區域網路 乙太網路 令牌環網（二）

一.令牌匯流排

     ARCnet是Datapoint公司1977年開發成功的一種區域網路,目前仍具有較大的使用範圍,
並作為Netware LAN的敷纜系統.ARCnet使用RG-62同軸電纜,而這種電纜剛好與IBM3270
終端和IBM主機相連的電纜相同,所以這種網路在大量IBM機的使用基地得到廣泛應用.
ARCnet現在也可使用雙絞線和光纖.新型的ARCnet plus速率已從原來的2.5Mb/s增加
到100Mb/s(使用光纖時).這種網路使用的媒體訪問法為令牌匯流排。

 2） ARCnet 的網路結構　ARCnet布纜方式有兩種:一種是匯流排型,另一種是星型匯流排型.下面分別介紹這兩種類型
的ARCnet.

　1.匯流排結構

　 匯流排結構與Ethernet細纜方式相類似,1所示.ARCnet匯流排最大長度為305m,可聯結
的裝置最多8個.裝置與匯流排的聯結通過T型聯結器,該聯結器的頂部與電纜相連,底部與網
卡相連.電纜兩端必須用93Ω的電阻終結.

　 以上是使用同軸電纜的情況,如果使用雙絞線,上述規定會有一定變化.在這種情況下使
用菊鏈結構，即適合雙絞線媒體的網卡有兩個連接埠:一個用於串連伺服器,另一個用於串連
下一個PC機.如此級鏈時最多可串連10個PC機,雙絞線最大距離不超過122m(400英尺).第一
個網卡和第二個網卡都必須用93Ω終接器終接.

　2.星形匯流排結構

　 這種物理布線是以Hub為中心,形成一種多星形互連在一起的結構，2所示.這種結構
之所以稱為匯流排是由於所有工作站共用公用電纜.

　　這種結構可使用電纜,也可使用雙絞線.在使用電纜時,星形匯流排通過使用Hub分裂訊號
來形成.Hub可以是有源的,也可以是無源的.如果使用有源Hub,有源電纜變插入其連接埠之一,
其餘的連接埠串連工作站.工作站與有源Hub的最大距離為610m(2000英尺).
　 當使用雙絞線時,需要使用有源Hub,Hub與檔案伺服器相連，工作站也與其直接相連.在
這種方式下,伺服器或工作站與有源Hub之間的距離最大可為1220m(4000英尺).網卡上不用
的連接埠必須用93Ω的終接器短接.

  4） ARCnet的操作

　 ARCnet LAN 的站傳輸像匯流排型LAN一樣是廣播式的,但對匯流排的訪問決定於令牌.為
說明這種網路的操作機制,假定在一條匯流排上有4個節點,其地址分別為1,10,25和255.
　 在啟動網路時,這四個工作站形成一個邏輯環.每個站都跟蹤兩個資訊:
　 ·誰是後繼者;
　 ·誰是前驅者.
　 這兩種資訊分別由字母S(後繼者)和P(先驅者)代表.一個工作站的後繼者定義為邏輯
環上具有較高地址的站;先驅者則定義為邏輯環上具有較低地址的站.
　 在ARCnet中,站地址0用於廣播位址,因此最小站地址為1,最大站地址為255.在構成邏
輯環時規定,工作站地址為255的後繼站地址為1，站地址為1的前驅站地址為255.工作站
前驅者和後繼者的地址如表3所示.

　表3　　　　工作站的前驅站和後繼站地址

工作站地址	前驅工作站地址(p)	後繼工作站地址(s)
1	255	10
10	1	25
25	10	255
255	25	1

　 1.ARCnet 幀結構
　 像Ethernet一樣,ARCnet傳輸單位也稱為幀.幀結構3所示.圖3(a)所示為邀請發送
(ITT)令牌幀總是傳遞給它的後繼工作站.
　　　　
　(a) ITT幀　

ALERT

EOT

DID

DID

　　　　
　　　　
　(b) FBE幀　　　　

ALERT

ENQ

DID

DID

ALERT

ACK

ALERT

NAK

ALERT

SOH

SID

DID

DID

CP

DATA

CRC

CRC

　 ARCnet幀不管是哪種幀,都由ALERT引導,類似於Ethernet中使用的前置碼(見本刊今年
第3期的區域網路技術系列文章3).ALERT由6位元間隔的傳號(1)組成.傳號(1)由正脈衝後跟
負脈衝組成的雙脈衝表示.空號(0)由無脈衝表示.EOT是ASCII碼中的傳輸結束控制符(04hex).
後跟的兩個位元組都是DID(終點標識符)，即後繼工作站的資訊.重複使用DID的目的是增加
可靠性.
　 圖3(b)是空閑緩衝器詢問(FBE)幀.ENQ是ASCII字元集中的詢問字元(05hex).它後跟的
兩個位元組DID是想通過詢問瞭解空閑緩衝器狀態的工作站標識.DID重複使用也是為提高尋
找終點工作站的可靠性.
　 ACK(確認)幀由ALERT和ACK組成.ALERT的構成前面已有敘述,ACK是ASCII字元集中的確
認字元(06hex).當響應FBE幀而發送ACK時,表示接收工作站具有可供使用的緩衝器空間.
ACK幀所以沒有DID欄位,是因為這種幀是作為廣播方式發送的。ACK幀3(c)所示。NAK
(否認)幀3(d)所示.NAK是ASCII字元集中的否認字元(15hex).當響應FBE幀而發送NAK
時，表示接收工作站不具有可供使用的緩衝空間.NAK幀也沒有DID欄位,其原因與ACK幀相
同.
　 圖3(e)所示為資料幀。幀中SOH(標題開始)是ASCII字元集中的標題開始字元(01hex)。
SID(源點ID)和(終點ID)表示源點和終點工作站的地址.CP(連續指標)欄位指示工作站在存
儲器中找到的傳輸資料的起點.資料欄位DATA具有可變長度,處於1位元組和508位元組之間，用
以攜帶使用者資料.2位元組的CRC欄位由發送站添加,用來保護Data欄位.
　2.操作過程
　　在啟動時,首先要構成邏輯次序,即邏輯環，每個站都不斷跟蹤保持其前驅工作站和後
繼工作站的站標識.關於前驅和後繼工作站的規定如表3所示，每個工作站將其自身的後繼
者(NID)設定為自身站地址(ID)加1,並按下述公式設定逾時值
　　　(TimeOutt):
　　　TimeOut=146X(255-ID)μS
　 具有最大地址值的工作站首先逾時,於是它建立ITT幀,並將該令牌幀發送給它的後繼站.
如果在74us後沒有響應,最大地址值的工作站便認為具有後繼NID地址的站不存在，隨後便
將NID值增加1,再次發送DID為新值的ITT.這種過程重複直至該最大地址值的工作站找到自
己的後繼者為止.被找到的後繼工作站像前驅工作站一樣,重複此過程.
　 一旦找到所有活動工作站,正常的令牌傳遞操作便可開始.配置時間在24到61us範圍,取
決於活動站的數目和工作站地址的值.為使TimeOut初始值為0和將配置時間減至最小,至少
將ARCnet一個工作站地址設定為255.
　　具有ITT幀的工作站在將令牌幀傳遞給後繼站之前最多發送一幀.在資料幀被發送到終
點節點之前,必須詢問是否有足夠的緩衝空間來接受幀.執行這種詢問功能的是FBE幀.被詢
問的站如果有緩衝器可用,便發回ACK幀,否則發回NAK幀.
　 發送FBE幀後一旦收到ACK幀,便可發送資料幀PAC.
　 如果因為故障破壞了令牌的正確傳遞,網路必須進行重新設定。產生另一種重新設定的
情況是在令牌傳遞環上增加工作站或去掉工作站.因此重新設定是難以避免的事情.
　 如果一個活動工作站在840ms後未接收到ITT幀,由8個傳號間隔組成的RECON圖樣,
後跟一個空號便發送765次.RECON圖樣持續2754us,以確保破壞傳輸中的任何令牌幀，其結
果是使令牌幀丟失.78us無活動後,所有工作站都會認識到,重新設定正在發生.於是每個站
都將其自身的後繼者設定為自身地址(ID)加1,並設定逾時值.以後的過程與啟動時一樣.
　 在ARCnet技術中,刪除一個工作站是一個較簡單的過程,不需調用全部重新設定機制.如
果地址為10的工作站從環上已撤離，而且只要對其前驅者工作站1發來的ITT幀不響應的時
間超過74us.工作站1便認為工作站10不再存在.工作站1便對其NID值增加1(新值為11)，並
將ITT發到工作站11.如果在74us後還是沒有響應,則重複上述過程.下一個站地址為25，工
作站1需要(25-10)X74us=1.1ms的時間,才能發現它的後繼工作站為25.
　　如果工作站10想重新進入環,它必須等待令牌的時間為840ms.如果它還未經過ITT幀被
邀請發送,它必須調用全部重新設定機制.

 5）ARCnet plus

　 　ARCnet plus是ARCnet的第二代產品,比ARCnet效能有顯著提高,單從傳輸速率看,提
高到原來2.5Mb/s的8倍,即20Md/s,而且還與ARCnet向下相容.
　 　要瞭解效能提高的機制，必須清楚ARCnet傳遞速率低的原因。ARCnet的工作站使用
5MHz的一個周期後跟等長的靜止期來表示邏輯"1".邏輯"0"則由兩個靜止間隔組成。一個
間隔是1/5MHz=200ns.由此可看出,發送1位元(0或1)資訊需要兩個這樣的間隔.
　　ARCnet以多個整數個位元組發送資料,每一位元組由3位元較准圖樣(110)來使接受器與發
送器同步.這表明每8個資料位元就有3位元的額外開銷,因此,ARCnet的有資料速率為8/11
×25Mb/s=1.82Mb/s。顯然對頻寬有較大的浪費.靜止期是一種浪費,較准額外開銷佔總帶
寬的27%.
　 ARCnet plus增加頻寬利用效率通過下述二種途徑實現:
　 ·消除靜止周期;
　 ·將每個位元組使用3位元較准位元改為每8個位元組使用3位元較准位元.
　 ARCnet plus使用的精巧技術是使用幅度調製在每200ns間隔中擠出4位元資訊.脈衝可
以是正的或負的正弦波,具有從0到12V的8個可能的幅度,從而給出總數為2X8=16的脈衝組
合,足以代表4位元的資料.
　 因此,ARCnet plus的資料速率為4位元×5M脈衝/秒=20(Mb/s).然而這個資料率未包括
額外開銷,如果考慮較准所用的額外開銷,其有效資料率為16.8Mb/s.
　 在ARCnet plus初始化期間,一個工作站發送一特殊訊號,通知其它站要以ARCnetplus
的高速方式操作.當工作站傳遞令牌時,也發送這種特殊訊號.當ARCnet plus工作站與
ARCnet工作站通訊時,則要降至2.5Mb/s.

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