Token Bus

Sítě Token Bus IEEE 802.4 jsou výhodné pro technologické a průmyslové aplikace hlavně pro svou deterministickou motodou přístupu k médiu, která zaručuje čas odezvy pod 20 ms. Důležitou schopností linkové vrstvy pro řízení výroby je zabezpečení prioritního přístupu k médiu. Tato vlastnost umožňuje hierarchizovat jednotlivé uzly podle stupně důležitosti v procesu řízení.

Rámce sítí Token Bus:

Síť IEEE 802.4 podobně jako Token Ring vyžaduje použití speciálních řídících rámců sloužících na zřízení a udržování logického kruhu. Rolišujeme dva druhy řídících a jeden druh informačních rámců. Řídící rámce se odlišují od informačních na zákaldě prvních dvou bitů pole FC (Typ rámce).

Přístupová metoda Token Bus:

Linková vrstva využívá ve vrstvě MAC deterministickou přístupovou metodu s odevzdáním přístupového práva po sběrnici, proto má taky označení Token Bus. Metoda zabezpečuje přístup každého uzlu na síť nejpozději po uplynutí určitého přesně definovaného intervalu, poskytuje možnost dynamického přídávání nových uzlů do sítě a řeší poruchy vyvolané uzly sítě.

Základem metody odevzdávání vysílacího práva po sběrnici je tzv. logický kruh, který je virtuálně vytvořený na fyzické sběrnici sítě. Logický kruh je sestaven z posloupnosti uzlů uspořádaných vzestupně podle MAC adres sítě. Uzel sítě vždy odesílá vysílací právo tomu uzlu, kerý má nejbližší vyšší MAC adresu. Každý uzel proto musí znát nejen adresu nejbližšího uzlu v logickém kruhu, ale taky adresu předcházejícího uzlu, od kterého přijímá vysílací právo Token. Logický kruh je tak vlastně tvořený obousměrně. V případě připojení dalšího uzlu do sítě, musí být kruh rekonfigurován, protože se musí vzestupná posloupnost adres uzlů aktualizovat podle nové MAC adresy stanice. Rozlišujeme přitom následující stavy logického kruhu:

  1. Začlenění uzlu do kruhu - tento proces probíhá tak, že uzel, který disponuje vysílacím právem, vysípá před jeho odevzdáním na síť periodicky výzvu určenou stanicím, jejichž adresy leží mezi jeho adresou a adresou následujícího uzlu v logickém kruhu. Jak na danou výzvu odpoví některý z uzlů, je automaticky začleněn do kruhu a je mu odesláno vysílací právo. V případě, že na výzvu odpoví několik uzlů současně, hodnotí se tento stav jako kolize a nastartuje se algoritmus binárního vyhledávání nejbližšího uzlu. Naopak, když na výzvu neodpoví žádný uzel, pokračuje se s odevzdáváním práva podle existujícího kruhu.
  2. Odebrání uzlu z kruhu - v tomto případě informuje aktivní uzel, který ukončuje činnos v kurhu předcházející uzel a odevzdá řízení následujícímu uzlu. Pro případ, když uzel následkem poruchy nebo z jiných příčin neodpovídá na vysílané pověření do stanoveného časového limitu (response window), odevzdá pověření nejbližšímu vyššímu uzlu v kruhu. Neodpovídající uzel je přitom automaticky vyloučen z logického kruhu.
  3. Reinicializace logického kruhu - se vykonává při vytváření, krespektive přerušení logického kruhu. Realizována je vysíláním pověření libovolným uzlem, která delší dobu detekuje nečinnost sítě. V tomto případě se to hodnotí jako kolize a začne probíhat algoritmus binárního vyhledávání adres podle vzestupného pořadí, přičemž se vytvoří nový logický kruh.

Vyjmenované služby zabezpečuje speciální služba MAC - ACM (Access Control Mechanics), která zabezpečuje:

  1. řízení přístupu k využívaném médiu
  2. detekci chyb a obnovu provozu sítě při chybách přenosu
  3. inicializaci a udržování logického kruhu
  4. připojování a odpojování uzlů ze sítě

Fyzická vrstva sítě Token Bus:

Fyzická vrstva je specifikovaná hvězdicovou topologií s optickou kabeláží, případně sběrnicovou topologií s koaxiálním kabelem CAT (Cable Antenna Television) s impedancí 75 Ohmů. U optických vláken se využívá přenos v základním pásmu (metoda FO). Pro přenos bitů po koaxiální sběrnic se využívají tři rozdílné signální techniky (PFSK, SFSK, FB), lišící se kódováním a přenosovou rychlostí. Norma povoluje následující signální schémata:

  1. Carrierband PFSK (Phase Continous Frequency Shift Keying) - je metoda přenosu signálu frekvenční modulací se spojitou změnou fáze, při které se dosahuje přenosová rychlost 1 Mb/s.
  2. Carrierband SFSK (Single Channel Phase-Coherent Frequency Shift Keying) - je frekvenční modulace s koherentní fází, která dovoluje přenosovou rychlost 5 a 10 Mb/s.
  3. Broadband FB (Full Broanbandbus) - je režim přenosu s amplitudo-fázovou modulací PSK v proloženém pásmu s přenosovými rychlostmi 1, 5, 10 Mb/s. V tomto případě je topologie stromová. Na rozdíl od metod Carrierband není celé přenosové pásmo přiděleno jediné přenosové cestě pro analogový signál, ale využívá se frekvenční multiplex.
  4. Baseband FO (Fiber Optic) - je přenosová metoda v základním pásmu (270nm) s použitím optických vláken a frekvenční středem v oblasti 800-900 nm. Topologie je ve formě aktivní nebo pasivní optické hvězdy s podobnou funkcí jako je u opakovačů 802.3.

Celkový dosah sítě závisí na použítém signálním schématu, které určuje maximální délku segmentů a počet opakovačů u multisegmentové sítě. Například pro metodu PFSK se doporučuje maximální vzdálenost 7600m a při použítí méně kvalitní kabeláže se nedoporučuje překročení délky segmentu nad 1280m. Propojovací kabel uzlu ke sběrnici by neměl přesáhnout 30 cm. V současnosti se upřednostňuje varianta sítě FB s modulací PSK, která má nejvyšší přenosovou kapacitu. V této variantě se využívá úplná širokopásmová sběrnice, s možností použití rozbočovačů (Splitters) pro hvězdicové řešení.