復(fù)機(jī)制;PHY規(guī)定了傳輸編碼和解碼程序、時鐘要求及其他功能;PMD規(guī)定了傳輸介質(zhì)應(yīng)具備的特性，包括光纖鏈路(Fiber-optic Link)、功率電平(Power Level)、誤碼率(Bit-error Rate)、光纖器件(Optical Component)以及連接器(Connector);SMT規(guī)定了FDDI站配置、環(huán)配置以及環(huán)控制等特征，包括站的插入和刪除、啟動、故障分離和恢復(fù)、模式安排及統(tǒng)計集合。

FDDI的工作原理主要體現(xiàn)在FDDI的三個主要過程中，這三個主要過程是站點(diǎn)物理連接建立、環(huán)初始化和數(shù)據(jù)傳輸。(1)站點(diǎn)物理連接建立FDDI網(wǎng)絡(luò)在正常運(yùn)行時，站管理SMT一直監(jiān)視著環(huán)的運(yùn)行狀況并管理著所有站點(diǎn)的活動。站管理SMT中的連接管理模塊負(fù)責(zé)在站點(diǎn)的每對PHY/PMD之間的雙向光纜上建立起端到端的物理連接。站點(diǎn)通過發(fā)送與接收某些特定的線路狀態(tài)序列與相鄰站點(diǎn)交換端口類型和連接規(guī)則等信息，對物理連接的質(zhì)量進(jìn)行測試。

在測試過程中，一旦檢測到故障，就用跟蹤診斷的方法來確定故障原因，對故障進(jìn)行隔離，并對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新配置。(2)環(huán)初始化在完成站點(diǎn)的物理連接后，然后對環(huán)進(jìn)行初始化。在進(jìn)行環(huán)的初始化工作之前，首先要確定系統(tǒng)的目標(biāo)令牌循環(huán)時間TTRT。各個站點(diǎn)都可借助聲明幀，提出各自的TTRT值。系統(tǒng)按照既定的競爭規(guī)則來確定TTRT值，通過被選中TTRT值的那個站點(diǎn)來完成環(huán)的初始化工作。確定TTRT值的過程通常叫做聲明過程，聲明過程是用來確定TTRT值的。(3)數(shù)據(jù)傳輸FDDI數(shù)據(jù)傳輸包括數(shù)據(jù)發(fā)送、接收和刪除三個過程。在FDD1環(huán)網(wǎng)中，想要發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)必須等待令牌到達(dá)該站點(diǎn)并將令牌捕獲后，才能發(fā)送一個或多個數(shù)據(jù)幀，直到所有數(shù)據(jù)發(fā)送完成或直到THT超時為止。最后，站點(diǎn)釋放一個新令牌。FDDI環(huán)上的每一個站點(diǎn)隨時都在監(jiān)聽經(jīng)過本站點(diǎn)的幀，站點(diǎn)把幀中的目的地址與本站地址比較，以決定是否接收該幀，如果該幀的目的地址與站點(diǎn)地址匹配，站點(diǎn)接收該幀，同時將此幀的FS字段的“A”標(biāo)志位置“1”，表示目的站點(diǎn)存在;在接收該幀的同時，站點(diǎn)還對該幀進(jìn)行差錯校驗(yàn)。如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，則站點(diǎn)將幀中的數(shù)據(jù)字段復(fù)制下來，并在該幀F(xiàn)S字段的“C”標(biāo)志位置“1”，表示該幀已被目的站點(diǎn)接收;如果發(fā)現(xiàn)CRC錯，則把該幀F(xiàn)S字段的“E”標(biāo)志位置“1”。

在FDDI環(huán)網(wǎng)中，站點(diǎn)在接收幀的同時，還要把該幀轉(zhuǎn)發(fā)到下一站點(diǎn)。發(fā)送站點(diǎn)在發(fā)送完數(shù)據(jù)后將繼續(xù)監(jiān)聽經(jīng)過站點(diǎn)的幀。當(dāng)發(fā)送站點(diǎn)檢測到某數(shù)據(jù)幀的源地址與本站點(diǎn)的地址相同時，立即停止轉(zhuǎn)發(fā)該幀并將其置為無效幀，使已轉(zhuǎn)發(fā)到環(huán)上的部分幀信息在到達(dá)下一站點(diǎn)時被當(dāng)做幀碎片而被丟棄，以免這些幀碎片在環(huán)上繼續(xù)傳送，然后，發(fā)送站點(diǎn)負(fù)責(zé)將幀剩余部分從環(huán)上刪除，并同時檢測幀中的FS字段。如果FS字段中的“A”和“C”標(biāo)志位都為“1”，則說明該幀已被目的站點(diǎn)成功接收;如果只有“A”標(biāo)志位為“1”則說明目的站點(diǎn)存在但沒有接收該幀，這說明幀在傳輸過程中發(fā)生了錯誤;如果“A”和“C”標(biāo)志位都為“0”，則說明幀中的目的地址有錯。正常情況下，只有主環(huán)工作，而備用環(huán)作為備份。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，無論是線路故障還是站點(diǎn)故障，F(xiàn)DDI網(wǎng)絡(luò)都會通過卷繞自動將雙環(huán)重構(gòu)為一個單環(huán)，從而保證網(wǎng)絡(luò)不會中斷，這是FDDI區(qū)別于其他局域網(wǎng)的一個重要特點(diǎn)。FDDI網(wǎng)絡(luò)定義了兩種站點(diǎn)：一種是單連接站點(diǎn)(SAS)或稱B類站點(diǎn);另一種是雙連接站點(diǎn)(DAS)或稱A類站點(diǎn)。單連接站點(diǎn)通過集中器連接在FDDI雙環(huán)的主環(huán)上，集中器能夠同時連接多臺SAS站點(diǎn)，且保證任何SAS站點(diǎn)的出錯或斷電均不會影響FDDI網(wǎng)絡(luò)。雙連接站點(diǎn)可以同時與兩個環(huán)路連接。