Стандарты технологии Token Ring

Характеристики стандарта Token Ring

Стандарт Token Ring был принят IEEE802.5 в 1985 году.

Сети стандарта Token Ring используют разделяемую среду передачи данных, состоящую из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется детерминированный метод доступа, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном.

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 Мб/с и 16 Мб/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается.

Алгоритм

Получив маркер, станция анализирует его, при необходимости модифицирует, при отсутствии данных для передачи обеспечивает продвижение маркера к следующей станции.

Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата, последовательно по битам (в одном направлении). При поступлении кадра данных к одной или нескольким станциям, эти станции копируют для себя этот кадр и вставляют в этот кадр подтверждение приема.

Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и выдает новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные

Время удержания одной станцией маркера ограничивается тайм-аутом удержания маркера

В сетях Token Ring 16 Мб/с используется другой алгоритм доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения маркера (Early Token Release). 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 (эффективность 80 % от номинальной).

Стандарты технологии Token Ring

Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной один байт

Поле начального ограничителя - состоит из уникальной серии электрических импульсов, которые отличаются от тех импульсов,

которыми кодируются единицы и нули в байтах данных.

Поле контроля доступа. Разделяется на четыре элемента данных: PPP T M RRR, где PPP - биты приоритета, T - бит маркера, M - бит

монитора, RRR - резервные биты.

Поле конечного ограничителя - содержит уникальную серию электрических импульсов, отличающихся от данных. Кроме отметки конца маркера это поле также содержит два подполя: бит промежуточного кадра и бит ошибки.

Соединения станций в кольцо с помощью концентраторов MAU (Media Attachment Unit или MSAU - Multi-Station Access Unit). Порты концентраторов, предназначенные для соединения в кольцо называются портами Ring-In и Ring-Out.

Для предотвращения влияния отказавшей или отключенной станции на работу кольца станции подключаются к магистрали кольца через специальные устройства, называемые устройствами подключения к магистрали (Trunk Coupling Unit, TCU).

Стандарты технологии FDDI

Требования:

•Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с.

•Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.

•Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

Сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface) строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец - это способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, узлы должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или "транзитным". Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

Физический уровень разделен на два подуровня: независимый от среды подуровень PHY (Physical), и зависящий от среды подуровень PMD (Physical Media Dependent).

Работу всех уровней контролирует протокол управления станцией SMT (Station Management).

Стандарты технологии ArcNet

Топология — шина, пассивная звезда;

Среда передачи — коаксиальный кабель, витая пара;

Скорость передачи — 2,5 Мбит/с;

Длина шинного сегмента сети — до 300 м;

Длина кабеля между абонентом и активным концентратором — до 600 м;

Длина кабеля между абонентом и пассивным концентратором — до 30 м;

Максимальная длина сети — 6 км;

Максимальное количество абонентов — 255;

Количество абонентов на одном сегменте — до 8;

Метод доступа — маркерный;

Формат пакета.

Стандарты технологии FDDI стандарт ISO 9314

Физический уровень

Уровень PMD обеспечивает необходимые средства для передачи данных от одной станции к другой по оптоволокну. В его спецификации определяются:

Требования к мощности оптических сигналов и к многомодовому оптоволоконному кабелю 62.5/125 мкм. Требования к оптическим обходным переключателям (optical bypass switches) и приемопередатчикам. Параметры оптических разъемов MIC (Media Interface Connector), их маркировка.

Длина волны в 1300 нанометров, на которой работают приемопередатчики.

Представление сигналов в оптических волокнах в соответствии с методом NRZI.

Спецификация TP-PMD определяет возможность передачи данных между станциями по витой паре в соответствии с методом MLT-3.

Уровень PHY выполняет кодирование и декодирование данных, циркулирующих между MAC-уровнем и уровнем PMD, а также обеспечивает тактирование информационных сигналов. В его спецификации определяются:

кодирование информации в соответствии со схемой 4B/5B; правила тактирования сигналов; требования к стабильности тактовой частоты 125 МГц;

правила преобразования информации из параллельной формы в последовательную.

Уровень MAC ответственен за управление доступом к сети, а также за прием и обработку кадров данных. В нем определены следующие параметры:

Протокол передачи токена.

Правила захвата и ретрансляции токена. Формирование кадра.

Правила генерации и распознавания адресов.

Правила вычисления и проверки 32-разрядной контрольной суммы

Уровень SMT выполняет все функции по управлению и мониторингу всех остальных уровней стека протоколов FDDI. В управлении кольцом принимает участие каждый узел сети FDDI, поэтому все узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью. В спецификации SMT определено следующее:

Алгоритмы обнаружения ошибок и восстановления после сбоев. Правила мониторинга работы кольца и станций.

Управление кольцом.

Процедуры инициализации кольца

Типы узлов и правила их соединения в сеть FDDI

В зависимости от того, является ли станция концентратором или конечной станцией, приняты следующие обозначения в зависимости от типа их подключения:

SAS (Single Attachment Station) - конечная станция с одиночнымподключением.

DAS (Dual Attachment Station) - конечная станция с двойным подключением.

SAC (Single Attachment Concentrator) - концентратор с одиночным подключением. DAC (Dual Attachment Concentrator) - концентратор с двойным подключением.

	Тип	Подключение	Назначение
	порта
		PI/SO - (Primary In/Secondary
	A	Out)	Соединяет устройства с двойным подключением с
		Вход первичного кольца/	магистральными кольцами
		Выход вторичного кольца
		PO/SI - (Primary
		Out/Secondary In)	Соединяет устройства с двойным подключением с
	B	Выход первичного
			магистральными кольцами
		кольца/Вход вторичного
		кольца

Master - PI/PO

MВход первичного кольца/Выход первичного кольца

Slave - PI/PO

SВход первичного кольца/Выход первичного кольца

Порт концентратора, который соединяет его с устройствами с одиночным подключением; использует только первичное кольцо

Соединяет устройство с одиночным подключением к концентратору; использует только первичное кольцо

Инициализация кольца сети FDDI

Процедура Claim Token выполняется в нескольких ситуациях:

•При включении новой станции в кольцо и при выходе станции из кольца.

•При обнаружении какой-либо станцией факта утери токена. Токен считается утерянным, если станция не наблюдает его в течение двух периодов времени максимального оборота токена T_Opr.

•При обнаружении длительного отсутствия активности в кольце, когда станция в течение определенного времени не наблюдает проходящих через нее кадров данных.

•По команде от блока управления станцией SMT.

Момент А: Токен прибыл вовремя, так как таймер TRT не достиг порога T_Opr. Таймер TRT перезапускается и начинает считать заново.

Момент В: Токен прибыл вовремя. Таймер перезапускается. Момент С: Таймер истек раньше, чем токен прибыл на станцию.

Таймер TRT перезапускается, а счетчик Late_Ct наращивается на

единицу.

Момент D: Токен наконец прибыл, но он опоздал - это отмечает счетчик Late_Ct, равный 1. Счетчик сбрасывается в нуль, но таймер не перезапускается, так как при приходе токена счетчик

не был равен нулю.

Момент Е: Токен прибыл на станцию. Так как он прибыл до истечения таймера и при нулевом значении счетчика Late_Ct, то считается, что он прибыл вовремя. Таймер перезапускается.

Процедура установления физического соединения в сетях FDDI

Состав функций CMT и связь их с блоками PMD, PHY, MAC и некоторыми другими элементами станции

Переключатель CCE может находиться в одном из 5 состояний:

•ISOLATED - изолированное состояние, когда все пути идут мимо входа и выхода порта.

•INSERT_P - порт включен в первичный внутренний путь.

•INSERT_S - порт включен во вторичный внутренний путь.

•INSERT_X - порт включен в первичный и вторичный внутренние пути. Это состояние используется для сворачивания первичного и вторичного внешних колец на данном порту (состояние WRAP сети).

•LOCAL - порт включен в локальный внутренний путь.

Установление физического соединения

Сравнения технологии FDDI с технологиями Ethernet и Token Ring

Характеристика

Битовая скорость

Топология Метод доступа

Среда передачи данных

Максимальная длина сети (без мостов)

Максимальное расстояние между узлами

Максимальное количество узлов

FDDI

100 Мб/с

Двойное кольцо деревьев

Доля от времени оборота токена

Многомодовое оптоволокно, неэкранированная витая пара

200 км (100 км на кольцо)

2 км (-11 dB потерь между узлами)

500 (1000 соединений)

Ethernet

10 Мб/с Шина/звезда

CSMA/CD

Толстый коаксиал, тонкий коаксиал, витая пара, оптоволокно

2500 м

2500 м

1024

Token Ring

16 Мб/c

Звезда/кольцо

Приоритетная система резервирования

Экранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно

1000 м

100 м

260 для экранированной витой пары, 72 для неэкранированной витой пары

Тактирование и	Распределенная реализация
восстановление после	тактирования и восстановления Не определены	Активный монитор
отказов	после отказов