Министерство образования и науки Российской Федерации

Рязанский Государственный Радиотехнический Университет

Кафедра Радиоуправления и связи

Курсовая работа

по дисциплине: Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей

Проверил: доцент Семин Д.С.

Выполнил: Дружелюбный сосед Человек ПАУК

=

Содержание

1. Основная часть 2

1.2 Общие сведения о технологии Token Ring 2

1.3 Маркерный доступ 6

1.4 Форматы кадров 9

1.5 Технологии High Speed Token Ring и Gigabit Token-Ring 10

Заключение. 11

Источники информации 13

Локальные сети - это объединение компьютеров, которые находятся на небольшом удалении друг от друга, обычно не более 1-2 км. Чаще всего используется организациями для объединения своих компьютеров в одну сеть [2].

На ранних порах для соединения устройств друг с другом использовались не универсальные средства. Самые разные устройства сопряжения, использующие свои собственные способы передачи информации, типы кабелей и т.п., могли объединять в сеть только конкретные модели устройств, для которых они и были разработаны. Например, компьютеры «Днепр» с компьютерами «Наири»[4].

В середине 80-ых, в связи с распространением персональных компьютеров (ПК), стало очевидно, что необходимы некие стандарты для обмена информацией. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, несколько позже – FDDI [3].

Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей - семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet 10Мбит/с, а так же Fast Ethernet 100Мбит/с и Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с [7].

Технология Token Ring была разработана компанией IBM в 1985 году, а затем передана в качестве проекта стандарта в комитет IEEE 802, который на ее основе принял в 1985 году стандарт 802.5. IBM использовала технологию Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии для построения локальных сетей на основе компьютеров различных классов - мэйнфреймов, мини-компьютеров и персональных компьютеров [3].

Технология Token Ring является более сложной технологией, чем Ethernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. В сети Token Ring 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 в сети устраняется автоматически, например, может быть восстановлен потерянный маркер. В других случая ошибки только фиксируются, а их устранение выполняется вручную обслуживающим персоналом [7].

1. Основная часть

1.2 Общие сведения о технологии Token Ring

Сеть Token Ring (маркерное кольцо) была предложена компанией IBM в 1985 году (первый вариант появился в 1980 году). Она предназначалась для объединения в сеть всех типов компьютеров, выпускаемых IBM. Token Ring является в настоящее время международным стандартом IEEE 802.5 (хотя между Token Ring и IEEE 802.5 есть незначительные отличия)[7].

Рисунок 1. Сравнение Token Ring и IEEE 802.5

Сети Token Ring и IEEE 802.5 в основном почти совместимы, хотя их спецификации имеют относительно небольшие различия. Сеть Token Ring IBM оговаривает звездообразное соединение, причем все конечные устройства подключаются к устройству, называемому "устройством доступа к многостанционной сети" (MSAU), в то время как IEEE 802.5 не оговаривает топологию сети (хотя виртуально все реализации IEEE 802.5 также базируются на звездообразной сети). Имеются и другие отличия, в том числе тип носителя (IEEE 802.5 не оговаривает тип носителя, в то время как сети Token Ring IBM используют витую пару) и размер поля маршрутной информации. На Рис. 1 представлены обобщенные характеристики сетей Token Ring и IЕЕЕ 802.5 [2].

Разрабатывалась Token-Ring как надежная альтернатива Ethernet. И хотя сейчас Ethernet уже вытеcнила все остальные сети, TokenRing нельзя считать безнадежно устаревшей. Более 10 миллионов компьютеров по всему миру объединены этой сетью.

Компания IBM сделала все для максимально широкого распространения своей сети: была выпущена подробная документация вплоть до принципиальных схем адаптеров. В результате многие компании, например, 3СOM, Novell, Western Digital, Proteon и другие приступили к производству адаптеров. Кстати, специально для этой сети, а также для другой сети IBM PC Network была разработана концепция NetBIOS. Если в созданной ранее сети PC Network программы NetBIOS хранились во встроенной в адаптер постоянной памяти, то в сети Token-Ring уже применялась эмулирующая NetBIOS программа. Это позволило более гибко реагировать на особенности аппаратуры и поддерживать совместимость с программами более высокого уровня [3].

Существует большое количество аппаратуры для сетей Token Ring, которая улучшает стандартные характеристики этих сетей: максимальную длину сети, расстояние между концентраторами, надежность (путем использования двойных колец) [4].

Рисунок 2. Звездно-кольцевая топология сети Token-Ring

Сеть Token-Ring имеет топологию кольцо, хотя внешне она больше напоминает звезду. Это связано с тем, что отдельные абоненты (компьютеры) присоединяются к сети не напрямую, а через специальные концентраторы или многостанционные устройства доступа (MSAU или MAU – Multistation Access Unit). Физически сеть образует звездно-кольцевую топологию (Рис. 2). В действительности же абоненты объединяются все-таки в кольцо, то есть каждый из них передает информацию одному соседнему абоненту, а принимает информацию от другого [3].

Как правило, концентратор (MSAU) умеет исключать неработающую станцию из кольца (для этого используется шунтирующее реле). MSAU имеют также отдельные разъемы для объединения нескольких MSAU в одно большое кольцо [5]. Концентратор Token Ring может быть активным или пассивным. Пассивный концентратор просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключаемые к этим портам, образовали кольцо. Ни усиление сигналов, ни их ресинхронизацию пассивный концентратор не выполняет. Такое MSAU-устройство можно считать простым кроссовым блоком за одним исключением — MSAU обеспечивает обход какого-либо порта, когда присоединенный к этому порту компьютер выключают. Такая функция необходима для обеспечения связности кольца вне зависимости от состояния подключенных компьютеров. Обычно обход порта выполняется за счет релейных схем, которые питаются постоянным током от сетевого адаптера, а при выключении сетевого адаптера нормально замкнутые контакты реле соединяют вход порта с его выходом. Активный концентратор выполняет функции регенерации сигналов и поэтому его можно назвать повторителем.

Возникает вопрос о том, если концентратор является пассивным устройством, то каким образом обеспечивается качественная передача сигналов на большие расстояния, которые возникают при включении в сеть нескольких сот компьютеров, а ответ состоит в том, что роль усилителя сигналов в этом случае берет на себя каждый сетевой адаптер, а роль ресинхронизирующего блока выполняет сетевой адаптер активного монитора кольца. Каждый сетевой адаптер Token Ring имеет блок повторения, который умеет регенерировать и ресинхронизировать сигналы, однако последнюю функцию выполняет в кольце только блок повторения активного монитора [1].

Звездообразная топология сети IBM Token Ring также способствует повышению общей надежности сети. Если вся информация сети Token Ring просматривется активными MSAU, эти устройства можно запрограммировать так, чтобы они проверяли наличие проблем и при необходимости выборочно удаляли станции из кольца [2].

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 и 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с [4]. Максимальное количество станций в кольце — 260, а максимальная длина кольца — 4 км. Максимальное расстояние между узлами  — 100 метров [6]. В Token Ring существуют три различных формата кадров: маркер, кадр данных, прерывающая последовательность(может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется) [6].

Сети Token Ring используют несколько механизмов обнаружения и компенсации неисправностей в сети. Например, одна станция в сети Token Ring выбирается "активным монитором" (active monitor). Эта станция, которой в принципе может быть любая станция сети, действует как централизованный источник синхронизирующей информации для других станций кольца и выполняет разнообразразные функции для поддержания кольца. Одной из таких функций является удаление из кольца постоянно циркулирующих блоков данных. Если устройство, отправившее блок данных, отказало, то этот блок может постоянно циркулировать по кольцу. Это может помешать другим станциям передавать собственные блоки данных и фактически блокирует сеть. Активный монитор может выявлять и удалять такие блоки и генерировать новый маркер [2].

Технология Token Ring позволяет использовать для соединения конечных станций и концентраторов различные типы кабеля:

• STP Type 1 ‑ экранированная витая пара (Shielded Twistedpair);

• UTP Туре 3, UTP Туре 6 ‑ неэкранированная витая пара (Unshielded Twistedpair);

• волоконно-оптический кабель [1].

Расстояние между пассивными MSAU может достигать 100 м при использовании кабеля STP Туре 1 и 45 м при использовании кабеля UTP Type 3. Между активными MSAU максимальное расстояние увеличивается соответственно до 730 м или 365 м в зависимости от типа кабеля. При использовании экранированной витой пары STP Type 1 из номенклатуры кабельной системы IBM в кольцо допускается объединять до 260 станций при длине ответвительных кабелей до 100 метров, а при использовании неэкранированной витой пары максимальное количество станций сокращается до 72 при длине ответвительных кабелей до 45 метров [4].

В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах [2]. Применяется как более дешевая технология, получила распространение везде, где есть ответственные приложения для которых важна не столько скорость, сколько надежная доставка информации. В настоящее время по надежности Ethernet не уступает Token Ring и существенно выше по производительности [8]. Сеть Token Ring в классическом варианте уступает сети Ethernet как по допустимому размеру, так и по максимальному количеству абонентов. Также по сравнению с аппаратурой Ethernet аппаратура Token Ring заметно дороже, так как используется более сложный метод управления обменом [7].