============================================================== RED CIENTIFICA PERUANA ADMINISTRACION -------------------------------------------------------------- ENTEL ha anunciado la puesta en marcha del Cinturon Digital Empresarial que permitira conexiones de alta velocidad entre las instituciones que se conecten a ella. Para tener una vision de aproximacion les envio un articulo que estoy seguro despertara curiosidades, generara cuestionamientos, proyectara temores, pero que estoy seguro permitira conocer un poco mas acerca de una tecnologia apropiada al trabajo que estamos rea- lizando y un mejor servicio para nuestros usuarios. Jose Soriano 1. INTRODUCCION Concebida originalmente al final de la decada de los 70 como una red de banda ancha con conexiones punto a punto de alta velocidad entre procesadores (mainframes) y perifericos rapidos (unidades de disco), finalmente la norma FDDI (Fiber Distributed Data Interface) la especifica como una red integrada de acceso y control distribuido que permite cursar traficos sincronos y asincronos, y apunta a convertirse en la red troncal predominante para interconexion a alta velocidad en redes locales (LAN), hosts y estaciones de trabajo. Tras un largo periodo de especificacion, analisis y simulaciones, practicamente todas las piezas estan en su sitio. ANSI ha ratificado finalmente la norma en sus niveles fisico, de enlace y de gestion de red, que han tenido implantacion hard y soft, y existen y estan anunciados nuevos productos con disponibilidad en unos meses, a precios abordables y que empiezan a reflejar madurez y un alto grado de integracion en las implantaciones. Sin embargo, no todo esta cerrado. La estrategia pare actuar como puente entre redes locales no es unica. Mientras algunos apuestan por una implantacion transparente con productos anunciados para los proximos meses, otros en general con productos el mercado han optado (al menos como estrategia de transicion hasta que la polemica se resuelva) por una implantacion propia de empaquetado que hace al equipo dependiente de fabricante e incompatible con otros equipos. Como ocurre con otras normas recientes (X.400 para correo, por ejemplo), los productos en el mercado son todavia bastante dependientes de la implantacion del fabricante y su interoperatividad no esta asegurada. 2. EVOLUCION El FDDI, red de testigo del anillo a 100 Mbps fibra optica, se ha desarrollado bajo los auspicios de ANSI, en el ASC X3T9 (Accredited Standards Committee) encargado del desarrollo de normas para interfaces de entrada/salida I/O de ordenadores. Reconocida la necesidad (a finales de los 70) de una nueva norma de I/O como alternativa de la FIPS 60-63 (Federal Information Processing Standards), el Comite Tecnico del ASC X3T95 inicio a finales de 1982 los trabajos sobre FDDI. A mediados de 1983 existian dos primeras propuestas para el nivel fisico y esl subnivel de Control de Acceso al Medio (MAC). En el mismo periodo, el Comite 802 del IEEE desarrollaba normas para redes LAN para velociades hasta 20 Mbps. Las propuestas de FDDI tomaron del Comite IEEE 802 el concepto de arquitectura a paquetes, y de los trabajos en curso del Subcomite 802.5 para el protocolo de acceso por testigo en anillo a 4 Mbsps, el punto de partida para el protocolo MAC del FDDI. Esta seleccion inicial coloco al FDDI en una posicion adecuada para convertirse en una red flexible que puede adaptarse tanto a una red troncal de cobertura metropolitana para interconexion de redes LAN (backbone) como a una red de alta velocidad para interconexion de segmentos de una misma LAN (front-end) o a una red de alta velocidad y pequena cobertura para conexion de mainframes con perifericos de alta velocidad (backend), extendiendo el concepto de procesador frontal de Comunicaciones e interfaces de alta velocidad para perifericos en un ordenador, a la interconexion de LAN en entornos locales y metropolitanos. La aparicion del modelo OSI de ISO, al dividir una red en niveles permitio la elaboracion separada de normas para los diferentes niveles y facilito la integracion del FDDI con otras redes. Desde las primeras propuestas tecnicas se llego al final a una especificacion que ofrece una gama de servicios de gran flexibilidad que permite adaptar la capacidad de la red FDDI a las caracteristicas del entorno y necesidades del usuario. Desde conexion de mainframes a perifericos, hasta interconexion de entornos (LAN) de baja capacidad separados decenas de kilometros, pasando por estaciones de trabajo con capacidad grafica y gran flujo de datos. Adicionalmente, el amplio soporte industrial que la norma ha tenido durante su elaboracion (80 fabricantes participaron en el comite X3T9.5), hace suponer una rapida y amplia implantacion en el mercado. La existencia ya de productos y/o la aparicion sucesiva durante estos meses de anuncios de productos por las empresas mas importantes del sector (IBM, DEC, Siemens, BICC, Fibromics, ICI, CISCO, Wellfleet, ISOLAN, etc...) asi parece confirmarlo. Por su parte ISO la ha tomado como norma ISO 9314 dandole la cobertura internacional que en su momento ha ido dando a las normas de redes locales generadas por el Comite IEEE 802. La capacidad del FDDI para cursar conjuntamente traficos sincronos y asincronos, y su caracteristica de retardo limitado inherente a las tecnicas de acceso por paso de testigo, permiten su utilizacion en aplicaciones distribuidas en tiempo real de procesamiento paralelo, control industrial y comunicaciones de voz y video a velocidades superiores a las ofrecidas por otras redes en servicio. 3. ARQUITECTURA La norma FDDI, aborda unicamente el nivel fisico y en subnivel de Control de Acceso al Medio (MAC) del nivel de enlace en el modelo OSI. Como subnivel del Control Logico del Enlace (LLC) toma el mismo que las LAN segun la norma IEEE 802.2 (ISO 8802.2). El FDDI queda especificado en cuatro secciones: MAC en el nivel de enlace, PMD (Physical Medium Dependent) y PHY (Physical Layer Protocol) en el nivel fisico, y SMT (Station Magnagement) la gestion de la estacion de aplicacion a los dos niveles. La topologia de la red es un anillo doble (primario y secundario) al que se conectan estaciones o concentradores de cableado en estrella. La configuracion general de la red es por tanto la de un anillo con ramificaciones en arbol. Hay dos tipos de estaciones DAS (Dual Attached Station) y SAS (Single Attached Station) y dos tipos de concentradores DAC (Dual Attached Concentrator) y SAC (Single Attached Concentrator) para conectarse respectivamente al anillo doble a un anillo simple. Los DAC cuelgan anillos simples del doble y los SAC ramifican el anillo simple. Los modulos PMD son comunes para todo tipo de estaciones concentradores, y existen cuatro tipos de modulos PHY: - PHY A: entrada de anillo primario y salida a secundario (para DAS y DAC). - PHY B: salida a primario, entrada del secundario (para DAS y DAC). - PHY M: entrada y salida a primario (para DAC y SAC). - PHY S: entrada y salida a primario (para SAC y SAS). Los enlaces fisicos pueden ser: - PHY A a PHY B: construyen el anillo doble. - PHY M a PHY S: construyen el arbol (anillo simple). La conexion interna entre PHY se efectua atraves de un modulo de Configuracion Logica (CL). La topologia resultante es tolerante en fallos. Si el enlace entre dos estaciones se interrumpe, se cierra el anillo en otras unidades PHY de las dos estaciones conectando la entrada primaria con la salida secundaria, y el enlace averiado queda aislado manteniendose un anillo operativo sin que ninguna estacion quede aislada. Si se interrumpe un enlace que constituye una rama de un anillo simple, el concentrador raiz del que cuelga la rama interconecta entrada y salida del PHY aislandola del anillo. En este caso naturalmente la estacion al final de la rama queda aislada pero el resto del anillo sigue operativo. 4. NIVEL FISICO Aunque FDDI parte de las ideas de la red local IEEE 802.5 (Paso de testigo) y por tanto tiene un fuerte parecido, existen diferencias claves que en lo referente al nivel fisico le adecuan mejor para operar a alta velocidad. El soporte fisico es fibra optica monomodo de indice gradual de 62,5/125 o 85/125 micras de atenuacion hasta 215 dB/km. y ancho de banda de 500 Mhz/km. o mejor, operando en 1.300 nanometros con emisores LED y receptores PIN. Los enlaces son punto a punto permitiendo una distancia entre estaciones de 2 km. La seleccion de la ventana de 1.300 nanometros se ha efectuado por su menor atenuacion y dispersion cromatica que la de 850 nanometros. Esta seleccion ha permitido alcanzar los 2 km. para velocidades de 125 Mbps, pero ha convertido al modulo PMD en uno de los elementos de precio critico que contribuyen a que el precio final sea elevado, y ha tenido fuertes criticas. En no pocas instalaciones de longitud media de los enlaces no pasa de algunos centenares de metros. La posibilidad de utilizar la ventana de 850 nm. abarataria de forma significativa, se dice, los costes de fabricacion de estas estaciones. Los parametros mas importantes de un enlace optico son: - Flujo transmisor 11 dB. - Sensibilidad receptor -27 dBm para 10 E-12 BER. - Atenuacion cable 2,5 dB/km. (1.300 nm.). - Perdidas conector 0,5 dB. - Perdidas bypass 1,5 dB. En caso de averia en la estacion, un bypass optico conecta entrada y salida aislandola, con una perdida de 1,5 dB en el enlace que puede llegar a ser de 4 km. Otra de las caracteristicas clave que diferencian al FDDI de la red local 802.5, es el codigo de linea 4B/5B que utiliza. Cada cuatro bits son sustituidos para su transmision por cinco bits seleccionados de forma que entre dos transiciones de nivel en la senal haya un maximo de tres intervalos de bit, lo que convierte los 100 Mbps de datos en 125 Mbps en senal transmitida. El codigo Manchester utilizado en la red local 802.5 con transiciones en el centro de todos los intervalos, requeriria una transmision a 200 Mbps. 5. CONTROL DE ACCESO AL MEDIO (MAC) La tecnica de acceso basica es la de paso de testigo entre estaciones que resulta en un testigo circulante por el anillo, pero su implantacion presenta importantes diferencias con la implantada en la norma IEEE 802.5. Fundamentalmente en estar orientada el manejo de bloques de 8 bits (byte-wide) o de 4 bits (nibble-wide) en lugar de bits, en la particion de la capacidad del cable y gestion entre traficos sincronos y asincronos, y en permitir que una estacion ponga en el anillo un testigo inmediatamente, despues de finalizar la transicion de su ultimo paquete sin que tenga que esperar recibir el primer paquete que ha enviado. 5.1 Operacion El procedimiento para arrancar la red, es descriptivo de su forma de operacion. Al inicio, el anillo esta partido en un conjunto de mini-anillos que contienen dos modulos PHY y un minimo de un modulo MAC. Un protocolo de gestion de conexion fisica garantiza este proceso. Los modulos de gestion del PHY intercambian caracteres de control para ejecutar un protocolo de tipo hand-shake. En cada estacion existen dos modulos PHY que tienen asociados dos modulos de gestion independientes y que estaran durante este proceso conestados a mini-anillos independientes. Terminado este primer ciclo, toma control el gestor de conexion entre estaciones, que es responsable de las conexiones internas en una estacion. Si los dos mini-anillos estan operativos, la estacion los interconecta poniendose en modo de transito. De este modo, los mini-anillos se van agrupando hasta llegar de modo asincrono a formar un unico anillo. Constituido el anillo, una sola estacion debe poner un solo testigo en el anillo y ademas debe pactarse una cota maxima para el tiempo que el testigo va a tardar en dar una vuelta completa al anillo. Para situar un testigo en la red, toda estacion que detecta su ausencia se pone en estado de peticion, iniciandose un proceso de contienda que finaliza con un unico ganador. En estado de peticion el modulo MAC transmite permanentemente un paquete de peticion que tiene como direcciones origen y destino la de la estacion que lo genera. Los 4 primeros bytes del campo de informacion contienen la propuesta de la estacion para la cota de tiempo de rotacion del testigo TTRT (Target Token Rotation Time). Cuando una estacion recibe un paquete con una propuesta de TTRT que supone un mayor tiempo de rotacion que el solicitado por ella, lo desecha. En caso contrario el MAC para la transmision de su paquete de solicitud y retransmite el recibido. Cuando los TTRT coinciden, la contienda se resuelve por un algoritmo funam de la longitud y magnitud de las direcciones. Finalmente la estacion con la solicitud de menor TTRT resultara ganadora, detectandolo cuando recibe su propio paquete. La estacion ganadora arranca la red poniendo un testigo. Todas las estaciones han almacenado, al retransmitir los paquetes, el valor del TTRT impuesto en la red por la estacion ganadora. 5.2 Traficos sincronos y asincronos El trafico sincrono tiene un tratamiento privilegiado sobre el asincrono. Los paquetes de datos asincronos pueden transmitirse unicamente si la estacion recibe el testigo antes de lo esperado (TTRT), mientras los paquetes de traficos sincronos se transmiten siempre que se recibe el testigo. Para mantener la cota superior TTRT negociada, la cantidad de datos sincronos que puede transmitir una estacion esta limitado. El protocolo MAC asegura que en ningun caso el tiempo que una estacion esperara hasta recibir el testigo sera superior a dos veces el TTRT negociado. Para esto, garantiza que el tiempo total de trafico sincrono de todas las estaciones (limite), mas el empleado en trafico sincrono, no sera superior al TTRT. Para conseguirlo, en lugar de limitar la cantidad de datos asincronos transmitidos por una estacion, el protocolo actua de forma flexible, reasignando a trafico asincrono toda la capacidad que en cada momento no se esta consumiendo con trafico sincrono. El modulo MAC utiliza, ademas del valor TTRT negociado, dos temporizadores de rotacion TRT (Token Rotation Timer) y de mantenimiento THT (Token Holding Timer) del estetico por el anillo y la estacion respectivamente, y un contador LC (Late Counter) que senala cuando un testigo ha llegado mas tarde que el TTRT negociado. Para tramsmision de datos sincronos, recibido el testigo se transmiten hasta un maximo igual a la cantidad limite fijada por el protocolo en funcion del TTRT. Para transmision de datos sincronos, cuando llega un testigo, el TRT se inicializa con el valor del TTRT y empieza la cuenta abajo (en la figura el TTRT es de 100 msg.). En el suceso A de la figura se supone que la estacion no tenia datos que transmitir. En el suceso B, el testigo ha llegado 40 msg. antes de los esperado. Supuesto que tiene datos que transmitir, este valor se almacena en el THT que mantiene el valor que transmitir, este valor se almacena en el THT que mantiene el valor durante el tiempo (limitado a 30 m,sg.) de transmision sincrona, y se reinicializa el TRT. Cuando se ha finalizado la transmision sincrona (suceso C) el THT inicia su cuenta hacia cero y se empieza la transmision asincrona, hasta que llegue a cero (suceso D). Cuando los tiempos para traficos sincrono y asincrono, la estacion debe poner un testigo en el anillo. La inicializacion de TRT, cada vez que llega un testigo permite estimar la carga de la red. Si TRT llega a cero (caso E) el contador de retardo LC se activa (figura). Cuando finalmente llega el testigo (suceso F) al estar activado el LC, el TRT no se reinicializa reduciendose el tiempo que puede estimar a trafico asincrono. El FFDI-MAC incluye ademas ocho niveles de prioridades en el trafico asincrono. Cuando se inicia el intervalo destinado a trafico asincrono, se compara la prioridad del paquete a transmitir con el contenido del THT, transmitiendose unicamente si es superior el valor que indica la prioridad. El protocolo MAC permite tambien el restringir el acceso de trafico asincrono a la red, empleando todo el ancho de banda sobrante, tras cursar el trafico sincrono, en comunicar a dos o multiples estaciones. Esta capacidad que se consigue a traves de la emision de una estacion de un testigo especial y desencadena un protocolo especial de acceso y control, permite gestionar de forma ventajosa, por ejemplo, traficos masivos de datos de/hacia un periferico de almacenamiento rapido y los mensajes de senalizacion que conlleve. Cuando una estacion recibe uno de estos testigos especiales, transmite su trafico sincrono sin diferencia. La restriccion afecta unicamente al trafico asincrono. 6. COMENTARIOS En los apartados anteriores se ha pretendido dar una vision general de su interes, evolucion y arquitectura, asi como de sus niveles, fisico y de enlace, incluyendose comentarios comparativos con LAN y de usuario. Por brevedad, algunos de los puntos no se han tratado con detalle o se han omitido (el formato de los paquetes, por ejemplo). Con independencia de que, naturalmente, la norma generada por ANSI X3T9.5 lo describne con detalle, especialmente la version segunda FDDI-II que permitira ampliar la red a traficos isocronos, asi como puntos de especial interes practico para el usuario como puede ser el estado actual de las polemicas en curso sobre puentes o routers y puentes transparentes o encapsulado, o algunas limitaciones y recomendaciones para la instalacion de red FDDI. Leon Vidaller: Politecnica de Madrid, ETSI Telecomunicacion. Doctor Ingeniero de Telecomunicaciones. Catedratico del Departamento de Ingenieria de Sistemas Telematicos. .