摘要：随着计算机技术和光纤网络技术应用的普及以及相关学科的发展，以前网络传翰速度已远不能满足应用需求。正在崛起的“信息高速网络”标志着第二次信息革命的开始。本文主要说明下高速网络技术－FDDI的标准、信道访问控制技术及其工作原理，并给出了此技术可在空中交通管理中在部门运用的诠释。

关键词： FDDI  标准，运用

 

一.引言

  FDDI是美国国家标准协会ANSI于1982年制定的一个使用光纤作为传输媒质的,高速,通用的令牌环状标准,随后被定为国际标准ISO9314. FDDI网络可作为高速局域网,在小范围内连接高速计算机系统,或作为城域网MAN连接较小的网络,或作为主干网连接分布在较大范围的工作站.

该网络具有定时令牌协议的特性，支持多种拓扑结构，传输媒体为光纤。   使用光纤作为传输媒体具有多种优点:

①较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2km，最大站间距离为200km .

②具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为100Mb / s .

③具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响，也不影响其它设备。

④光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的传输媒体。

二：FDDI的网络结构

2.1FDDI的网络协议

FDDI光纤分布式数据接口，技术是完全按标准实现的技术。因此，从一开始就具备高性能、高可靠性和互操作能力。这为它的普及应用奠定了基础。FDDI协议是美国国家标准协会ANSI X, T9.5委员会的标准局域网协议，也是针对100Mbps光纤定时令牌传送局域网的ISO标准。在所有网络协议和接口标准中，FDDI提供了站级网络管理能力及多级SMT服务能力。FDDI的双环故障自动闭合能力提高了网络的可靠性。

   FDDI标准共分四个子层，即MAC, PHY, PMD和STM。

（1）物理介质子层

物理介质子层Physical protocol Medium Dependent Sublayer)规定了所有的传输介质以及与这些介质相连接的技术规范。目前有两种PMD规格：多模光纤和单模光纤。

 (2)物理协议子层

物理协议子层(Physical Protocol Sublayer)规定了信号编码/译码、时钟同步以及在介质上传输的实际时钟速率和信号波形。

FDDI采用了4B/5B代码结构，这种代码方案具有80%的效率。在最糟糕的情况下,DC累积变化不超过士10%,接收灵敏度降低1dB左右。同时它还为自己提供时钟信号。这样，在FDDI中100Mb/s数据传输率只需125Mhz的带宽。该编码方案还具有一定的冗余能力。

PHY采用了弹性缓冲技术，从而可以保证各网站点时钟与数据的同步。

(3)介质访问控制子层

介质访问控制子层(Media Access Controt Sublayer)规定”站一站”之间

数据通使用的数据链路协议中的MAC协议，包括帧格式、定时令牌协议、异/同步访间以及环路监测。

FDDI帧最长为4500个字节，帧校验序列是一个32位的冗余校验((CRC)序列。

异步/同步访间可根据服务类型给站分配一定的频带。一种是同步频带，这种频带有保证的带宽和响应时间;另一种是异步频带，可实现动态的频带共享。

环网监测功能分布于环上的所有站。每个站都对环进行实时监测，一旦发现异常情况，站可以要求环网重新初始化。

(4) SMT-站管理

FDDI标准的站管理(Station Management)部分确保了FDDI环网上所有的工作站协调一致。用户可通过修改适当的参数和选项控制站的操作。但不能直接越过此功能进行数据通信。

因此，可以对上面4个部分概述为： MAC子层规定了定时令牌协议和帧格式。PHY子层的主要功能是构成光纤环，定义了时钟颇率和数据编码。PMD子层的内容主要是对结点与光纤介质接口中的交电部分的规定。SMD主要负责协调其它三层的活动。

2.2FDDI的网络结构图

FDDI标准中根据网络连接的站点数和覆盖的地理范围不同，描述了4种网络结构形式．

    后端网络（数据中心环境）：特点是站点数相对较少（不超过50个），其中大部分是工作站或高速外设．其基本要求是可靠、高速和容错，因此大部分站是双连接站点．相邻节点之间光纤长度不超过400m，而环的总长不超过20km．

    前端网络（或办公室、建筑物环境）：特点是具有大量的非容错单连接站点，使用星状布线方案．在此环境中，小型计算机、通信集中器、工作站、PC和外部设备经过集中器连接到FDDI网络．

    主干网：特点是站点分布在多个建筑物中，其中还可能有距离长达2km的点到点链路．

    多区域网：其特点是站点群分布在不同的场地，各场地间的距离可能达60km或更大．多区域网环境往往需要跨越不同的公司或者机构。

    FDDI是为传输数据而设计的高速分组交换局域网，不支持多媒体应用．为了解决多媒体在FDDI上的应用问题，1991年ANSI制定了FDDI－II标准. FDDI－II标准不仅能够支持原有的分组交换服务，还能够提供等时的电路交换服务，包括提供话音、静止图像、活动图像等信息传输．

三 .FDDI的访问控制技术

FDDI的信道访问控制技术有两种:

(1)限时令牌传递技术(Timed Token Passing )

各站是否有权访间介质是由能否捕捉到绕环传递的令牌来控制的。FDDI中采用的分布协议保证所有的站都能公平地访问介质。每个站都要连续地测算令牌绕环传递一周的时间，此值越大说明网上负载越重。

(2)早期令牌释放技术(ETR)

    每站分配了给定的持有令牌时间。若数据发送过程在未到给定时间就结束了，发送站将立即释放令牌，效率得到显著提高。

  由于采用了ETR技术，每站就会有可用的额外带宽，各站均有它自己分配的令牌持有时间。若某站收到一个早期令牌，它便可使用额外时间进行数据传送。Token Ring使用保留的优先级位组控制额外发送时间的使用，而FDDI则采用动态分配额外传输的方法，若某个特别的站需要额外发送时间，就从动态池中取出。不请求额外发送时间的站就不予分配。

四．FDDI技术在空管部门主干网中应用

由于贵州空管分局的发展，飞行流量的增加，各种设备的增加以及各行政机构的增设，急需建设有有相当规模的主体网。主体网可以为各部门领导与技术人员创造最先进的网络计算机环境，并为他们提供信息速递、科学计算、资源共享和交流平台等全方位的服务。

与一般的计算机网络应用相比，主体网有很多特点：网络规模大，网络节点一般都有几百或数千个；应用环境多，因不同需要提供不同类型的服务；物理位置分散，各子网分布在机场各办公地点内；网络设备复杂，没有系统性，组网难度较大；子网分割较多，应用相对独立；主干网覆盖范围较大，带宽要求较高；系统开发性强，能够不断吸收新的技术；需要提供远程通信能力，能连接公共数字网或因特网。

因此笔者认为结构通常采用主干网与功能子网互联的层次网络结构。而主干网通常采用FDDI组网技术，由子网分布的物理位置通过一对光纤将它们串接起来，构成一个封闭的环路，这就是典型的FDDI双环网结构，子网与FDDI双环网之间由网桥或路由器实现互联，子网的结构一般没有太多的限制，相邻的子网可以根据实际情况连接到同一个网桥或路由器上(使用多端口网桥或路由器)。主体网还可以设有集中管理的数据中心(如计算中心、信息中心等)，有许多共享设备，如大型主机、服务器、多媒体设备和一些昂贵的外部设备等等。它们通过集中器连接到主干网，主干网则要能够提供高速传输通道，并能兼容各种规格的子网结构及其网络协议。网络管理工作站通常也设在数据中心。主体网也有外界的接口，如远程路由器或网关等也需集中管理。如下图3所示为FDDI双环结构的主干网。

 

             图3  FDDI双环自愈结构的主体网

 

而FDDI的发展方向有两个:一是采用廉价传输介质，以使FDDI应用在大范围的网络上.二是提高网络速率，支持ATM交换，以便接入B-ISDN网.

 

七. 小结

综上所述，通过FDDI和各种网络互连设备(中继器、多用桥、路由器和智能交换式集线器)互连各楼内以太网，楼群之间采用户外型光缆作为介质，楼内采用的介质为同轴电缆、双绞线和室内光缆。FDDI能够在计算服务器和文件服务器之间提供足够的带宽，支持大量数据库信息的快速传送及许多节点同时对带宽的集结需求，所以，既不会造成带宽浪费，也不会出现瓶颈问题。因此，FDDI得到了越来广泛的应用，成为建LAN网或WAN网的主要考虑对象之一。此外，FDDI已经证明是一个非常成功的标准化工作，甚至远比构思它的人可能想象的还要成功。用户、系统厂商、芯片设计者和元件售主来到一起，产生一组有持久意义的标准。随着基本FDDI的广泛利用，将出现FDDI -II的一个广阔的基础市场，它满足范围很广的要求，典型的有音频、视频和基于数据流的传感器/控制器。

 

参考文献

1.光网络与光通讯，浙江大学电子信息技术与系统研究所，2001

2.马启文等著.现代计算机网络基础教程.北京:科学出版社，1996.6

3.窦文华.高速光纤计算机网络，长沙:国防科技大学出版社，2003

4.张公忠主编.计算机网络技术与应用.北京:电子工业出版社.1995