计算机网络原理_第8章局域网技术之二令牌环

IEEE 802.5 令牌环

令牌环网(Token Ring) 的工作原理

(1) 环长的比特度量。环的长度往往折算成比特数来度量，以比特度量的环长反映了环上能容纳的比特数量。

假如某站点从开始发送数据帧到该帧发送完毕所经历的时间，等于该帧从开始发送经循环回到发送站点所经历的时间，则数据帧的所有比特正好布满整个环路。换言之，当数据帧的传输时延等于信号在环路上的传播时延时，该数据帧的比特数就是以比特度量的环路长度。

所谓一个比特的物理长度是指1比特在环上占有的长度。如果环的数据速率是RMb/s, 则每1/Rus( 微秒) 发送1比特，同轴电缆上典型的信号传播速度为200m/us, 则1比特在环上占据的物理长度即为 200/R 哦也。对于一个速率为1Mb/s 的环网，每比特物理长度为200米，如果环周长为1000 米，不考虑环接口上的延迟，则环上同时只能容纳5比特，即环的比特长度为5.

在令牌环网中，发送站可以一边发送数据，一边将返回的数据取消，因此对帧的最大长度没有限制，但对环的最小长度却是有限制的，因为环的长度至少要能容纳下整个令牌在其上轮转。

实际操作过程中，环路上的每个接口都会引入延迟。接口延迟时间的存在，相当于增加了环路上的信号传播时延，也即等效于增加了环路的比特长度。所以，接口引入的延迟同样也可以用比特来度量。一般环路上每个接口相当于增加1位延迟。环接口处的延迟也计入环的长度中，如环上共有10个站点，每个站的环接口处引入1比特延迟，则整个环可同时容纳 15 比特。环的比特长度即为 15比特。因此可给出以比特度量的环长计算式：

环的比特长度 = 信号传播时延 x 数据传输速率 + 接口延迟位数

= 环路介质长度 x 5 (us/km) x 数据传输速率 + 接口延迟位数

式中5us/km 即信号传播速度200m/us 的倒数。

(2) 应用例子

例1，某令牌环介质长度为10 km, 数据传输速率为4 Mb/s, 环路上共有 50 个站点，每个站点的接口引入 1 位延迟，则可计算得：

环的比特长度 = 10(km) x 5 (us/km) x 4(Mb/s) + 1(bit) x50

= 10x5 x10的-6次方 x 4 x 10的6次方 + 1 x 50

= 200 + 50 = 250 bit

例2：在10KM长的令牌环局域网上，有100个站点，每站引入1位延迟，数据速率为 10Mbit/s, 信号传播速度为200m/us, 问该环的位长度为多少？该环网的实际有效长度为多少？

解：第1问环的比特长度 = 10KM X 5 us/KM X 10Mbit/s+ 1 X 100 = 50us X 10Mbit/s + 100 = 600 bit.

第2位环网的实际等效长度 = 10km +20m/站 X 100站 = 12 KM

注意：本题第1问的说法有些问题，应说比特长度，不是位长度（按照教材说法：环的比特长度）

所以答：环的比特长度600bit, 环网的实际等效长度为12KM.

例3：有一个 100Mbit/s 的令牌环网络，令牌环行时间是 120 us, 每个主机在每次得到令牌后可以发送 1000 字节的分组，发送完成后立即释放令牌。试求出任意一台主机可以取得的最大吞吐率。

解：假定a是立即释放令牌，一主机发送1分组花 80 us的时间，它在发送完成时立即发送令牌，然后它可以再次发送分组的最早时间是在 120 us之后，因为此时令牌才可能回到该主机站。

80 / (80 + 120) = 40%,

100 Mbit/s * 40% = 40Mbit/s

因此一台主机可以取得的最大有效吞吐率为 40Mbit/s.