通信工程師互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)令牌總線

4.4.2 令牌總線

IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)提出了令牌總線的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法。

　　1.工作原理

令牌總線介質(zhì)訪問(wèn)控制是將物理總線上的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)，將所有節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)有序序列，序列中最后一個(gè)成員緊跟著第一個(gè)成員，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道在它之前和在它之后的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)。在物理結(jié)構(gòu)上，它是一個(gè)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)，但在邏輯結(jié)構(gòu)上，又成了一種環(huán)型結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)。令牌總線和令牌環(huán)一樣，節(jié)點(diǎn)只有取得了令牌，才能發(fā)送幀。

令牌總線有如下一些特點(diǎn)。

（1）令牌總線上的物理順序與邏輯順序無(wú)關(guān)。令牌總線正常運(yùn)行時(shí)，節(jié)點(diǎn)結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸之后，將令牌傳遞給邏輯序列中的下一個(gè)站。但從物理上看，帶有目的地址的令牌幀廣播到所有的站點(diǎn)，目的站識(shí)別出令牌幀的目的地址與它的地址相符，就接收該令牌幀。

（2）令牌總線不可能產(chǎn)生沖突。在令牌總線中，只有收到令牌幀的站點(diǎn)才能將信息W送到總線上，所以不可能產(chǎn)生沖突，令牌總線的信息幀沒(méi)有最小分組長(zhǎng)度的要求。用于控制領(lǐng)域的令牌總線幀長(zhǎng)度可以設(shè)得很短，減少開(kāi)銷，這就相當(dāng)于增加了網(wǎng)絡(luò)的容最。

（3）令牌總線中的節(jié)點(diǎn)具有公平的訪問(wèn)權(quán)。取得令牌的站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，就在數(shù)據(jù)發(fā)送之后，將令牌傳遞給下一個(gè)站點(diǎn)。如果取得令牌的站點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則立刻把令牌傳遞到下一個(gè)站點(diǎn)。由于站點(diǎn)接收到令牌的過(guò)程是順序依次進(jìn)行的，因此所有站點(diǎn)都有公平的訪問(wèn)權(quán)。

（4）在令牌總線中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸之前必須等待的時(shí)間總量是“確定”的。因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀的最大長(zhǎng)度有限，當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)都有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，節(jié)點(diǎn)的等待時(shí)間等于全部令牌傳送時(shí)間和數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間的總和。這就是節(jié)點(diǎn)傳輸之前必須等待的最長(zhǎng)時(shí)間。

　　2.MAC子層協(xié)議

（1）MAC子層幀結(jié)構(gòu)。令牌總線的MAC幀格式如下所示：

①前導(dǎo)碼：1個(gè)或多個(gè)字節(jié)。用于接收時(shí)鐘的同步。

②幀起始定界符：lByte.表示幀的開(kāi)始，在幀的數(shù)據(jù)字段中不會(huì)出現(xiàn)。

③FC:幀控制字段，lByte.表示發(fā)送幀的類別，包括MAC控制幀、LLC數(shù)據(jù)幀、管理數(shù)據(jù)幀和特殊數(shù)據(jù)幀。

④ED:幀結(jié)束定界符，lByte.表示幀的結(jié)束，在數(shù)據(jù)字段中不會(huì)出現(xiàn)。

⑤目的地址：2Byte或6Byte.可以是組播或廣播地址。

⑥源地址：2Byte或6Byte.表示發(fā)送數(shù)據(jù)幀的節(jié)點(diǎn)地址。

⑦FCS:幀校驗(yàn)序列，4Byte.

⑧數(shù)據(jù)：0個(gè)或多個(gè)字節(jié)。幀的最大長(zhǎng)度有兩種：當(dāng)使用2字節(jié)地址時(shí)為8182Byte,當(dāng)使用6字節(jié)地址時(shí)為8174Byte.較長(zhǎng)的幀有利于減少開(kāi)銷，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。

（2）環(huán)路管理。

①環(huán)路重構(gòu)?？偩€上各節(jié)點(diǎn)填寫連接表，構(gòu)造邏輯環(huán)。當(dāng)環(huán)路不能正常工作時(shí)，具有生成令牌權(quán)利的節(jié)點(diǎn)負(fù)貴進(jìn)行環(huán)路維護(hù)。邏輯環(huán)的構(gòu)成過(guò)程如下：

發(fā)出“請(qǐng)求后繼命令幀”,尋找可能的后繼節(jié)點(diǎn)；

限定響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的范圍，在此范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)用“設(shè)罝后繼命令幀”響應(yīng)。

若有多個(gè)適合的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，則用“解決沖突命令幀”進(jìn)一步限定范圍，直至有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)響應(yīng)為止：

設(shè)置連接表中的后繼地址，并傳遞令牌給該后繼節(jié)點(diǎn)；

后繼節(jié)點(diǎn)接收令牌，將令牌中的源地址置為連接表中的前一地址，如果本節(jié)點(diǎn)維護(hù)的連接表中沒(méi)有指定后繼節(jié)點(diǎn)，則重復(fù)上述過(guò)程：

環(huán)路形成，令牌返回生成令牌的節(jié)點(diǎn)，完成環(huán)路重構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)始正常工作。

②添加新節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)在信息傳輸完畢之后，如果時(shí)間允許，應(yīng)執(zhí)行必要的環(huán)路維護(hù)工作：

詢問(wèn)是否有新節(jié)點(diǎn)希望加入，如果有，則進(jìn)行環(huán)路重構(gòu)：

若新節(jié)點(diǎn)符合后繼的要求，用“設(shè)置后繼命令幀”響應(yīng)：

部分節(jié)點(diǎn)修改連接表，容納新節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)。

③刪除節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)可以在任意時(shí)刻、不采取任何動(dòng)作地撤出環(huán)路，該節(jié)點(diǎn)的前一節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)開(kāi)始尋找新后繼節(jié)點(diǎn)的過(guò)程（令牌維護(hù)）：或者，在指定時(shí)刻退出環(huán)路。希望撤出環(huán)路的節(jié)點(diǎn)僅在收到令牌之后，用“設(shè)置后繼命令幀”,將其后繼節(jié)點(diǎn)地址告訴前一節(jié)點(diǎn)，并傳遞令牌，撤出環(huán)路。

3.物理層

令牌總線的物理層可以使用同軸電纜或光纖作為傳輸介質(zhì)，在同軸電纜上可以采用AM/PSK或FSK調(diào)制技術(shù)，在光纖上通常采用ASK-曼徹斯特編碼。傳輸速率范圍是1-20Mbit/s.

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