정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 44. FDDI

44. FDDI

 

가. FDDI의 개요
FDDI(Fiber Distributed Data Interface)는 1982년에 미국표준협회(ANSI)
X3T9.5 위원회에서 초고속 광 LAN으로 FDDI 초안이 발표되었고, 1990년 말이 되
어 OSI 참조모델의 물리층과 데이터링크 층에 대한 FDDI 규격이 결정되었다. FDDI
는 [그림 4-24]와 같이 광섬유로 연결된 독립적인 이중링(dual ring) 구조로서,
IEEE 802.5 토큰링에 기초를 둔 100Mbps의 광섬유 토큰링 표준방식을 채택하고 있
으며, 최대 100Km내에서 500개의 스테이션을 접속할 수 있다. FDDI에서 사용하는
링 형상은 IEEE 802.5의 토큰링과 유사하지만 신호의 코딩 방법은 4B/5B방식을 사
용하고, 매체의 접근 프로토콜은 토큰링과는 다르게 동시에 다수의 토큰이 존재할 수 있다.

 

특히, 링이 훼손되어도 이중링의 특성으로 인해 자체 복구가 가능하다. FDDI의 이
중링은 각자 서로다른 방향을 가지고 동작하며, 주 링(primary ring)은 데이터 전달에 사용되고, 부 링(secondary ring)은 동작중인 링에 문제가 발생하면 자동 복구의
역할을 하는 백업용으로 사용된다. 대개 주 링과 부 링은 각각 외부링과 내부링이 이
용된다. 정상 동작 중에 특정의 스테이션 또는 스테이션 간에 광섬유케이블이 끊어지
는 등의 링 훼손이 발생하면, [그림 4-24] (b)와 같이 훼손된 부분의 인접 스테이션이
역방향으로 네트워크를 재구성하여 데이터를 전송할 수가 있다.
초기에 개발된 FDDI-I을 개선한 FDDI-II는 16개의 6Mbps 채널로서 음성, 화상
등의 정보도 기존 FDDI-I에서의 데이터 처리 부분과 함께 수행하도록 하며, 또한 실
시간 처리에 따른 전송 속도의 보장 측면을 강화시킨 것이다. 그리고, FDDI는 단일모
드와 다중모드 등 두 가지 형태의 광섬유를 사용되는데, 단일모드 광섬유는 레이저를
광원으로 하여 장거리의 LAN이나 백본망에 주로 사용되고, 다중모드는 LED(LightEmitting Diode)를 광원으로 하여 일반 LAN에 이용된다.
이와 같이 FDDI는 데이터 이외에 음성 및 화상통신 등 멀티미디어 환경에 사용이
가능하고, 저속 LAN의 백본망으로 많이 사용되고 있다. 또한 전송 가능한 최대 프레
임 크기가 4500바이트이고, 1000개 정도의 스테이션이 200Km 정도의 거리에서
100Mbps의 속도로 데이터 전송이 가능하여, 광대한 지역의 LAN과 고속 백본 LAN
의 해결책으로 중요한 위치를 차지하고 있다.
FDDI는 먼 거리를 고속으로 전송할 수 있음에도 불구하고 실제로는 큰 빛을 보지
못하고 있는데, 이는 스테이션의 관리가 비교적 복잡하고 설치비용이나 FDDI 칩
(chip)의 비용이 매우 고가여서 대중적으로 보급되기가 어려웠기 때문이다. 네트워크
관리자나 운영자의 입장에서는 기존의 10Mbps급 이더넷, 새롭게 고비용을 들여
FDDI를 설치하기에는 그 부담이 너무 컸으며, 결국에는 고속전송을 위한 차세대
LAN은 고속이더넷(fast Ethernet)과 기가비트 이더넷(gigabit Ethernet)을 주로 사
용하고 있다.

나. FDDI 프로토콜
FDDI 프로토콜은 [그림 4-25]와 같이 OSI 7계층 중에 계층1, 2에 해당되는 2개 계
층의 구조로 물리계층과 데이터링크 계층 서비스를 제공하며, 이 두 계층을 관리하는
스테이션관리(SMT : Station Management)로 구성된다. 여기서 물리계층은 전송매
체에 종속적인 부분인 PMD(Physical layer Medium Dependent)와 독립적인 부분
인 PHY(Physical)로 다시 구분되며, 데이터링크 계층에는 MAC 기능과 LLC 기능을
수행한다. 특히, FDDI MAC 프로토콜은 LAN의 토큰링 프로토콜인 IEEE 802.5를
근간으로 하며, 따라서 그 기능과 프레임 구조 및 동작 등은 토큰링 프로토콜과 유사하다. 다만, 토큰링에서 선택사항인 토큰 조기해제 방식을 기본적으로 사용한다는
점과 토큰링에서 우선순위 방식을 사용하는 대신에 용량할당 방식을 사용한다는 점이 다르다.

FDDI 프로토콜 구조

[그림 4-26]은 FDDI MAC 프레임 구조를 나타낸 것이며, 일반 데이터 프레임과 토
큰 프레임으로 구분된다. 여기서 FC(Frame Control)는 프레임의 종류를 구분하며,
프레임의 종류로는 LLC 프레임, MAC 제어 프레임, SMT 프레임, 토큰 프레임, 비동
기 데이터 프레임, 동기 데이터 프레임 등을 나타낼 수 있다.

또한, FS(Frame Status)는 송신측이 수신측의 프레임 수신여부를 판단할 수 있도
록 하는데 사용된다. FS 영역은 E, A, F의 3부분으로 나뉘며, E 부분은 수신 프레임의 오류여부를 표시하고, A는 수신측에서 자신의 주소를 목적지로 하는 모든 프레임
에 표시하여 송신측에 수신 스테이션의 동작여부를 알리며, F는 프레임 수신의 성공
여부를 표시한다. 따라서 송신측에서는 자신에게 돌아온 프레임을 제거할 때, 전송 프
레임의 오류발생 여부와 목적지 스테이션의 프레임 복사여부를 확인할 수 있게 된다.
그리고 이들 3가지 경우와는 달리 프레임이 수신측에 올바르게 전송되지 못할 경우는
MAC에서 오류 복구를 하지 않고 상위의 LLC에 통보만 한다.
한편, FDDI 네트워크에서 MAC의 기본 동작은 토큰이 도착할 경우 스테이션은 데
이터를 전송하고, [그림 4-27]과 같이 전송이 완료되면 즉시 토큰을 다른 스테이션으
로 넘겨 전송이 필요한 스테이션이 전송할 수 있도록 함으로써, 링 네트워크 상에 A,
B, C 데이터 프레임이 동시에 존재할 수 있게 된다.
즉, FDDI MAC에서 토큰 조기해제 방식을 사용함으로써 멀티 토큰의 개념으로 작
동할 수 있으며, 여러 스테이션에서 전송하는 프레임들이 동시에 존재할 수 있는 대규
모 통신망에서 토큰링보다 더욱 효율적인 데이터 전송이 가능하다.
FDDI는 자신이 전송한 프레임이 되돌아오기 전에 조기해제가 가능하여 토큰링의
우선순위 방식보다는 용량할당 방식이 적합하며, 고속으로 동작하고 다양한 트래픽 특
성을 갖는 응용 서비스들을 동시에 제공할 목적으로 설계되었기 때문에 네트워크의 용
량에 대한 엄격한 제어가 필요하다. 따라서 FDDI는 모든 트래픽을 동기와 비동기

FDDI 네트워크에서의 토큰 운용

트래픽으로 구분하였으며, 각 스테이션은 네트워크 전체의 용량에서 필요한 용량을 동
기 트래픽용으로 우선적으로 할당받고 나머지는 사용하지 않거나 비동기용 트래픽으
로 할당받는다.
또한 스테이션관리(SMT)의 주요 기능은 연결 관리와 링 관리 및 SMT 프레임 서비
스 등이 있다. 연결 관리 기능은 링에 스테이션을 추가로 연결하거나 제거하는 기능이
며, 링 관리 기능은 어떤 스테이션이 이상 동작을 할 때에 스테이션을 격리시키는 등
의 비컨(beacon) 처리나 중복 주소 등의 문제가 발생하였을 때에 처리하는 기능이고,
SMT 프레임 서비스는 정상적인 동작상태의 링 또는 링이 비정상 상태에서 정상 동작
상태로 돌아온 이후 스테이션을 관리하는 기능이다.

다. FDDI-II 프로토콜 구조
FDDI-II는 패킷형 데이터 전송 모드만을 지원하는 FDDI에 회선교환 서비스를 추
가한 것으로 FDDI에서 제공하는 동기 및 비동기 데이터 전송 외에 고정시간에 한번씩
전송이 이루어지는 등시성(isochronous) 데이터 전송 기능을 갖는다. 따라서 기존의
FDDI 서비스 외에 음성이나 동화상 등의 정보를 전송할 수 있다.

 

FDDI-II의 프로토콜 동작은 기본모드(basic mode)와 혼합모드(hybrid mode)의
두가지 형태로 이루어지는데, 기본모드는 기존의 FDDI 동작 형태인 패킥교환 서비스
와 동일하며, 혼합모드는 기존의 패킷교환 서비스와 회선교환 서비스를 함께 지원
한다.

 

라. FDDI 네트워크의 구성
FDDI에 연결하는 스테이션은 단일접속 스테이션(SAS : Single Attachment
Station), 이중접속 스테이션(DAS : Dual Attachment Station), 단일접속 집중기
(SAC : Single Attachment Concentrator), 이중접속 집중기(DAC : Dual
Attachment Concentrator) 등이 있다. FDDI는 이중링 구조를 같고 있어 DAS나
DAC만이 직접 연결될 수 있고, SAS나 SAC는 DAC를 통해서 FDDI에 연결할 수 있
다.  

 

또한, FDDI는 연결 포트로서 A, B, M, S 형식이 있는데, A와 B 형식은 데이터 전
달을 위한 주(primary) 링과 대기중인 부(secondary) 링의 연결에 사용되고, M과 S
는 집중기를 통하여 스테이션을 계층적으로 연결할 때에 사용된다. [그림 4-30]은 이
들 연결 포트의 구성 예를 나타낸 것이다. 여기서 미디어 인터페이스 접속기(MIC :
Media Interface Connector)는 스테이션과 광섬유케이블 간의 접속기로서, 플러그
와 소켓의 한 쌍으로 구성되어 있는데, 플러그는 광섬유케이블 측의 수(male) 부분이
며 소켓은 FDDI 스테이션 측의 암(female) 부분이다.

FDDI 네트워크에서 링의 구성 예

한편, FDDI 회선집중기(WC : Wiring Concentrator)는 스테이션이나 다른 집중기
를 링의 회선에 연결하는 특정 장치로서 스테이션들을 접속하고 재구성할 수 있는 방
법을 제공하며, 고장진단을 집중지점에서 별도로 시행할 수 있도록 해준다. 그리고
FDDI는 모든 채널이 광섬유케이블이어야 한다고 명시적으로 규정하고 있지는 않다.
예를 들어 네트워크의 한쪽 부분에 있는 사용자는 광섬유케이블 채널을 사용하고, 다
른 쪽 부분에 있는 사용자는 동축케이블이나 UTP/STP 케이블을 사용할 수 있는 인터
페이스를 제공할 수 있다. <표 4-6>은 이더넷과 토큰링 및 FDDI 방식의 특징을 비교
한 것이며, [그림 4-31]은 FDDI 네트워크가 백본망으로 사용된 경우의 구성 예를 나
타낸 것이다.

 

FDDI 백본 LAN의 구성 예

 <이더넷, 토큰링 및 FDDI 방식의 특징 비교>

구 분	이더넷 (10Base-T)	토큰링	FDDI
토폴로지	버스(bus)	링(ring)	이중링(dual ring)
전송매체	광섬유케이블, 동축케이블, UTP	광섬유케이블, 동축케이블, UTP	광섬유케이블
액세스 방식	CSMA/CD	토큰패싱	토큰패싱
최대 노드수	1024	256	500
최대 노드간 거리	2.5m	300m	2.5Km
최대 거리	2.8Km	가변	100Km
데이터 속도	10Mbps	4Mbps, 16Mbps	100Mbps
최대 프레임 크기	1500Byte	4Mbps : 4KB, 16Mbps : 17KB	4500Byte
어드레스 길이	6Byte	6Byte	6Byte
전송매체 신호	맨체스터 부호	차동 맨체스터 부호	4B/5B NRZI 부호
오류제어 기능	없음	있음	있음