ABB PM825

ABB PM825

采用CSMA/CD介质访问控制方法的总线型局域网中，每一个结点在利用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙、闲状态。如总线上已经有数据信号传输，则为总线忙；如总线上没有数据信号传输，则为总线空闲。由于Ethernet的数据信号是按差分曼彻斯特方法编码，因此如总线上存在电平跳变，则判断为总线忙；否则判断为总线空。如果一个结点准备好发送的数据帧，并且此时总线空闲，它就可以启动发送。同时也存在着这种可能，那就是在几乎相同的时刻，有两个或两个以上结点发送了数据帧，那么就会产生冲突。所以结点在发送数据的同时应该进行冲突检测。冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例判决法。
所谓比较法是发送结点在发送数据同时，将其发送信号波形与从总线上接收到的信号波形进行比较。如果总线上同时出现两个或两个以上的发送信号，它们叠加后的信号波形将不等于任何结点发送的信号波形。当发送结点发现自己发送的信号波形与从总线上接收到的信号波形不一致时，表示总线上有多个结点同时发送数据，冲突已经产生。所谓编码违例判决法只检测从总线上接收的信号波形。如果总线只有一个结点发送数据，则从总线上接收到的信号波形一定符合差分曼彻斯特编码规律。因此，判断总线上接收信号电平跳变规律同样也可以检测是否出现了冲突。
如果在发送数据帧过程中没有检测出冲突，在数据帧发送结束后，进入结束状态。
如果在发送数据帧过程中检测出冲突，在CSMA/CD介质存取方法中，首先进入发送“冲突加强信号（Jamming Signal）”阶段。CSMA/CD采用冲突加强措施的目的是确保有足够的冲突持续时间，以使网中所有结点都能检测出冲突存在，废弃冲突帧，减少因冲突浪费的时间，提高信道利用率。冲突加强中发送的阻塞（JAM）信号一般为4字节的任意数据。
完成“冲突加强”过程后，结点停止当前帧发送，进入重发状态。进入重发状态的第一步是计算重发次数。Ethernet协议规定一个帧最大重发次数为16。如果重发次数超过16次，则认为线路故障，系统进入“冲突过多”结束状态。如重发次数N〈=16，则允许结点随机延迟后再重发。
在计算后退延迟时间，并且等待后退延迟时间到之后，结点将重新判断总线忙、闲状态，重复发送流程。
从以上讲解中可以看出，任何一个结点发送数据都要通过CSMA/CD方法去争取总线使用权，从它准备发送到成功发送的发送等待延迟时间是不确定的。因此人们将ETHERNET所使用的CSMA/CD方法定义为一种随机争用型介质访问控制方法。
IEEE 802.3 协议规定的介质访问控制MAC子层的帧格式如图2。它包括以下字段：

（1）前导码：前导码由7个8位字节组成，用于接收端的接收比特同步。前导码的56位比特序列是101010……10。
（2）帧前定界符:帧前定界符SFD由一个八位的字节组成，其比特序列为10101011。前导码与帧前定界符构成62位101010……10比特序列和最后两位的11比特序列。设计时规定前62位1和0交替是比特序列的目的是使收、发双方进入稳定的比特同步状态。接收端在收到后两比特1时，标志在它之后应是目的地址段。
（3）目的地址：目的地址DA为发送帧的接收站地址。目的地址可以是由6个8位的字节（长度为48比特）组成，也可以表示组地址与广播地址。
（4）源地址：源地址SA为帧的发送结点地址，其长度必须与目的地址相同。
（5）长度：长度字段为两个8位的字节组成，用来指示LLC数据字段的长度。
（6）LLC数据：LLC数据字段用于传送介质访问控制MAC子层的高层--逻辑链路控制子层LLC的数据。802.3协议规定LLC数据的长度在46字节与1500字节之间。如果LLC数据的长度少于46字节，需要加填充字节，补充到46字节。
（7）帧校验：帧校验字段FCS采用32位的CRC校验。校验的范围是：目的地址、源地址、长度、LLC 数据等字段。
下面描述以下Ethernet 的接收流程。

完整地学习Ethernet基本工作原理，还应该结合802.3的MAC子层帧结构，讨论Ethernet的接收端工作原理。

在Ethernet结构中，结点的发送是需要通过竞争获得总线的使用权，而其它结点都应处于接收状态。当一个结点完成一组数据接受后，首先要判断接收帧的长度。因为802.3协议对帧的最小长度做了规定。凡接收帧长度小于规定帧的最小长度必然是冲突后的废弃帧。因此，如果帧太短，则表明冲突发生，接收结点丢弃已接收数据，并重新进入待接收状态。如果说没有发生冲突，接收结点检查帧目的地址。如果说目的地址为单一结点的物理地址，并且是本结点地址，则接收该帧。如目的地址是组地址，而接收结点属于该组，则接收该帧。如目的地址是广播地址，也应接收该帧。否则丢弃该接收帧。
如果接收结点进行地址匹配后，确认应接受该帧，则下一步应进行CRC校验。如果CRC校验正确，进一步应检查LLC数据长度是否正确。如LLC数据长度正确，则MAC子层将帧中LLC 数据送LLC子层，进“成功接收”的结束状态。如果说LLC数据长度不对，则进入“帧长度错”的结束状态。如果帧校验中发现错误，首先应判断接收帧是不是8bit的整数倍。如果帧是8bit的整数倍，表示传输过程中没有发现比特丢失或对位错，此时应进入“帧校验错”结束状态；如果帧长度不是8bit的整数倍，则进入“帧比特错”结束状态。
CSMA/CD方式的主要特点是：原理比较简单，技术上较易实现，网络中各工作站处于同等地位，不要集中控制，但这种方式不能提供优先级控制，各结点争用总线，不能满足远程控制所需要的确定延时和绝对可靠性的要求。此方式效率高，但当负载增大时，发送信息的等待时间较长。
二、令牌环访问控制法(Token Ring )

Token Ring是令牌通行环(Token Passing Ring)的简写。其主要技术指标是：网络拓扑为环形布局，基带网，数据传送速率4Mbps，采用单个令牌（或双令牌）的令牌传递方法。 环形网络的主要特点的：只有一条环路，信息单向沿环流动，无路径选择问题。
令牌（Token）也叫通行证，它具有特殊的格式和标记，是一个1位或几位二进制数组成的码。举例来说，如果令牌是一个字节的二进制数“11111111”，该令牌沿环形网依次向每个结点传递，只有获得令牌的结点才有权利发送信包。令牌有“忙”和“空”两个状态。“11111111”为空令牌状态。当一个工作站准备发送报文信息时，首先要等待令牌的到来，当检测到一个经过它的令牌为空令牌时，即可以“帧”为单位发送信息，并将令牌置为“忙”（“00000000”）标志附在信息尾部向下一站发送。下一站用按位转发的方式转发经过本站但又不属于由本站接收的信息。由于环中已没不空闲令牌，因此其他希望发送的工作站必须等待。
接收过程为：每一站随时检测经过本站的信包，当查到信包指定的地址与本站地址相符时，则一面拷贝全部信息，一面继续转发该信息包。环上的帧信息绕网一周，由源发送点予以收回。按这种方式工作，发送权一直在源站点控制之下，只有发送信包的源站点放弃发送权，把Token置“空”后，其他站点得到令牌才有机会发送自己的信息。

ABB PM825
令牌方式在轻负载时，由于发送信息之前必须等待令牌，加上规定由源站收回信息，大约有50%的环路在传送无用信息，所以效率较低。然而在重负载环路中，令牌以“循环”方式工作，故效率较高，各站机会均等。令牌环的主要优点在于它提供的访问方式的可调整性，它可提供优先权服务，具有很强的实时性。其主要缺点是需有令牌维护要求，避免令牌丢失或令牌重复，故这种方式控制电路较复杂。
三、令牌总线访问控制法(Token Bus)

Token Bus是令牌通行总线(Token Passing bus)的简写。这种方式主要用于总线形或树形网络结构中。1976年美国Data Point公司研制成功的ARCnet (Attached Resource Computer)网络，它综合了令牌传递方式和总线网络的优点，在物理总线结构中实现令牌传递控制方法从而构成一个逻辑环路。此方式也是目前微机局域中的主流介质访问控制方式。
ARCnet网络把总线或树形传输介质上的各工作站形成一个逻辑上的环，即将各工作站置于一个顺序的序列内（例如可按照接口地址的大小排列）。方法可以是在每个站点中设一个网络结点标识寄存器NID，初始地址为本站点地址。网络工作前，要对系统初始化，以形成逻辑环路，其过程主要是：网中最大站号n开始向其后继站发送“令牌”信包，目的站号为n+1，若在规定时间内收到肯定的信号ACK，则n+1站连入环路，否则再n+1继续向下询问（该网中最大站号为n=255，n+1后变为0，然后1、2、3、…递增），凡是给予肯定回答的站都可连入环路并将给予肯定回答的后继站号放入本站的NID中，从而形成了一个封闭逻辑环路，经过一遍轮询过程，网络各站标识寄存器NID中存放的都是其相邻的下游站地址。
逻辑环形成后，令牌的逻辑中的控制方法类似于Token Ring。在Token Bus中，信息是按双向传送的，每个站点都可以“听到”其他站点发出的信息，所以令牌传递时都要加上目的地址，明确指出下一个将到控制的站点。这种方式与CSMA/CD方式的不同在于除了当时得到令牌的工作站之外，所有的工作站只收不发，只有收到令牌后才能开始发送，所以拓扑结构虽是总线型但可以避免冲突。
Token Bus方式的最大优点是具有极好的吞吐能力，且吞吐量随数据传输速率的增高而增加并随介质的饱和而稳定下来但并不下降；各工作站不需要检测冲突，故信号电压容许较大的动态范围，连网距离较远；有一定实时性，在工业控制中得到了广泛应用，如MAP网就是用的宽带令牌总线。其主要缺点在于其复杂性和时间开销较大，工作站可能必须等待多次无效的令牌传送后才能获得令牌。
应该指出，ARCnet网实际上采用称为集中器的HUB硬件联网，物理拓扑上有星形和总线型两种连接方式。
上述三种访问控制法已得到国际认可，并形成IEEE802 计算机局域网标准。局域网LAN（Local Area Network）产生于60年代末。70年代出现一些实验性的网络，到80年代，局域网的产品已经大量涌现，其典型代表就是Ethernet。
近年来，随着社会信息化的发展，局域网已经成为计算机网络发展的一个热点。

AO801
AO810
AP-201A-12
AP9600
APCI-1500
API 4380G
API DM-224i-O
APP-PS7-PCU
5500DT
ARMATUREN
ARNI-889E
AS440
AS-B804-116
AS-B805-016
AS-b826-032
AS-B872-200
AS-BADU-206
ASBADU214
AS-BDAP-216N
AS-BDEP-216
ASD16A-C
ASHCROFT B424BXFS
AS-HDTA-200
AS-HDTA-201
ASM 2600315-01
SERV.481.05767?
AS-P120-000
AS-S908-110
AS-S908-120
AST3501-T1-AF
ASTEC
ASTMD-877
ATCS-15
ATFS201
ATM407B-1-S-CE