Мой сайт

Технология Token Ring

 

Топологическая структура сети Token Ring,  представляет собой кольцо. Для доступа к нему используют управляемый метод, основанный на передаче станциям права на использование кольца в определенном по­рядке. Это право передается с помощью кадра специального формата, на­зываемого маркером или токеном (token).

Сети Token Ring используют две битовых скорости — 4 или 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях. В одном кольце не допускается.

Определены процедуры контроля работы сети, которые используют об­ратную связь кольцеобразной структуры. Посланный кадр всегда воз­вращается в станцию-отправитель. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе сети устраняются автоматически. В других - ошибки только фик­сируются, а их устранение выполняется вручную.

Для контроля сети одна из станций выполняет роль так называемого активного монитора. Активный монитор определяется во время инициализации кольца, если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном со­стоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присут­ствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора.

В сетях с маркерным методом доступа право на доступ к среде передается циклически от станции к станции по кольцу.

В сети Token Ring кольцо образуется отрезками кабеля, соединяющи­ми соседние станции. Таким образом, каждая станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может непосредственно об­мениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения — маркер. В сети Token Ring любая станция всегда непосред­ственно получает данные только от одной предыдущей станции в кольце

Передачу же данных станция всегда осуществ­ляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных. Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее дан­ных для передачи обеспечивает его передачу к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата.  Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к дру­гой. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника. Передачу же данных станция всегда осуществ­ляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных.

Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные. Такой алгоритм доступа применяется в сетях Token Ring со скоростью работы 4 Мбит/с.

Время владения разделяемой средой в сети ограничивается временем удержания маркера (token holding time), после истечения кото­рого станция обязана прекратить передачу данных (текущий кадр разрешается завершить) и передать маркер далее по кольцу. Станция может успеть передать за время удержания маркера один или несколько кадров в зависимости от размера кадров и величины времени удержания маркера. Обычно время удержания маркера по умолчанию равно 10 мс. При скорости 4 Мбит/с за время 10 мс можно передать 5000 байт, а при скорости 16 Мбит/с - соответственно 20 000 байт. Максимальные размеры кадра выбраны с некоторым запасом.

В сетях Token Ring со скоростью 16 Мбит/с используется несколько другой алгоритм доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобожде­ния маркера. В соответствии с ним станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно. Тем не менее свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна станция - та, которая  владеет маркером. Остальные станции в это время только повторяют чужие кадры, так что принцип разделения кольца во времени сохраняется ускоряется только процедура передачи владения кольцом.

Для различных видов сообщений передаваемым кадрам могут назна­чаться различные приоритеты: от 0 (низший) до 7 (высший). Решение о приоритете конкретного кадра принимает передающая станция. Маркер всегда  имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей маркер только в том случае, если приоритет кадра который она хочет передать, выше или равен приоритета маркера. В противном случае станция обязана передать маркер следующей станции.

В Token Ring существует три различных формата кадров: маркер; кадр данных;  прерывающая последовательность.

Кадр маркера (рис.4.6) состоит из трех полей, каждое длиной в один байт.

Начальный ограничитель HО (Start Delimiter, SD) появляется в начале марке­ра, а также в начале любого проходящего кадра. Поле представ­ляет собой следующую уникальную последовательность символов биимпульсного кода.

Поэтому начальный ограничитель нельзя спутать ни с какой битовой последовательностью внутри кадра.

Поле управление доступом (УД) (Access Control) состоит из четырех подполей: PPP, T, M и RRR где РРР — биты приоритета, Т — бит маркера,   М — бит монитора, RRR — резервные биты приоритета. Бит Т, установлен­ный в 1, указывает на то, что данный кадр является маркером доступа. Бит монитора устанавливается в 1 активным монитором и в 0 любой другой станцией, передающей маркер или кадр.

Конечный ограничитель КО (End Delimeter, ED) — последнее поле маркера. Так же как и поле начального ограничителя, это поле содержит уникальную последовательность 1, а также два однобитовых признака: I и Е. Признак I (Intennediate) показывает, является ли кадр последним в серии кадров (I=0) или промежуточным (I=1). Признак Е (Error) — это признак ошибки. Он устанавливается в 0 станцией-отправителем, и любая станция кольца, через которую проходит кадр, должна установить этот признак в 1, если она обнаружит ошибку по контрольной сумме или дру­гую некорректность кадра.

 

 

 

 

Рис 4.6. Кадр маркера

 

Информационный кадр (рис.4.7) состоит из следующих полей:

• Начальный ограничитель HО (Start Delimiter, SD);
• Управление доступом УД (Frame Control, FC);
• Адрес получателя (Destination Address, DA);
• Адрес источника (Source Address, SA);
• Данные;
• Проверочные символы (Frame Check Sequence, FCS);
• Конечный ограничитель КО (End Delimeter, ED);
• Статус кадра СК (Frаme Status, FS).

 

HО

УД

Адрес отправителя

Адрес получателя

Данные

Проверочные разряды

КО

СК

 

Рис 4.7 Информационный кадр

 

Прерывающая последовательность состоит из двух байтов, содержа­щих начальный и конечный ограничители. Прерывающая последователь­ность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.

Каждый кадр данных или маркер имеет приоритет, устанавливаемый битами приоритета (значение от 0 до 7, причем 7 — наивысший приори­тет). Станция может воспользоваться маркером, если только у нее есть кадры для передачи с приоритетом равным или большим, чем приоритет маркера.

В результате в резервных битах при­оритета устанавливается наивысший приоритет станции, которая пытает­ся получить доступ к кольцу, но не может этого сделать из-за высокого приоритета маркера.

Станция, сумевшая захватить маркер, передает свои кадры с приорите­том маркера, а затем передает маркер следующему соседу. При этом она переписывает значение резервного приоритета в поле приоритета марке­ра, а резервный приоритет обнуляется. Поэтому при следующем проходе маркера по кольцу его захватит станция, имеющая наивысший приоритет.

Сеть Token Ring может включать до 260 узлов. Подключение узлов к сети осуществляется с помощью концентраторов.

Все станции в кольце должны работать на одной скорости — либо 4 Мбит/с, либо 16 Мбит/с. Кабели, соединяющие станцию с концентрато­ром, называются ответвительными (lobe cable), а кабели, соединяющие концентраторы, — магистральными (trunk cable). Эти ограничения во многом связаны со временем оборота маркера по кольцу.

Сети Token Ring имеют следующие основные характеристики:

• максимальное количество концентраторов - 12; максимальное
• количество абонентов в сети - 96; максимальная длина кабеля
• между абонентом и концентратором - 45 метров;
• максимальная длина кабеля между концентраторами - 45 метров;
• максимальная длина кабеля, соединяющего все концентраторы - 120 метров;                                                      
• скорость передачи данных - 4 Мбит/с или 16 Мбит/с.

Все приведенные характеристики относятся к случаю использования неэкранированной витой пары. Если применяется другая среда передачи, характеристики сети могут отличаться. Например, при использовании экранированной витой пары количество абонентов может быть увеличено до 260 (вместо 96), длина кабеля - до 100 метров (вместо 45), количество концентраторов - до 33, а полная длина кольца, соединяющего концентраторы - до 200 метров. Оптоволоконный кабель позволяет увеличивать длину кабеля до двух километров.