一、引述

令牌環（Token Ring）訪問控制方法是IEEE 802標準委員會（LMSC）定義的局域網的媒體訪問控制方法中的又一種。該方法是由LMSC 專設的IEEE 802.5工作組所規范，制定和發布了相應的標準，主要是對令牌環訪問控制方法的媒體控制子層（MAC）和物理層（PHY）的技術要求進行描述。

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1、關于IEEE 802.5標準

令牌環訪問控制技術最早于1969年在貝爾實驗室研制的Newhall 環上采用的，后來1971年提出了一種改進算法即分槽環。IEEE 802采納了該令牌環技術作為局域網媒質訪問方法的一個標準，即LMSC專門設立了IEEE 802.5工作組，以研究、制定并發布的IEEE 802.5標準。當初發布了一系列的IEEE 802.5標準，稱為IEEE 802.5標準族，下表1-1-1列出了最后階段的IEEE 802.5標準族情況。

表 1-1-1：IEEE 802.5標準族情況

IEEE 802.5工作組對于令牌環訪問方法的研究是在不斷的深入，其標準族也在不斷的發布。由于標準族太多，為了使用上的方便，IEEE 802.5工作組將一定時期的標準族進行整合，發布為整合版本，并用年號進行版本標識。IEEE 802.5工作組曾發布有IEEE 802.5-1989、IEEE 802.5-1992和IEEE 802.5-1998。在發布IEEE 802.5-1998《信息技術-系統間的電信和信息交換-局域網和城域網-第5部分：令牌環訪問方法和物理層規范》后，IEEE 802.5工作組被LMSC宣布休眠，而后又被解散了。下表1-1-2給出了版本IEEE 802.5-1998標準的概要與內容范圍。

表 1-1-2：IEEE 802.5-1998版本標準的概要與內容范圍

2、關于IEEE 802.5標準的國際化

為了使IEEE 802.5標準規范的令牌環訪問方法的局域網在國際上的推廣使用，國際標準化組織（ISO）吸收了IEEE 802.5標準，根據IEEE 802.5整合版本標準，不斷發布ISO/IEC標準。那么，根據IEEE 802.5-1998版本，ISO也發布了ISO/IEC 8802-5：1998《信息技術-系統間電信與信息交換-局域網和城域網-特性要求-第5部分 令牌環訪問方法和物理層規范》。

3、關于令牌環訪問方法的國內標準

為了使IEEE 802.5標準規范的令牌環訪問方法的局域網在國內的推廣使用，我國也將ISO/IEC 8802-5國際標準轉換為了國內標準。如我國曾在1996年將ISO的1992年版的ISO/IEC 8802-5標準，轉化為GB/T 15629.5-1996《信息技術 局域網和城域網 第5部分 令牌環訪問方法和物理層規范》，兩個標準的一致性程度為等同采用（IDT）。目前，GB/T 15629.5-1996并沒有修訂更新，且至今有效。

欲具體了解IEEE 802標準與ISO標準和我國國家標準間關系規則的請進入。

下述結合：ISO/IEC 8802-5：1998版本及GB/T 15629.5-1996標準，對基于令牌環訪問方法的局域網技術做以簡要介紹，若要詳細了解標準的具體內容的請查閱下附件。下述兩個標準對于令牌環訪問方法的基本要求是一致的。

附件 1：ISO/IEC 8802-5：1998《信息技術-系統間電信與信息交換-局域網和城域網-特性要求-第5部分 令牌環訪問方法和物理層規范》

附件2：GB/T 15629.5-1996《信息技術 局域網和城域網 第5部分 令牌環訪問方法和物理層規范》

欲具體了解GB/T 15629.5標準與其它部分標準關系的請進入。

二、令牌環媒體訪問方法介紹

1、令牌

令牌（Token）是指用作權限的象征的特定的一組比特，是由一組獨特的信號序列所組成的控制信號，以表示該工作站暫時控制傳輸媒體。其令牌環媒體訪問控制方法的令牌格式如下圖2-1所示，格式中各字段的含義及字節數詳見下表2-2。令牌應是將發送權力從這一站傳送到下一站的手段（與正常的中繼處理不同），且是首先發送最左邊的比特。在每次信息傳送之后，它在媒體上環行。

圖 2-1：令牌環訪問控制方式的令牌格式

2、令牌環

令牌環由一組用傳輸媒體串行連接的工作站組成，如下圖2-2-1所示。信息一個比特一個比特地從一工作的站順序地傳送至下一工作的站。每個站通常再生和中繼每一比特，并可以通過它把一種或多種裝置（終端、工作站）連接到環上，以達到與環網上其它設備進行通信的目的。具有媒體訪問權的站將信息傳送到環上，其中信息在環上從一站到下一站環行。所尋址的目的站在信息通過時“拷貝”此信息。最后，由發送該信息的站有效地從環上移出這種來自環的信息。

圖 2-2-1：令牌環訪問控制方式的令牌環及配置

在環上，任何站一檢測到相應的令牌就可截獲該令牌，將它修改成SFS，并添加合適的控制和狀態宇段、地址字段、信息芋段、FCS 以及EFS。這些就是信息的幀格式的內容，具體詳見下圖2-2-2；幀格式中各字段的含義及其字節數配置詳見下表2-2。在其信息傳送完成時以及在對于正確操作進行了適當的檢驗之后，該站啟動一個新令牌，它給其它站提供獲得訪問環的機會。持有令牌定時器（THT） 將控制一個站在傳遞令牌前應使用（或占用）媒體的最大時間周期。

圖 2-2-2：令牌環訪問方法的信息幀格式

表 2-2：信息幀格式中各字段的含義及字節數

3、令牌環規程

令牌環規程，也稱令牌環協議，將用于媒體訪問控制（MAC）子層。它包括令牌和幀的傳輸與接收、優先級操作、報警和臨站通知、差錯報告、環參數的管理、配置控制、早期令牌釋放、等等。在IEEE 802.5標準的第四章規定了規程中詳細操作的內容，包括有限狀態機和狀態表。

令牌環網是一種環型局域網的媒體訪問控制技術，只適用于環形拓撲結構的局域網。為了通過使用令牌環訪問方式的局域網（LAN）把數據處理設備（如工作站）兼容地互連起來。

4、物理層（PHY）規范

在IEEE 802.5標準的物理層規范，包括數據符號編碼與解碼、符號定時和可靠性等內容。物理層編碼和發送由MAC在其MAC接口上提供給它的四種符號，在MAC和PHY交換的四種符號為：0（二進制0）、1（二進制1）、J（非數據J）和K（非數據K）。這些符號采用差分曼徹斯特編碼的形式發送到媒體上，差分曼徹斯特編碼如下圖2-4所示。工作站應能以下列一種或兩種標稱數據速率發射和接收符號：4Mbit/s和16Mbit/s。四種符號是在令牌或幀的起始定界符（SD）中約定的。

圖 2-4：符號編碼示例

5、工作站的連接

由令牌環可知，其工作站是串連成環的。因此，其物理層（PHY）與干線電纜間，又增加了媒體接口電纜及附件-媒體接口連接器（MIC）構件，如下圖2-5所示。干線電纜的功能是在一個基帶環局域網中逐個工作站之間傳輸數據信號；媒體接口電纜可以采用UTP或STP雙絞線數據電纜。MIC是一個專門的器件，可以安裝在墻上或串接在電纜上。

圖 2-5：物理層和媒體的劃分

三、相關說明

1、關于令牌環方法的體系結構

對于令牌環訪問方法從體系結構來講，IEEE 802.5標準只是規范了基于該方法局域網的媒體訪問控制（MAC）和物理層（PHY）的相關要求。因此，令牌環訪問方法的體系結構應遵從國際標準化組織（ISO）定義的開放系統互聯/基本參考模型（OSI/RM）的規定，它涉及到OSI/RM最下兩層：數據鏈路層和物理層。而數據鏈路層是由邏輯鏈路控制（LLC）子層和媒體訪問控制（MAC）子層所構成，具體詳見下圖3-1。但IEEE 802.5標準的內容沒有涉及LLC的規范要求（因為LLC與媒體無關），所以，邏輯鏈路控制（LLC）子層的規范是由IEEE 802.2標準所要求的。因此，關于令牌環訪問控制方法的操作還應與IEEE 802.2標準一起使用。

圖 3-1：令牌環訪問控制方法與OSI/RM的對應關系

欲詳細了解邏輯鏈路控制（LLC）子層規范要求（IEEE 802.2標準）介紹的請進入。

2、關于專用令牌環（DTR）

在1997年，IEEE 802.5工作組開始研究了IEEE 802.5t標準（及后來的IEEE 802.5v，這兩個標準僅是IEEE 802.5-1998標準的補充件，其內容并不包含在IEEE 802.5-1998標準內，表3-2給出了具體情況說明），該標準規范了一種稱之為專用令牌環（DTR，Dedicated Token Ring）。DTR使用了一種新型拓撲結構布局，令牌傳遞算法仍然能夠使用，因此環的容量仍然是共享的，而且訪問控制仍然取決于令牌。然而，中心集線可能具有第二層交換功能，因此，每個站點和交換機之間的連接就可能具有全雙工點對點鏈接的功能。DTR規范定義了站和交換模式的集中器的用法。DTR集中器是作為一個幀級的集中器而不是一個比特級的轉發器，這樣從集中器到站的每一條鏈路都是一條盡可能快速存儲的專門鏈接，不需要使用令牌傳遞，以適應高媒體速率（達100 Mbit/s 及以上）的要求。

表 3-2：IEEE 802.5t標準與IEEE 802.5v標準簡介

欲進一步了解令牌總線訪問方法（IEEE 802.4標準）介紹的請進入。