IEEE802.5标准与IBM令牌环网完全兼容

2023-11-25 理论教育版权反馈

【摘要】：IEEE 802.5相关标准与IBM令牌环网完全兼容。令牌环这一术语常指IBM令牌环网和IEEE 802.5网。图3-18 IBM令牌环网与IEEE 802.5标准结构体系1.令牌环的工作原理在令牌环控制方式中，采用轮循的介质访问控制方式，使用一个称为令牌的特殊帧来协议各站对介质的访问权。令牌环网络采用多种方法监测网络，进行循环初始化，故障恢复的维护工作，以保证环路的正常运行。IEEE 802.5协议规范了6个用于令牌环管理的控制帧。令牌环网络帧中的优先级域和保留域可以控制优先级。

令牌环网（Token-Ring）是由IBM于20世纪70年代开发出来的，是IBM重要的局域网技术，在普通局域网中流行性仅次于以太网和IEEE 802.3。IEEE 802.5相关标准与IBM令牌环网完全兼容。实际上，IEEE 802.5是在IBM令牌环技术基础上发展起来的，并一直受IBM令牌环发展的影响。令牌环这一术语常指IBM令牌环网和IEEE 802.5网。

令牌环和IEEE 802.5网络基本兼容，但也存在一些差异。例如，IBM令牌环定义了一个星形网络，所有的端点工作站连接到一个被称为多工作站访问单元（MSAU）的设备上，而IEEE 802.5没有规定网络拓扑，尽管实际上所有的IEEE 802.5网络都按星形拓扑类型，而IBM令牌环网要求使用双绞线和路由选择信息域大小等。两者的体系结构如图3-18所示。

图3-18 IBM令牌环网与IEEE 802.5标准结构体系

1.令牌环的工作原理

在令牌环控制方式中，采用轮循的介质访问控制方式，使用一个称为令牌的特殊帧来协议各站对介质的访问权。令牌在介质上绕行，获得令牌的工作才有发送信息的权利。当一个站点接到令牌而没有信息要发送时，就把令牌传递给下一个站点，每个站点可以在一定时间持有令牌。如图中3-19b，A站获得令牌，便可以给C站发送数据帧。C站就是接收站，收到数据帧后，只是复制该帧，并不清除，而是继续转发，数据帧回到源站后，由源站清除，并由源站将令牌传至下一个站。如此反复。令牌环控制方式的工作原理如图3-19所示。

令牌环网络采用多种方法监测网络，进行循环初始化，故障恢复的维护工作，以保证环路的正常运行。IEEE 802.5协议规范了6个用于令牌环管理的控制帧。其简单的功能如下。

1）重复地址测试（DAT）：在初始化时，是一个站的地址与环上其他站不同。

2）备用监控站存在（SMP）：在初始化时，是一个站确定其上游相邻站的地址。

3）工作的监控站存在（AMP）：由当前工作的监控站定期发送，其他各站监视此帧。

4）申请令牌（CT）：由当前工作的监控站发生故障时，用此帧确定新的监控站。

5）清除（PRG）：新的监控站用此帧将环上其他站初始化为空闲状态。

6）报警（BCN）：应用在报警过程。

图3-19 令牌环控制方式的工作原理

a）空闲令牌沿环绕行 b）A站抓令牌并发送F1帧给C站 c）目的站复制F1，并转发数据d）A站吸收F1，并释放令牌

当一个站欲成为令牌环中的一个站时，必须进行初始化。初始化时重复做两件事，首先是保证其地址与环路上其他所有站的地址均不同；其次要知道它上游相邻站的地址，并将本地址通知下游相邻站。

令牌环网络采用复杂的优先级控制系统，它允许某些用户指定的，高优先级的站点更多地使用网络。令牌环网络帧中的优先级域和保留域可以控制优先级。只有等于或高于令牌中指定的优先级的工作站才能捕获到令牌，而当令牌被捕获并被改变为信息帧后，只有优先级比发送站点高的站点才能保留令牌，以便在网络中进行下一轮传递。当一个新令牌产生后，它包含的优先权值高于持有该令牌的工作站。如果工作站提高了令牌的优先级，发送完数据后，它必须将令牌的优先级恢复到原来的级别。

正常运行，环上必须有一个主监控器，监视环路的运行情况，而环上各站又作为辅监控器，以监视主监控器的工作。在IEEE 802.5中并不固定某一站为主监控器，而是通过监控器竞争过程来获得主监控器资格，在主监控器产生故障的情况下，也是通过竞争，产生新的主监控器。(www.chuimin.cn)

一般令牌环故障有3种情形，即令牌丢失、多个令牌和忙令牌多次运行。对于令牌丢失，一般由主监控器以10ms时钟检测出来，从而执行环路复原过程，再产生新的空令牌。对于多个令牌是很快能被检测出来的。如始发站收到的忙令牌帧与本站地址不符，此时，任一站都不能释放新令牌，环路进入丢失令牌状态，然后按丢失令牌处理即可。而对于忙令牌的多次绕行，是由监控站对忙令牌帧的监控位进行监控而检测到的。一旦发现忙令牌多次绕行，便开始环路复原过程，即清除该令牌帧，重新产生一个空令牌以恢复环路运行。

2.令牌环帧格式

在令牌环介质访问控制方式下有令牌帧和数据/命令帧两种帧格式，令牌帧长度为3位，由开始分隔符、访问控制字节和结束分隔符组成。数据/命令帧的长度是可变的，它取决于信息域的大小。令牌帧字段格式如图3-20所示。

图3-20 令牌帧地段地址

1）开始分隔符（Start Ddlimiter，SD）。是起始定界符，说明一个令牌帧或数据/命令帧的到来。该域包含一个区分帧中其他部分的信号，其编码方式与其他部分信息编码方式不同。

2）访问控制（Access-Control Byte，AC）。它包含优先级域，指示令牌的优先级；保留域，又称为预约位，允许具有较高优先级的站申请下一个令牌；令牌标识位，用于区分令牌帧和数据/命令帧，“0”表示空令牌，“1”表示忙令牌；监视位，记录令牌在环上绕行的情况，活动的监视站点通过该位来判断是否在一个环上无休止地循环。

3）结束分隔符（End Delimiter，ED）。它标识令牌帧或数据/命令帧的结束，并指示被损坏的比特以及确定帧是否是逻辑顺序上的最后一帧。

数据/命令帧除了包含令牌帧的3个域外，还包含其他几个域，如图3-21所示。