FDDI工作原理

光纤分布式数据接口FDDI是一种以光纤作为传输介质的高速主干网，它可以用来互连单个计算机与局域网。FDDI标准采用了IEEE802的体系结构和LLC协议，研究了FDDI自身的MAC协议，在物理层提出了物理层介质相关(Physical Layer Medium Dependent，PMD)子层与物理层协议(Physical Layer Protocol，PHY)子层。在1992年，FDDI与SONET互连的接口标准研究完成。FDDI是专门为数据传输而设计的，为了传输语音、图像与视频业务，FDDI-IⅡ标准将从支持分组交换的FDDI基本模式(Basic Mode)扩展到混合模式(Hybrid Mode)。混合模式可同时支持分组交换与电路交换。目前，正在研究的下一代FDDI标准称为FFOL(FDDI Follow-On LAN)。

实质上FDDI由四个子部分组成，每部分具有各自特定的功能。各部分合起来使得FDDI能够在上层协议(如TCP/IP、IPX)和介质(如光缆)间提供高速连接。FDDI四个子规范为介质访问控制(MAC)、物理层协议层(PHY)、物理介质相关层(PMD)以及站管理(SMT)。MAC规定了怎样访问介质，包括协议所需要的帧格式、寻址、令牌处理、循环冗余校验算法(CRC)以及差错恢复机制;PHY规定了传输编码和解码程序、时钟要求及其他功能;PMD规定了传输介质应具备的特性，包括光纤链路(Fiber-optic Link)、功率电平(Power Level)、误码率(Bit-error Rate)、光纤器件(Optical Component)以及连接器(Connector);SMT规定了FDDI站配置、环配置以及环控制等特征，包括站的插入和删除、启动、故障分离和恢复、模式安排及统计集合。

FDDI的工作原理主要体现在FDDI的三个主要过程中，这三个主要过程是站点物理连接建立、环初始化和数据传输。(1)站点物理连接建立FDDI网络在正常运行时，站管理SMT一直监视着环的运行状况并管理着所有站点的活动。站管理SMT中的连接管理模块负责在站点的每对PHY/PMD之间的双向光缆上建立起端到端的物理连接。站点通过发送与接收某些特定的线路状态序列与相邻站点交换端口类型和连接规则等信息，对物理连接的质量进行测试。

在测试过程中，一旦检测到故障，就用跟踪诊断的方法来确定故障原因，对故障进行隔离，并对网络进行重新配置。(2)环初始化在完成站点的物理连接后，然后对环进行初始化。在进行环的初始化工作之前，首先要确定系统的目标令牌循环时间TTRT。各个站点都可借助声明帧，提出各自的TTRT值。系统按照既定的竞争规则来确定TTRT值，通过被选中TTRT值的那个站点来完成环的初始化工作。确定TTRT值的过程通常叫做声明过程，声明过程是用来确定TTRT值的。(3)数据传输FDDI数据传输包括数据发送、接收和删除三个过程。在FDD1环网中，想要发送数据的站点必须等待令牌到达该站点并将令牌捕获后，才能发送一个或多个数据帧，直到所有数据发送完成或直到THT超时为止。最后，站点释放一个新令牌。FDDI环上的每一个站点随时都在监听经过本站点的帧，站点把帧中的目的地址与本站地址比较，以决定是否接收该帧，如果该帧的目的地址与站点地址匹配，站点接收该帧，同时将此帧的FS字段的“A”标志位置“1”，表示目的站点存在;在接收该帧的同时，站点还对该帧进行差错校验。如果没有发现错误，则站点将帧中的数据字段复制下来，并在该帧FS字段的“C”标志位置“1”，表示该帧已被目的站点接收;如果发现CRC错，则把该帧FS字段的“E”标志位置“1”。

在FDDI环网中，站点在接收帧的同时，还要把该帧转发到下一站点。发送站点在发送完数据后将继续监听经过站点的帧。当发送站点检测到某数据帧的源地址与本站点的地址相同时，立即停止转发该帧并将其置为无效帧，使已转发到环上的部分帧信息在到达下一站点时被当做帧碎片而被丢弃，以免这些帧碎片在环上继续传送，然后，发送站点负责将帧剩余部分从环上删除，并同时检测帧中的FS字段。如果FS字段中的“A”和“C”标志位都为“1”，则说明该帧已被目的站点成功接收;如果只有“A”标志位为“1”则说明目的站点存在但没有接收该帧，这说明帧在传输过程中发生了错误;如果“A”和“C”标志位都为“0”，则说明帧中的目的地址有错。正常情况下，只有主环工作，而备用环作为备份。一旦网络发生故障，无论是线路故障还是站点故障，FDDI网络都会通过卷绕自动将双环重构为一个单环，从而保证网络不会中断，这是FDDI区别于其他局域网的一个重要特点。FDDI网络定义了两种站点：一种是单连接站点(SAS)或称B类站点;另一种是双连接站点(DAS)或称A类站点。单连接站点通过集中器连接在FDDI双环的主环上，集中器能够同时连接多台SAS站点，且保证任何SAS站点的出错或断电均不会影响FDDI网络。双连接站点可以同时与两个环路连接。