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环型网介质访问方法

2016-10-24 13:38:16 | 人围观 | 评论:

环型网采用无冲突的介质访问方法,主要有令牌环、分槽(时间片)环及寄存器插入环。
一、令牌环
IEEE802委员会于1984年公布了802.5令牌环介质访问方法及相应物理层规范协议。
1.令牌环工作原理
令牌环:是由环接口及点――点链路连接而成的环,工作站连接到环接口上,介质是共享的,但并非广播的。
令牌:采用一个特殊的字段或分组作为发送权的控制标志。
空令牌:当环中所有节点都无信息发送时,节点间传递的令牌。

工作原理:

产生新令牌的三种协议:
多令牌协议:一旦结束帧的发送立即产生新的令牌;
单令牌协议:发送完一帧后,要等到忙令牌返回,才产生新令牌;
单帧协议:发送完帧后,在该帧返回并全部回收后,才发新令牌。

2.环接口――又称转发器,是令牌环型网的主要部件
环接口结构:如图所示。
主要功能:收发信息,识别和产生令牌、插零删零、识别地址、进行CRC校验等。
两种工作方式:
监听方式:节点不发数据时的工作状态。
发送方式:节点向环上发送数据时的状态。

环接口的工作过程:

二、IBM令牌环网(Token Ring)――令牌和优先权相结合
由IBM公司于1985年10月推出,是IEEE802.5标准制定的基础,可构成小规模的网,也可以组成多环互联层次网,适合广泛的应用,是最著名的微机局域网之一。
1.令牌环网的结构

结构:IBM令牌环网是一种星型――环型拓扑结构,即物理上呈星型,但实际上各计算机串成环形,一个环网最多可连接260个节点。
组成:环站(节点)-智能适配器-传输介质-(电器接头)-集线器(网络多站访问器MAU)-网桥
2.IBM Token Ring网MAC帧格式忙令牌/数据帧的格式:

空令牌的格式:

2.IBM Token Ring网MAC帧格式
忙令牌/数据帧的格式:
忙令牌/数据帧的格式:
帧开始定界符:占1个字节,用违例曼彻斯特码(非正规曼彻斯特码)表示。
J表示正常曼彻斯特码“l”去掉正常位周期中间电平变化形成的;
K表示正常曼彻斯特码“0”去掉正常位周期中间电平的变化形成的。
优先权PM:占3位,指出空令牌的优先权,只有环站的优先权等于或大于空令牌的优先权时才允许使用令牌。
令牌T:占一位,若为0,表示空令牌;若为1,表示忙令牌,满足优先权要求的站可用空令牌发送数据,并改空令牌为忙令牌。
监控位M:占1位,用于防止假忙令牌无限循环,网内设专门的监控站,发送时该位由发送站置为0,经监控站时改为1,若经过监控站时该位的值已经为1,说明出现了假忙令牌,于是监控站通知发送站回收。
优先权预定位PR:占3位,某站点待发帧的优先权高于在环上传送帧的优先权预定位的值时,可改变环上帧的这3位(PR),将自己待发数据的优先权置于其上,表示预约下一个空令牌帧,下一次谁的最高发谁的。
3.介质访问控制帧及环网的管理
帧的FC字段的帧类型FF=00时,帧的数据字段装有环路管理信息,可完成监测和诊断环路故障,报告网上工作情况,管理环网地址,选择路径及初始化环站等。

帧的传送优先权过程:

三、分槽环介质访问方法
分槽环(时间片分割环)介质访问方法:不是基于令牌访问的控制原理,而是以环路上时间片分割来控制帧的发送和接收,是一种异步、时分、随机访问方法,也是一种竞争型无冲突的介质访问方法。
1.分槽环工作原理

将信道首尾相连形成环形通路,各站点与环路相连;
将信息沿环一周所需的总时间分为若干时间槽(时间片),每槽可以装一帧信息,每槽前有空(E)和满(F)标志E/F,占l位;
欲发信息帧的站点,必须等空槽到来,将空/满标志置为满,同时将信息帧放入槽中发送出去;
满糟所经过的每个站点进行地址比较,检查该槽中的信息帧是否是发送给自己的;
当该时间槽到达目的站点时(地址比较符合),则该站收入帧中数据,同时将空/满标志置为空,供其它站点装载使用。
2.分槽环优缺点及人工延迟
优点:环上可以同时传送多帧。
缺点:槽的大小固定(38位),导致数据长度受限制,当报文包过小时,槽装不满;报文包过长时,需分多个包,处理时间长。
特点:每个站点需要加入人工延迟,以使各槽的首尾不相连。
例题:设某环型网络环长1000m,数据率C=1Mbps.帧长为38位(剑桥环),环上有n=50个站点,并已知环上传播速度为光速的77%。问:
①不经人工延迟,环上能存有多少位?
②如需对环上分有4个时间槽,每站点需延迟多少位?
解:①环上信号传播速度:

一位信息传1000m需要时间,即信号传播时延为:
两站间的距离/信号传播速度 = 1000m/(200m/μs) = 5μs 5μs时间内发送方能发多少位?
数据速率 5μs=5bit若环上能有4个槽,则共需38 位×4=152 位而环上仅能容纳5位,则每站点需延迟数:
(152-5)/50 = 3位/站点即每站点需要延迟3位,各站点延迟可由移位寄存器实现。

3.剑桥环(cambridge ring)
(1)环结构:由以下几部分组成,
中继器P:将输人信号传至下站;对报文包进行奇偶检验,如有错报告至监控站,类似环接口。
站S:发送时等空槽来,将报文包放在环上;接收时,进行地址检验,如符合则收下。
接口I:实现站与主机之间的缓存和流控。
主机或外设H。
信道:两对双绞线。


(2)包格式:
响应位的取值含义:
01表示接收信息;
00接收缓存器不空,不能接收该包 ;
10该包有错,不能接收;
11初始值,未变,表示接收站不存在或未启动
3)工作原理发送算法:


2.工作过程

3.优缺点
优点:
支持多包同时传送,支持可变包长,是一种无冲突介质访问方法;
各站可并行发送,并行性好;
每个站的发送都是自主决定的,无需令牌控制。
缺点:硬件复杂和有错误时撤销错误包的判断较困难。





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