第八章

光纖分散數據界面

FDDI

(Fiber Distributed Data Interface)

光纖分散數據界面(Fiber Distributed Data Interface, 簡稱 FDDI)是由ANSI 所制定的環狀網路標準，代號為 ASCX3T9.5。 其網路以「中樞器」(Concentrator) 為基礎結構，工作站則以特定的傳輸媒介與中樞器連結。網路架構採用「雙環」(dual ring) 架構：「主環」(Primary ring) 及 「次環」(Secondary ring)，如圖8-1 所示。規模較小的網路可以只包含一個中樞器。規模較大的網路則可以包含許多個中樞器。此網路的主要特性如下：

傳輸速率為 100 Mbps。

訊框為 FDDI 訊框。

傳輸媒介為光纖或雙絞線。使用雙絞線時為具有四對雙絞線之「無遮蔽式雙絞線」(Unshielded Twist Pair, UTP)。因雙絞線之導體為銅線 (copper) ，因此使用雙絞線之 FDDI 網路又稱為 CDDI 或 FDDI-over-UTP。

通訊協定採用「訊標傳遞」(Token passing) 通訊模式。

提供兩種不同等級的傳輸服務：「同步傳輸」(Synchronous) 及 「非同步傳輸」(Asynchronous)。同步傳輸提供保証傳送延遲時間的服務，即訊框可在預期的時間內傳送出去。非同步傳輸服務提供一般資料的傳送，此部份又可細分為八個優先權等級。

公平使用頻寬。工作站依照網路連接之先後順序輪流使用訊標來傳送訊框。

高頻寬使用率。此通訊協定不允許兩個或兩個以上的工作站同時傳送訊框，因此沒有訊框「衝撞」問題，頻寬使用率與網路負載成正比。不會因網路負載增加而降低。

適合多媒體資訊傳輸。具即時傳送需求的訊框可在一定的時間內得到訊標，因此具有時效性的多媒體資訊可在預期時限內傳送。

高容錯性。FDDI 採用「雙環」(dual ring) 架構，線路故障或斷裂時可以經由網路重組的程序將網路架構由雙環變成單環繼續運作。

　

圖8-1 FDDI 網路架構範例

FDDI 網路通訊結構包含四部份（如圖8-2 所示）:

l 傳輸媒界擷取控制部份(Medium Access Control, MAC)。

l 實體層通訊協定部份(Physical Layer Protocol, PHY)。

l 實體層傳輸媒界相關部份(Physical Medium Dependent, PMD)。

l 層次管理部份(Layer Management, LMT)。

其中 MAC 部份位於 IEEE 802.2 LLC 下面。這種規格使得 FDDI 網路可以很容易和 IEEE 802 系列的區域網路連線，如 802.3 CSMA/CD, 802.4 Token-Bus, 802.5 Token Ring, 802.6 DQDB, 802.11 Wireless LAN, 802.12 Demand Priority 等等不同型態的區域網路, 因為大家都使用相同的 802.2 LLC。

圖8-2 FDDI 通訊結構

在標準中 MAC 層制定提供給 LLC 使用的服務 (MAC Services) 和 MAC 彼此之間的通訊協定 (MAC Protocol)。 PHY 制定資料在傳輸時的編碼方式 (Encoding), 和傳輸媒介無關。 PMD 制定光纖驅動器和接收器的特徵和其他與傳輸媒介有關的部份，例如工作站如何與環狀網路連接，甚至環狀網路本身的接頭, 傳輸線的特徵等等。 LMT 負責管理 FDDI 的各個層次使得工作站可以在環狀網路上順利運作，因此又稱為工作站管理 (Station Management), 簡稱為SMT。

FDDI 網路包含二個單方向傳送的環，分別稱為主環及次環。如圖8-1 所示, FDDI 網路包含二種不同的設備:

　l 工作站(Stations)

l 中樞器（Concentrators)

工作站有一個或二個 PHY 用來連接環狀網路。而中樞器則有許多個 PHY 用來連接工作站或其他的中樞器。這些設備又可依其與環狀網路的連接關係分為:

Class A: 同時與主環及次環連接

Class B: 只有與主環連接

例如圖8-1 中，工作站 1, 2, 及 3 為 Class B, 其他（包含中樞器）則為 Class A。

Class A 工作站的內部功能結構如圖8-3 所示。它有二個 PHY 及 PMD (因為 PHY 和 PMD 必須成對存在，為了方便起見，往後 PHY 將代表 PHY/PMD) 用以連接主環及次環。主環由左邊的 PHY 進入而由右邊的 PHY 出來，次環則方向相反。中間有一個跳接交換電路 (Bypass Switch), 當工作站不上網路時（如關機，當機等等），此交換電路可將輸入及輸出的主環（次環）直接連接起來而形成跳接，並且將工作站隔離，不影響網路的正常運作。其中架構交換電路（Configuration Switch) 是當故障發生時（如光纖斷裂，連接器鬆脫等等）用來重新組織主環及次環的。例如圖中右邊的光纖斷裂則左邊的主環輸入線（Pri.in) 會在交換電路中被直接連上次環輸出線（Sec.out) 以便將斷裂的光纖排除，不過此時網路將只有單環（Single Ring) 運作。

Class B 工作站的內部功能結構如圖8-4 所示，其中只有一個 PHY 用以連接中樞器，此 PHY 連接主環。由於沒有跳接交換電路, 因此當工作站不上網路時（如關機，當機等等）會導致主環的斷裂。此時必須依靠中樞器的架構交換電路來補救。該交換電路會自動跳接，將工作站和網路隔離，不影響網路的正常運作。

圖8-3 Class A 工作站內部結構圖

圖8-4 Class B 工作站內部結構圖(S 代表 Slave)

中樞器的內部功能結構如圖8-5 所示。它有許多個 PHY，其中二個用來連接主環及次環。其他的 PHY 則用來連接 Class B 工作站或單接頭中樞器（Single Attachment Concentrator)。主環由 Pri.in 進入而由 Pri.out 出來，次環則由 Sec.in 進入而由 Sec.out 出來。中樞器也有一個跳接交換電路 以便在發生故障時（如關機，當機等等），將主環及次環分別直接跳接。不過此時中樞器上所有連接的 Class B 工作站或單接頭中樞器都會被隔離（如圖8-1 中的工作站 1,2, 及 3)。另外架構交換電路可以將每個接 Class B 工作站或單接頭中樞器的 PHY 隔離，也可以在連接主環及次環的光纖發生斷裂或連接器鬆脫時用來重新組織主環及次環使之成為單環網路。

圖8-5 中樞器內部結構圖(M 代表 Master)

FDDI 網路的訊框格式如圖8-6 所示，其中各欄位的長度單位是「符號」(Symbols)。每個符號代表 4 個位元的資料但實際在光纖上傳送時的長度為 5 個位元。這是 FDDI 網路的資料編碼方式，即所謂的 「4B/5B 編碼方式」（詳細情形請參考 8-9節）。表 8-1 所示為網路上可能出現的訊框型態。

圖8-6 訊框格式

FDDI 網路的位址格式和其他 IEEE 802 系列的區域網路一樣有 16 位元及 48 位元二種格式，如圖8-7 所示。其中 I/G=0 表示該位址是某個工作站的「個別位址」(Individual Address)。I/G=1 表示該位址是某個群體的「群體位址」(Group Address)，這是用來達到「群播」(Multicast) 的目的。屬於該群體的每一個工作站都會接收該筆資料。如果所有位元的值都是 1 則代表「廣播」(Broadcast)，網路上所有的工作站都必須接收該筆資料。

表8-1 FDDI 網路訊框型態

圖8-7 FDDI 網路位址格式

FDDI 網路有一個非常重要的特性就是網路上允許二種位址長度不同的工作站同時存在，這是其他 IEEE 802 區域網路所不允許的。這是因為 FDDI 網路在設計上也可以當成一些區域網路的「骨幹網路」(Backbone)，如圖8-8 所示。由於不同的區域網路可能使用不同長度的位址，如 Ethernet 乙太網路使用 16 位元的位址，而 IEEE 802.5 訊標環狀網路可能使用 48 位元的位址。在這種情況之下，不同的「橋接器」(Bridges) 便可能將位址長度不同的訊框轉送進 FDDI 網路中。因此，FDDI 網路上允許二種位址長度不同的工作站同時存在。

但是，為了讓網路上的任何二個工作站都可以直接通訊，16-位元工作站必須有能力處理:

讀取及轉送具有 48-位元位址的訊框。16-位元之工作站無法接受 48-位元之訊框，但必須將之轉送給下一個工作站，以達到由原始工作站清除的功能。

辨認 48-位元的廣播位址。廣播式訊框是給網路上的每一個工作站的，因此無論哪一種工作站都要有能力接收並處理之。

對於由 48-位元工作站所送出的「要求訊框」(Claim Frames)及「求救訊框」(Beacon Frames) 做出正確的反應。這類的控制訊框關係到網路的正常維運，因此無論哪一種工作站都要有能力接收並處理之。

而 48-位元工作站則必須有:

有一個獨立的 16-位元位址。否則便無法與 16-位元位址的工作站溝通。換言之， 48-位元工作站有二個位址（48-位元及16-位元），而 16-位元工作站只有一個位址。

辨認 16-位元的廣播位址。道理同 16-位元工作站。

圖8-8 FDDI 網路扮演骨幹網路

FDDI 網路的架構分為二種不同的層次，即實體架構 (Physical Topology) 和邏輯架構 (Logical Topology)：

l 實體架構是指工作站，中樞器和傳輸線之間的硬體連接方式。

l 邏輯架構是指訊標和其他訊框在網路中傳遞的路徑。

因此，FDDI 網路的實體架構和邏輯架構是可以不同的。以下分別說明 FDDI 網路之實體架構和邏輯架構。

FDDI 網路的實體架構形成所謂的「樹狀雙環」 (Dual Ring of Trees) 架構，如圖8-9 所示。所有實體連線都是含有二條光纖的雙纖線，而在主幹環上則存在一對方向相反的主環及次環。在主幹環上的中樞器因為同時連上主環及次環，因此必須為「雙接頭中樞器」 (Dual Attachment Concentrator, 簡稱 DAC)。此中樞器同時扮演一樹狀架構的根點 (Root)。而樹狀架構中的每一個節點因為只連上主環，因此只要是「單接頭中樞器」(Single Attachment Concentrator, 簡稱 SAC) 即可。至於每一個葉點則因為只連上主環，因此是單接頭工作站 (Single Attachment Node), 即 Class B 工作站。如果主幹環斷裂，則網路會自動重組織使得主幹環成為只有主環的單環網路 (Wrapped Ring)。而在每一個樹狀架構中，雙纖線只用來提供主環的傳送與接收路徑。

圖8-9 FDDI 網路的實體架構

在網路上所有的工作站與中樞器最多只能形成一個雙環網路，而且任何一個合法架構的子架構 (Subset) 也是合法的。例如一個 FDDI 網路可以簡單到只含有一個樹狀架構而不含主幹環，如圖8-10 所示。因為不含主幹環，所以只能形成單環網路。而樹狀架構的根點因為不連接主幹環，因此可以用「無接頭中樞器」(Null Attachment Concentrator, 簡稱 NAC)。最簡單的 FDDI 網路是只有一個無接頭中樞器加上幾個 FDDI 工作站 (通常為 4 或 8 個工作站)。

因此，網路可以有五種不同的實體架構:

l 含樹狀雙環架構 (A Dual Ring with Trees)

l 不含樹狀雙環架構 (A Dual Ring without Trees)

l 含樹狀單環架構 (A Wrapped Ring with Trees)

l 不含樹狀單環架構 (A Wrapped Ring without Trees)

l 單一樹狀架構 (A Single Tree)

圖8-10 只含單一樹狀架構之 FDDI 網路

圖8-11(a) 所示為一個具有三個樹狀架構的雙環網路。其樹狀架構則如圖8-11(b) 所示。其主幹環包含工作站 2,3,4,6, 其中工作站 2,4,6 為雙接頭中樞器，工作站 3 為 Class A。另外工作站 7 為單接頭中樞器，其他的工作站則是 Class B。圖中次環為反時針方向，經過工作站 2,6,4,3,2。其他部份則屬於主環。三個樹狀架構分別是 (2,1,11,10), (4,5), 及 (6,7,8,9)。

邏輯架構是指訊標和其他訊框在網路中傳遞的路徑。也就是說工作站使用訊標來傳送訊框的順序。不論網路的實體架構如何連接，其邏輯架構最多只能有二個邏輯環: 主環及次環。如果主幹環發生故障則只能有一個邏輯環存在。如果主幹環發生多個不相鄰的故障，則可能變成許多個 FDDI 次級網路。每一個次級網路都有一個邏輯環存在，可以獨立運作，但彼此之間不能互相溝通。如圖8-11(a) 中，其邏輯架構為:

主環: A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,S,T,U,V,W,X,A。

次環: C,T,S,J,I,F,E,D,C。

圖8-11 FDDI 網路架構範例

FDDI 網路因為有較大的頻寬 (100Mbps) 及提供雙環容錯功能而常常被規劃為校園網路或企業網路中的骨幹網路。此骨幹網路上則通常連接若干部「路徑器」(routers) 及「橋接器」(bridges)，如圖8-12 所示。路徑器或橋接器則連接若干個區域網路，而每個區域網路負責連接每個部門的工作站。路徑器通常還連接廣域網路以提供與遠方網路互通的路徑。除了連接橋接器與路徑器外，FDDI 網路上也常直接連上中樞器，其上可串接其他中樞器或工作站。這些工作站通常是多媒體工作站或是需要較大傳輸頻寬的伺服器。

圖8-12 FDDI 網路應用範例（骨幹網路）

一般來說，連接在 FDDI 雙環骨幹網路上的 FDDI 樹狀網路架構中，除了根點中樞器為 DAC 外，其他中樞器都是 SAC。SAC 的缺點是當其與 DAC 間的線路斷裂時會使得其下的子樹狀網路被隔離。為了提升其容錯能力，此 SAC 可改用一個 DAC 並且同時與兩個在骨幹網路上的 DAC 連結。如圖8-13 所示, DAC3 與 DAC1, DAC2 各有一條傳輸線。此種架構稱為「雙宿」(Dual Homing) 架構。在正常的狀況下，此 DAC 的一條線路處於備份狀態（如圖中DAC3-DAC2 間的虛線），此時以 DAC３為根點的樹狀網路隸屬於 DAC1。當 DAC1-DAC3 間的線路斷裂時則啟用 DAC2-DAC3 間的線路，此時以 DAC３為根點的樹狀網路隸屬於 DAC2。

圖8-13 FDDI 網路之雙宿架構

此節介紹 FDDI 環狀網路的通訊協定。FDDI 網路利用訊標來控制工作站傳送訊框的順序。在正常的情況下，網路上有一個訊標沿著邏輯環的順序在工作站之間傳遞（依順時針方向或反時針方向）。工作站必須得到一個訊標才可以傳送訊框，否則只能接受及轉送訊框。而當工作站辨認出其所收到的是一個訊標時，便將訊標暫時留住不再轉送出去。當訊標被完整的收到後工作站才會開始傳送一筆或多筆訊框。當工作站將訊框傳送完之後便立刻傳遞一個新的訊標給下一個工作站。下一個工作站如果有訊框要送便可以利用這個訊標來傳送訊框。否則便將訊標再轉送給下一個工作站。當工作站辨認出其所收到的是一筆訊框時，便檢查該訊框是否送給自己。如果是，則將訊框拷貝起來並且轉送出去。如果不是，則只能將訊框原封不動的轉送出去。在網路上傳送的訊框在繞了一圈之後必須由傳送者負責清除。我們以一個例子來說明此通訊協定之運作情形。如圖8-14 所示，網路上共有四個工作站 A,B, C,D。工作站傳送訊框的順序如下:

(a) 工作站 A 等待訊標以便傳送訊框。

(b) 工作站 A 取得訊標並且將之侵佔後開始傳送一筆訊框 F₁ 給工作站 C。

(c) 工作站 A 將訊框 F₁ 傳送完之後立刻送出一個訊標。

(d) 工作站 C 拷貝訊框 F₁。

(e) 工作站 C 繼續拷貝訊框 F₁，同時工作站 B 也取得訊標並且開始傳送訊框 F₂ 給工作站 D。

(f) 工作站 B 將訊框 F₂ 傳送完之後立刻送出一個訊標。此時工作站 D 進 行拷貝訊框 F₂ 的工作，而工作站 A 則進行清除訊框 F₁ 的工作。

(g) 工作站 A 將訊框 F₁ 清除後讓訊框 F₂ 及訊標繼續通過。工作站 B 則開始清除訊框 F₂。

(h) 工作站 B 沒有其他訊框要送，因此讓訊標自由通過。

　

　

　

　

　

　

　

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g) (h)

圖8-14 FDDI 網路訊標通訊協定運作範例

由以上的說明可知 FDDI 訊標環狀網路在處理訊標時有二個重要的特性:

FDDI 工作站在取得訊標時是將其全部侵佔，而不像 IEEE 802.5 訊標環狀區域網路中只改變某一個位元的值。因此 FDDI 網路沒有「自由訊標」和 「忙碌訊標」 的區分。

FDDI 工作站將訊框傳送完之後便立刻送出一個新的訊標，而不像 IEEE 802.5 必須等到訊框的前頭部份繞一圈回來之後再送出訊標。

FDDI 網路與 IEEE 802.5 網路都是訊標環狀網路。它們在訊標的處理上有如此的差異主要是因為二者在傳送速率的差距太大 (100 Mbps: 4 Mbps)。因為FDDI 網路的速度較快 (100Mbps)，其每一個位元的時間相對的較小 (10ns)。工作站要在這麼短的時間內完成辨認及變更某一位元的值是很困難的。因此，網路無法達到一個位元延遲 (1-bit delay) 的境界。其每次收到一個訊標的延遲為訊標的長度。雖然如此，其延遲時間仍然很短，因為訊框的傳輸速度非常快。IEEE 802.5 網路必須等到訊框的前頭部份繞一圈回來之後再送出訊標。其主要原因是要得到訊框前頭部份有關優先權等級的資訊，如訊標之優先權等級，其他工作站曾預約過的最優先權等級。工作站必須根據這些資訊來決定其所送出之自由訊標上之優先權等級。 FDDI 網路在優先權等級的處理上是採用另外一套方法（參考第 8.5 節)，並沒有將有關優先權等級的資訊放在訊標中。因此工作站不必等到訊框的前頭部份繞一圈回來之後再送出訊標，以免浪費頻寬。

由於 FDDI 網路的頻寬達到 100Mbps, 因此較容易支援不同性質的訊框傳送。在頻寬的分配上必須滿足二個基本要求:

能夠同時讓「流水式資料」(Stream Traffic) 與「爆發式資料」(Bursty Traffic) 在網路上傳送。

能夠提供二個工作站之間的「多重訊框對話」 (Multiframe Dialogue)。

所謂「流水式資料」是指資料傳送的特性如細水長流般，每次送的資料量不大，但卻常常有資料要送。例如電話聲音的對談，視訊會議，多媒體會議等等。這類的資料通常都具有即時傳送的要求 。所謂「爆發式資料」是指資料傳送的特性如突然爆炸般，偶而才傳送一次，但每次送的資料量非常大。例如一個檔案的傳送，一筆至資料庫讀取大量資料的交易等等。這類的資料通常都沒有即時傳送的要求。相較之下，流水式資料應該比爆發式資料具有較高的優先權。

為了滿足第一個要求，網路定義了二種傳送模式:「同步傳送」 (Synchronous)及「非同步傳送」(Asynchronous)。同步傳送用來支援流水式資料，而非同步傳送用來支援爆發式資料。其頻寬分配的方法如下:

網路上每一個工作站都有一個值相同的「目標訊標環繞時間」(Target Token Rotation Time，簡稱 TTRT）。至於此值大小則需要由所有的工作站在適當的時機利用通訊協定來協商（參考第 8.7 節）。

在頻寬的分配上，每一個工作站都可以有一個不同大小值的「同步分配量」（Synchronous Allocation, 簡稱 SAi)。在分配的時候必須滿足下列之公式:

SAi + D-max + F-max + Token-Time <= TTRT (8-1)

其中

SAi = 工作站 i 的同步分配量。

D-max = 訊號在網路上傳遞一圈所需要的時間。

F-max = 傳送一個最長訊框所需要的時間。

Token-Time = 傳送一個訊標所需要的時間。

開始時 SAi = 0，經由 SMT 通訊協定的運作，每個工作站會有一個適量的 SA 值。當工作站收到訊標時便

計算出上次收到訊標到現在的時間（即訊標環繞一圈的時間），定為TRT (Token Rotation Time)。然後

設定其「訊標持有時間」 (Token Holding Time, 簡稱 THT) 為 TRT 的值 (THT = TRT)。

讓 TRT = 0 並且開始重新計算其值（為了下一次收到訊標時計算使用）。

開始傳送最多 SAi 時間的同步訊框。此時 THT 的值不變。

當同步訊框送完之後再讓 THT 從其設定值 (TRT 的值 ) 開始啟動計時。此時只要 THT 的值小於 TTRT 的值 (THT < TTRT) 便可傳送非同步訊框。當然在傳送非同步訊框的同時，THT 的值是繼續增加的。

非同步訊框又可分為八種不同的優先權等級。對於每一種優先權等級也設有「訊標持有時間」 (Token Holding Time for Priority i, T_PR(i)), T_PR(i) <= TTRT，其值代表一個訊標在環繞一圈之後仍然允許優先權等級 i 的訊框被傳送的最大時間。因此當考慮非同步傳送的優先權等級時，在 THT 從其設定值開始計時後，只有 THT < T_PR(i) 才可以傳送優先權等級 i 的非同步訊框。非同步訊框的傳送是由最高優先權等級 (i=7) 開始。只有當最高優先權等級的非同步訊框傳送完而還有剩餘時間時，才可以傳送次高優先權等級的非同步訊框。

這個訊框傳送的通訊協定就是著名的「定時訊標環繞通訊協定」(Timed Token Rotation Protocol，簡稱 TTR 通訊協定)。以下例子說明頻寬分配的運作情形。如圖8-15 所示，網路上有四個工作站。為了容易說明，假設每一筆訊框的長度是固定的，而且不考慮訊標在網路上傳送及傳遞所需要的時間 (Token-Time = D-max = 0)。例子中所使用的時間單位為傳送一筆固定長度訊框的時間。網路之參數設定如下:

l TTRT = 10 （10個訊框時間）。

l SAi = 2 （2個訊框時間）, i = 1,2,3,4 （每一個工作站分配相同之 同步頻寬）。

l 每一個工作站只有一種優先權等級的非同步訊框。

開始時假設沒有工作站要傳訊框，再加上不考慮訊標在網路上傳送及傳遞所需要的時間。因此，每一個工作站的 TRT 值皆為 0 (連續二次收到訊標的時間間隔為零）。此時假設每一個工作站都想開始傳送訊框而訊標剛好到達工作站1。由於 TRT=0，工作站 1 可以傳送 2 筆同步訊框 (SAi = 2) 及 10 筆非同步訊框 (TTRT-THT = 10)。然後將訊標傳給下一個工作站。當工作站 2 收到此訊標時，其 TRT 的值已經為 12 (因為前一個工作站持有訊標的時間為 12 單位時間）。由於此值已經大於 TTRT，因此在送出二筆同步訊框後，便必須將訊標釋出而不能繼續傳送非同步訊框。在這一輪中，工作站 3 及工作站 4 也面臨相同的情形，不過其 TRT 的值因每個工作站都可傳送二筆同步訊框而分別為 14 及 16。

在第二輪中，工作站 1 的 TRT 已經為 18 (2+10+2+2+2)，因此只能送出二筆同步訊框。當工作站 2 收到訊標時，其 TRT 的值為 8 (因為從上次收到訊標到現在，網路上共傳送 8 筆同步訊框，包含自己所傳送的二筆）。由於 TTRT-THT=2，因此在送出二筆同步訊框後，仍然可以傳送 2 筆非同步訊框。當工作站 3（工作站 4）收到訊標時，其 TRT 的值為 10，因此在送出二筆同步訊框後，便必須將訊標釋出而不能繼續傳送非同步訊框。

圖8-15 FDDI 網路頻寬分配範例（一）

其他的部份則依此原理運作。我們可以發現在這個例子中，同步訊框使用了 80% 的頻寬而非同步訊框則使用了其餘的 20%。重要的是，如果每一個工作站都有非同步訊框要傳送，則傳送的機會將在他們之間輪流出現，如圖8-15 中灰色長方形所示。此例中，每一個工作站的同步訊框都可以如細水長流般的持續傳送，而非同步訊框卻必須等待較長的時間才有傳送一次的機會。事實上，如果將例子中的參數調整為不規則，則這種現象將更加明顯。

以下是另外一個說明頻寬分配運作情形的例子。如圖8-16 所示，網路上也有四個工作站。同樣假設訊框的長度是固定的，而且不考慮訊標在網路上傳送及傳遞所需要的時間 (Token-Time = D-max = 0)。網路之參數設定如下:

l TTRT = 15 （15 個訊框時間）。

l SA₁ = 4 （4 個訊框時間）, SA₂ = 1, SA₃ = 2, SA₄ = 1。

l 每一個工作站只有一種優先權等級的非同步訊框。

開始時假設沒有工作站要傳訊框，再加上不考慮訊標在網路上傳送及傳遞所需要的時間。因此，每一個工作站的 TRT 值皆為 0 (連續二次收到訊標的時間間隔為零）。此時假設每一個工作站都想開始傳送訊框而訊標剛好到達工作站1。由於 TRT=0，工作站 1 在傳送 4 筆同步訊框 (SA₁ = 4) 及 15 筆非同步訊框 (TTRT-THT = 15) 後將訊標傳給下一個工作站。當工作站 2 收到此訊標時，其 TRT 的值已經為 19 (因為前一個工作站持有訊標的時間為 19 單位時間）。由於此值已經大於 TTRT，因此在送出一筆同步訊框後 (SA₂ = 1) ，便必須將訊標釋出而不能繼續傳送非同步訊框。在這一輪中，工作站 3 及工作站 4 也面臨相同的情形，不過因工作站 3 及工作站 4 分別可傳送二筆及一筆同步訊框而使得其 TRT 值分別為 20 及 22。

在第二輪中，工作站 1 的 TRT 已經為 23 (4+15+1+2+1)，因此只能送出四筆同步訊框。當工作站 2 收到訊標時，其 TRT 的值為 8 (因為從上次收到訊標到現在，網路上共傳送八筆同步訊框，包含自己所傳送的一筆）。由於 TTRT-THT=7，因此在送出一筆同步訊框後，仍然可以傳送七筆非同步訊框。當工作站 3（工作站 4）收到訊標時，其 TRT 的值為 15，因此分別在送出二筆及一筆同步訊框後，便必須將訊標釋出而不能繼續傳送非同步訊框。

在此例子中我們可以發現，同步訊框使用了 8/15 的頻寬而非同步訊框則使用了其餘的 7/15。如果每一個工作站都有非同步訊框要傳送，則傳送的機會也將在他們之間輪流出現，如圖8-16 中灰色長方形所示。此例中，每一個工作站的同步訊框也都可以如細水長流般的持續傳送，而非同步訊框則必須等待更長的時間才有傳送一次的機會。由以上的二個例子我們可以觀察到 FDDI 網路的頻寬分配方法的確可以同時提供傳送流水式資料與爆發式資料的服務。

圖8-16 FDDI 網路頻寬分配範例（二）

以下是一個用來進一步觀察 FDDI 網路頻寬分配情形的例子（請參考圖8-17)。令 A(i,j) 代表工作站 i 所要傳送的非同步訊框中屬於優先權等級 j 的數量。假設網路上仍然有四個工作站，TTRT = 15，T_Pr(7)=14, T_Pr(6)=13。假設每個工作站有足夠的同步訊框要傳送而且有 10 筆優先權等級為七的訊框。工作站1,2,3,4 分別有 8,6,6,4 筆優先權等級為六的訊框。每一個工作站的參數整理如下：

SA1 = 4, A(1,7) = 10, A(1,6)= 8。

SA2 = 1, A(2,7) = 10, A(2,6)= 6。

SA3 = 2, A(3,7) = 10, A(3,6)= 6。

SA4 = 1, A(4,7) = 10, A(4,6)= 4。

開始時仍然假設沒有工作站要傳訊框，再加上不考慮訊標在網路上傳送及傳遞所需要的時間。因此，每一個工作站的 TRT 值皆為 0 (連續二次收到訊標的時間間隔為零）。此時假設每一個工作站都想開始傳送訊框而訊標剛好到達工作站1。由於 TRT=0，工作站 1 在傳送 4 筆同步訊框 (SA1 = 4) 後開始計算是否能傳送非同步訊框。由於此時其 THT=0 因此可將其所有的 10 筆優先權等級為七的非同步訊框傳送出去 (T_Pr(7)-THT = 14-0= 14)。送完時其 THT=10，因此可再傳送 3 筆優先權等級為六的非同步訊框 (T_Pr(6)-THT = 13-10 = 3) 後將訊標傳給下一個工作站。當工作站 2 收到此訊標時，其 TRT=17。由於此值已經大於 TTRT，因此在送出一筆同步訊框後 (SA₂ = 1) ，便必須將訊標釋出而不能繼續傳送非同步訊框。在這一輪中，工作站 3 及工作站 4 也面臨相同的情形，不過因工作站 3 及工作站 4 分別可傳送二筆及一筆同步訊框而使得其 TRT 值分別為 18 及 20。

圖8-17 FDDI 網路頻寬分配範例（三）

在第二輪中，工作站 1 的 TRT 已經為 21 (17+1+2+1)，因此只能送出四筆同步訊框。當工作站 2 收到訊標時，其 TRT=8。由於 THT < TTRT，因此在送出一筆同步訊框後，仍然可以傳送非同步訊框。計算的結果發現可傳送 6 筆優先權等級為七的非同步訊框 (T_Pr(7)-THT = 14-8 = 6)。送完時其 THT = 14 > T_Pr(6)，因此不可再傳送優先權等級為六的非同步訊框，而必須將訊標傳遞出去。當工作站 3（工作站 4）收到訊標時，其 TRT=14=T_Pr(7)，因此只能分別在送出二筆及一筆同步訊框後，便必須將訊標釋出而不能繼續傳送非同步訊框。

到了第六輪時，工作站 1 的所有非同步訊框已傳送完畢，工作站 2 則已傳送7 筆優先權等級為七的非同步訊框。工作站 3 及 4 則分別在第七及第八輪將其優先權等級為七的非同步訊框傳送完畢。在第十輪時，工作站 2 將其優先權等級為六的非同步訊框傳送完畢。在第十二輪時，工作站 3,4 都將其優先權等級為六的非同步訊框傳送完畢。

此例中可以發現，對於非同步訊框，每個工作站都是先將優先權等級較高的訊框傳送完畢後才能傳送優先權等級較低的部份。工作站在傳送相同等級的非同步訊框時也是依照輪流的模式傳送，符合公平的原則。

FDDI 網路的頻寬分配方法需要滿足的另外一個基本要求是「多重訊框對話」。如圖8-18 所示，當一個工作站 A 想要和另外一個工作站 D 做更進一步的對談時（即 Multiframe Dialogue)，可以利用「限制性訊標」(Restricted Token) 來得到所有非同步通訊頻寬的使用權。工作站 A 首先必須收到一個「無限制性訊標」(Unrestricted Token，即一般的訊標），然後將第一筆非同步訊框傳送給工作站 D，並且立即送出一個限制性訊標。當一個工作站收到限制性訊標時，必須檢查前一筆收到的非同步訊框。如果該訊框上的目的地位址等於自己則表示可以利用限制性訊標來進行對談。否則便不能傳送非同步訊框。換言之，只有工作站 A,D 能使用限制性訊標來進行多重訊框對話。當此對談要結束時，工作站 A 或工作站 D 只要將收到的「限制性訊標」還原成「無限制性訊標」釋出即可。請注意多重訊框對話只影響到非同步訊框的傳送。每一個工作站在收到限制性訊標時仍然可以傳送其同步訊框。

圖8-18 多重訊框對話範例

「多重訊框對話」的應用可以推廣到多個工作站之間的對談。這時必須採用網路上的「群播功能」(Multicast)。也就是說，一個群體中的會員可以互相輪流的交談。如圖8-19 所示，假設某一個群體有三個工作站 A,C,E，而群體位址為 G1。當工作站 A 想要和群體中的工作站進行對談時，首先必須收到一個「無限制性訊標」，然後將第一筆非同步訊框傳送出去（目的地位址設為群體位址 G1），並且立即送出一個限制性訊標。當群體中的每一個工作站收到此限制性訊標時，便會發現該訊框上的目的地位址等於自己所加入的群體，這表示可以利用該限制性訊標來傳送非同步訊框進行對談。換言之，只有工作站 A,C,E 能使用限制性訊標來進行多重訊框對話。當此群體的對談要結束時，群體中的任何一個工作站只要將收到的「限制性訊標」還原成「無限制性訊標」釋出即可。

圖8-18 多重訊框對話範例（單一群體管理）

「多重訊框對話」的應用更可以進一步的推廣到讓多個群體同時存在網路上而每個群體輪流使用非同步頻寬。這種應用可能出現在以 FDDI 網路為基礎的多媒體會議系統上。一個會議可能有許多人參加，而系統必須能同時讓多個會議存在。事實上，每一個會議就相當是一個群體，因為會議上任何人的發言都必須讓會議中的人聽到，這就是群播的特性。前一個例子已經說明群體中的會員如何對話。要達到許多群體同時運作則需要在網路上選定一個會議管理工作站。會議的召開及組成必須先向會議管理工作站註冊。會議管理工作站則同時屬於每一個群體。如圖8-20 所示，假設工作站 A 是會議管理工作站，而網路上同時有三個會議（群體）召開。其中群體 G1={A,F,G}, G2={A,I,J,K}, G3={A,B,C}。當會議管理工作站 A 想要讓群體 G1 中的工作站進行對談時，便將收到的「無限制性訊標」吸收掉，然後將會議控制用的非同步訊框傳送出去（目的地位址設為群體位址 G1），並且立即送出一個限制性訊標。當群體 G1中的每一個工作站收到此限制性訊標時，便會發現該訊框上的目的地位址等於自己所加入的群體，這表示可以利用該限制性訊標來傳送非同步訊框進行對談。換言之，只有工作站 A,F,G 能使用限制性訊標來進行多重訊框對話。當會議管理工作站 A 想要讓群體 G3 中的工作站進行對談時，便將收到的「限制性訊標」保留，然後送出一個會議控制用的非同步訊框（目的地位址設為群體位址 G3），並且立即送出一個限制性訊標。這使得群體 G3 中的工作站可以進行對談。當會議要結束時，則必須向會議管理工作站報備，會議管理工作站便將此群體刪除，以後便不會將「限制性訊標」送給此群體。當所有的會議都結束後，會議管理工作站便將收到的「限制性訊標」還原成「無限制性訊標」讓其他的工作站可以繼續使用非同步頻寬。

圖8-20 多重訊框對話範例（多重群體管理）

由以上的討論可以知道網路的頻寬分配主要分為「同步通訊」及「非同步通訊」。而非同步通訊部份又可有「限制性訊標」與「無限制性訊標」的區別。在使用無限制性訊標的訊框中又可再區分為八種不同的優先權等級。圖8-21 所示為當工作站收到一個訊標時的處理流程圖。圖8-22 為網路頻寬分配示意圖。

圖8-21 FDDI 網路訊框傳送流程

圖8-22 FDDI 網路頻寬分配示意圖

FDDI 網路所使用的「定時訊標環繞通訊協定」具有幾個非常重要的特性：

工作站可以經由「工作站管理程序」(SMT Procedures) 要求並且得到具有保障性的頻寬和反應時間來傳送同步訊框。保障性的頻寬 (Guaranteed Bandwidth) 可以使同步訊框不斷的送入網路中而不受其他工作站的影響。保障性的反應時間可以使同步訊框的傳送間隔不至於超出可容忍的極限，滿足即時傳送的要求。

任何工作站連續二次收到訊標的時間間隔小於等於二倍的TTRT。這是因為在連續二次收到訊標之間，所有工作站傳送同步訊框的時間總和小於一個 TTRT 值（根據方程式 8-1）。而可以傳送非同步訊框的時間總和也小於等於一個 TTRT 值（根據非同步訊框的傳送規則）。例如在圖8-14 中，TTRT = 10 而任何工作站連續二次收到訊標之間，所有工作站傳送同步訊框的時間總和 (=8) 小於一個 TTRT 值。相同的，在這之間，所有工作站可以傳送非同步訊框的時間總和也小於等於一個 TTRT 值 （圖中發生在第一輪，由工作站 1 送出 10 個非同步訊框）。

提供網路「頻道使用率」達：(TTRT-RL)/TTRT。其中 RL (Ring Latency) 是指網路在無負載時，訊標空繞一圈所需要的時間。

　

請注意第二個特性在網路的應用上非常的重要。因為任何工作站都可以根據其訊框的性質來要求設定網路上 TTRT 的值。如果是一般的訊框（如檔案傳送）則可設定較大的值。這表示訊框傳送的間隔會較久。如果是即時性的訊框（如傳送聲音、影像）則可要求設定較小的值。這表示工作站將可以較快的收到訊標以便傳送即時性訊框。當然，每次持有訊標的時間也會較短。這種傳送訊框的方式（頻繁而短暫）正好能符合流水式即時性訊框的性質。可是因為任何工作站都可以根據其訊框的性質來要求設定網路上 TTRT 的值，所以可能出現不同 TTRT 值的要求。這時網路會將系統的 TTRT 值設為最小的 TTRT 要求值並通知所有的工作站。如此才能滿足最嚴格的即時要求。當然，這對於一般不需要即時傳送的訊框來說，也可以早點傳送完畢。

對於「定時訊標環繞通訊協定」來說， TTRT 是一個非常重要的參數，其值大小深深的影響到網路運作的效率：

TTRT 值定得小（如 4 毫秒）則可以得到一個平均值較小的訊標環繞時間（4 毫秒）及反應時間（8 毫秒）。當有較緊急的訊框要傳送時，可要求將其值調小以便能較快得到訊標。然而為了達到這個要求，每個工作站每次拿到訊標時只能傳送少量的訊框就必須釋出訊標。這將使得訊標出現在網路上的頻率增高，減少頻寬的有效使用率 (訊標本身並沒有攜帶訊框，因此傳送訊標的時間比率越高表示頻寬的有效使用率越低）。

TTRT 值定得大則可以在網路負載重時得到極高的頻寬使用率。這是因為工作站在得到訊標之後可以傳送較多的訊框才將訊標送出，減少訊標傳送的頻率，增加頻寬的使用率。當然，此時工作站使用訊標的平均間隔變大，較不易滿足即時系統的需求。圖8-23 所示為網路在高負載下，TTRT 值與頻寬使用率之關係。上面的曲線是假設網路包含 50 個工作站，總長度為 10 公里。下面的曲線則假設網路包含 500 個工作站，總長度為 100 公里。我們可以發現頻寬的使用率隨著 TTRT 值的增加而增加。下面的曲線則因為其 RL 值較大所以當 TTRT 值固定時，其頻寬使用率較低。

圖8-23 高負載下 TTRT 值與頻寬使用率之關係

FDDI網路的「監控」(Monitoring)工作是採用分散式的方法由所有的工作站負責。任何一個工作站只要發現網路有不正常的現象便可要求進行網路「初值設定」(Initialization)。至於不正常的現象則包含：

訊標流失。 訊標流失的原因有二個：(1) 訊標在傳遞的過程中受到訊號的干擾而錯誤。(2)工作站收到訊標之後故障。這二種情況都會使網路上因為沒有訊標而造成太久沒有任何活動。

訊框不斷環繞。由於網路上的訊框必須由傳送者負責清除，因此如果工作站在訊框傳送完之後，訊框繞回來之前故障，則會造成訊框不斷環繞的現象。

在錯誤的偵測及更正上則包含三個過程：

l 要求訊標過程 (Claim Token Process)

l 初值重設過程 (Initialization Process)

l 求援過程 (Beacon Process)

過程中則使用了二種控制訊框（格式請參考表 8-1)：

l 求援訊框 (Beacon Frame)

l 要求訊標訊框 (Claim Frame)

任何工作站只要發現網路有初值重設的必要都可以送出「要求訊標訊框」來開始進行「要求訊標過程」。這個過程主要是讓所有的工作站經過協調之後決定一個新的 TTRT 值。由於同時發現網路有不正常現象的工作站可能不只一個，因此也必須解決彼此之間的爭端，而只讓一個工作站成功的要求訊標。其過程如下（如圖8-24 所示)：

每一個欲要求訊標的工作站送出一筆連續很長的要求訊標訊框，並且將其欲設定的值放在訊框欄位中，然後觀察其所收到的要求訊標訊框以便決定：

停止競爭。此時停止傳送本身的「要求訊標訊框」並且將收到的「要求訊標訊框」轉送出去。或

繼續競爭。此時繼續傳送本身的「要求訊標訊框」並且將收到的「要求訊標訊框」吸收掉。

根據以下的仲裁原則：

含有最小 TTRT 值的「要求訊標訊框」具有最大的優先權。

如果二個「要求訊標訊框」上的 TTRT 值相同，則以較長的原始位址(Source Address)，48-位元或 16-位元，具有較大的優先權。請注意訊框格式上有一個位元（參考圖8-12)代表該訊框的位址是 48-位元或 16-位元。

如果 TTRT 值與位址長度都相同，則以位址較大者具有優先權。此時必須將訊框的位址欄讀入後才能比較。

這個競爭過程一直要進行到某一個工作站收到自己送出去的「要求訊標訊框」。這表示該訊框已經環繞一圈並且將所有其他競爭工作站擊敗。而所有的工作站則以最近收到的「要求訊標訊框」（即環繞一圈的訊框）上 TTRT 值為網路的 TTRT 值，達到協調的目的。

圖8-24 要求訊標競爭過程

在要求訊標過程中脫穎而出的工作站（稱為重設工作站）必須負責網路初值重設 (initialization) 的任務。平常工作站是在「正常狀態」下運作。工作站只要收到一個或多個「要求訊標訊框」便進入「初值重設狀態」開始進行初值重設過程。首先，重設工作站會送出一個「無限制性訊標」，此訊標在環繞第一圈時不可以被工作站使用。當工作站看到這個訊標時便會由「初值重設狀態」轉變為「運作狀態」，並且將其 TRT 值重設為 0（如圖8-25 所示)。

重設工作站在收回第一個訊標之後便可以開始傳送其同步訊框及非同步訊框，然後傳遞出一般之「無限制性訊標」，網路於是恢復正常運作。

圖8-25 初值重設過程

網路如果發生嚴重的故障，如線路斷裂，則必須將其隔離。「求援訊框」(Beacon Frame)便是用來偵測及隔離故障的。工作站如果在接收端收不到訊號則進入求援過程。一旦進入求援過程便會連續的傳送求援訊框一直到收到自己所傳送的求援訊框。能收到自己所傳送的求援訊框表示網路故障已經排除，如斷裂線路已被隔離或「網路邏輯環」已由雙環變成單環。此時工作站可以開始進行要求訊標過程，希望取得訊標使用權進而開始初值重設過程及網路之正常運作。

FDDI 網路利用三種技巧來提高網路的可靠度

工作站跳接(Station Bypass)：利用「自動光學跳接交換電路」(Automatic Optical Bypass Switch) 可以將一個故障或關機的工作站跳接使之離開網路。

中樞器(Wiring Concentrator)：利用中樞器上的「跳接交換電路」可以將連在上面的工作站或某一段線路跳接使之隔離。

雙環結構(Dual Ring)：雙環結構可在工作站故障或線路斷裂時重新組織為單環網路如圖8-26 所示，(a)為正常運作的情形，雙環的傳送方向相反。(b)為光纖斷裂時的重組情形，鄰近的二個工作站會自動的將其主環連接上次環形成單環。(c)為工作站故障時的重組情形，鄰近的二個工作站也會自動的將其主環連接上次環形成單環。

(a)正常運作之情形

(b)光纖斷裂時的重組情形

(c)工作站故障時的重組情形

圖8-26 雙環網路重新組織之情形

基本上，訊號編碼所採用的方法和傳輸媒介，傳送訊框速度，以及考慮的成本有密切的關係。由於光纖是屬於傳送類比訊號的媒介，因此有三種將數位訊號轉換為類比訊號的編碼技術可使用：

ASK(Amplitude Shift-Keying)，利用振幅大小來編碼。

FSK(Frequency Shift-Keying)，利用頻率高低來編碼。

PSK(Phase Shift-Keying)，利用相位偏差來編碼。

在高傳送速率的情形下，「頻率調變」和「相位調變」都較難完成，比較昂貴，而且不夠穩定，因此一般都採用「振幅調變」的編碼技巧。振幅調變的編碼方式必須有二種不同的訊號水平來分別代表數位訊號的 “1” 與 “0”，例如可以光的強度來完成調變：

1：以一個脈衝的光代表。

0：以沒有光能來代表。

這種方式的編碼非常簡單，但是有一個嚴重的缺點就是無法達到同步通訊的功能。例如當傳送端送出一長串的 “1” 或一長串的 “0” 時，在光纖上的訊號完全沒有轉變（如果傳送 “1” 則會出現長時間的光，如果傳送 “0”則會有長時間不見光的情形）。這可能會使得接收端無法正確的判斷出所傳送的位元數目，容易造成接收錯誤。尤其是在高速的情形下，每一個位元的時間都非常短（以 100 Mbps 為例，每一個位元的時間只有 1/100 微秒），只要同步上稍有偏差就會造成接收錯誤。解決這個問題的方法之一是設法將傳送訊號的時序 (clock) 和訊號結合在一起傳送，如此一來，接收端可以利用此時序來讀取訊號，達到同步的功能。例如 IEEE 802.3 CSMA/CD 網路所採用的「曼徹斯特」編碼和 IEEE 802.4 Token-Bus 網路所採用的「差動式曼徹斯特」編碼都會在每一個位元的時間中間有一個電位的轉換（高電位到低電位，或低電位到高電位），因此具有同步的功能。

為了解決「振幅調變」的編碼技巧無法達到同步通訊的問題，我們可以將原來的訊號先經過某一種編碼使它先具有變化的特性，然後再使用振幅調變的技巧來編碼。例如可以將原訊號先經過「曼徹斯特」編碼後再採用「振幅調變」編碼。這樣就可以解決同步問題了。不過這種方法也有一個重大的缺點，那就是效率不佳。一個位元時間內其傳送訊號因為有變化可能要用二個訊號來表示。換言之，訊號變化的頻率是訊框傳送速率的二倍。為了達到 100 Mbps 的傳送速率，訊號頻率必須有 200 Mbaud。除了效率不佳外，成本的負擔也較大。

FDDI 網路採用「4B/5B」編碼法來克服同步及效率的問題。所謂「4B/5B」 編碼法是將欲傳送的訊框排成位元串，然後將每一組連續的四個位元轉換成五個位元，而這五個位元中的每一個位元則使用「振幅調變」來編碼。轉換的對照表如表 8-2 所示。為了容易區別，我們將五個位元的字串稱為「符號」(Symbol)。例如“00000” 代表「Q-符號」而 “11111” 代表「I-符號」。由於四個位元的所有可能組合有 16 種而五個位元的所有可能組合有 32 種，因此我們可以挑選五個位元中 16 種較「好」的符號來代表原來的 16 種位元串。所謂較好的符號是指 “0” 與“1” 的數目較平衡者。如此一來，不論原來位元串的情形如何，轉換之後就不會有連續太長的 “0” 或連續太長的 “1”。例如原來是 “000000000000” 的位元串將轉換為 “111101111011110”，而原來是 “111111111111”的位元串將轉換為“111011110111101”。

事實上，這 16 種代表原來位元串的符號有一個非常重要的特色，那就是無論如何排列組合，其所組成的位元串中連續 “0” 的最多只有三個（例如 “0010,0001” -> “10100,01001”），而連續的“1”最多只有八個（例如“0111,0000” -> “01111,11110”）。這表示經過振幅調變編碼之後，所傳送的訊號在光纖上最多只有連續三個位元的時間不見光而最多只有連續八個位元的時間見光。這對於解決同步問題已經有相當大的進展。不過為了更精確起見，對於可能連續八個位元的時間見光的問題還要更進一步的解決。那就是將經過 4B/5B 編碼的訊框再編碼一次。此第二階段的編碼可採用 NRZI(Nonreturn to Zero Inverted) 編碼或是 NRZ-M(Nonreturn to Zero-Mark) 編碼，其編碼方法為

1：在位元期間的開始一定有一個轉換，“1” 到 “0” 或 “0” 到 “1”。

0：在位元期間的開始沒有轉換 。

圖8-27 所示為 NRZI 編碼的一個例子。這種編碼對於連續的 “0” 沒有任何影響但是卻可以將連續的 “1” 調變成非常有規律的方形波。因此非常適合用來解決前面提到的問題。

圖8-27 NRZI 編碼範例

圖8-28 所示為 FDDI 工作站實體層的功能方塊圖。由於使用 4B/5B 編碼方法，為了達到 100 Mbps 的訊框傳送速率，必須使用 125 MHz 的頻率來進行編碼及解碼的工作。

圖8-28 網路實體層功能方塊圖

在環狀網路中，一個工作站在接受一筆訊框時除了可以讀取其訊號外，還必須將訊號還原之後再轉送出去。因此，網路界面卡的功能也相當於是一個「訊號增益器」。訊號增益器在其所收到的訊號中過濾出傳送時序並且用來讀取往後的訊號及傳送訊號給下一個工作站。這種過濾出來的時序可能因為訊號本身在傳送時受到干擾及失真而不規則。這將會影響訊號的讀取及傳送。因此，網路必須有一個方法來消除這種時序變異的現象。IEEE 802.5 網路是採用一個「主時序」的策略，由擁有該主時序的訊號增益器（訊標監督者）來負責消除這種時序變異的現象。其方法是使用一個具有彈性的緩衝器。此緩衝器的內部暫存的位元數隨著過濾後的時序與主時序的差異而增加或減少。這種技術可以解決輕微時序變異的現象，但是網路上能夠連接的工作站總數仍然受到限制。這是因為如果網路工作站太多（線路接得太長）則時序變異的影響將會累積到無法解決的程度。

這種集中式時序的策略並不適合於 100 Mbps 的光纖環狀網路。因為在 100 Mbps 的傳送速率下，每一個位元的位元時間只有 10 ns，這會使得訊號更容易受到失真的影響，結果需要使用非常昂貴的「相位鎖定迴路線路」(Phase-Locked Loop)。因此，網路採用了「分散式時序」的策略。即每個工作站都擁有自己的主時序及緩衝器，而且緩衝器至少要能容納十個位元。工作站利用訊號中過濾出來的時序將訊號寫入緩衝器中，而用自己的時序將訊號由緩衝器讀出轉送給下一個工作站。這種分散式時序的技術可以使時序變異的錯誤減到最少並且提供較穩定及可靠的系統。如圖8-28 中所示，每一個工作站都有一個彈性緩衝器 (Elasticity Buffer)。由於每一個工作站都可以產生正確時序的訊號，因此網路上可連接工作站的總數並不受到時序變異的限制。不過為了網路的傳輸延遲不要太大，工作站的總數（網路的長度）還是要受到管制的。而緩衝器的容量反而限制了每一筆訊框的最大長度為 4500位元組。

FDDI 網路與 IEEE 802.5 網路雖然都是環狀網路而且都是利用訊標來控制工作站傳送訊框的順序。然而它們之間還是存在著極大的差異，如表 8-3 所示。

表8-3 FDDI 與 IEEE 802.5 特性差異表

FDDI 網路的實體層線材除了標準的光纖外，還有「低價位光纖」(Low-Cost Fiber)、「雙絞線 PMD」(Twisted-Pair PMD)、及「同步光纖網路」(SONET)。以下我們分別說明這些不同線材的特性。

當 FDDI 網路規格在 1990 年制定完成時，大家就體認到高價位的光元件將是 FDDI 網路快速普及化的障礙之一。要從較低速的乙太網路或訊標環狀網路升級到 FDDI 網路，我們必須在建築物中重新佈線，安裝 FDDI 網路中樞器，FDDI 網路界面卡，及新的網路軟體等等。雖然所有相關元件的價位持續在下降中，其價格仍然偏高。因此，尋找一個較低價位的標準是一個非常重要的事。經過一番努力之後，選定了一個新的 PMD 標準，稱之為「低價光纖 PMD」 (Low-Cost Fiber PMD,(LCF-PMD))。顧名思義，委員會原本想尋找一種比 FDDI標準所使用的「多模式光纖」(Multimode fiber, MMF) 還便宜的光纖。例如「塑膠光纖」(Plastic fiber) 及 200/230 um 光纖 也都被考慮到，不過後來大家知道價格昂貴的原因主要在於光元件（傳送器及接收器）而不是光纖，因此就不採用這二種光纖。當然，尋找較低功率光元件的工作也開始進行。

LCF-PMD 可以允許在任何 FDDI 線路上使用較低成本的傳送器及接收器。這些元件之所以較便宜是因為相對於原來的 PMD (稱為 MMF-PMD)，它們有較高的雜訊容忍度及使用較低的功率。當然，光纖的長度也會減少。LCF-PMD 可以允許的最大長度是 500 公尺而 MMF-PMD 可以允許的最大長度是二公里。幸好的是，500 公尺對於在一棟建築物內的網路連線來說已經相當足夠。也就是說，只有建築物間超過 500 公尺的才需要使用較貴的 MMF-PMD 元件。事實上，只要每一段的線都滿足長度的限制，一個 FDDI 網路可以同時包含有 LCF, MMF, SMF (Single-mode fiber), SONET (Synchronous Optical Network), 及銅線電纜。

表8-4 所示的是比較 LCF-PMD 和 MMF-PMD 在設計上的幾個不同關鍵點。詳細情形說明如下：

LCF-PMD 所使用的波長和 MMF-PMD,SMF-PMD 相同，都是 1300-nm。當初也有人提議採用 850-nm 的波長，因為 IEEE 802.3 10BASE-F 光纖乙太網路及 IEEE 802.5J 光纖環狀網路也採用此波長。這種元件因為使用的較普遍因此也較便宜一點。不過，使用這種元件將會有不匹配的問題。使用者必須記得傳送端元件的波長，並且在接收端也使用相同波長的元件。每一次傳送端更換不同波長的元件，接收端也必須更換相同波長的元件，相當不方便。相反的，如果在兩端都使用相同的波長，則使用者只要注意到長度的問題。這是因為只要長度小於 500 公尺，傳送端及接收端可以任意使用 LCF 元件或 MMF 元件，而不會有不相容的問題。

LCF-PMD 所使用的光纖和 MMF-PMD 相同，都是 62.5/125-um 「漸進指數多模式光纖」(Graded-Index Multimode Fiber)。起初，也有人提議使用「塑膠光纖」及 200/230 um 「階段指數光纖」(Step-Index Fiber)。雖然這種光纖較便宜，但是，塑膠光纖有較大的訊號衰減問題，因此會使長度受到較大的限制。至於 200/230 um 光纖雖然可以輸入較多的功率 (光纖較粗）及有較便宜的連接器，但是，較粗的光纖也意味著會有較多的擴散而導致較低的頻寬。這種光纖的「頻寬距離乘積」(Bandwidth-distance Product) 預測值為 30 MHz-km ，而實際上測量可達到 80 MHz-km (用 800 MHz 可傳送 100 公尺）。另位由於 200um 光纖的訊號衰減為 16 dB/km（62.5/125 um 光纖的訊號衰減為 2dB/km），因此其傳送器將需要使用更大的功率。

除了 62.5/125-um 光纖，MMF-PMD 還可以使用 50/125-um, 85/125-um, 及 100/140-um 光纖。LCF-PMD 則除了這些光纖之外，還可以使用 200/230-um 光纖。

MMF-PMD 所採用的「雙工連接器」 (Duplex Connector) 是針對 FDDI 網路而設計的，由於產量較少，價格相當昂貴。如果使用「單工連接器」(Simplex Connector) 則可以節省一筆可觀的費用。事實上，許多 FDDI 網路的安裝都已經使用這種連接器。但是，LCF 委員會則希望使用雙工連接器以避免因為誤接而將兩個傳送端接在一起。於是提出了一種「雙工用戶連接器」(Duplex Subscriber Connector (SC))，如圖8-29 所示。這種連接器是日本所採用的標準，是「光纖連接器」(Fiber Connector) 的加值改良版，於1984 年推出，採用「推拉式」(Pull-Push) 界面。相對於必須用手指頭旋轉的連接器，這種連接器可以減少連接器之間所需要的空間。對於中樞器來說，可以將較多的連接器併排安裝而增加埠數並且節省許多組裝的成本。

在美國，「直接尖端連接器」(Straight Tip Connector, ST) 又較 SC 連接器或 FC 連接器來得普及。有一些公司已經提供和「雙工-SC」連接器的規格完全符和的「雙工-ST」連接器。經過激烈的辯論後（一般稱之為「連接器第二次世界大戰」(Connector War II)），「雙工-SC」連接器被選為主要的連接器而「雙工-ST」連接器則被建議為替代連接器。

圖8-29 Duplex-SC 連接器

以成本的觀點來說，即使減少傳輸器少量的傳輸功率與接收器少許的動態範圍也都可以節省許多成本。LCF-PMD 減少傳輸器 2dBm 的傳輸功率（成為 （-22,-14)dBm) 及接收器 2dBm 的動態範圍（成為（-29,-14)dBm)。這表示訊號能量在光纖上可以容忍的最大流失為 7dB (= 29-22) 而不是在 MMF 中的 11dB。這個容忍度足以使光纖的長度達到 500 公尺。

MMF 光纖的長度之所以限制為 2 公里的主要原因便是「色彩擴散」(Chromatic Dispersion) 的現象。因此， MMF-PMD 中的色彩擴散參數便要非常小心的設計，包括擴散曲線的斜率。由於擴散現象對於頻寬的影響和光纖的長度成反比。對於 500 公尺或更短的光纖來說，經過色彩影響之後的頻寬仍然足夠用來傳送 FDDI 的訊號。因此，色彩擴散現象並不會對 LCF-PMD 造成問題，而 LCF 光纖也就沒有制定色彩擴散參數的規格。事實上，有關頻譜寬度的規格也被省略掉。這使得傳送端不必接受頻譜寬度的測試而可以生產較低成本的收發器。

由於 LCF-PMD 採用和 MMF-PMD 相同的光纖並且將長度由 2 公里減少為 500 公尺，因光纖擴散而導致脈衝變寬的問題也變成微不足道。脈衝上升/下降的時間也較不嚴格。節省下來的時間可分配給傳送器及接收器使得這二種元件在處理訊號的設計上有較寬裕的時間，因而節省成本。LCF 的傳送器可以有 4.0 ns 的脈衝上升/下降時間而 MMF 的傳送器則只能有 3.5 ns 的時間。因此，LCF 可以使用較低品質（較便宜）的傳送器。相同的，LCF 的接收器只被要求接收上升/下降時間少於 4.5 ns 的脈衝而 MMF 的接收器則必須接收上升/下降時間少於 5.0 ns 的脈衝。這也意味著 LCF 接收器必須處理的工作較少，成本較低。

當 FDDI 網路的產品第一次在市場上出現時，人們就體認到為了 FDDI 網路而必須將整棟建築物的線路換成光纖幾乎是不可能的事。即使你只是想將同一層樓中的二個 FDDI 工作站相連，也需要拉光纖線。將整棟建築物的線路換成光纖是非常費時費錢的事，因此，除非有絕對的必要，否則一般人是不會輕易嘗試的。

除了光纖本身的成本外，FDDI 設備中所使用的光元件相對於其他區域網路所使用的電子元件來說也是相當昂貴的。這使得許多製造廠商開始尋求在現有的銅線上傳送 100 Mbps 的可能性。最後終於決定在高品質的銅質電纜（具保護層的或是同軸電纜）上傳送 100 Mbps 是可行的，尤其是當工作站間的距離小於 100 公尺時。重要的是，銅質電纜的成本較光纖少得多，而且其收發器的成本也較光纖收發器的成本要便宜得多。

事實上，一個 FDDI 網路可以同時包含有銅質電纜和光纖。因此，像在辦公室範圍的短距離便可以使用為電話系統或其他區域網路應用而已佈設的銅質電纜。這種作法可以節省許多經費而且可以很快的將一般的區域網路提升到 FDDI 網路。目前在市面上已經可以買到支援 FDDI 網路的同軸電纜及遮蔽式雙絞線(STP), 有效長度為 100 公尺。根據調查，在辦公室範圍內的電纜有 98% 的長度小於 100 公尺，而有 95% 的長度小於 50 公尺。因此，將現有的區域網路提升到以銅質電纜為主的 FDDI 網路應該不是一件困難的事。

適合 FDDI 網路使用的雙絞線 PMD (Twisted-Pair PMD, 簡稱 TP-PMD)目前正在發展中。其最主要的考慮因素如下：

無遮蔽式雙絞線(UTP) 是目前大部分辦公室中所使用的電纜。如果 FDDI 網路能利用 UTP 來傳送那將是 FDDI 網路的一大勝利。不過，要在 UTP 上傳送 125Mbps 的訊號會比在同軸電纜或是 STP 上傳送來得困難。 首先我們要考慮的是在 UTP 及 STP 上要採用相同或不同的編碼技術。結果決定採用相同的編碼技術。第二個要考慮的是要採用哪一種等級的 UTP 雙絞線。由於第五等級的雙絞線 (EIA Category 5) 較第三等級的雙絞線 (Category 3) 更容易處理，因此 TP-PMD 標準將不支援第三等級的雙絞線。不過，有一個長期的 TP-PMD 工作群正在研究使用第三等級雙絞線的可能性及相關問題。

在銅線上傳送高頻的訊號會使得訊號衰減的情形更為嚴重。因此，為了維持一個高的訊號/雜訊比率，我們必須增加訊號的能量或使用一些特別的編碼技術來產生低頻的訊號。但是增加訊號的能量同時也會增加干擾，因此，使用特別的編碼技術是絕對需要的。

在銅線上傳送高頻訊號的最大問題就是「電磁波干擾」(Electromagnetic Interference, EMI)。FDDI 的訊號在經過 4B/5B 的編碼後其傳輸速率為 125 Mbps。再加上使用 NRZI 編碼，其最終的訊號頻率是 62.5 MHz。在這個頻率之下，銅線就好像是一個廣播的天線。也就是說，銅線的電磁波輻射會和無線電及電視的電波訊號互相干擾。這種干擾隨著訊號頻率的增加而增加。FCC (Federal Communications Commission) 對於 EMI 的限制非常嚴格，因此 FDDI 的傳送器能使用的能量也受到限制。相對的，銅線的長度也受到限制。

解決 EMI 問題的方法之一是採用 STP 線。這種線的特殊金屬保護層可以避免訊號的干擾。另外一個解決的方法是利用編碼的技術來產生較低頻的訊號。這將使得 FDDI 可以使用最普及的 UTP 線。目前這種編碼技術已經發展成功，稱為 MLT-3 (Multilevel Transmission 3)，因為它使用了具有三種電位水平的編碼技術。這種編碼技術可以使訊號的頻率減為原來的一半。

基本上，MLT-3 是將 NRZI 的技術擴展到三種電位水平，因此又稱之為 NRZI-3。這三種電位水平分別用「+1」,「0」,及「-1」來表示。和 NRZI 一樣，其編碼方法為：

“1”：在位元期間的開始一定有一個轉換。

“0”：在位元期間的開始沒有轉換 。

不同的是，連續的轉換其電位的變化也是一致的（往電位增加的方向或往電位減少的方向）除非電位已達高低的極限（+1 或 -1)。此時便往相反的方向轉換。此方法的電位轉換圖包含四個狀態： +1, 0+, 0-, -1，如圖8-30 所示。每一種狀態代表系統的訊號水平而輸入的位元則以弧表示。因此，如果訊號的電位水平在 +1 而有一個 "0" 位元要傳送，則在下一個位元期間，訊號的電位水平將維持在 +1。換言之，如果有一個 "1" 位元要傳送，則訊號的電位水平將轉換到 0 (狀態 0-)。在這個狀態之下，另外一個 "1" 位元將使得訊號的電位水平轉換到 -1。

圖8-30 MLT-3 狀態轉換圖

為了瞭解多水平編碼技術對訊號頻率的影響，我們用一個例子來說明。如圖8-31 所示，假設我們使用 NRZI 及 MLT-3 編碼技術來處理一連串的 "1"。在 NRZI 中，每一個訊號週期包含二個位元時間。以 FDDI 的 125 Mbps 傳輸速率來說，訊號的頻率為 62.5 MHz。在 MLT-3 中，每一個訊號週期包含四個位元時間。因此，其訊號的頻率為 31.25 MHz。

圖8-31 NZRI 及 MLT-3 編碼範例(一連串之“1”)

雖然 MLT-3 和其他的編碼技術可以降低訊號的頻率，但仍然不能滿足 FCC 對 UTP 的 EMI 要求。另外一種減少干擾的方法是將訊號打亂使得能量平均分佈到一些特定範圍的頻率上而不是只在一個頻率上。

圖8-32 所示為 TP-PMD 所使用的 RJ-45 連接器及 DB-9 連接器。這兩種連接器都是電腦及通訊工業常用的連接器，因此普及率非常高而且價格非常便宜。

(a) DB-9 連接器 (b) RJ-45 連接器

圖8-32 RJ-45 連接器及 DB-9 連接器

「同步光纖網路」(Synchronous Optical Network, 簡稱 SONET) 是由 ANSI 及 Exchange Carriers Standards Association (ECSA) 為了數位光纖傳輸而所共同開發的一個標準。如果你想要向電話公司（或電信局）租一條光纖線，她可能就會提供你一條「SONET 線」，而不是一般的光纖線。一條 SONET 線可以讓電話公司將光纖的大量頻寬分配給許多客戶同時使用。標準也已經通過 CCITT (International Consultive Committee on Telegraphy and Telephonics) 的認可。不過，CCITT 版本和 ANSI 版本有稍微不同。CCITT 的版本稱之為「同步數位階層」(Synchronous Digital Hierarchy，簡稱 SDH)。

一個 SONET 系統可以用一些事先規劃好的速率來傳輸。這些速率在 ANSI標準中稱為「同步傳輸訊號」(Synchronous Transport Signal level N，簡稱 STS-N)。其中最低的傳輸速率 STS-1 是 51.84 Mbps。其他的 STS-N 傳輸速率則是此傳輸速率的 N 倍。例如，STS-3 的傳輸速率是 155.52 Mbps，而 STS-12 的傳輸速率是 628.08 Mbps (參考表8-5）。在光訊號的相對速率稱為「光載波」(Optical Carrier level N，簡稱 OC-N)。因為在 SONET 中每一個位元都是用一個脈衝的光來傳送（沒有使用 4B/5B 編碼），因此 OC-N 的傳輸速率和 STS-N 的傳輸速率是相同的。

在 CCITT/SDH 標準中，傳輸速率是設計成「同步傳輸模組」(Synchronous Transport Module level N，簡稱 STM-N)。其中最低的傳輸速率 STM-1是 155.52 Mbps。其他的 STM-N 傳輸速率則是此傳輸速率的 N 倍。

無論是哪一種標準，有一部份的頻寬是用來做網路傳輸控制之用，稱為網路負擔 (Network overhead)。使用者真正可以使用的傳輸速率也一併列在表中。

SONET 的「實體層轉換」(SONET Physical-layer Mapping, SPM) 元件將目前 FDDI 實體層的輸出（經 4B/5B 編碼之位元串）放入一個 STS-3c「同步負載封包」(Synchronous Payload Envelope, SPE) 中。一個 STS-3c SPE 可載送 2349 個位元組，並且安排成 9 行，每一行有 261 個位元組，其中有 9個位元組是屬於「路徑負載」(Path overhead)。因為每 125us 必須傳送一個SPE，真正可得到的頻寬是 (2349x8)/125 = 139.264 Mbps，這比 FDDI 網路所需要的 125 Mbps 還要大。其他多出來的頻寬則可以用來提供網路控制及為了解決時序變異所需要的填塞位元 (Stuff bits)。

表8-5 SONET/SDH 之訊號階層

SONET 採用了一個簡單的 NRZ (Non-Return to Zero) 編碼技術。在這種編碼方法中，一個 “1” 是用高水平（亮光）來表示，而一個 “0” 是用低水平（無光）來表示。這種編碼技術同樣有同步的問題。為了解決同步的問題，SONET 標準需要將所有以 SONET 訊號呈現的位元組打亂。方法是使用一個訊框同步亂碼器（如圖8-33 所示），其功能相當於將位元串除以多項式 1+x⁶+x⁷。這個亂碼器包含七個位移暫存器。在一個訊框傳送之前，先將 “1111111” 放入暫存器中。在位元到達時，暫存器的內容便向右位移，而第六及第七個暫存器的內容（分別相當於多項式中的 x⁶, x⁷ 項）在完成互斥運算 (Exclusive-OR) 後存入第一個暫存器中（相當於多項式中的第一項）。最後一個位移暫存器的輸出便是經過亂碼處理的位元串，而此位元串便用來和輸入的位元串做互斥運算得到輸出的位元串。

圖8-33 SONET 亂碼器範例

ANSI Task Group X3T9.5 於 1979 年成立，目的是提供一個高效能的輸入輸出通道，稱為「區域分散數據界面」(Local Distributed Data Interface (LDDI))。 使用光纖的主意是在 1982 年十月的會議上由 X3T9.5 的次級委員會所提出。後來 LDDI 標準便被放棄而開始採用以光纖為基礎的新標準，稱為 Fiber Distributed Data Interface，或 FDDI。

當初這個標準只想制定一個在光纖上採用的分散式數據傳輸方法；提出一種類式「小型電腦系統界面」的界面。後來為了滿足各種不同的需求， FDDI 的功能慢慢的被修正、加強。如今 FDDI 這個名稱已經是一種誤稱。目前的 FDDI 標準或許應該稱為「****」（四顆星）還比較適合，其中每一顆星代表 FDDI 簡稱的每一個字母。因為 FDDI 目前可以使用任何傳輸媒介，集中式或分散式，可傳送任何種類的資訊（聲音，影像，或數據），可以是一個區域網路，大都會網路，或只是一個界面。

FDDI 目前的標準包含非光纖的傳輸媒介，如銅線等等。因為 FDDI-II 使用了一個集中式的環狀主管工作站，因此不再是一個完全分散式的通訊協定。FDDI 網路的先期版本就考慮到要傳送聲音，影像，及其他在電話方面的一些應用，而不僅僅是為了傳送一般的數據。結果，FDDI 變成是一個具有完整功能的網路，而不只是一個匯流排的界面。

　

　

　

　

　

FDDI Follow-on LAN

　

由於 FDDI 及 FDDI-II 傳輸速率都是 100 Mbps，因此，我們需要一種更快的骨幹網路來連接許多的 FDDI 網路。FDDI 標準委員會也體認到這個需求而開始規劃下一代的高速電腦。FDDI Follow-on LAN (FFOL) 的計劃目前正進行中而已經定案的部份不多。這裡介紹的只是一些初步的構想，最後的版本可能會有一些變更。FFOL 的通訊結構如圖8-34 所示。

圖8-34 FFOL 通訊結構

FFOL 的一個最主要目標是當成 FDDI 網路及 FDDI-II 網路的骨幹網路，如圖8-35 所示。因此，至少要能提供 FDDI-II 網路所能提供的「分封交換」(Packet Switching) 及「線路交換」(Circuit Switching) 的服務。

　

圖8-35 FFOL 網路當成 FDDI 及 FDDI-II 的骨幹網路

事實上，採用「非同步傳輸模式」(ATM) 的「頻寬整合服務數位網路」(B-ISDN) 也曾考慮以 FFOL 為骨幹網路，因為其界面傳輸速率 (155 Mbps)和 FDDI 網路相近，如圖8-36 所示。由於 ATM 網路傳送訊框的單位是固定長度 (53 位元組) 的細胞 (cell)，因此也將提供 ATM 的服務而允許細胞在不同的 ATM 網路之間經由 FFOL 的轉送。 IEEE 802.6 「分散式佇列雙匯流排」(DQDB) 網路提供兩種服務：「非同步傳輸」 及「等時傳輸」。其中非同步傳輸傳送訊框的單位也是固定長度 (53 位元組) 的時槽 (slot)。而等時傳輸則提供線路交換的服務。因此，DQDB 網路也可以使用 FFOL 為骨幹網路。總之，容易和 B-ISDN 網路連接也是在規劃 FFOL 時的一個重要目標。

圖8-36 FFOL 網路當成骨幹網路

以下說明在設計一個高速網路所要考慮的一些地方：

傳輸速率。當 FFOL 網路成熟時，MMF 光纖應該由於 FDDI 網路的使用而變得非常普及。而使用者也希望使用已經安裝好的光纖來連接 FFOL。大家都知道 FDDI 網路所使用的 MMF 光纖可以在 2 公里內以 100 Mbps (125 Mbps 訊號速率）的速率傳輸。因此，這種光纖可以在 200 公尺內傳送 1.25 Gbps 的訊號，或者在 100 公尺內傳送 8.5 Gbps 的訊號。而 100 公尺已經可以滿足 ANSI/EIA/TIA 568 為商業大樓制定的佈線長度標準。將 FFOL 網路的傳送速率限制在 8.5 Gbps 以下可以使得絕大部分已經佈好的 MMF 光纖由 FDDI 網路提升到 FFOL 網路。

為了能夠進一步的傳送電信網路的訊框，FFOL 網路也應該提供和 SONET 相容的傳輸速率。 將來 FFOL 網路將可以有效率的傳送以下常見的SONET速率：STS-3(155.52 Mbps), STS-12(628.08 Mbps), STS-24 (1.24416 Gbps), 及 STS-48(2.48832 Gbps)。

媒介擷取模式 (Media Access Modes)。所謂「媒介擷取模式」是指一個網路所能提供的訊框傳送模式。例如 FDDI 網路提供三種不同模式的分封交換服務：同步傳輸 (Synchronous)、非同步傳輸 (Asynchronous)、及限制性的非同步傳輸 (Restricted asynchronous) 。一個應用軟體可以根據其在時間延遲 (delay) 及傳輸效能 (throughput) 上的需求來選擇適當的擷取模式。FDDI-II 網路更進一步的提供所謂的「等時傳輸」(Isochronous) 服務。因此， FFOL 應該要提供以上的四種擷取模式。除此之外，FFOL 也被期望能提供 ATM 交換的服務，如圖8-37 所示。由於 ATM 網路傳送訊框的單位是固定長度的 細胞，在交換技術上和一般不固定長度的分封交換有很大的差異。

圖8-37 FFOL 網路所提供的傳輸服務

網路架構 (Topology)。 FFOL 網路的實際架構將使用和 FDDI 網路相同的「樹狀雙環架構」(Dual-Ring-of-Trees)，如圖8-38 所示。當然，未來也可能允許使用其他的網路架構。目前的 FDDI 網路上能夠使用的公用網路線路只有 SONET 線。FFOL 將能夠包含更多的公用網路線路。

圖8-38 FFOL 網路的實際架構範例

最近有關 FFOL 標準的制定活動有稍為減緩的跡象，因為和一些高速網路的標準（如 Fiber Channel, High-Performance Parallel Interface (HIPPI), ATM 等等) 比較起來，FFOL 是否仍然有足夠大的發揮空間實在令人質疑。

　

8.1 在 FDDI 網路中 Class A 工作站 及 Class B 工作站的定義為何？

8.2 FDDI 網路的實體架構可有哪五種？ 請各舉一個例子。

8.3 FDDI 網路的邏輯架構為何？其與實體架構有何關係？

8.4 FDDI 網路是訊標環狀網路。一個工作站在傳送一筆訊框後會立刻將訊標釋出給下一個工作站使用。這一點和 IEEE 802.5 訊標環狀網路不同。其主要原因為何？

8.5 為什麼 FDDI 網路上可以同時存在具有16-位元位址及48-位元位址的工作站？為了提供這個特性，具有16位元位址及48位元位址的界面卡應該要有那些功能？

8.6 請說明「流水式」資料及「爆發式」資料的特色。請各舉一個例子。

8.7 FDDI 網路如何能同時傳送流水式資料及爆發式資料？

8.8 FDDI 網路上所有的工作站都有一個相同的「目標訊標環繞時間」(Target Token Rotation Time, TTRT)。請說明 TTRT 值的大小會如何影響到流水式資料及爆發式資料的傳送？

8.9 何謂「多重訊框對話」(Multiframe Dialogue)？FDDI 網路如何提供多重訊框對話的服務？

8.10 以圖8-15 為例。假設 SA1=3, SA2=1, SA3=3, SA4=1。請重新計算圖中每個 工作站的 TRT 及 XMIT 值。非同步訊框的傳送情形有何變化？

8.11 以圖8-15 為例。假設 SA1=4, SA2=2, SA3=1, SA4=1。請重新計算圖中每個工作站的 TRT 及 XMIT 值。非同步訊框的傳送情形有何變化？

8.12 以圖8-17 為例。假設 TTRT = 16 個固定長度訊框時間。請重新計算圖中每個工作站的 TRT 及 XMIT 值。

8.13 FDDI 網路所採用的「定時訊標環繞通訊協定」(Timed Token Rotation Protocol，TTR)可以保証任何工作站其連續二次收到訊標之時間間隔不會大於二倍的 TTRT 值。請證明之。

8.14 FDDI 網路中 TTRT 值的大小與頻道使用率有何關係？

8.15 FDDI 網路的「要求訊標過程」(Claim Token Process) 何時進行？如何進行？如何結束？

8.16 FDDI 網路的「初值重設過程」(Initialization Process) 何時進行？如何進行？如何結束？

8.17 請簡單說明 FDDI 網路提高可靠度的三種技術。

8.18 何謂「4B/5B」編碼法？經過此編碼法處理過後的訊框有何重要的性質？

8.19 何謂「NRZI」編碼法？為什麼 FDDI 網路將訊框經過 4B/5B 編碼法處理過之後還要經過此編碼法處理？

8.20 4B/5B 編碼法的傳送效率達到 80%（每送五個位元代表四個位元的資料）。而9B/10B 編碼法的傳送效率更達到 90%。FDDI 網路的編碼不採用 9B/10B 編碼法的主要原因為何？

8.21 FDDI 網路如何克服「時序變異」(Timing Jitter) 的問題？