Token Ring
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1
Token Ring
• Alle Stationen sind gleichberechtigt
und ringförmig verbunden.
• Die Datenübertragung erfolgt Bit für Bit
von Station zu Station
Punkt-zu-Punkt unidirektional.
PC 1
• Die einzelnen Stationen regenerieren
das Signal.
• Jede Station enthält einen 1-Bit-Puffer,
um “im Fluge” Änderungen am
Datenstrom vornehmen zu können.
PC 2
Token Ring
Server
PC 3
• Steuer- und Überwachungsfunktionen
könnten von allen Ringstationen
wahrgenommen werden, nur eine
Station übt diese Aufgabe aus.
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PC 4
2
Der Token
Der Token (Berechtigungsmerkmal)
• Stationen mit Sendewunsch benötigen
einen Token ihrer oder geringerer
Priorität.
• Nur ein Token zirkuliert in einem
physischen Ring.
• Deterministisches Zugriffsverfahren
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Der Token
Token-Regeln
• Der Token hat eine bestimmte Priorität
- 0 bis 7 ist möglich, 7: höchste Priorität
• Die sendende Station setzt das TokenBit auf “1” (besetzt) und die
Reservierungsbits auf “0”.
• Nach der Übertragung erzeugt die
Sendestation einen neuen freien Token.
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Der Monitor
Monitorfunktion
• 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.
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Der Monitor
Aufgaben des aktiven Monitors
• Token-Überwachung
- verlorene, falsche oder zu viele Token
• Löschen von Frames, die mehr als
einmal zirkulieren.
• Bereitstellen des Taktes
- Synchronisation und Timing-Kontrolle
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Einfachring mit MSAU
Einfachring mit einem
Ringleitungsverteiler
PC 3
- Die sternförmige Verkabelung
wird durch den
Ringleitungsverteiler zur
Ringtopologie (Star shaped
RI
Ring).
PC 2
PC 1
Lobe- oder
Abzweigkabel
RO
Ringleitungsverteiler
- PC1 und PC2 sind bereits im
Netz, PC3 ist noch ausgeschaltet.
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Station geht ans Netz
PC 3 geht ans Netz
PC 3
- PC 3 ist bisher nicht in den Ring
eingefügt
- Adaptertest
- Looptest
- Aufschalten der PhantomGleichspannung 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
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PC 2
PC 1
Lobe- oder
Abzweigkabel
RI
RO
Ringleitungsverteiler
PC 3
PC 2
PC 1
Lobe- oder
Abzweigkabel
RI
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RO
Ringleitungsverteiler
8
Anschlusselement
Ringleitungsverteiler
-Anschlusselement
(Quelle: IBM)
galvanische Trennung des
Lobe-Bereichs vom Ring
+5 V Phantomspannung zur
Speisung des Relais im
Ringleitungsverteiler
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Ringnetz mit MSAUs
Token Ring-Netz mit passiven MSAUs,
z.B. IBM 8228
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Token Ring
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
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Doppelring
Token Ring-Netz mit zwei MSAUs
PC 3
PC 2
PC 6
PC 1
PC 5
PC 4
Lobe- oder
Abzweigkabel
RI
RO
RI
Ringleitungsverteiler
Ersatzring
RO
Ringleitungsverteiler
Trunk-Verbindung
Hauptring
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Token Ring
• 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
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Token Ring
Kabelunterbrechung im Lobe-Kabel
PC 3
PC 2
PC 6
PC 1
PC 5
PC 4
Lobe- oder
Abzweigkabel
RI
RO
RI
Ringleitungsverteiler
Ersatzring
Kabelunterbrechung
RO
Ringleitungsverteiler
Trunk-Verbindung
Hauptring
Token Ring
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Token Ring
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.
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Token Ring
Kabelunterbrechung im Trunk-Kabel
PC 3
PC 2
PC 6
PC 1
PC 5
PC 4
Lobe- oder
Abzweigkabel
RI
RO
Ringleitungsverteiler 1
Ersatzring
RI
RO
Ringleitungsverteiler 2
Trunk-Verbindung
Hauptring
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Kabelunterbrechung
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Token Ring
Kabelunterbrechung im Trunk-Kabel
Die 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.
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Token Ring
Kabelunterbrechung im Trunk-Kabel
Die 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.
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Token Ring
Nach Fehlerbehebung bei
Kabelunterbrechung im Trunk-Kabel
Das Netz funktioniert wieder, lediglich die Redundanz geht verloren.
PC 3
PC 2
PC 6
PC 1
PC 5
PC 4
Lobe- oder
Abzweigkabel
RI
RO
Ringleitungsverteiler 1
Ersatzring
RI
RO
Ringleitungsverteiler 2
Trunk-Verbindung
Hauptring
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Kabelunterbrechung
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Token Ring Kodierung
Differential
Manchester Code
für 4 und 16 Mbit/s
Gleichsspannungsfreiheit
innerhalb eines Bit-Intervalls
Impliziter Takt
Durch Kodeverletzung
(Code-Violation) eindeutige
Begrenzer, die nicht aus
Datencode bestehen (NonData-Delimiters)
keine festen Polaritäten für
“0” und “1”
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Bit-Grenzen
Halb-Bit-Grenzen
Differential
Manchester
1
Differential
Manchester
0
Differential
Manchester
Bitfolge
Differential
Manchester
Starting
Delimiter
Ending
Delimiter
1
0
1
0
V1
V0
V1
V0
V1
V0
0
V1
V0
1
0
1
1
0
V1
V0
0
0
0
V1
V0
1
0
0
V
SD
ED
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20
Token Ring Frame
Token Ring Rahmenformat
Token-Frame
SD
AC
ED
1
1
1
Byte
Data-Frame
Header
Trailer
Daten
SD
AC
FC
DA
SA
RI
LPDU
FCS
ED
FS
1
1
1
6
6
var.
var.
4
1
1
Bytes
FCS kontrolliert
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Token Ring Frame
Token ( 3 Bytes)
Starting Delimiter (SD)
V1
V0
0
V1
V0
0
0
Bit 0
0
Bits
Bit 7
Access Control (AC)
P
P
P
T
M
R
R
Bit 0
R
Bits
Bit 7
Ending Delimiter (ED)
V1
V0
1
V1
V0
1
Bit 0
Token Ring
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I
E
Bits
Bit 7
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Token Ring Frame
Access Control (AC)
P
0
1
P
0
1
Priorisierungsbits
aktuelle Token-Priorität = 0 (niedrigste Priorität)
aktuelle Token-Priorität = 7 (höchste Priorität)
T
0
1
Tokenbit
Token-Frame
Daten-Frame
M
0
1
Monitorbit
Monitor hat Frame noch nicht gesehen
Monitor hat Frame bereits gesehen
R
Token Ring
P
0
1
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R
R
Reservierungsbits
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Token Ring Frame
Frame Status (FS)
Bit 0
Token Ring
Bit 7
A
C
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
r
r
A
C
A
Adresse erkannt-Bits
C
Frame kopiert-Bits (copied)
r
reservierte Bits
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r
r
Bits
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Token Ring Frame
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
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Token Ring
Eigenschaften
• Da deterministisches Zugriffsverfahren,
sind keine Kollisionen möglich
• Gutes Hochlastverhalten
• Hardwareredundanz gegenüber
Störungen im Ring
• Echtzeit-Sprachübertragung infolge der
Priorisierung möglich
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High Speed Token Ring
Weiterentwicklung: HSTR
• 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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