令牌总线技术在计算机网络原理中的应用

尽管CSMA/CD协议得到了广泛应用，但其不适合于实时控制的场合。这是因为CSMA/CD协议取决于概率，具有统计特性，如果运气不好（例如连续碰撞），可能要等很长时间才能发送成功一次（理论上最长等待时间是无限的）。另外，在CSMA/CD协议中没有设置优先级。为使总线形网络能适合于实时控制领域，以美国通用汽车公司为首提出了令牌总线技术（Token Bus）。

令牌总线网中，各站之间的连接仍然与一般的总线形网相同（虽然它们的物理层并不兼容），但各站在逻辑上构成了一个环，如图8.2.8所示。每站都知道环中左右邻站的地址。逻辑环初始化后，站号最大的站可以发送第一帧。此后，该站通过发送称为令牌（Token）的特殊控制帧给紧邻的站，把发送权转给它。令牌绕逻辑环传送，只有令牌获得者才有权发送帧　因为任一时刻只有一个站获得令牌，故不会发生冲突。

图8.2.7　应答式CSMA/CD的收、发流程图

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图8.2.8　令牌总线网

因为电缆是固有的广播媒质，每个站都可以收到所有的帧，所以，站连接到电缆上的顺序对逻辑环来说并不重要。当然，非目的站应该丢弃所收的帧。当一站传送令牌时，发出一令牌帔指向环上的逻辑邻站即可，而不必考虑该邻站实际上在电缆上何处。邻站收到令牌帧后，应立即给出应答；若无数据要发，应使令牌向下一站转移。

令牌总线网络的一般操作是比较复杂的：当网络启动时，或逻辑环破裂之后，网络必须能自动对环进行初始化；网络必须能建立一个访问顺序，而且必须能从故障中恢复，特别是在令牌丢失后也能恢复；在多重令牌情况下也能识别和处理。令牌总线网络还必须具有将不活跃的结点加入到逻辑环中成为活跃结点，及将逻辑环中已经不活跃的结点删除等功能。

令牌总线网络公平地对待对总线的访问。因为报文分组（帧）不能超过规定的最大长度，所以结点访问总线的等待时间长度是可以确定的。如果所有的结点都有报文要发送，那么在最坏情况下访问等待时间是令牌的全部传送时间和信息传送时间的总和。如果仅有一个结点要发送信息，那么在最坏情况下访问等待时间仅是令牌传送时间的总和。由于令牌总线协议具有一个最大的等待时间上限，所以可用于实时控制场合。