Фізичний рівень мережі Token - ring
Стандарт Token Ring фірми IBM споконвічно передбачав побудову зв'язків у мережі за допомогою концентраторів, які назвуться MAU (Multistation Access Unit) чи MSAU (Multi-Station Access Unit), тобто пристроями багатостанціоного доступу (мал. 1).Мережа Token Ring може включати до 260 вузлів.
Концентратор Token Ring може бути активним чи пасивної. Пасивний концентратор просто з'єднує порти внутрішніми зв'язками так, щоб станції, що підключаються до цих портів, утворили кільце. Ні посилення сигналів, ні їх ресінхронізацію пасивний MSAU не виконує. Такий пристрій можна вважати простим кросовим блоком за одним виключенням — MSAU забезпечує обхід якого-небудь порту, коли приєднаний до цього порту комп'ютер виключають. Така функція необхідна для забезпечення зв’язності кільця поза залежністю від стану підключених комп'ютерів. Звичайно обхід порту виконується за рахунок релейних схем, що харчуються постійним струмом від мережного адаптера, а при вимиканні мережного адаптера нормально замкнуті контакти реле з'єднують вхід порту з його виходом.
Активний концентратор виконує функції регенерації сигналів і тому іноді називається повторювачем, як у стандарті Ethernet.
Виникає питання — якщо концентратор є пасивним пристроєм, то яким чином забезпечується якісна передача сигналів на великі відстані, що виникають при включенні в мережу кількох сотень комп'ютерів? Відповідь полягає в тому, що роль підсилювача сигналів у цьому випадку бере на себе кожен мережний адаптер, а роль ресінхронізуючего блоку виконує мережний адаптер активного монітору кільця.
Кожен мережевий адаптер Token Ring має блок повторення, що вміє регенерувати і ресинхронізувати сигнали, однак останню функцію виконує в кільці тільки блок повторення активного монітора.
Блок ресинхронізації складається з 30-бітного буфера, що приймає манчестерські сигнали з трохи перекрученими за час обороту по кільцю інтервалами проходження. При максимальній кількості станцій у кільці (260) варіація затримки циркуляції біта по кільцю може досягати 3-бітових інтервалів. Активний монітор "вставляє" свій буфер у кільце і синхронізує бітові сигнали, видаючи їх на вихід з необхідною частотою.
В загальному випадку мережа Token Ring має комбіновану зірково-кільцеву конфігурацію. Кінцеві вузли підключаються до MSAU по топології зірки, а самі MSAU поєднуються через спеціальні порти Ring In (RI) і Ring Out (RO) для утворення магістрального фізичного кільця.
Усі станції в кільці повинні працювати на одній швидкості — або 4 Мбіт/с, або 16 Мбіт/с. Кабелі, що з'єднують станцію з концентратором, називаються відповідаючими (lobe cable), а кабелі, що з'єднують концентратори, — магістральними (trunk cable).
Технологія Token Ring дозволяє використовувати для з'єднання кінцевих станцій і концентраторів різні типи кабелю: STP Type 1, UTP Type 3, UTP Type 6, а також волоконно-оптичний кабель.
При використанні екранованої крученої пари STP Type 1 з номенклатури кабельної системи IBM у кільці допускається поєднувати до 260 станцій при довжині кабелів до 100 метрів, а при використанні неекранованої кручений пари максимальна кількість станцій скорочується до 72 при довжині відповідних кабелів до 45 метрів.
Відстань між пасивними MSAU може досягати 100 м при використанні кабелю STP Type 1 і 45 м при використанні кабелю UTP Type 3. Між активними MSAU максимальна відстань збільшується відповідно до 730 м чи 365 м в залежності від типу кабелю.
Максимальна довжина кільця Token Ring складає 4 000 м. Обмеження на максимальну довжину кільця і кількість станцій у кільці в технології Token Ring не є такими твердими, як у технології Ethernet. Тут ці обмеження багато в чому зв'язані з часом оберту маркера по кільцю (але не тільки — є й інші моменти, що диктують вибір обмежень). Так, якщо кільце складається з 260 станцій, то при часі утримання маркера в 10 мс маркер повернеться до активного монітору у гіршому випадку через 2,6 с, а цей час саме складає тайм-аут контролю обороту маркера. В принципі, усі значення тайм-аутів у мережних адаптерах вузлів мережі Token Ring можна задати, тому можна побудувати мережу Token Ring з великою кількістю станцій і з більшою довжиною кільця.
Адаптери Token-Ring, являють собою плати розширення комп’ютера типу IBM PC і орієнтовані на системну магістраль ISA, EISA чи PCI. Для приєднання адаптерного кабелю адаптер має зовнішній 9-контактний роз’єм типу DIN. Так само, як і адаптери Ethernet, адаптери Token-Ring мають на своїй платі перемикачі-перемички для настроювання адрес і переривань.
Внаслідок більш складного протоколу, адаптери Token-Ring, як правило, дорожчі, ніж адаптери Ethernet. До того ж, якщо мережу Ethernet можна побудувати тільки на адаптерах і кабелі (10BASE2), то для мережі Token-Ring обов'язково потрібні концентратори. Розміри мережі Token-Ring також поступаються розмірам мережі Ethernet.
Однак на відміну від Ethernet мережа Token-Ring краще тримає велике навантаження (більше 30%) і забезпечує гарантований час доступу. Це вкрай необхідно, наприклад, у мережах виробничого призначення, у яких велика затримка реакції на зовнішню подію може привести до серйозних аварій. Швидкість у мережі Token-Ring може бути вищою, ніж у стандартній мережі Ethernet (не в мережі Fast Ethernet), але треба враховувати, що це швидкість фізична (всередині пакету даних). Реальна ж швидкість дуже сильно залежить від особливостей апаратури: які використовуються адаптери, яка швидкодія комп’ютерів мережі.
Існує велика кількість апаратури для мереж Token Ring, яка поліпшує деякі стандартні характеристики цих мереж: максимальну довжину мережі, відстань між концентраторами, надійність (шляхом використання подвійних кілець).
Компанія IBM запропонувала новий варіант технології Token Ring, названий High-Speed Token Ring, HSTR. Ця технологія підтримує бітові швидкості в 100 і 155 Мбіт/с, зберігаючи основні особливості технології Token Ring 16 Мбіт/с.
