令牌环网

4.4IEEE802.5与令牌环网ABDC站点干线耦合器单向环发送缓冲区接收缓冲区接收发送线路驱动线路接收控制器DTE环路输入环路输出干线耦合器的结构拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环传输媒体：STP、光纤，速率4/16Mbps；最多站点数：250，信号采用差分曼彻斯特编码TCU高层软件令牌环工作过程当网络空闲时，只有令牌在环路上不停流动。令牌实际上是一个特殊的帧，其中有一位称为令牌比特（即帧格式中的T比特）。当其为0时，表示该令牌空闲，当其为1时，表示某站正发送数据。当一个站想发送数据时，必须首先截获空闲令牌，这时发送站将令牌比特置为1，然后发送数据；如果经过的令牌其令牌比特为1，则只能耐心等待。令牌环工作原理令牌环工作原理(续)每个站检测所经过的数据帧中的目的地址，如果与本站地址相符，则复制该帧，然后将该帧转发给下一个站；否则仅转发该数据帧。数据帧回到发送站时，发送站在检查该帧是否已被目的站接收的同时，清除该帧，产生一个新的令牌，并将它发送给下一站，使环路中有令牌继续流动。令牌环网络环接口令牌环网中的环接口※干线耦合器（TCU）※DTETCU收听方式DTETCU发送方式KKKK干线耦合器（TCU）※工作状态：发送方式（站点发送数据时）收听/转发方式（其他时候）收听方式下，TCU与DTE断开TCU对位流再生并转发，同时监视帧中是否出现本站地址和令牌。若出现本站地址，则将开关K闭合，TCU与DTE接通，位流复制到DTE，同时继续转发；若出现令牌且有数据要发送，则截获令牌，转为发送方式，发送数据帧。发送方式下，数据以帧为单位从TCU的输出端发送到下一个TCU的输入端。AT=0TAT=0TAT=1TDataCTDataCData（1）（2）（4）帧循环一圈后A将数据帧回收并放出空令牌A有数据要发送给C，它抓住空令牌A将令牌修改为数据帧，并加挂数据TDataCTDataCCC检查目的地址是自己，将数据帧拷贝到缓冲区，并将数据幀发回环中C（3）令牌环操作举例MAC帧结构令牌环的两种幀结构：令牌帧、数据幀帧结构字段分析起始、结束定界符（违例差分Manchester码）访问控制字节包括：起始访问控制结束11令牌帧：非令牌帧（信息帧/控制帧）起始访问控制帧控制目的地址源地址数据FCS结束帧状态1112/62/6≥0411PPPTMRRR优先级位令牌位监督位预约位PPP，RRR：优先级位，预约位。T：令牌位，帧类型标识。0-令牌；1-信息/控制帧M：监督位，防止无效帧在环路中无限循环。1访问控制字节：帧结构字段分析(续)幀控制字节：FFCCCCCC用于指明幀的内容：FF＝01，表示数据幀，此时CCCCCC位不起作用。FF＝00，为环管理幀，CCCCCC位用于指示控制功能，可以有26＝64种之多，如响应幀，退出幀，各类出错等。AC为双冗余位：A：发送时，该位清0，目的站将该位置1，表示目的地址存在C：发送时，该位清0，目的站把该幀拷贝下来后，将该位置1S：软错误指示位当数据幀返回到发送站后，发送站会检查A和C位：A＝0且C＝0：表示接收站不存在或没加电；A＝1且C＝0：接收站存在，但没接收，可能是缓冲不够等原因；A＝1且C＝1：接收站存在，且接收了该幀。幀状态字节：AC00AC0S帧结构字段分析(续)令牌环中的优先级控制策略访问控制字节中的PPP(优先级位)，RRR位(预约位)：(1)在无优先级的环路中，PPP＝RRR＝0，不起作用；(2)在有优先级的环路中，幀中PPP三位可有8个优先级，每个站点都有一个优先级码，只有优先级高于令牌优先级的站，才允许截获该令牌。当某站要发送数据时，可以在其它站的数据幀经过本站时进行预约，即将本站的优先级写入此数据幀的预约比特RRR上，但如果已有一个优先级更高的站在此之前就预约了令牌，那么优先级较低的站就不能对此令牌进行预约了。当一个数据幀在环路上循环一周回到源站被回收后，源站之后发出的令牌的优先级应当等于刚才收回的幀中预约比特RRR所代表的优先级。IBMTokenRing产品举例AEBCD8228MAU星形环外表是星形结构，实际是环形拓扑。若某根电缆中断或站点关机，旁路继电器使该站点旁路。令牌环MAU令牌环网采用集中监控的方法对环进行维护，网中有一个监控站负责网络的运行管理。从功能上来说，环上每个站都可以成为监控站，但任何时候网中只有一个监控站。环上没有监控站时，任一站发一个CLAIMTOKEN控制幀，若绕环一周且无其它站发该类幀时，该站成为新的监控站。监控站负责处理令牌丢失、环中断、检测并清除环中的坏幀和孤儿幀、保证环的最小比特长度等。注：最小比特长度：若环速率R，1比特在环上占据的物理长度为200/R米，再加上每个环接口处引入1比特延迟，据此计算整个环上的比特长度，此值应至少为令牌帧比特长度，若达不到，可在每个环接口处引入额外的延迟。令牌环的维护令牌环的维护(续)※帧控制字段名称意义00000000DuplicateAddressTest测试二站地址是否相同00000010Beacon确定环中断点位置00000011ClaimToken发布令牌试图成为监控站00000100Purge重新对环作初始化00000101ActiveMonitorPresent监控站声明本站正常工作00000110StandbyMonitorPresent宣布替补监控站存在在MAC子层中使用MAC控制帧来对令牌环进行维护。（点击图标回到本章目录）