Fiber Distributed Data Interface

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Introducción

El estándar Fiber Distributed Data Interface (FDDI) opera a una velocidad de 100Mbps usando cable de fibra óptica: FDDI es frecuentemente usada con una tecnología Backbone de alta velocidad porque esta soporta mayores anchos de banda y grandes distancias en comparación del cobre. El estándar FDDI especifica el uso de conexiones físicas full-duplex, punto-a-punto de fibra óptica para interconectar estaciones, sin embargo se han desarrollado implementaciones basadas en cable de par trenzado llamado Copper Distributed Data Interface (CDDI), que ha emergido para proveer un servicio de 100 Mbps sobre cobre, CDDI es la implementación del protocolo FDDI sobre cable par trenzado de cobre.

FDDI posee un protocolo de paso de testigo temporizado para la eficacia y utiliza una topología de anillos paralelos con dos contadores rotarios contrarios para la redundancia.

La red FDDI tiene un ciclo de reloj de 125 MHz y utiliza un esquema de codificación 4B/5B que le permite al usuario obtener una velocidad máxima de transmisión de datos de 100 Mbps. Ahora bien la tasa de bits que la red puede efectivamente soportar puede superar el 95% de la velocidad de transmisión máxima. Con FDDI es posible transmitir una trama, o diversas tramas de tamaño variable de hasta 4500 bytes durante el mismo acceso. El tamaño de trama máximo de 4500 bytes esta determinado por la técnica de codificación 4B/5B de FDDI.

Especificaciones de FDDI

Las especificaciones de FDDI permiten que existan un máximo de 500 estaciones FDDI (conexiones físicas) directamente sobre cada anillo paralelo. Las estaciones FDDI utilizan una dirección de 45 bytes, definida por la IEEE. La oficina de normalización del IEEE administra la asignación de las direcciones a todos las estaciones FDDI.

FDDI utiliza un protocolo del tiempo de rotación del testigo. Este método se emplea para que una estación pueda tener acceso a la red. Se entiende por testigo del derecho a trasmitir datos. Esto permite un acceso determinístico, libre de choques que mejora el rendimiento sin considerar el número de estaciones conectadas a la red. Por consiguiente es posible utilizar FDDI como un sistema de tiempo real debido a su alta velocidad y eficacia.

FDDI se diseño con el objeto de brindar un alto grado de confiabilidad y un tiempo útil continuado como prerequisito. La transmisión libre de error se considero virtualmente como un objetivo de diseño. Es por esto, entre otras cosas, que se optó por la fibra como medio para el FDDI.

El cable de fibra multimodo con un diámetro exterior del núcleo de 62.5 micrones (um) y un diámetro exterior del revestimiento de 125 um (62.5/125) es el tipo de medio con el que empezó a operar la red FDDI. Esto se debe a que el estándar FDDI especifica las características de estación a estación y de cable de planta sobre la base del cable 62.5/125 para proporcionar un puerto de referencia común que permite verificar si existe conformidad.

Las empresas que producen y diseñan estos productos como AT&T, DEC, etc, recomiendan la fibra 62.5/125. También cabe la posibilidad de utilizar otros tipos de cables de fibra óptica incluidos 100/140, 82.5/128 y 50/125. Existe una cantidad importante de fibra oscura 50/125 que ya se encuentra instalada en numerosas zonas. Es probable que aquellos se instalaron hace algunos años, fibra oscura para utilizarla en el futuro. Este tipo de fibra es muy común en Europa y el lejano oriente especialmente en Japón.

Para alcanzar el objetivo de diseño referente a una transmisión virtualmente libre de error, se especificó que la tasa de error total del anillo completo FDDI no debiera exceder 10E-9 con una taza de pérdida de paquetes que tampoco exceda 10E-9. En el caso que se produjera una falla en una estación o que se rompiera un cable, se evita automáticamente la zona de problema, sin la intervención del usuario, mediante lo que se conoce como “curva de retorno” (wrapback). Esto ocurre cuando el anillo FDDI detecta una falla y direcciona el tráfico hacia el anillo secundario de modo de reconfigurar la red. Todas las estaciones que se encuentran operando correctamente se mantienen en línea e inalterados. Tan pronto como se corrige el problema, restaura el servicio en dicha zona.

FDDI utiliza una topología de dos anillos con dos contadores rotatorios (anillo primario y anillo secundario) contrarios para la redundancia total, los anillos pueden cada uno alcanzar un máximo de 2 km de circunferencia. Los dos anillos paralelos se denominan respectivamente anillos primarios o anillo A y anillo secundario o anillo B. El camino primario de la red FDDI, camino A, se utiliza en la operación normal. El camino B o secundario se utiliza para la redundancia y es empleado en sentido izquierdo cuando se opera normalmente. El camino B es un camino de respaldo y solamente se emplea cuando se presenta un problema con el camino A. Así, si llegase a ocurrir un problema, todo el tráfico de la red FDDI se cambia automáticamente del lado A del anillo al lado paralelo B que rota en sentido contrario. Esto se efectúa sin la intervención del usuario y sin interrupción. La rotación en sentido contrario permite que se recoja inmediatamente la información.

Existen dos tipos básicos de estación FDDI aquellas que están unidas con un único anillo y las que están unidas con ambos. Las cuatro clasificaciones de dichas estaciones son las siguientes:

• Estación de conexión-simple (SAS) (Simple Attachment Station) Una estación de conexión simple, SAS, implementa un único MIC de tipo S. Una SAS se conecta normalmente a través de un único segmento de transmisión a un concentrador que implementa un conector MIC de tipo M. Éste contiene una entidad SMT, una entidad de subcapa MAC, y un puerto con un conector MIC de tipo S.

• Las estaciones de Conexión-Dobles o Duales (DAS) (Dual-Attachment Station) están diseñadas para conectar segmentos independientes de medios de transmisión full dúplex, dos anillos. Una estación dual tiene una entidad SMT, una o más entidades de la subcapa MAC, y exactamente dos puertos. Cada uno de los puertos tiene asociado su propio MIC. Las estaciones duales se utilizan para crear una estructura comúnmente llamada anillo-doble o estructura de anillo-principal. Los dos anillos se denominan anillo principal y anillo secundario. En la estructura de anillo-principal, cuando cada MIC está correctamente conectado, se forman dos anillos lógicos y físicos.

• Concentrador de conexión simple (SAC) (Simple Attachment Concentrator) Un concentrador de conexión simple, SAC puede utilizarse para crear una estructura de árbol jerárquica.

• Concentrador de conexiones-dobles (DAC) (Dual-Attachment Concentrator) Un concentrador es cualquier dispositivo con puertos adicionales, además de los que necesita para su conexión a la red. Los puertos adicionales pueden utilizarse para la conexión de otras estaciones a la red. Un concentrador-dual o de conexiones-dobles, DAC es una estación que tiene tres o más puertos, cada uno su propio MIC asociado. Un DAC se utiliza en topologías de red denominadas anillo-doble en árbol, en las que el anillo doble de direcciones-opuestas se ramifica para conectar estaciones de conexión-simple, SAS’s (Single Attachment Station). Un concentrador de conexiones dobles contiene un MIC de tipo A, uno de tipo B, y uno o más de tipo M (Master o maestro). Cada MIC de tipo M del concentrador se conecta a un MIC de tipo S (Slave oesclavo) de una SAS.

• Concentrador de conexiones-nulas (NAC) (Null Attachment Concentrator). También es posible tener una red formada únicamente por una estructura en árbol sin anillo doble. En tal configuración, mostrada en la siguiente figura, el concentrador de mayor nivel es un concentrador de conexiones nulas, NAC Un NAC no tiene conectores de tipo A o B para conectarse al anillo doble ni conectores de tipo S para unirse a un concentrador de nivel superior. Únicamente posee MIC’s de tipo M, para la conexión con estaciones y concentradores de menor nivel.

Revisión del estándar FDDI

Origen y Fundamentos

En octubre de 1982, el grupo de trabajo técnico ANSI X 3T9.5, subcomité del X 3T9, se constituyo con el fin de desarrollar un estándar de transmisión de datos de alta velocidad. El X3T9 fue en su origen y es aun un comité nacional americano de normalización (ANSC), encargado de interfaces de entrada y salida para computadores.

El comité individual que encabezo el X3T9 se denomino X3 sistemas de procesamiento de información. X3 es un comité de normalización acreditado (ASC). En un comienzo el estándar propuesto partió como una interfaz de datos distribuidos localmente (LDDI). Este fue concebido como un sistema de banda ancha que cubría 1km y conectaba 7 nodos. Muy pronto quedo al descubierto que dicho estándar no seria adecuado para los tipos de redes que se necesitarían. En 1986 ANSI había revisado el documento original y publico un esquema de lo que seria FDDI.

El estándar FDDI especificaba una red principal (backbone) conmutada con paquetes basados en token temporizado, habilitada para transportar datos a tasas de alto rendimiento por fibras multimodo. Fue el primer estándar que se desarrollo desde un principio utilizando fibra como medio de transporte. FDDI es una red con paso de testigo temporizado que utiliza 2 pares de fibra que operan a una velocidad de transmisión de 100 Mbps con una velocidad de reloj de 125 MHz. Un equipo Spenny Univac que ayudaba en la creación de FDDI en 1983, detecto la necesidad de interconectar procesadores principales a sus respectivos periféricos mediante una red de alta velocidad. El grupo Spenny Univac propuso que se adoptara el trabajo que realizaba el comité IEEE 802.5 con mayores velocidades como el estándar ANSI X 3T9.5.

La proposición adopto esencialmente el Token Ring 802.5 con la velocidad modificada a 100 Mbps. El grupo Burroghs dotado en experiencia en el centro de investigación IBM de Zurich respecto de los problemas de ineficiencia de la circulación paso testigo, presento una propuesta basada para corregir el problema. El cambio fue adoptado y adoptado al comité.

Evolución del estándar FDDI

FDDI ha experimentado un gran número de cambios desde sus comienzos. Con el advenimiento de microprocesadores más rápidos, en la actualidad es posible adquirir estaciones de trabajo de alta velocidad y mayor ancho de banda. La experimentación en el ámbito de la computación distribuida se han vuelto una realidad, hoy en día son necesarias las conexiones de alta velocidad que exigen el uso de fibras ópticas por razones de confiabilidad. Para los usuarios las conexiones heterogéneas también se han vuelto una necesidad. FDDI se ha convertido en el medio de distribuir equipos fuera de la sala del computador y mantener al mismo tiempo la ilusión que la red no está dispersa.

En 1983, LAN aún era la palabra de moda de las industrias, los usuarios se verán enfrentados a diferentes estándares y tipos de redes LAN. Las redes y estándares LAN eran todos diferentes y poseerán ventajas individuales. Poco a poco los usuarios se fueron familiarizando con las LAN por lo que comenzaron a desarrollar aplicaciones y a formarse un juicio acerca de las ventajas de las LAN respecto a las PABX datos y voz. Esto tuvo como consecuencia una rápida proliferación da las LAN en todos los sectores de la industrias y del gobierno.

Aquellos que utilizaban LAN Ethernet no sin pesar que tenían algunas limitaciones, aquellos que utilizaban LAN Token Ring de 4 Mbps comenzaron a tener una saturación y degradación del comportamiento del sistema, la red principal corporativa se había vuelto una necesidad y FDDI cumplía con los requisitos que ésta exigía como estándar, FDDI se convirtió en la única red principal aceptada para las diferentes tipos de LAN que proliferaban entonces.

Especificaciones Adicional de FDDI.

FDDI especifica las porciones física y acceso al medio del modelo de referencia OSI. FDDI no tiene una actualmente una especificación simple, pero es una colección de 4 especificaciones separadas, cada una con una funcion especifica combinada, estas especificaciones tienen la capacidad de proveer alta velocidad de conexión entre las capas superiores tales como TCP/IP e IPX y un medio como el cableado de fibra óptica.

FDDI tiene cuatro especificaciones, las cuales son Media Access Control (MAC), Physical Layer Protocol (PHY), Physical-Medium Dependent (PMD), y Station Management (SMT)

• La especificación MAC define como el medio es accesado, incluyendo formato marco token handling adressing, algoritmos para el calculo del valor de CRC, y mecanismos de recuperación de errores.
• La especificación PHY define procedimientos de codificación y descodificación de datos
• La especificación PMD define la las caracteristicas del medio de transmisión, incluyendo enlaces de fibra óptica, alto poder tasas de error, componentes ópticos y conectores
• La especificación SMT define la configuración de estaciones FDDI configuración de anillo, características de control de anillo incluyendo inserción y extracción de estaciones y estadísticas de colleccion.