自考局域网考核知识点之光纤分布数据接口FDDI

4.6光纤分布数据接口FDDI

光纤由于其众多的优越特性,在数据通信中得到了日益广泛的应用。用光纤作为媒体的局域网技术主要是光纤分布数据接口FDDI (Fiber Distributed Data Interface)。FDDI以光纤作为传媒体,它的逻辑拓扑结构是一个环,更确切地说是逻辑计数循环环(Logiced Counter Rotating Ring),它的物理拓扑结构可以是环形、带树形的环或带星形的环。FDDI的数据传输速率可达100Mbps,覆盖的范围可达几公里。FDDI可在主机与外设之间、主机与主机之间、主干网与IEEE802低速网之间提供高带宽和通用目的的互连。 FDDI采用了IEEE802的体系结构,其数据链路层中的MAC子层可以在IEEE802标准定义的LLC操作。

4.6.1FDDI工作原理

1.FDDI的性能

FDDI数据传输速率达100Mbps,采用4B/5B编码,要求信道媒体的信号传输速率达到125Mbaud。FDDI网环路长度为200km,最多可有1000个物理连接。若采用双环结构时,站点间距离在2Km以内,且每个站点与两个环路都有连接,则最多可连接500个站点,于其中每个单环长度限制在100km内。
　　FDDI是由许多通过光传送媒体连接成一个或多个逻辑环的站点组成的,因此与令i牌环类似,也是把信息送至环上,从一个站到下一个站依次传递,当信息经过指定的目的i站时就被接收、复制,最后,发送信息的站点再将信息从环上撤消。因此FDDI标准和令牌环媒体访问控制标准IEEE802.5十分接近。FBDI和802.5的主要特性比较见表4.4.

2.数据编码

FDDI规定了一种很特殊的定时和同步方法。在网络中使用的代码是那种信号状态变化频繁的代码,这些状态变化使得接收器能够持续地与输入信号相适应,这样就保证了发送设备和接收设备之间的同步。在IEEE802.3标准中使用的曼彻斯特码只有50%的效率,因为每一比特都要求线路上有2次状态变化(即2Baud)。如果采用曼彻斯特编码,那么100Mbps传输速率就要求200MBaud的调制速率,也即200MHz的带宽。换言之,曼彻斯特编码需要发送数据的2倍带宽。
　　考虑到生产200MHz的接口和时钟设备会大大增加成本,ANSI设计了一种称为4B/5B的代码。在这种编码技术中,每次对4位数据进行编码,每4位数据编码成5位符号,用光的存在和不存在表示5位符号中每一位是1还是0。这样,对于100Mbps的光纤网只需125MHz的元件就可实现,使效率提高到80%。
为了得到信号同步,可以采用二级编码的方法。即先按4B/5B编码,然后再利用一种称为倒相的不归零制NRZI编码。该编码确保无论4比特符号为何种组合(包括全"0",其对应的5比特编码中至少有2位"1",从而保证在光纤中传输的光信号至少发生两次跳变,以利于接收端的时钟提取。这个原理类似于第2章中介绍过的差分编码。
5比特编码的32种组合中,实际只使用了24种,其中的16种用做数据符号,其余8种用做控制符号(如帧的起始和结束符号等)。表4.5

列出4BAB编码的数据符号部分,所有16个4位数据符号,经编码后的5位码中"1"码至少为2位,按NRZI编码原理,信号中就至少有两次跳变,因此接收端可得到足够的同步信息。

3.时钟偏移问题

在一般的环形网中,采用只有一个主时钟的集中式时钟方案,在绕环运行时,时钟信号会偏移。每个站点产生的偏移,积累起来还是很可观的。为了消除这种时钟偏移现象,采用一种弹性缓冲器来消除这种偏移。但即使采用了这种措施,由于偏移积累的缘故,也限制了环网的规模。
这种集中式时钟方案,对100Mbps高速率的光纤网来说是不适用的。100Mbps光纤网中每一位的时间为1Ons(而在4Mbps环网中,1位的时间为250ns)。因此,时钟偏移的影响更严重,如采用集中式时钟方案,就需在每一个站点配置锁相电脑,成本会很高。
因此FDDI标准规定使用分布式时钟方案,即在每个站点都配有独立的时钟和弹性缓冲
器。进入站点缓冲器的数据时钟是按照输入信号的时钟确定的,而从缓冲器输出的信号时钟则根据站点的时钟确定,这种方案使环路中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。