一、綜述

1、FDDI的概念

光纖分布式數據接口（FDDI，Fiber Distributed Data Interface）術語，從名稱上看似乎指的是一種接口，但事實上它是指的一種網絡。該網絡是由美國國家標準化協會（ANSI）所推出并規范（并非IEEE 802標準）。該網絡有人說它屬于一種局域網（LAN），是因為FDDI同樣基于的是一種局域網技術，即也是采用令牌（Token）環結構的媒體訪問控制方法，以共享媒體而傳輸數據；也有人說它屬于一種城域網（MAN），是因為FDDI提供服務的地理區域范圍遠大于局域網，它采用光纖組的環網可達數百公里。因此，可以認為FDDI網絡是一種采用了局域網技術的城域網絡。在國家標準GB/T 32402-2015《通信名詞術語 數據通信 因特網》中，給出了術語“光纖分布式數據接口（FDDI）”的定義，表述比較長，具體詳見下表1-1-1。

表 1-1-1：光纖分布式數據接口（FDDI）的定義

FDDI 使用光纖作為傳輸媒體為計算機和外圍設備之間提供一個高帶寬（100Mbit/s）的通用互連，可配置來支持大約80Mbit/s（10 Mbyte/s）的持續傳輸速率。FDDI 建立分布于幾千米的許多站之間的連接，FDDI的默認值是按1000條物理鏈路和總長為200 km 的光纖通路計算的（典型的對應于500 個站和100 km 雙光纜），適合于高性能多站點網絡使用。

FDDI網絡是一個環形網絡由站的集合構成，這些站邏輯上連接成一個站和傳輸媒體的順序串，以形成一個閉合環路。作為適當編碼的符號流（符號及符號流的含義詳見下表1-1-2），信息從一活動站順序地發送到下一站，為了與網上其他設備通信，每個站通常再生和中繼每個符號并作為將一個或多個設備連到網上的手段。當站檢測到媒體上通過的令牌時，便獲得了在媒體上發送自己的信息權力。

表 1-1-2：FDDI技術的相關術語和定義

2、FDDI的參考模型（RM）

對于FDDI網絡，由于其仍然使用的是令牌（Token）環結構的媒體訪問控制方法，以共享媒體來傳輸數據，光纖環上的站是靠持有令牌方能發送數據信息。因此它同相關局域網技術的IEEE 802網絡一樣，其規范的內容只涉及到ISO的開放系統互聯/基本參考模型（OSI/RM）的最底兩層，其中，FDDI網絡將層1的物理層（PHY）從高到低分為物理層協議子層和物理層媒體相關（PMD）子層；將層2的數據鏈路層（DLL）從高到低分為邏輯鏈路控制（LLC）子層和媒體訪問控制（MAC）子層。四個子層的作用詳見下表1-2。

表 1-2：FDDI網絡RM的四個子層的用途

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3、FDDI的國際標準

由ANSI規范的FDDI網絡技術被國際標準化組織（ISO）吸收為國際標準，ISO從1989年開始，陸續發布了ISO 9314-x系列標準，目前x = 9個部分（只是指其技術要求標準，沒含測試方法標準）。為了使FDDI網絡在我國的推廣，我國從1996年開始逐步將ISO 9314-x系列標準轉化為國內標準，即發布為GB/T 16678.x系列，其一致性程度為同等采用（IDT）。但我國并沒有全部轉化，只轉化了其中的第1~3部分和第5部分。主要原因是FDDI作為城域組網的局域網，其效率性和成本性的弱勢明顯，桎梏了其普及應用。

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二、FDDI的各層

1、FDDI的物理層協議子層（PHY）

物理層協議子層（PHY）是FDDI網絡物理層的較高子層，它提供了PMD 和DLL之間的連接。由物理層協議（PHY）子層提供了FDDI網絡的基本結構部件：物理連接（其含義詳見表1-1-2中），該部件可用下圖2-1示意。FDDI環中的物理連接由兩個站中的物理層組成，這兩個物理層由主鏈路和次鏈路通過傳輸媒體來連接（其主鏈路和次鏈路的釋義詳見下表2-1），借助連接MAC或其它手段，若干物理連接可以在若干結點內連續邏輯地進行連接，以便建立網絡。由此，FDDI網絡是一個雙環光纖網絡。一個FDDI 網絡由理論上無限個數的連接站組成，站管理（SMT，Station Management）實體建立站間物理連接及正確的內部站配置，以建立一個邏輯環的FDDI 網絡。把站實際物理連接到網絡的方法是多種多樣的，并且依賴于特定的應用需求。

圖 2-1：FDDI物理連接部件示意圖

表 2-1：主鏈路和次鏈路的釋義

國家標準GB/T 16678.1-1996《信息處理系統 光纖分布式數據接口（FDDI） 第1部分 令牌環物理層協議（PHY）》對FDDI令牌環物理層協議進行了詳細地規范，包括其服務、設施和操作等要求。

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2、FDDI的物理層媒體相關（PMD）子層

物理層媒體相關（PMD）子層是FDDI網絡物理層的最底層，直接與媒體（光纖）連接。PMD在FDDI 網站中的站之間提供數字基帶點對點通信，PMD 為從一個站傳輸一個合適的代碼比特數字流到另一個站提供所需服務。PMD定義了單連接站和雙連接站（它們的含義也見表1-1-2中）。

由于FDDI所定義的媒體的制約（如動態范圍和帶寬），限制了可實現的物理配置。在特定場合的應用中，可以在如距離和光旁路這些因素中達成某種折衷方案來協調這些限制。FDDI已經定義了三種的應用場景：數據中心環境；辦公室/建筑物環境；校園區環境。這三種環境的特點詳見下表2-2-1。

表 2-2-1：FDDI三種應用場景的特點

國家標準GB/T 16678.3-1996《信息處理系統 光纖分布式數據接口（FDDI） 第3部分 令牌環物理層媒體相關部分（PMD）》規定了PMD的相關要求，其重點內容構成部分詳見下表2-2-2。

表 2-2-2：PMD規范的主要組成部分

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3、FDDI的邏輯鏈路控制（LLC）子層

邏輯鏈路控制（LLC）子層是FDDI網絡數據鏈路層（DLL）的較高子層，提供MAC子層和網絡層無差錯的數據服務所需要的公共協議。由于FDDI也采用的是一種局域網技術，即基于令牌的共享媒體的控制方法，關鍵是LLC子層與媒體訪問控制方法無關，因此，FDDI同其它IEEE 802網絡一樣，其LLC子層要求共同遵從IEEE 802.2標準規范（國內標準為GB/T 15629.2）。

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4、FDDI的媒體訪問控制（MAC）子層

媒體訪問控制（MAC）子層是FDDI網絡數據鏈路層（DLL）的較低子層，用來實現令牌環結構的媒體訪問控制方法。FDDI令牌環包括由傳輸媒體串行連接的站集合，構成一個封閉的環，如下圖2-4所示（類似于IEEE 802.5標準的令牌環）。信息在其中順序傳送，以符號流（注意：IEEE 802.5的令牌環上傳送的是比特流）的形式，由一個活動站到達下一個活動站。為與環上其它設備（包括集中器、中繼器和站）通信，每一站通常再生并中繼接收到的符號，并作為與環上或多個設備聯系的手段，一個給定站（訪問媒體的站）將信息傳送到環上，在環上信息循環地由一個站傳送給下一個站。當信息通過地址指定的目的站時，該站將其復制。最后發出信息的站將信息由環中有效的移出。

圖 2-4-1：FDDI令牌環示例

當站檢測到媒體上通過的令牌時，便獲得了在媒體上發送自己的信息權力，下圖2-4-2給出了FDDI網絡的令牌格式；令牌的產生與傳遞過程詳見下表2-4-1的描述。下圖2-4-3給出了MAC的幀格式。其中，MAC地址分為本地短地址（16位單地址）和本地長地址（48位地址）。國家標準GB/T 16678.2-1996《信息處理系統 光纖分布式數據接口（FDDI） 第2部分 令牌環媒體訪問控制（MAC）》規定了MAC協議，同樣包括服務、設施及操作等內容。

表 2-4-1：FDDI網絡令牌的產生與傳遞

圖 2-4-2：FDDI網絡的令牌格式

圖 2-4-3：FDDI-MAC的幀格式

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三、相關說明

1、關于FDDI的混合環控制（HRC）技術

FDDI的混合環控制（HRC，Hybrid Ring Control）技術是ANSI后續推出的一種新技術。HRC提供了在同一種特定的稱作周期的幀結構中傳送包交換數據和等時數據的操作模式。HRC由混合服務器（H-MUX）和等時媒體訪問控制（I-MAC）協議所組成，可支持從100Mbit/s開始，以6.144Mbit/s為增量的多種傳輸速率。但HRC被設計成用來與FDDI協議中的上述MAC層、PHY層和PMD層等一起工作。我國國家標準GB/T 16678.5-2000《信息技術 光纖分布式數據接口（FDDI） 第5部分 混合環控制（HRC）》規定了混合環控制協議。

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2、關于FDDI的站管理（SMT）實體

FDDI的站管理（SMT）實體，是環上一個站中的實體，負責監視和控制包括PMD、MAC和PHY等不同FDDI實體的監督性實體。在站級上提供必要的控制，以便管理各種不同的FDDI 層中正在進行的進程，使得站可以在令牌環上協調地工作。SMT 提供諸如配置管理的控制、故障隔離與恢復、以及過程調度等服務，但在我國國家標準GB/T 16678.x系列標準中并沒有對SMT的功能和操作等做出規定，其規范可見ISO/IEC 9314-6：1998《信息技術-光纖分布式數據接口（FDDI） 第 6 部分：站點管理（SMT）》。

3、FDDI網絡的應用

FDDI網絡的應用除了上述介紹的數據中心環境；辦公室/建筑物環境和校園區環境三種應用場景外，它通過網橋可作為互連本地局域網的主干網，如下圖3-3所示。另外，為了降低成本，IEEE在1990年曾推出了使用雙絞線的銅纜分布式數據接口（CDDI）網絡，下表3-3給出了 FDDI與CDDI的主要技術特性，以作了解。

圖 3-3：FDDI作為互連本地局域網的主干網示意圖

表3-3：FDDI與CDDI的主要技術特性參數

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