1Token Ring © 2001, Cisco Systems, Inc. Token Ring.

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Token RingToken Ring

2Token Ring © 2001, Cisco Systems, Inc. www.bildungsinitiative-networking.de


• Alle Stationen sind gleichberechtigt und ringförmig verbunden.

• Die Datenübertragung erfolgt Bit für Bit von Station zu StationPunkt-zu-Punkt unidirektional.

• Die einzelnen Stationen regenerieren das Signal.

• Jede Station enthält einen 1-Bit-Puffer, um “im Fluge” Änderungen am Datenstrom vornehmen zu können.

• Steuer- und Überwachungsfunktionen könnten von allen Ringstationen wahrgenommen werden, nur eine Station übt diese Aufgabe aus.

PC 2

PC 3

Token Ring

PC 1

PC 4

Server


Der Token (Berechtigungsmerkmal)

Der TokenDer Token

• Stationen mit Sendewunsch benötigen einen Token ihrer oder geringerer Priorität.

• Nur ein Token zirkuliert in einem physischen Ring.

• Deterministisches Zugriffsverfahren


Token-Regeln

Der TokenDer Token

• Der Token hat eine bestimmte Priorität- 0 bis 7 ist möglich, 7: höchste Priorität

• Die sendende Station setzt das Token-Bit auf “1” (besetzt) und die Reservierungsbits auf “0”.

• Nach der Übertragung erzeugt die Sendestation einen neuen freien Token.


Monitorfunktion

Der MonitorDer Monitor

• Die erste aktive Station übernimmt die Monitorfunktion.- Generierung des Erst-Token der Priorität 0

• Alle anderen Stationen stehen in Bereitschaft, diese Monitorfunktion zu übernehmen.- Sie überwachen den aktiven Monitor.


Aufgaben des aktiven Monitors

Der MonitorDer Monitor

• Token-Überwachung- verlorene, falsche oder zu viele Token

• Löschen von Frames, die mehr als einmal zirkulieren.

• Bereitstellen des Taktes - Synchronisation und Timing-Kontrolle


Einfachring mit MSAUEinfachring mit MSAU

Einfachring mit einem Ringleitungsverteiler

- Die sternförmige Verkabelung wird durch den Ringleitungsverteiler zur Ringtopologie (Star shaped Ring).

- PC1 und PC2 sind bereits im Netz, PC3 ist noch aus- geschaltet.

RI

Lobe- oderAbzweigkabel

Ringleitungsverteiler

PC 3 PC 2 PC 1

RO


Station geht ans NetzStation geht ans Netz

PC 3 geht ans Netz- PC 3 ist bisher nicht in den Ring eingefügt- Adaptertest- Looptest

- Aufschalten der Phantom- Gleichspannung durch PC 3- Wenn aktiver Monitor vorhanden, einen Frame an sich selbst schicken (DAT).- Feststellen, wer der nächste Nachbar (NAUN) ist.- PC 3 kann Ringoperationen ausführen

RI



PC 3 PC 2 PC 1

RO

RI



PC 3 PC 2 PC 1

RO


AnschlusselementAnschlusselement

Ringleitungsverteiler-Anschlusselement(Quelle: IBM)

galvanische Trennung desLobe-Bereichs vom Ring

+5 V Phantomspannung zur Speisung des Relais im Ringleitungsverteiler


Ringnetz mit MSAUsRingnetz mit MSAUs

Token Ring-Netz mit passiven MSAUs, z.B. IBM 8228


Ringleitungsverteiler-Typen


• Der passive Ringleitungsverteiler (MSAU)- hat keine eigene Stromversorgung- besitzt Relais zur Einschaltung/Überbrückung von Stationen

• Der aktive Ringleitungsverteiler (CAU)- hat eine eigene Stromversorgung- besitzt Relais oder digitale Schalter zur Einschaltung/ Überbrückung von Stationen und defekten Kabelstrecken


DoppelringDoppelring

Token Ring-Netz mit zwei MSAUs


PC 3 PC 2 PC 1

RI RO


PC 6 PC 5 PC 4

RI RO


Trunk-VerbindungErsatzring

Hauptring



• Verkabelung- grundsätzlich zweipaarig

• Lobe-Kabel- ein Paar zum Empfangen- ein Paar zum Senden

• Trunk-Kabel - ein Paar für den Hauptring- ein Paar für den Ersatzring



Kabelunterbrechung im Lobe-Kabel


PC 3 PC 2 PC 1

RI RO


PC 6 PC 5 PC 4

RI RO



Hauptring

Kabel-unterbrechung



Kabelunterbrechung im Lobe-Kabel

- Durch die Unterbrechung des Lobe-Kabels zum PC 4 wird auch die Phantomspannung vom zugehörigen Relais im Ringleitungsverteiler genommen.

- Das Relais fällt ab.

- Der Ring wird geschlossen.

- PC 4 ist nicht mehr im Netz.



Kabelunterbrechung im Trunk-Kabel

Ringleitungsverteiler 1

PC 3 PC 2 PC 1

RI RO


PC 6 PC 5 PC 4

RI RO



Hauptring Kabelunterbrechung



Kabelunterbrechung im Trunk-KabelDie Trunk-Verbindung zwischen RI Ringleitungsverteiler 1 und RO Ringleitungsverteiler 2 ist unterbrochen.

- Beaconing zur Emittlung des Fehlerortes

- PC 2 empfängt keine Frames mehr.

- PC 2 schickt einen Beacon-Frame an seinen NAUN, hier PC4.

- PC 4 schaltet sich ab und führt Test durch.

- Selbsttest des Adapters von PC 4 und der Looptest sind erfolgreich, d.h. der Fehler liegt in der Trunkverbindung zwischen RO-Port von Ringleitungsverteiler 2 und RI-Port von Ringleitungsverteiler 1.



Kabelunterbrechung im Trunk-KabelDie Trunk-Verbindung zwischen RI Ringleitungsverteiler 1 und RO Ringleitungsverteiler 2 ist unterbrochen.

- Fehlerbehandlung bei passiven Ringleitungsverteilern

Die Stecker der Trunkverbindung müssen am RI-Port von Ringleitungsverteiler 1 und am RO-Port von Ringleitungsverteiler 2 gezogen werden, um an den jeweiligen Ports die Schaltung auf den Ersatzring vorzunehmen.

- Fehlerbehandlung bei aktiven Ringleitungsverteilern

RI von Ringleitungsverteiler 1 und RO von Ringleitungsverteiler 2 schalten automatisch auf den Ersatzring um.



Nach Fehlerbehebung bei Kabelunterbrechung im Trunk-Kabel

Das Netz funktioniert wieder, lediglich die Redundanz geht verloren.


PC 3 PC 2 PC 1

RI RO


PC 6 PC 5 PC 4

RI RO



Hauptring Kabelunterbrechung


Token Ring KodierungToken Ring Kodierung

Differential Manchester Code für 4 und 16 Mbit/sGleichsspannungsfreiheit innerhalb eines Bit-Intervalls

Impliziter Takt

Durch Kodeverletzung (Code-Violation) eindeutige Begrenzer, die nicht aus Datencode bestehen (Non-Data-Delimiters)

keine festen Polaritäten für “0” und “1”

Bit-Grenzen

Differential Manchester

1


0


Bitfolge


V

Starting Delimiter

SD

Ending Delimiter

ED

01 0 1 0

V0

0 1 1

0V1 V0 0 V1

0V1 V0 1 V1

Halb-Bit-Grenzen

V0 1 0

V0 0 0

V1 V0 V1


Token Ring FrameToken Ring Frame

Token Ring Rahmenformat

Token-Frame

SD AC ED

1 1 1 Byte

Data-Frame

Daten

SD AC FC DA SA RI LPDU FCS ED FS

1 1 1 6 6 var. var. 4 1 1 Bytes

TrailerHeader

FCS kontrolliert



Token ( 3 Bytes)

Starting Delimiter (SD)

V1 V0 0 V1 V0 0 0 0 Bits

Bit 0 Bit 7

Access Control (AC)

P P P T M R R R Bits

Bit 0 Bit 7

Ending Delimiter (ED)

V1 V0 1 V1 V0 1 I E Bits

Bit 0 Bit 7



Access Control (AC)P P P Priorisierungsbits0 0 0 aktuelle Token-Priorität = 0 (niedrigste Priorität)1 1 1 aktuelle Token-Priorität = 7 (höchste Priorität)

T Tokenbit0 Token-Frame1 Daten-Frame

M Monitorbit0 Monitor hat Frame noch nicht gesehen1 Monitor hat Frame bereits gesehen

R R R Reservierungsbits



Frame Status (FS)

Bit 0 Bit 7

A C r r A C r r Bits

0 0 keine Station erkannte die Adresse, Frame wurde nicht kopiert

1 1 Station erkannte Adresse und kopierte den Frame

1 0 Station erkannte Adresse, aber kopierte nicht den Frame

A Adresse erkannt-Bits

C Frame kopiert-Bits (copied)

r reservierte Bits


Maximale Länge des Datenfeldes


• 4 Mbit/s Datenübertragungsrate im Ring mit 4/16 Mbit/s-Adaptern: 4501 Bytes

• 16 Mbit/s Datenübertragungsrate im Ring: 17997 Bytes


Token Ring Eigenschaften

Token Ring Eigenschaften

• Da deterministisches Zugriffsverfahren, sind keine Kollisionen möglich

• Gutes Hochlastverhalten

• Hardwareredundanz gegenüber Störungen im Ring

• Echtzeit-Sprachübertragung infolge der Priorisierung möglich


Weiterentwicklung: HSTR

High Speed Token RingHigh Speed Token Ring

• IEEE 802.5t 100 Mbit/s Datenübertragungsrate - Punkt-zu-Punkt-Verbindung in einer switched Token Ring-Umgebung- Signalisierung und Medien wie bei FDDI und Fast Ethernet

• IEEE 802.5v (Draft v1.2) 1000 Mbit/s Datenübertragungsrate - Signalisierung und Medien wie bei Gigabit Ethernet

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