令牌环网路的效率

令牌环网络协议是一种用于局域网中的通信协议。在令牌环协议中，网络的拓扑结构被用来决定各个站点之间的发送顺序。这些站点被连接在一个单一的环形网络中。该协议使用一种特殊的、由三个字节组成的帧来进行数据传输。“代币”它沿着环形的路径进行传输。该机制采用令牌传递的方式来控制访问权限。帧数据也是按照令牌的方向进行传输的。这样，帧数据就会在环形的路径上循环往复，最终到达目的地——即目标站点。
 

环延迟 – 
单个比特在环上传输所需的时间，被称为“环延迟”。
 

在哪儿呢？
d = 环的长度
v = 数据在环中的速度
N = 环形中的站点数量
b = 每个站点在传输比特数据之前需要等待的时间（比特延迟）
将 N*b 转换为 sec- 
 

RL = d/v + (N*b)/B  (B – bandwidth)

将d/v转换为比特数—— 
 

RL = (d/v)*B + N*b  (B – bandwidth)

循环时间 – 
令牌完成一次环旋转所需的时间，被称为“周期时间”。
 

Cycle time = Tp + (THT*N)Where, THT - Token Holding TimeTp - Propagation delay(d/v) 

代币持有时间（THT） – 
一个站点能够持续持有令牌的最大时间被称为THT。默认情况下，该值为10毫秒。任何站点都不得超过这个时限来继续持有令牌。
计算THT： 
 

延迟的令牌重新插入（DTR）—— 
 

• 在这个过程中，发送方会传输数据包，然后等待整个数据包完成一次往返传输后返回。当发送方接收到整个数据包后，就会释放该令牌。
• 在某一时刻，环中只存在一个数据包。
• 比ETR更可靠。

在这种情况下，
 

THT = Tt + RL    = Tt + Tp + N*b   (In most cases, bit delay is 0) So, THT = Tt + Tp where Tt = transmission delay       Tp = propagation delay

2. 早期标记重新插入机制（Early Token Reinsertion, ETR） 
 

• 发送方不会等待数据包完成传输后才会释放令牌。只要数据被传输出去，就会立即释放令牌。
• 环中包含了多个数据包。
• 不如DTR那样可靠。

车站1：接收该令牌后，传输数据D1，然后释放该令牌。
车站2：它接收到D1信号（将其传递到另一端），同时接收到了代币。之后，它继续传输数据D2，并释放了代币。
车站3：接收D1后，将其传输出去。
接收D2后，将其传输出去。
收到令牌后，便开始传输D3。
发布令牌。
车站4：接收D1，然后传输D1。
接收D2后，再将其传输出去。
接收D3后，再将其传输出去。
收到令牌后，开始传输D4。
发布令牌。
车站1：收到D1后，会丢弃D1，因为D1已经完成了它的任务。
接收D2后，再将其传输出去。
接收D3后，再将其传输出去。
接收D4后，会将其传输出去。
接收令牌后，将D1(new)进行传输。
发布令牌。
（如此循环下去……）
在这种情况下，
 

 THT = Tt where Tt = transmission delay       Tp = propagation delay

效率 
效率，即“有用时间”与“总时间”的比值。
有用的时间 = N * Tt
总时间 = 周期时间 = Tp + (THT*N)
因此，e = (N*Tt)/(Tp + (THT*N))
延迟的令牌重新插入操作—— 
在这种情况下，THT = Tt + Tp。
因此，循环时间 = Tp + N*(Tt + Tp)
 

效率，e = (N*Tt)/(Tp + N*(Tt + Tp))= 1/(1 + a*(N+1)/N)其中，a = Tp/Tt

2. 早期标记的恢复—— 
在这种情况下，THT = Tt。
因此，循环时间 = Tp + N*(Tt)
 

效率，e = (N*Tt)/(Tp + N*(Tt))= 1/(1 + a*(1/N))其中，a = Tp/Tt

GATE模拟试题—— 
 

1. GATE-CS-2014-(第1套试题) | 问题65
2. GATE-CS-2014-(第2套试题) | 问题35
3. GATE IT 2007 | 问题72
4. GATE IT 2007 | 问题73
5. GATE-IT-2004 | 问题82