Token Ring
Sít Token Ring se dostala na trh v roce 1985. Token Ring je označována jako IEEE 802.5. Tento standart specifikuje topologii fyzický kruh, protokol Token Ring (Passing), klasicky přenosovou rychslost 4 Mb/s a definuje speciální kabelové spojení pomocí stíněné kroucené dvoulinky pro oba směry přenosu (je možné i spojení pomocí optického kabelu). V současné době se používá v síti Token Ring rychlost 16 Mb/s.
Charakteristika Token Ring:
Pro síť tohoto typu je charakteristická kruhová topologie s přístupovou metodou Token Passing. Kruhová topologie se vyznačuje tím, že jednotlivé počítače sítě jsou spojené přenosovým médiem fyzicky do kruhu, takže signál přechází postupně přes všechny počítače sítě. Nevýhodou je podstatně horší instalace sítě a skutečnost, že porucha libovolného počítače, ale i porucha některé větve sítě může způsobit její neprůchodnost. Výhodou je vyšší rychlos a více uzlů sítě.
Lepší vlastnosti se dosahují úpravou fyzického kruhu pomocí zvláštních koncentraátorů MAU na logicku hvězdu. Nevýhodou této topologie je omezený počet stanic v kruhu. Na zpoždění přenášeného rámce se podílí jednak druh kabelu se svou charakteristickou rychlostí šíření signálu a jednak zpoždění dané adaptérem. Pro dosažení zpoždění odpovídajícího rychlosti 4 Mb/s byl stanoven maximální počet 260 uzlů v jedné síti. Čím více bude stanic v síti, tím déle bude trvat cyklus odevzdání práva Token pro vysílání.
Na sběrnici se zachovává jeden směr přenosu. Změna směru znamená problémy s výměnou vstupního konektoru za výstupní na každém uzlu. Kruh musí být za každých okolností uzavřený, takže i při odpojení uzlu z kruhu se na místo uzlu kruh přepojí speciálním konektorem. V každém okamžiku se přenáší v uzavřeném kruhu buď právo Token nebo údaje vysílané některým uzlem.
Rámce podvrstvy MAC:
V síti Token Ring se rozlišují tři typy rámců. Je to rámec Token, Rušící omezovač a Datový.
Typicky koluje v síti Token s nejnižší prioritou 000. V případě, že uzel požaduje Token přednostně, vyžádá si rezervaci priority rezervačními bity pole AC (bity RRR) v právě procházejícím rámci stanicí. V dalším cyklu Token prochází uzly s nižší priorito, čímž se značně urychlí obsluha příslušného uzlu. Po vykonání činnosti, uzel vráti rezervační i prioritní bity na hodnotu 000.
Pole DA určuje adresu cílové adresy. Norma dovoluje délku 2 až 6 B. Stanovená délka musí být závaznou v celé síti. V síti IBM Token Ring je stanovená na 6B. Individuální, skupinové, globální, nebo lokální adresování se rozlišuje stejně jako v sítích Ethernet. Pole dovoluje definovat univerzální adresu (všechny bity logická 1) pro všechny stanice v kruhu, adresa bez určení (všechny bity logická 0), při které rámec projde sítí bez toho, aby vyl přijatý. Zvláštností v sítích IBM je adresa C000 FFF FFF, jako univerzální. Pak jsou ve skupinových adresách vyhrazeny funkční adresy pro jednoduché adresování přechodových zařízeí určitého typu, jako jsou mosty, servery, atd.
Pole zdrojové adresy SA je individuální adresa uzlu, která rámec vyslala. Na rozdíl od normy IEEE802.5 v IBM sítích nejvyšší bit logická 1 vyjadřuje, že rámec má být přenesen do jiného okruhu odděleného mostem. Mluvíme o tzv. zdrojovém směrování (Source Routing). Při hodnotě logická 0 zůstává rámec v lokálním okruhu.
Pole dat v sítích IBM obsahuje směrovací informace - část RI. Toto pole existuje v případě, že se cílová adresa vyskytuje v jiném okruhu než zdrojový uzel. Pak obsahuje pole směrování 2B a proměnného počtu 16-ti bitových směrovacích polože, které představují čísla okruhů a mostů, přes které bude rámec procházet. Tento mechanismus se označuje jako zdrojové směrování.
V okruhu sítě je vždy jeden uzel označován jako aktivní monitor, který vykonává speciální řídící a kontrolní funkce. Ostatní uzly jsou schopny převzít při výpadku monitoru tyto funkce automaticky. Jedná se o:
V síti Token Ring se mezi užitečnými rámci neustále vysílá proud libovolných bitů typu logická 0, 1. U všech uzlů v síti je frekvence neustále fázově synchronizovaná ze strany monitoru, a proto v rámcích opdadá úvodní synchronizační posloupnost.
Přístupová metoda Token Passing:
Přístupová metoda Token Passing představuje nekolízní motodu (tedy deterministickou - lze zaručit v časovém intervalu přístup k médiu) s odevzdáváním vysílacího práva Token. Ve stavu klidu, když žádný uzel nevyžaduje právo na vysílání, cyklicky putuje mezi uzly rámec Token (vysílací právo). Libovolný počítač sítě může začít s vysíláním údjaů až když získá toto vysílací právo. Tato metoda má podle použité topologie dvě varianty. Metoda se váže k fyzickému kruhu (Token Ring), nebo ke sběrnici (Token Bus).
U metody Token Ring adaptér každého uzlu přenáší všechny data ze vstupu na výstup a přitom testuje, zda přijatý rámec je Token nebo jemu adresovaný datový rámec. Doba odezvy při této síti je definovatelná a není kritická při rychlosti 4 Mb/s ani při velkém zatížení v síti. Při výpočtu se vychází z počtu N uzlů (podle normy maximálne 260) a ze zpoždění Ts adapteru jednoho uzlu. Orientačně se maximální zpoždění pohybuje v devítkách mikrosekund. Jednotlivé uzly jsou uspořádané fyzicky nebo logicky do kruhu (Ring) tzn. po poslední m uzlu, který dostl povolení k vysílání, získává oprávnění opět první uzel. Token putuje vždy ve stejném pořadí v jednom směru k sousednímu uzlu. Když uzel o nemá zájem o vysílání, odevzdá Token dalšímu uzlu, která následuje v pořadí. Když ho získá, můůže začít vysílat datové rámce, což je část vysílací zprávy. Když je zpráva delší než je přípustná délka rámce vysílají se postupně rámce za sebou. Po odvysílání datových rámců vyšle Token, když už nechce vysílat data.
Výhodou této metody je, že každý počítač má zaručeno získání vysílacího práva do určitého časového limitu. Protože údaje jsou přenášena jen jedním směrem, nedojde ke kolizi jak to je u metody CSMA/CD. Tyto sítě jsou proto vhodné pro řízení technologických procesů, kde se vyžaduje řízení v reálném čase.
Přístupová metoda ETR:
Firma Proteon dosáhla rychlosti do 10 Mb/s a firma IBM až 16 Mb/s díky využití metody ETR (Early Token Relaise - předčasně uvolněný Token), která efektivněji využívá původní přístupovou metodu Token RIng.
V okruhu je přenášeno více datových rámců současně.
Specifikace fyzické vrstvy v síti Token Ring:
Dnes se klasické kruhové sítě nebudují. Místo nich se tvoří zvláštní kabelové propojení s charakterem hvězdicové sítě. IBM vyvinula zyfickou hvězdu propojením zpětného vedení logické kruhové sítě. V této síti nejsou počítače propojeny mezi sebou přími, ale prostřednictvím rozdělovačů kruhového vedení. Pojmenování je Wire Center, nebo MAU (Multiple Access Unit) - vícenásobný přípojný bod.
Každý uzel je připojený k síti dvěmi vedeními k příjimači a vysíči s automatickým testováním je-li uzel v bezporuchovém stavu, nebo jestli má poruchu, nebo je ve vypnutém stavu. Přípojné vedení se realizuje dvojicí klasických koaxiálních kabelů nebo zvláštním dvouvodičovým stíněným krouceným párem v podobě jednoho koaxiálního kabelu pro oba směry toku dat. V obou případech MAU automaticky uzavírá releovým kontaktem požadovaný kruh v místech nepřipojených uzlů. Technicky je to řešeno tak, že každá aktivní stanice pomocí adapteru napájí relé umístěné v MAU, a které svojím kontaktem připojuje uzel do kruhu. Kromě hlavního vedení je v MAU taky náhradní vedení pro případ poškození hlavního okruhu. Váhoda tohoto uspořádání je v centralizaci a v jednodužší opravě a údržbě, ale za cenu větší spotřeby kabelů a vedení. Obvykle je koncentrátor MAU konstruovaný pro 8 uzlů, ale dovoluje libovolné rozšíření. Pro rozšíření má koncentrátor zvláštní svorky RO (Ring Out), RI (Ring In), které je potřeba správně propojit podle směru komunikace. Odpojením tohoto konektoru se pomocí náhradního vedení opět automaticky obnoví uzavřený kruh. Firma Proteon vyvinula MAU s vyšší inteligencí se zabudovaným mikroprocesorem a příslušným programem.
Stíněné kable s krouceným párem se třídí na typy 1, 2, 3, 6 a 8: