Retelele locale(LAN) si metropolitane(MAN) - de tip bus , in inel, stea

Retelele locale(LAN) si metropolitane(MAN)

Retelele locale - LAN (Local Area Network) se caracterizeaza prin:

o dezvoltare geografica limitata la una sau mai multe cladiri (cativa kilometri), suportul fizic de comunicatie (perechi torsadate, cablul coaxial, fibra optica, radio, etc.) fiind proprietatea organizatiei utilizatoare.

debite binare ridicate, posibile prin importanta banda de trecere disponibila (1 la 10 Mbiti/s, 100 Mbiti/s si chiar mai mult in cazul Gigabit LAN; .

protocoale adaptate la configuratia multipunct a retelei si tinand cont de mica rata de erori intalnita de ordinul a 10^-10.

Un LAN furnizeaza un suport de comunicatie pentru un ansamblu de echipamente care pot partaja utilizarea si resursele prin intermediul unui protocol de acces. Partajarea resurselor implica si notiunea de arbitraj.

Doua mari principii se utilizeaza pentru LAN:

accesul aleatoriu, care impune detectarea coliziunilor pentru a se evita utilizarea simultana a resurselor de catre mai mult de o statie; strategiile posibile se bazeaza pe oprirea si transmisia ulterioara pana la rezolvarea contenciosului.

Accesul determinist, bazat pe utilizarea unui drept de acces explicit furnizat uneia dintre statii.

Principalele norme (fig. 1) pentru LAN apartin IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers si ANSI - American National Standards Institute..

Fig. 1 Norme relative la LAN si MAN

Modelul OSI pentru nivelul 2 este divizat in doua parti: subnivelul MAC - Medium Access Control si subnivelul LLC - Logical Link Control. Printre normele cele mai recente sunt:

FDDI - Fiber Distributed Data Interface care atinge debitul de 100 Mbiti/s si o arie a retelei de 100 de km; Exista doua utilizari principale, pentru o retea federativa de LAN-uri conventionale, in principal de tip bus sau de tip inel cu pasarea jetonului, si aceia a unei retele locale pentru conectarea directa a statiilor de lucru; FDDI permite deasemenea aplicatii de tip MAN in sensul ca poate interconecta LAN-uri conventionale prin intermediul retelelor publice.

DQDB - Distributed Queue Dual Bus, care in termeni de protocol se pozitioneaza exact ca o retea locala (norma IEEE 802.6) dar utilizarea sa principala este aceia a unei subretele de acces pentru retelele meropolitane.

Controlul legaturilor logice. Subnivelul LLC constituie partea inalta a nivelului 2 pentru LAN. El este comun tuturor tipurilor de suporturi fizice si metode de acces, mascand astfel aceste specificitati pentru nivelele superioare. Mai multe tipuri de LLC (fig. 2) sunt definite furnizand niveluri de servicii diferite cu realizarea de functii mai mult sau mai putin elaborate.

Fig. 2 Unitate de date de protocol LLC si trame Mac

Serviciile furnizate de LLC prin intermediul prizelor se numesc LSAP - LLC Service Access Points. Aceste puncte de acces permit fluxurilor de date corespunzand unor medii de aplicatie diferite ale unei aceleiasi statii (SNA, TCP/IP, etc.) sa fie identificate inaintea multiplexarii catre subnivelul MAC. Aceste legaturi logice se materializeaza prin adresele SSAP - Source Service Access Points si DSAP - Destination Service Access Points.

Talia adreselor DSAP si SSAP este de un octet, un bit indicand in DSAP daca este o adresa individuala sau de grup, iar in SSAP permitand distinctia intre comanda si raspuns pentru protocolul LLC. Dintre cele 128 de adrese posibile, 64 sunt definite de catre utilizator, celelalte putand fie desemnate de o maniera unica de catre IEEE, spre exemplu SAP 06 este relativ la protocolul IP - Internet Protocol. In campul DSAP o adresa de grup semnifica ca datele de iesire prin acest punct de acces sunt destinate mai multor aplicatii, deci mai multor entitati de nivel retea. Campul de comanda de unul sau doi octeti este inspirat de catre HDLC. Dupa tipul de serviciu se disting mai multe tipuri de LLC:

LLC tip 1: serviciul furnizat este un mod de transfer fara conexiune unde fiecare entitate de date de protocol este transmisa ca o diagrama intr-o trama de tip UI - Unnumbered Information, fara corelarea cu precedenta sau cu urmatoarea. In caz de eroare detectata de subnivelul MAC, datele nu sunt furnizate destinatarului si nu se dau indicatii particulare. Acest mod de conectare se bazeaza pe rata mica de erori intalnita in retelele locale pasand catre nivelele superioare functiile de reluare si de verificare a secventei.

LLC tip 2: serviciul furnizat este un mod de transfer cu conexiune. Protocolul este similar celui din modul echilibrat ABM - HDCL, o conexiune fiind stabilita inaintea unitatilor de protocol care sunt numerotate modulo 128 si rutate prin trame de tip I. Functiile conventionale HDCL sunt asigurate (confirmarea receptiei, controlul secventei, retransmisia in caz de eroare, controlul de flux,..).

LLC tip 3: realizeaza un compromis intre primele doua tipuri, transferurile fiind efectuate fara conexiune dar o cerere de confirmare de receptie este retrimisa fiecarei unitati de date de protocol receptor, emitatorul asteptand aceasta confirmare inainte de a trimite noi trame.

1. Retele locale de tip bus

Norma ISO 8802-3 stabileste bazele pentru LAN - uri in care statiile sunt conectate la o structura de tip bus utilizand metoda CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Acces/Collision Detection ca protocol de acces, tehnica derivata din metoda ALOHA utilizata in retelele radio. Suportul de comunicatie se poate exploata in banda de baza, pe un cablu coaxial de impedanta 50 de W, pe fibra optica, pe perechi de fire torsadate sau de tip banda larga utilizand un cablu coaxial de impedanta 75 W. Debitele binare sunt cuprinse intre 1 si 10 Mbiti/s. Punctul de plecare al normei este reteaua Ethernet la 10 Mbiti/s pe cablu coaxial. Regulile sale de functionare sunt obiectul unei norme 10Base5, usor diferita de IEEE 802.3 sau ISO 8802-3: debit de 10 Mbiti/s, retransmisie in banda de baza, lungimea cablului fara amplificare limitata la 500 m. Mai multe tronsoane se pot interconecta prin repetoare, nu mai mult de 4, distanta intre doua statii nedepasind insa 2500 m. Principiul de functionare se bazeaza pe faptul ca atunci cand o statie are ceva de transmis verifica daca bus-ul nu este deja ocupat de catre o alta. Daca gaseste bus-ul liber, statia emite datele sale continuand sa verifice daca informatia prezenta pe bus este cea emisa. Daca nu, aceasta semnifica ca o coliziune s-a produs intre mesajul sau si cel al unei alte statii. Statia opreste emisia si asteapta un timp aleatoriu inainte de a reincerca transmisia mesajului.

Interconectarea se poate realize si prin:

cablu coaxial neblindat cu segmente limitate la 200 m (10Base2)

cablu coaxial 75 W exploatat in banda larga prin statii dotate cu modemuri pe o distanta limitata la 3600 m (10 Broad36)

fibre optice de ip 62,5/125 micrometri cu surse functionand la o lungime de unda de 1300m (10BaseF)

perechi torsadate neblindate utilizate intr-o retea arborescenta (StarLAN1Base5, 10BaseT).

Formatul tramelor. Trama MAC IEEE 802.3 (fig. 3) contine pe langa mesajul de transmis si adresele sursei si destinatarului sau a grupei de destinatari.

Fig. 3 Structura de trame ISO 8802.3

Preambulul contine 7 octeti continand alternativ zerouri si unu in scopul de a permite statiilor realizarea sincronizarii.

Delimitatorul de debut de trama SFD - Start Frame Delimeter, contine o alta combinatie 10101011 care sa permita sincronizarea octetilor si tramei.

Adresa de destinatie DA - Destination Address poate avea 2 pana la 6 octeti: Primul bit indica o adresa individuala (bit=0) sau o adresa de grup (bit=1). Urmatorul bit specifica daca adresa este universala (furnizata de o maniera unica de catre IEEE, bit =0) sau este locala cu o semnificatie valida numai pentru reteaua locala considerata (bit=1).

Adresa sursei SA - Source Address are aceiasi talie si aceiasi semnificatie a celui de al doilea bit.

Lungimea datelor DL - Data Length furnizeaza numarul de octeti de date din campul urmator.

Datele sunt limitate la 1500 de octeti.

'Buraj' sau compresie reprezinta un camp utilizat numai daca campul de date este foarte scurt asambland cele doua campuri, date si buraj ca sa asigure o talie minima de 64 de octeti.

Campul de verificare FCS - Frame Check Sequence contine restul diviziunii polinomiale a informatiei tramei printr-un polinom generator de grad 32. Permite detectarea erorilor de transmisie. Debitul real pe o retea tip bus este puternic afectat de catre mecanismul de reluare atunci cand sarcina este ridicata. In plus el depinde puternic de talia mesajelor si de numarul de statii active. Perioada de vulnerabilitate este de aproximativ 51,2 microsecunde. Ea se poate determina de urmatoarea maniera: emisia unei statii nu trebuie sa se termine inainte de eventuala detectare a unei coliziuni. Se porneste de la cazul cel mai defavorabil cind o statie X situata la extremitatea bus-ului emite un trame de 64 de octeti. In acest moment statia va astepta statia situata la cealalta extremitate, deci dupa un timp maximal de propagare pe bus, statia a doua Z va emite la randul un trame. In aceasta situatie abia dupa un timp egal cu cel maximal de propagare pe bus, statia X va detecta coliziunea. Aceasta semnifica ca timpul de propagare dus-intors, plus intarzierile introduse de eventualele repetoare, nu trebuie sa excedeze timpul de emisie al tramei celei mai scurte. La 10 Mbiti/s, 64 de octeti, deci 512 biti, sunt emisi in 51,2 microsecunde, viteza de propagare pe bus fiind de aproximativ 200000 km/s. Acest timp corespunde fie unei distante de 10 km, fie unei talii maximale a bus-ului de 5 km cand nu exista repetoare. Dupa detectarea unei coliziuni statiile implicate aleg de o maniera echiprobabila reluarea transmisiei dupa un timp de asteptare Ta. Fiecare statie reia dupa un timp ixTa unde i I[0, 2). Daca alegerile de reluare a transmisiei sunt diferite, statia care transmite imediat reuseste sa transmita mesajul sau si coliziunea este rezolvata. Daca nu, statiile aleg un numar intreg i I(0, 4] si reiau transmisia dupa un timp ixTa. Dupa k coliziuni timpul de asteptare este ales in intervalul (0, 2^k]. Dupa 10 tentative limita superioara ramane fixa, procesul oprindu-se dupa 16 tentative. In general prin utilizarea CSMA/CD la 100Mbiti/s talia minimala a tramelor este de 640 octeti. Daca se doreste atingerea unei distante de 100 m intre statii talia minima devine egala cu 100 kbiti (12000 de octeti).

2. Retea locala in inel

Norma ISO 8802-5 sau IEEE 802.5 defineste un LAN cu o topologie de tip inel. Fiecare statie este legata la o alta statie in amonte prin suporturi unidirectionale. Tronsoanele de suport a comunicatiei sunt exploatate in banda de baza utilizandu-se perechi torsadate, ecranate sau nu, la debite de 1, 4, sau 16 Mbiti/s, fibra optica, etc.. Datele transmise sunt reprezentate in cod Manchester diferential (fig. 4). Principiul de partajare a resurselor se bazeaza pe un trame vid, numit jeton, care circula in inel. Cind o statie doreste sa emita ea detecteaza trecerea jetonului si, in loc de retransmisie, ea inseareaza datele sale in inel. Fiecare statie repeta la randul sau mesajul si il copiaza daca se recunoaste ca destinatar. Statia emetoare retrage mesajul sau cand ii revine si genereaza un nou jeton. Timpul total de retinere a jetonului de care o statie este limitat, un sistem de prioritati bazat pe un mecanism de rezervare oferind un acces privilegiat anumitor statii. Acest lucru permite ca mesajele statiilor prioritare sa intrerupa fluxul normal al datelor prin inel.

Fig. 4 Semnalizarea fizica pe inel ISO 8802-5

Un protocol optional denumit cu trame multiple sau ETR - Early Token Release este utilizat in inel la 16 Mbiti/s. Inelul implica o priza activa pentru conectarea fiecarei statii. Pentru asigurarea continuitatii inelului in cazul deconectarii sau defectarii unei statii se utilizeaza structuri cu concentratori de cablaj care poseda relee capabile sa izoleze fiecare statie sau cu repetoare in inel. Inelul cu jeton este sincron, fiecare statie sincronizandu-se la nivel de bit prin fluxul de informatie receptionat de la statia din amonte. Datele tranziteaza printr-un element memorizant de cel putin un bit si sunt retransmise cu acelasi ceas cu unul sau mai multi timpi bit catre statia din aval, daca statia nu insereaza propriile date. Utilizarea unui ceas comun limiteaza numarul de statii din inel la 260. Jetonul este in fapt un trame vid de 3 octeti. Printre statiile active exista una care la un moment dat joaca rolul de monitor.

Formatul tramelor. In figura 5 prezinta structura tramelor schimbate pe un inel ca si aceia a unui jeton.

a. Structura unei trame

b. Structura unui jeton

Fig. 5 Structura unei trame si a unui jeton

Se poate remarca ca nu mai este necesar preambulul deoarece reteaua este de natura sincrona.

Elementele structurale sunt:

delimitatorul de debut - SD, un camp de un octet cu o configuratie particulara JK0JK000. Simbolurile J si K vin din reprezentarea conventionala a codului Manchester distribuit.

Controlul de acces - AC, camp ce are configuratia PPPTMRRR unde PPT - Priority indica prioritatea curenta a jetonului sau a tramei; T - Token, indica prezenta unui jeton sau a unei trame (T=1); M - monitor, un bit pozitionat 0 de catre emitator (cand jetonul trece prin fata statiei monitor aceasta verifica acest bit daca este 0 si il trece in 1 ceea ce semnifica ca jetonul sau trame-ul a parcurs deja un tur in inel); RRR - Reservation, un camp care permite unei statii sa rezerve un jeton cu un anumit nivel de prioritate:

Controlul de trame - FC, un camp care permite distinctia intre tramele de date, numite LLC, si tramele de gestiune a inelului sau trame MAC.

Adresa destinatarului - DA, camp de 48 de biti cu aceiasi semnificatie ca la topologia bus (adresa individuala sau de grup, valoare universala sau locala,.).

Adresa sursei, camp de 48 de biti cu aceiasi semnificatie ca la topologia bus.. Poate contine si informatii de rutare.

Informatii de rutare - RI, camp optional, utilizat daca se alege un drum care implica mai multe inele conectate prin punti, sursa fiind aceia care alege ruta. Contine lista inele si puntilor ce trebuie parcurse pentru a se ajunge la destinatie.

Datele, un camp care nu are limite minime sau maxime impuse, talia sa depinzand de timpul maxim de retinere al jetonului. In practica tramele sunt limitate la cateva mii de octeti.

Campul de verificare FCS este similar celui utilizat in topolgia de tip bus.

Delimitatorul de final - ED, a carui structura este JK1JK1IE: Bitul I - Intermediate Frame, indica o trama care este prima sau intermediara unei serii de trame emise in perioada de retinere a jetonului; bitul E - Error, indica nerespectarea codarii Manchester diferential intre delimitatoare, detectia unui numar neintreg de octeti sau a unei erori detectate prin verificarea polinomiala.

Statut de trame - FS, camp care contine doi indicatori importanti, adresa recunoscuta A si un trame copiat C. Acesti doi biti furnizeaza o cerere de confirmare de receptie la statia emetoare cand ea receptioneaza un trame de retur (A=1 si C=1 indica receptie normala; A=1 si C=0 semnifica ca destinatarul n-a putut sa-si copieze trama; A=0 si C=0 indica ca nici o statie nu a acceptat trama); Bitii A si C sunt duplicati in campul FS pentru a compensa faptul ca nu sunt protejati prin FCS.

De aceiasi maniera in care un jeton este vazut ca un trame vid, un semnal abandon - Abort Delimiter este definit ca o juxtapunere a doua delimitatoare SD si ED, fiind utilizat la finalul reinitializarii in situatii de eroare.

Principiul de circulatie a jetonului implica limitarea timpului de emisie asigurand un acces determinist si echitabil pentru toate statiile. Uneori insa este de preferat a se privilegia anumite statii si chiar ca o aceiasi statie sa utilizeze mai multe nivele de prioritati. Un protocol optional ETR - Early Token Release propune ca imediat ce statia a transmis finalul mesajului sau aceasta sa genereze un jeton, tehnica similara cu cea uilizata in retelele FDDI.

In orice moment una din statiile din inel joaca rolul de monitor. Acest rol poate fi jucat de oricare din statiile din retea.

3. Retea locala de tip bus cu jeton

Norma ISO 8802-4 sau IEEE 802.4 reglementeaza retelele locale de tip bus cu un protocol de acces bazat pe tehnica pasarii jetonului. Aceasta solutie permite de a se cumula avantajele prizei pasive si cele datorate caracterului determinist al timpului de raspuns. Suportul fizic utilizat este un cablu coaxial de impedanta caracteristica 75 W cu transmisie in banda de baza sau in banda larga.

Exista trei tehnici de modulare a frecventelor purtatoare care permit transmisia datelor ca si semnale particulare ce permit delimitarea tramelor. Debitele sunt de 1,5 MHz sau 10 MHz. Bus-ul cu jeton poate utiliza configuratii fizice liniare sau arborescente.

Statiile sunt conectate fizic pe un bus dar ele formeaza un inel logic pe care poate circula un jeton. Statiile active sunt legate logic una dupa cealalta in ordinea descrescatoare a adreselor lor, fiecare statie cunoscand adresa statiilor vecine in amonte si in aval pe inelul logic fara ca aceasta succesiune sa aiba un raport cu topologia fizica a bus-ului.

Cand o statie poseda jetonul ea este autorizata sa emita una sau mai multe trame intr-un timp limitat superior, dupa care aceasta transmite jetonul statiei vecine in aval in inelul logic. Operatia se efectueaza printr-un trame particular, token, indicand in mod explicit adresa statiei vizate. Odata emis acest jeton adresat, statia trebuie sa verifice ceea ce executa statia situata in aval si sa ia eventuale masuri corective. Mai mult statia care detine jetonul poate permite unor noi statii sa se integreze in inelul logic. Un sistem de prioritati poate permite, pentru anumite fluxuri de date, garantarea obtinerii unei parti din debitul disponibil. Structura unui trame in IEEE 802.4 se prezinta in fig. 6. Preambulul necesar pentru sincronizarea bit este format din unul sau mai multi octeti.

Fig. 6 Structura trame IEEE 802.1

Unde:

SD - Start Delimiter, delimitatorul de debut de trame care contine simboluri particulare pentru recunoastere.

FC - Frame Control, campul de control de frame, asigura distinctia intre tramele de date (trame LLC), tramele de gestiune a inelului (trame MAC) si alte trame speciale pentru administrarea retelei.

Campurile de adrese, DA - Destination Address si SA - Source Address ca si campul de verificare FCS - Frame Check Sequence, au aceiasi semnificatie ca si la celelalte tipuri de retele locale.

Campul de date are talia maxima de 8174 de octeti pentru adrese pe 48 de biti.

Delimitatorul de trame ED - Ending Delimiter, contine deasemenea simboluri speciale si indicatori de eroare detectata sau pentru un trame care urmeaza.

O statie A1 pentru un trame MAC Token paseaza jetonul statiei vecine in aval A2 verficand totodata daca A2 trimite un trame sau un jeton intr-un timp determinat. Daca tentativa nu este reusita A1 repeta emisia jetonului si, in caz tot de nereusita A1 emite un trame Who Follows pentru a cunoaste adresa statiei A3, vecina in aval a statiei defecte. Daca statia A3 este operationala aceasta emite un trame Set Successor care permite statiei A1 refacerea tabelei de configuratie prin eliminarea statiei A2. Daca statia A3 este defecta atunci statia A1 emite catre toate statiile un trame Sollicit Successor 2 care permite tuturor statiilor active sa raspunda printr-un Set Successor. Coliziunile se pot produce intre raspunsurile mai multor statii fiind rezolvate prin trimiterea unui trame Resolve Contention de catre statia A1.

Acest protocol permite statiei care poseda jetonul sa propuna unor statii neactivate sa intre in inelul logic prin intermediul unui trame Sollicit Successor 1 care conduce la inserarea unei statii a carei adresa este cunoscuta intre statia care emite si statia vecina din aval a acesteia.

4. FDDI - Fiber Distributed Data Interface

Retelele locale se caracterizeaza prin doua limite importante:

debitele binare care se dovedesc insuficiente pentru unele statii foarte performante si, mai ales, pentru interconectarea retelelor locale intre ele;

purtatoarea sau aria retelei, legata de natura suportului fizic utilizat.

O intreprindere este compusa din mai mule cladiri, interconectarea LAN-urilor punandu-se pe doua dimensiuni:

interconectarea in interiorul unei aceleiasi cladiri,

inerconectarea intre mai multe cladiri.

Prima dimensiune implica realizarea unei retelele federative, in timp ce a doua dimensiune utilizeaza fie tot o retea federativa, daca asigura un debit si o arie suficienta, fie noile tehnice aparute in reteaua publica.

Norma ISO 9314 sau ANSI X3T9.5 descrie o retea locala care permite o dezvoltare pe o arie geografica de 100 km si un debit binar ridicat de 100 Mbiti/s.

O retea FDDI poate conecta statii de debit foarte mare sau sisteme de interconecare de LAN-uri conventionale. FDDI este structurat in jurul unui dublu inel cu jeton pe care sunt conectate maximum 500 de statii.

Suportul fizic este constituit din fibra optica multimod, statiile putand fi raspandite pe o suprafata de 2 km intre ele. Se pot utiliza si ale suporturi dintre cele cunoscute, distanta fiind insa limitata la aproximativ 100 m. La momentul actual un singur inel se utilizeaza in functionare normala, celalalt asigurand toleranta la erori. In situatia unei intreruperi sau a defectarii unei statii, cele doua inele se pot bucla intr-un singur inel, caz in care lungimea totala poate atinge 200 km.

Spre deosebire de ISO 8802.5, ceasul de referinta nu este centralizat, inelul FDDI fiind plesiocron.

Tramele schimbate au talia maxima de 4500 de octeti.

Protocolul de acces este apropiat de cel utilizat pe inelul cu jeton in varianta ETR, tehnica de pasare a jetonului, numita si jeton temporizat, permitand doua clase de servicii:

clasa sincrona corespunzand aplicatiilor in timp real care au nevoie de garantarea unei benzi de trecere fara a impune intotdeauna restrictii temporale stricte ale traficului izocron ca in situatia transmisiei vocale.

Clasa asincrona, pentru aplicatii care accepta timpi de asteptare intr-o limita data.

Topologia permite doua tipuri de racordare (fig. 7), acces la cele doua inele sau la un singur inel.

Fig. 7 Exemplu de configuratie FDDI

In fig. 7 se disting patru tipuri de statii:

DAS - Double Attachement Station,

DAC - Double Atacement Concentrator,

SAS - Single Attachement Station,

SAC - Single Attachement Concentrator.

Statiile cu acces dublu, DAS, corespund spre exemplu procesoarelor sau unitatilor interconectate. Statiile cu acces simplu, SAS, sunt in general statii de lucru legate la concentratoare cu acces dublu - DAC sau cu acces unic - SAC, ele insele conectate la concentratoare de tip DAC.

Structura functionala este definita prin norma FDDI (fig. 8).

Fig. 8 Nivele functionale FDDI

Spre deosebire de partajul obisnuit intre nivelul fizic si subnivelul MAC - Medium Access Protocol, norma ISO 9314 defineste urmatoarele patru elemente:

subnivelul dependent de suportul fizic, PMD - Physical Medium Dependent, care descrie caracteristicile transductoarelor optice, conectoarelor, fibrei multimod si restrictiile generale ale transmisiei; alte subnivele PMD sunt prevazute pentru utilizarea fibrei monomod, perechilor torsate sau pentru conectarea cu alte retele SDH.

subnivelul de protocol fizic, PHY - Physical Protocol, care reglementeaza sincronizarea, codarea si decodificarea datelor, etc.

subnivelul de acces la suport, MAC - Medium Access Control, care asigura functiile obisnuite de structurare, interpretare, verificare trame, circulatia jetonului si gestiunea temporizatoarelor asociate protocolului.

Functia de gestiune a statiei, SMT, care regrupeaza functiile generale de gestiune a LAN-urilor, cum ar fi initializarea, gestiunea configuratiei, detectia si izolarea erorilor, reluarea in caz de incident.

Dublul obiectiv, al unui debit de 100 Mbiti/s si unei distante de 2 km intre statii conduce la folosirea fibrei optice. O reprezentare a datelor in cod Manchester, care prezinta o eficacitate de 50%, ar antrena o rapiditate de modulare de 200 MBaud ceea ce corespunde limitei de functionare a surselor luminoase de tip LED in cazul fibrei optice. De aceea norma FDDI propune utilizarea unei fibre monomod tip grandient asociata unei surse LED si unei fotodiode limitand debitul pe fibra la 125 MBaud prin utilizarea unei codari 4B/5B a carei rata de eficacitate este de 80%.

Atenuarea unei fibre este minima lungimilor de unda de 850, 1300 si 1550nm, ultima necesitand insa o dioda laser. Alegerea lungimii de unda de 1300 nm este optimala deoarece atenuarea este mai mica si dispersia cromatica este minima.

In aceste conditii atenuarea fibrei optice recomandate, 62,5/125 sau 62,5 microni diametru si 125 microni diametru de amplificare este de aproximativ 2,5dB/km.

Alte tipuri de fibre multimod sunt posibil de utilizat conform normei: 50/125, 85/125, 100/140. O fibra optica monomod 8/125 este deasemenea recomandata, asociata cu o sursa laser pentru a se permite o separare de 60 km intre statii.

Daca o distanta de 100 m intre statii este suficienta se recomanda utilizarea perechilor torsadate.

Codarea datelor se efectueaza dupa codul NRZI - Non Return to Zero Inverted. Inconvenientul acestui cod consta in faptul ca nu furnizeaza nici o tranzitie pentru transmisia unui zero existand riscul de a se pierde sincronizarea de bit la emiterea unor secvente lungi de zero. Pentru a se remedia acest incovenient datele de transmis nu se codeaza individual ci pe grupuri de 4 biti pentru a se forma simboluri de 5 biti (fig. 9).

Fig. 9 Simboluri FDDI

Codul numit 4B/5B are o eficacitate de 80 % cu o rapiditate de modulare de 125 MBaud. Dintre cele 32 de simboluri posibile, 16 corespund grupelor de date fiind alese astfel incat sa existe cel putin doua tranzitii pe simbol si cel mult trei de zero consecutivi chiar si intre simboluri. Celelalte 8 simboluri se utilizeaza pentru indicarea starii legaturii optice (I, H, Q), delimitarea tramelor (J, K, T), pentru indicatii logice (R, S) sau rezervat pentru retele FDDI-II (L).

Inelul FDDI consta in legarea cap la cap a unor tronsoane independente, fiecare statie posedand propriul sau ceas de emisie dar sincronizandu-se la receptie pe baza datelor primite de la statia din amonte (fig.10). O viteza de modulatie de 125 MBaud corespunde unui timp de 8 ns. Nu exista statie monitor si nici limitarea teoretica a numarului de statii datorita unor posibile imprecizii de sincronizare. Inelul FDDI nu este sincron ci pleziocron, diferitele diferente de frecvente intre statii fiind compensate printr-un registru tampon (elastic buffer).

Fig. 10 Pricipiul de functionare al nivelului fizic FDDI

Registrul tampon nu trebuie sa aiba o capacitate foarte mare deoarece el introduce o intarziere sistematica. Marimea sa si precizia ceasului impun limita superioara a lungimii tramelor.

Norma FDDI propune un registru tampon de cel putin 10 biti recentrat la debutul receptionarii fiecarei trame si permitand o variatie de 4,5 biti in timpul transmisiei unei trame. Daca stabilitatea fiecarui ceas este de ordinul a 5x10^-5 ecartul relativ maxim al frecventei este de 10^-4 si o variatie de 4,5 biti limiteaza la 45000 numarul de biti de transmis. Talia maxima a unui trame este deci de 45000 biti sau 9000 de simboluri de 5 biti sau 4500 de octeti.

Principiul ceasului distribuit implica in plus un preambul mai lung pentru a se asigura sincronizarea pe bit.

Datorita debitului important de pe suport o statie trebuie sa poata stoca temporar mai multi biti decat este capabil registrul tampon.

Norma FDDI presupune ca intarzierea introdusa de o statie este de aproximativ 600 ns sau un timp echivalent emisiei a 15 simboluri.

Mai mult, acest timp trebuie dublat in situatia in care statia are acces la doua inele si dupa reconfigurare se formeaza o bucla unica.

Considerand o retea a carei lungime toala este de 200 km, suportul introduce o intarziere de 1 ms iar cele 500 de statii care se pot conecta vor contribui cu 0,6 ms, de unde un total de 1,6 ms. Aceasta valoare maximala constituie in fapt singura limita a configuratiei FDDI. Se pot implementa numeroase topologii: de tip inel, arborescenta (utilizand un concentrator, sau complexe (fig. 7).

Statiile cu acces dublu, DAS si DAC sunt in general prevazute cu relee optice care evita reconfigurarea inelului in situatia unor statii scoase de sub tensiune sau neoperationale.

Pe de alta parte statiile cu acces unic sunt facil izolabile de catre concentratorul la care sunt legate.

Concentratorul poate deconecta o statie cu acces unic in situatia detectarii unei intreruperi a legaturii de racordare (fig. 11).

Intreruperile in transmisia intre statiile DAS sau DAC poate fi detectata si rezolvata prin reconfigurarea prin inelul secundar (fig. 12).

Fig. 11 Reconfigurare in situatia intreruperii unei legaturi de racordare

Formatul tramelor si a jetonului FDDI este in mare parte asemanatoare cu cea a inelului cu jeton. Structura unei trame si a jetonului este prezenta in fig. 13.

Fig. 12 Reconfigurare in cazul unei intreruperi intre statii cu dublu acces

Formatul unui trame FDDI

Formatul unui jeton

Fig. 13 Formatul unui trame FDDI si al unui jeton FDDI

Preambulul (PA) este constituit din cel putin 16 simboluri I (Idle) pentru a se realiza sincronizarea pe bit. In plus fata de emitator statiile situate in aval pot modifica atat trame-ul cat si jetonul cu propriul lor ceas sau talia acestui camp.

Delimiatorul de debut - SD (Starting Delimiter) este format din doua simboluri J si K.

Controlerul de trame, FC (Frame Control) descrie tipul de trame si particularitatile sale, un bit defineste clasa sincrona sau asincrona iar un altul specifica ca campul de adrese care urmeaza are o lungime de 48 sau de 16 biti; ceilalti biti definesc jetonul, tramele de tip MAC, tramele de gestiune SMT si tramele de date LLC cu un eventual nivel de prioritate.

Adresa de destinatie (DA) si adresa sursei (SA) au aceiasi semnificatie si talie ca la LAN-urile normalizate.

Datele reprezinta un camp care poate fi vid sau sa contina un numar par de simboluri; Talia maxima este de 9000 de simboluri sau 4500 de octeti.

Campul de verificare FCS (Frame Check Sequence) este similar ca la celelalte LAN-uri.

Delimitatorul de final ED (Ending Delimiter) este constituit dintr-un simbol T (Terminate) in cazul unui trame sau din doua simboluri T pentru jeton.

Statutul tramei ST (Frame Status) contine indicatorii referitor la validitatea unui trame si a conditiilor sale de receptie; Sunt definiti 3 indicatori, eroare detectata (E), adresa recunoscuta (A) si trame copiat (C), putand fi adaugati si altii urmati de un simbol T; pentru fiecare 1 logic este reprezentat printr-un simbol S (Set) iar 0 logic printr-un simbol R (Reset).

O statie FDDI poate lucra in mai multe moduri:

Repetare, mod implicit.

Receptie: repetare si copiere de informatii dupa analiza campului adresei de destinatie.

Retragerea unei trame: repetarea tramei pana la campul SA si apoi emisia de simboluri I cu retragerea informatiilor provenind de la statia din amonte; in acest mod se poate asigura si capturarea jetonului.

Emisie: transmisia informatiilor catre statia in aval retinandu-le pe acelea provenite de la statia din amonte, mod ce implica posesia jetonului.

Protocolul FDDI se numeste si cu jeton temporizat pentru ca durata de emisie a unei statii depinde de masurarea efectuata de catre ea insasi asupra timpului care se scurge intre doua treceri ale jetonului. Cu cat traficul este mai dens pe inel cu atat emisia jetonului care urmareste ultimul trame este regandita in timp. Timpul de rotatie al jetonului TRT - Token Rotation Timer exprima lungimea instantanee a inelului care creste liniar cu sarcina. Pe perioada initializarii inelului fiecare statie negociaza un timp denumit TTRT - Target Token Rotation Time in functie de restrictiile asupra timpului de raspuns. Valoarea cea mai mica dintre propunerile efectuate se retine ca referinta comuna protocolul tinand cont de conditiile statiei cele mai exigente.

Cu ajutorul tramelor SMT o fractiune de debit sincrona este alocata fiecarei statii. Considerand un inel cu 3 statii A1, A2, A3, pentru care TTRT = 10 ms si timpul de transfer sicron TS = 2 ms, cele 3 statii vor partaja debitul sincron, restul de 40% fiind debit asincron. Emisia de trame de catre o statie este reglata prin masurarea timpului de rotatie al jetonului TR si compararea acestuia cu TTRT de referinta astfel incat daca jetonul este in avans, TRT<TTRT, statia sa poata emite trame sincrone pe o durata TS dar si trame corespunzand fluxului asincron pe o durata TA-TTRT-TRT, iar daca jetonul este in intarziere, TRT TTRT, statia sa nu poata emite decat trame sincrone pe o durata TS. Protocolul asigura o partajare echitabila a benzii de trecere cu caracteristicile urmatoare:

valoarea medie a TRT este cel putin egala cu TTRT.

valoarea maximala a TRT este limitata la 2xTTRT.

Fiecare statie poate defini deasemenea mai multe nivele de prioritati, maximum 8, pentru debitul asincron si poate utiliza pentru acesta chiar jetoane denumite jetoane restranse care conduc pentru o anumita perioada de timp la monopolizarea benzii de trecere asincrone disponibile.

4.1. FDDI-II

FDDI-II este o extensie a FDDI care integreaza suportul de trafic standard in mod pachet si pe cel de trafic izocron in mod circuit. Modul de functionare al FDDI-II este denumit mod de baza atunci cand nu implica decat trafic de tip pachet de o maniera compatibila cu FDDI si respectiv mod hibrid atunci cand fluxul de date de tip pachet si de tip izocron sunt integrate pe acelasi tip de suport fizic. O unitate functionala HRC - Hybrid Ring Controler este necesara intre subnivelele PHY si
MAC (fig. 14).

Fig. 14 Nivelele arhitecturale ale unei statii FDDI-II

Un element de multiplexare H-MUX (Hybrid Multiplexer) separa fluxul de date si le prezinta fie nivelului P-MAC (Packet MAC), fie nivelului I-MAC (Isochronous MAC).

Octetii de informatie de tip pachet sau izocron sunt vehiculati cu ajutorul unor trame ciclice, generate la fiecare 125 microsecunde, fie de 8000 de ori pe secunda. La debitul de 100 Mbiti/s, 125 de microsecunde permit emisia a 12500 biti sau 3125 de simboluri. Perioada este repartizata astfel:

5 simboluri de preambul sau valoare nominala.

24 simboluri sau 12 octeti de antet de ciclu - CH (Cycle Header).

3072 simboluri, 96x16 octeti, formand 16 canale de mare debit sau banda larga sau WBCs (Wideband Channels).

Canalul DPG permite emisia a 12 octeti pe ciclu, 12x8x8=768 kbiti/s. Fiecare canal de debit mare WBC corespunde transmisiei a 96 octeti la fiecare 125 microsecunde ceea ce corespunde la un debit de 96x8x8= 6144 kbiti/s. Antetul ciclului contine indicatiile de afectare a fiecarui canal WBC la traficul izocron sau la traficul de tip pachet. Fiecare canal WBC neutilizat pentru fluxul izocron formeaza impreuna cu canalul DPG un canal de date de tip pachet a carui banda de trecere poate ajunge de la 0,768 Mbiti/s (canalul D) pana la 99,072 Mbiti/s (canalul D + 16 canale B) cu un pas de 6,144 Mbiti/s. Fiecare canal B alocat traficului izocron se poate subdiviza prin componenta I-MAC in canale de debite mai mici, multipli sau submultiplii de 64 kbiti/s. Debitul de 6,144 Mbiti/s corespunde celui a 4 multiplexuri numerice de 1,536 Mbiti/s sau a 3 de 2,048 Mbiti/s.

O statie din inelul FDDI-II are un rol particular similar cu cel al statiei monitor din inelul pe baza de jeton, avand responsabilitatea de genera cicluri de 125 microsecunde si de a insera o intarziere artificiala pentru a se asigura multiplii de timp de ciclu.

Structura antetului de ciclu (Cycle Header), prezentata in fig. 15, contine o masca de afectare (Programming Template) de canale de debit mare.

Unde: SD - Start Delimiter: C1 - Sznchronization Control: C2 - Sequence Control; CS - Cycle Sequence; IMC - Isochronous Maintenance Channel; talia campurilor este in simboluri si nu in octeti ca in celelalte norme.

Fig. 15 Structura antetului de ciclu FDDI-II

Un simbol corespunzand fiecaruia din cele 16 canale B ofera in mod utilizare pentru S (1 logic) informatia ca canalul este dedicat traficului izocron iar pentru R (0 logic) indica ca acesta este un canal de tip pachet. Celelalte campuri se utilizeaza pentru sincronizare, gestiune si mentenanta a inelului. In plus in cadrul delimitatorului de debut pentru modul hibrid pe canalul de date de tip pachet se utilizeaza simbolul 00101, o pereche de tip I, L, in locul perechii J,K.

5. Norme pentru interconectarea la debite foarte mari

Notiunea de debit foarte mare se refera la debite de ordinul gigabitilor pe secunda. Aceasta implica cresterea vitezei pe topologii deja existente si exploatate la debite inferioare cum sunt inelul sau bus-ul sau reintoarcerea la topologii in stea dotate cu un comutator central.

FFOL (FDDI Follow-On LAN)

FFOL este un succesor potential pentru FDDI pentru realizarea de retele de debit foarte mare, intre 150 si 2500 Mbiti/s, intregrand vocea, datele si video. FFOL poate federaliza LAN-uri conventionale ca si FDDI si trebuie sa fie in viziunea ANSI osatura subretelelor FDDI si FDDI-II. Se vizeaza conectarea de statii care sa ruleze aplicatii cum ar fi comunicatii multimedia, transmisia de imagini de inalta rezolutie, transfer de date la debite foarte mari, etc. Lungimea totala proiectata pentru FFOL este de mai mult de 100 km fiind deci indispensabil ca tronsoanele retelei publice sa poata fi incluse intr-o astfel de retea si bineinteles ca retelele FFOL sa se poata interconecta prin reteaua publica.

FFOL este inca in faza de studiu a protocolului printre cele vizate fiind AM Ring, CRMA - Cyclic Reservation Multiple Access, MetaRing.

Serviciile vizate de FFOL sunt servicii sincrone si asincrone in aceiasi maniera ca FDDI, servicii izocrone de tip FDDI-II si multiservicii care combina toate serviciile citate anterior cu ajutorul tehnicii ATM.

FCS (Fiber Channel Standard)

In mediul informatic sala calculatoarelor ocupa un loc aparte, aici regasindu-se calculatoarele centrale si perifericele lor (unitati de disc, imprimante de mare viteza, etc.). Perifericele sunt conectate la unitatile centrale prin intermediul port-urilor de intrare / iesire.

Necesitatea debitelor ridicate si a partajului de resurse implica functii de comutatie dificil de realizat pe canalele de intrare/iesire, nu numai la debite mari ci si fizic construite in jurul interfetelor paralele.

Capacitatile oferite de catre fibra optica de serializare a informatiilor care circula pe canal, de transport pe distante de mai multi kilometri precum si cresterea numarului de echipamente din sala masinilor face din in ce mai putin tolerabile limitarile in distanta ale canalelor paralele.

Norma FCS elaborata de catre ANSI, comitetul X3T9.3, defineste interfata de conexiune utilizand direct canalul calculatorului. Comitetul X3 se ocupa de norme informatice cu precadere de unitatile de disc in cadrul comisiei tehnice T9. Subgrupul T9.3 se ocupa de canalul serie pe fibra optica.

Caracteristicile esentiale ale normei FCS sunt:

debite utile de 12,5 pana la 100 Mocteti pe secunda utilizand un cod 8B/10B.

un obiectiv de 1 bit de eroare pentru 10¹² biti transmisi.

distante de 2 pana la 10 km.

trei moduri de transfer de date sau clase de servicii.

Necesitatea racordarilor multiple, asigurata de obicei printr-o configuratie multipunct, se realizeaza in cadrul normei FCS printr-o configuratie punct cu punct comutata (fig. 16).

Fig. 16 Topologie FCS cu comutator

Se plaseaza un comutator in inima retelei de fibra optica care serveste drept suport fizic pentru canale. Comutatorul - Switching Fabric permite stabilirea dinamica a conexiunilor intre toate perechile de porturi disponibile (fig. 3.24). Extremitatile canalului, constituit din doua fibre, sunt porturile de tip N. Terminalele pe comutator se numesc porturi de tip F.

Sunt prevazute trei moduri de transport: semiduplex, duplex si duplex simplex. Topologiile pot fi punct cu punct sau printr-un comutator, cea din urma necesitand o adresare pentru a se furniza informatiile de la portul F de intrare catre portul F de iesire.

Norma FCS se poate asemana cu un mecanism de transport de protocoale de canale de intrare-iesire. FCS reprezinta un vector de cel putin trei protocoale de canale:

IPI-3, Intelligent Peripheral Interface 3, care este o norma de bransare a unitatilor periferice ale calculatoarelor.

SCSI-3, Small Computer System Interface version 3, o norma similara dedicata insa micilor sisteme.

HIPPI, High Performance Parallel Interface, care specifica o interfata paralela la 800 Mbiti/s pe 32 de biti sau 1,6 Gbiti/s pe 64 de biti.

FCS substituie o interfata fizica pe fibra optica unei interfete paralele. Comenzile IPI, SCSI si operatiile de procedura de linie HIPPI pot fi transportate impreuna de catre FCS.

Modul de transfer poate sa fie fara conexiune, fara confirmarea bunei receptii sau garantarea respectarii secventei, sau cu conexiune, garantand utilizarea benzii de trecere in totalitate si cu respectarea secventei informatiilor transportate. In plus modul de transfer poate fi fara conexiune dar cu confirmarea receptiei de catre destinatar. Comutatorul este responsabil de drumul tramelor care ii sunt incredintate. Blocul de baza al normei FCS este un trame de lungime variabila al carui camp de date este limitat la 2112 octeti. El este delimitat printr-un camp de debut de trame, SOF - Start of Trame, si de sfarsit de trame, EOF - End Of Trame. Antetul de trame, FH - Frame Header, permite si controlul legaturii, identificarea protocoalelor si detectarea erorilor de secventa. Detectarea erorilor de transmisie este posibila prin prezenta unui CRC de patru octeti.

Norma FCS este divizata in 5 parti (fig.17):

FC-0, acoperind aspectele fizice ale normei: tipuri de conectoare si de fibre, natura echipamentelor optoelectronice, distante acoperite si debite numerice.

FC-1, descrie caracteristicile de transmisie, codarea informatiei.

FC-2 descrie protocolul de legatura logica necesar pentru transportul informatiilor provenind de la aplicatii.

FC-3 acopera caracteristicile comune ale serviciilor.

FC-4 trateaza protocolul de interfata cu aplicatiile.

Fig. 17 Structura normei FCS

6 Retele metropolitane - MAN

Retelele metropolitane ofera la scara domeniului public o capacitate de interconectare similara, marind debitele pe suportul de transmisie si aria georgrafica. Aceasta extensie se obtine prin utilizarea suporturilor de transmisie de mare viteza cum ar fi fibrele optice. Protocoalele utilizate pentru partajarea resurselor de transmisie sunt variante ale celor deja intalnite la debite inferioare pentru LAN. Se disting doua norme importante propuse pentru MAN: FDDI si DQDB - Distributed Queue Dual Bus. FDDI se cantoneaza cu precadere in implementari de tip privat din rationamente de taxare si de confidentialitate a informatiei, DQDB, de origine australiana, vizeaza realizarea de retele publice. Conceptul de MAN ca si serviciul SMDS - Switched Multi - Megabit Data Service au aparut in SUA. Este vorba de un serviciu de interconectare de LAN-uri construit pe o retea dedicata transmisiilor de date si partajat intre mai multi utilizatori pe o zona geografica limitata.

Fig. 18 Configuratia MAN

MAN se poate compara cu o super-retea locala pentru faptul ca prin implementarea fizica si diferitele topologii pe care le poate utiliza, MAN apare ca un comutator public reunind prin legaturi punct cu punct clienti individuali din rationamente de confidentialitate. Protocoalele de acces la retea permit clientului de se conecta cu mai multe echipamente. SMDS disponibil in SUA pe reteaua metropolitana publica este laboratorul comun mai multor companii locale de telecomunicatii aparute ca urmare a dezvoltarii sistemului Bell (fig. 18) si necesita pentru implementare: un protocol de access DQDB prin intermediul unei interfete utilizator numita SNI - Subscriber Network Interface, elemente de comutatie denumite MSS - MAN Switching System, interfete intre MSS-uri denumite ISSI - Inter Switching System Interface. In Europa s-a normalizat de catre ETSI - European Telecommunicaions Standard Institute un serviciu identic numit CBDS - Connectionless Broadband Data Service. Tehnologia MSS este opaca pentru utilizator inaintea prezervarii potentialului de evolutie pentru utilizator. Protocolul ce traverseaza interfata utilizator SNI se numeste SIP - SMDS Interface Protocol si este divizat pe 3 subnivele derivate din norma IEEE 802.6 sau DQBD..

6.1. DQDB - Distributed Queue Dual Bus

DQDB a fost propus de catre QPSX, societatea australiana a Telecom-Australia si Universitatea Western Australia fiind destinat pentru realizarea retelelor metropolitane care pot acoperi o suprafata de 150 km. DQDB exploateaza o pereche de bus-uri unidirectionale, numite bus A si bus B (fig. 19), functionand in sensuri opuse si pe care informatia este vehiculata in trame sincrone. Pe fiecare dintre bus-uri informatia este partajata in transe sau sloturi emise de catre o functie denumita capul bus-ului intr-un ritm periodic de 125 microsecunde (fig. 20). Numarul de sloturi - slots depinde de capacitatea disponibila pe suport. Talia este fixata la 53 de octeti identic cu a celulelor ATM. Primul octet ACF - Access Control Fieldse se utilizeaza pentru controlul de acces pe suportul de transmisie. Urmatorii 52 de oceti constituie un segment divizat intr-un antet de 4 octeti si o sarcina utila de 48 de octeti.

Fig. 19 Principiul dublului bus DQDB

Fiecare trame de 125 microsecunde contine in afara sloturilor (transelor) DQDB un antet si un final de trame pentru sincronizarea statiilor.

Fig. 20 Structura tramelor DQDB

Exista doua tipuri de sloturi DQDB care se diferentiaza printr-un bit in campul de control al accesului, ACF, care corespund la doua posibilitati de exploatare:

prearbitrata, in care statia isi atribuie toate proprietatile pentru utilizarea partiala sau completa a unuia sau mai multor sloturi prin identificatorul de circuit continut in antet; debitul constant intre statia emitatoare si statia receptoare este echivalent cu stabilirea unui circuit intre cele doua statii care dispun de o banda de trecere garantata pentru a vehicula un trafic de tip izocron.

Prin arbitraj, care permite mai mulor statii sa utilizeze sloturile de o maniera statistica, partajarea efectuandu-se prin gestiunea firelor de asteptare distribuite pe ansamblul statiilor concetate la bus-ul dublu, tip de slot care permite circulatia unui flux de trafic asincron.

Cele doua moduri de exploatare confera DQDB capacitati functionale echivalente cu FDDI-II. Statiile nu pot emite decat la un moment si intr-un context specific bine precizat insa ca si la retelele Ethernet ele sunt in ascultarea suportului fizic. Transmiterea informatiilor de catre o statie se bazeaza pe un mecanism simplu distribuit, o cerere fiind trimisa pe unul dintre bus-uri in functie de pozitia relativa a statiei receptoare in raport cu statia emitatoare iar transmisia informatiei va avea loc pe celalalt bus. Fiecare statie este echipata cu doua perechi de contoare, un contor de cerere RQ - Request Counter si un contor de decrementare CD - Count Down Counter. Contorul de cerere este incrementat de fiecare data cand o cerere trece pe bus-ul selectionat pentru efectuarea rezervarii spre exemplu a bus-ului A, ceea ce implica ca informatiile se transmit pe bus-ul B. Acelasi contor este decrementat de fiecare data cand un slot vid trece pe bus-ul B, numarul de cereri care trec pe bus-ul A indica ca statiile situate pe directia unde statia incearca sa emita sunt in asteptare sau pe cale sa emita (fig. 21)

Fig. 211 Protocol DQDB la trecerea unui slot vid

Contorul de decrementare este utilizat numai atunci cand o statie doreste sa emita, ea transferand continutul contorului de cereri in contorul de decrementare punand la zero contorul de cerere si emitand o cerere pe bus-ul A (fig. 22). Contorul va fi decrementat cu o unitate de fiecare data cand un slot vid trece pe bus-ul B.

Fig. 22 DQDB - date in asteptarea emisiei

Cand contorul ajunge la zero statia poate utiliza primul slot vid si il marcheaza ocupat. Fiecare statie cunoaste in fiecare moment cerintele exprimate de celelalte statii situate in amonte sau in aval. Cererea de ocupare este codata prin doi biti, un bit pentru exprimarea unei cereri pe bus-ul A si un bit de ocupare pentru a se exprima o indisponibilitate pe bus-ul B. Aceste fire de asteptare formate prin cele doua bus-uri si statii sunt distribuite in toate statiile. Fiecare statie in functie de pozitia sa relativa pe aceste bus-uri cunoaste in mod dinamic ceea ce intampla cu cererile din amonte si din aval. Primii 4 octeti dintr-un segment formeaza un indicator de circuit virtual VCI - Virtual Circuit Identifier si un HCS - Header Check Sequence. Ceilalti 48 de octeti reprezinta sarcina utila. In situatia unei exploatari arbitrate, traficul asincron, campul VCI este pozitionat in 1. In situatia de prearbitrare, trafic izocron, campul VCI ia o valoare determinata exceptand 1, valoare care permite statiilor identificarea sloturilor care le sunt afectate. DQDB permite realizarea unor legaturi de diferite tipuri care pot acoperi o mare varietate de topologii de MAN. Bus-ul dublu utilizand protocolul DQDB are debutul si sfarsitul de bus fizic pe aceiasi statie, topologie care prezinta avantajul reconfigurarii in caz de incident (intreruperea unuia dintre bus-uri intre doua statii). Reconfigurarea functiilor de inceput de bus si de sfarsit de bus in statiile situate de o parte si de cealalta a intreruperii permite continuarea exploatarii a doua segmente de bus. In situatia modului de exploatare arbitrat, compatibilitatea intre slot-ul DQDB si celula ATM pentru cei 48 de octeti ai sarcinii utile, permite utilizarea comutatorului ATM pentru interconectarea MAN-urilor de tip DQDB. MAN-urile bazate pe protocolul de tip DQDB ofera un serviciu de comutare pe pachete in mod fara conexiune. Unitatile de date de lungime variabila pot contine pana la 9188 de octeti de sarcina utila. Interconectarea retelelor locale printr-o retea metropolitana necesita utilizarea de unitati de interconexiune care utilizeaza functii de punte sau de rutare, instalate de obicei la abonat. Operatia de incapsulare in tramele DQDB asociaza campurile de adrese sursa si destinatie de tip E.164 tramelor LAN-urilor. Unitatile de date incapsulate formeaza trame denumite IMPDU - Initial MAC Protocol Data Units. Nivelul SIP-3 care asigura aceasta operatie nu comporta controlul de flux, de secventa sau de retransmisie in caz de eroare. MAN utilizeaza adresele sursei si destinatiei pentru dirijarea, rutarea de datagrame. Adresele de grup sunt deasemenea disponibile pentru difuzarea datelor catre mai multi destinatari. La intrarea in retea, adresele sursei si destinatiei sunt validate prin verificare. Cele doua adrese sunt filtrate in functie de originea lor (source address screening) sau de destinatia lor (destination address screening). Daca receptia sau emisia este invalida, datagrama este distrusa de catre retea. Functia de filtrare permite clientului configurarea propriei sale subretele logice intre elementele autorizate formandu-se un grup inchis de utilizatori. Se transporta doua nivele de adrese: o adresa pe 2 sau 6 octeti in conformitate cu codarea IEEE continuta in trame-ul MAC provenit din LAN si incapsulat intr-un trame MAC DQDB; o adresa de tip E.164 plasata de catre punte sau ruter in debutul datagramei si utilizata de catre MAN pentru determinarea destinatiei. Odata incapsulate datele devenite IMPDU sunt grupate in blocuri de lungime fixa plasate in sarcina utila de 48 de octeti in sloturi de cate 53 de octeti pentru optimizarea resurselor de transmisie. Primii 5 octeti servesc managementului resurselor de transmisie comune puntilor si ruterelor care au acces dublu la bus. Ceilalti 48 de octeti, denumiti DMPDU - Derived MAC Protocol Data Unit, sunt deasemenea divizati in doua parti de 44 de octeti (IMPDU) si respectiv 4 octeti pentru multiplexarea fluxului de date, numerotarea sloturilor si protectia impotriva erorilor printr-un CRC de 10 biti. Pasarelele sau ruterele se conecteaza la serviciul de date al MAN prin suporturi de transmisie functionand la debite definite in avizul G.703 al CCITT - Comit Consultatif International Tlegraphique et Tlphonique: 2048,34368 si 139264 kbiti/s in Europa, respectiv 1544 si 44736 kbiti/s in America de Nord. In Europa se prevede deasemenea utilizarea debitului de 155520 kbiti/s conform G.707 pentru a se asigura o mai buna conclucrare cu ISDN de banda larga.

Similar retelelor cu comutatie de pachete debitul interfetei utilizator - retea nu este utilizat in permanenta de catre un acelasi echipament. Notiunea de clasa de acces permite realizarea unui contract intre gestionarul de retea si utilizator. Diferitele clase create astfel ofera caracteristici diferite de trafic (debit, etc.), fiecare sens de transmisie fiind afectat unei clase diferite. Principiul utilizat pentru respectarea contractului se numeste credit manager.