DD300214A7

DD300214A7 - Transmitting and receiving circuit for local computer networks with collision detection

Info

Publication number: DD300214A7
Application number: DD334124A
Authority: DD
Inventors: Frieder Dr Rer Nat Weidhase; Thomas Dipl Ing Traenkner; Rainer Dr Ing Klempin; Dirk Dipl-Ing Nicolaus
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1992-05-27
Also published as: ATE117487T1; EP0425999A1; EP0425999B1; DE59008298D1

Abstract

In applications such as office communication, CAD/CAM etc., the transmitter and receiver circuit for local computer networks with collision detection enables the cost of the main LAN cable to be substantially reduced or the permissible transmission length or data transmission speed to be increased, and at the same time a considerable reduction to be achieved in the cost of measurement and turn-around re-adjustment of operating points of the transmitter circuit, receiver circuit and collision detection circuit. In the solution according to the invention, use is made of the feature which different codes and transmission methods display of having phases of intrinsic transmission inactivity within a bit period. In these phases, signals of other stations can be received virtually unimpaired, i.e. with high immunity. To enable precise collision detection, an evaluation circuit with an authorisation input to verify the coded and possibly corrupted received information, up to three comparators with adjusting components depending on the design employed, and a circuit to eliminate short noise pulses are required. <IMAGE>

Description

Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung kann in allen Bereichen der Rechentechnik, Automatisierungs- und Steuerungstechnik zur Anwendung kommen, wenn es gilt, Rechner in einem räumlich begrenzten Gebiet miteinander zu verbinden. Typische Einsatzfälle sind die Bürokommunikation, rechnergestütztes Entwerfen (CAD), rechnergestützte Fertigung (CAM), rechnergestütztes Planen (CAP), integrierte Fertigung (CIM) sowie der Einsatz in der Lehre.The invention can be used in all areas of computing, automation and control technology when it comes to connecting computers in a limited area with each other. Typical applications include office communication, computer-aided design (CAD), computer-aided manufacturing (CAM), computer-aided design (CAP), integrated manufacturing (CIM) and teaching.

Als Kanalzugriffsverfahren können das bekannte CSMA/CD, aber auch andere Kanalzugriffsverfahren wie das ebenfalls bekannte Token-Bus (Kollisionen treten hier in der Initialisierungsphase auf) gewählt werden.As a channel access method, the known CSMA / CD, but also other channel access methods such as the well-known token bus (collisions occur here in the initialization phase) can be selected.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

In lokalen Rechnernetzen können Situationen auftreten, in denen gleichzeitig mehrere Rechner Informationen auf ein gemeinsames Übertragungsmedium senden. Im Falle des gleichzeitigen Sendens mehrerer Rechner kommt es auf dem Übertragungsmedium zu Informationsverfälschungen. Diese Erscheinung bezeichnet man als Kollision. Um derartige unerwünschte Zustände möglichst schnell erkennen und beseitigen zu können, wurden in der Vergangenheit verschiedene Wege eingeschlagen, die sich prinzipiell in vier Gruppen einordnen lassen:In local computer networks, situations may occur in which several computers simultaneously send information to a common transmission medium. In the case of the simultaneous sending of multiple computers, information corruption occurs on the transmission medium. This phenomenon is called a collision. In order to be able to recognize and eliminate such unwanted states as quickly as possible, various paths have been taken in the past, which can be classified in principle in four groups:

A) Mittelwertbildung der von den einzelnen Sendern aufgeprägten Ströme und Unterbrechung des Sendeflusses, wenn der Mittelwert die Stromergiebigkeit eines Senders signifikant überschreitetA) Averaging the currents impressed by the individual transmitters and interrupting the transmission flow if the average significantly exceeds the current yield of a transmitter

Diese Lösung wird weltweit am häufigsten genutzt, so z. B. in der als Quasistandard bezeichneten Musterlösung ETHERNET nach US-Patent Nr.4063 220 aus dem Jahre 1975. Nichtsdestotrotz weist sie prinzipielle Mängel auf. Dazu zählen: der durch die Mittelwertbildung bedingte, relativ große Erkennungszeitraum und bei größeren Systemen die relativ stark · eingeschränkte Kollisionserkennungssicherheit. Die Ursache hierfür liegt in den durch die Kabeldämpfung bedingten unterschiedlichen Signalpegeln naher und entfernter Sender.This solution is used most frequently worldwide, such. For example, in the quasi-standard sample solution ETHERNET according to US Patent No. 4063 220 from 1975. Nevertheless, it has principal shortcomings. These include: the relatively large detection period caused by the averaging, and the relatively severely restricted collision detection reliability in the case of larger systems. The reason for this lies in the different signal levels of near and distant transmitters due to the cable attenuation.

B) Vergleich der auszusendenden, unverfälschten und der empfangenen, gegebene ifalls verfälschten Informationen am SenderB) Comparison of the transmitted, unadulterated and the received, given ifalls falsified information on the transmitter

Bei dieser Lösung wird davon ausgegangen, daß sich die Informationen unterschiedlicher Sender auf dem Kabel überlagern und damit im Falle von Kollisionen der eigene Sender nicht mehr die ursprünglich zur Aussendung vorgesehenen Informationen empfängt. In this solution, it is assumed that overlap the information from different transmitters on the cable and thus in the event of collisions of its own transmitter no longer receives the information originally intended to be broadcast.

Dementsprechend beschreibt DE-OS3327489 (analog JP57-134196) ein Datenübertragungssystem mit Kollisionsüberwachung. Das System besteht aus einer Steuerschaltung mit nachgeschalteter logischer Schaltung (UND-sowie ODER-Gatter) und einem Sendeverstärker (Treiber), einem EXOR-Gatter (Exklusives ODER), welches das gesendete mit dom empfangenen Signal verknüpft. Über eine Schaltung zur Bildung do^ Kollisionssignals wird das Ausgangssignal des EXOR-Gatters auf das ODER-Gatter der o. g. logischen Schaltung geführt. Dieses Patent bezieht sich jedoch nicht auf codierte Signale und betrachtet primär die Eröffnung der Datenübertragung.Accordingly, DE-OS3327489 (analogous to JP57-134196) describes a data transmission system with collision monitoring. The system consists of a control circuit with a downstream logic circuit (AND and OR gates) and a transmission amplifier (driver), an EXOR gate (Exclusive OR), which combines the transmitted signal received with dom. Via a circuit for forming do ^ collision signal, the output signal of the EXOR gate is applied to the OR gate of the o. G. logical circuit. However, this patent does not relate to coded signals and primarily considers the opening of data transmission.

Die Lösung nach DE-OS3327489 wird hier als erste Variante des Vergleiches bezeichnet. Dieser Lösungsansatz weist bei geringen Entfernungen zum LAM-Hauptkabel sehr schnelle Erkennungszeiten (kleiner gleich einer Bit-Periode) auf. Größere Zuleitungsentfernungen erfordern jedoch eine aufwendige Zwischenspeicherung und einen zeitlich verzögerten Vergleich der gesendeten und empfangenen Datenströme.The solution according to DE-OS3327489 is referred to here as the first variant of the comparison. This approach has very short detection times (less than or equal to one bit period) at short distances to the LAM trunk cable. However, larger supply line distances require complex buffering and a time-delayed comparison of the transmitted and received data streams.

Aus US-PS4672543 (JP57-152979), Fig. 4, ist spätestens seit Juni 1987 bekannt, die modulierten Sendedaten mit den empfangenen noch nicht demodulierten Daten mittels einer Antivalenzfunktion (EXOR) zl. vergleichen. Diese Lösung vermeidet Nachteile des zuvor erörterten Vergleiches der nicht modulierten Sende- und Empfangssignale. Insbesondere gestattet dieser Lösungsansatz die Verwendung eines beliebig langen Zubringerkabels, falls die Kollisionserkennungsschaltung in einer unmittelbar am LAN-Hauptkabel plazierten Kabelanschlußeinheit untergebracht ist. Die Kabelanschlußeinheit wird je nach Sprachgebrauch auch als Medium Attachment Unit oder Transceiver bezeichnet. Obwohl die zweite Variante dec Vergleiches auf Grund der größeren maximalen Länge des Zubringerkabels Vorteile bietet, wird weder von der ersten noch von der zweiten Variante des Vergleiches das aus der Kabeldämpfung resultierende Hauptproblem der unterschiedlichen Signalpegel naher und entferntor Sender berührt.From US-PS 4672543 (JP57-152979), Fig. 4, at least since June 1987, the modulated transmission data with the received not yet demodulated data by means of an antivalence function (EXOR) zl. to compare. This solution avoids the disadvantages of the previously discussed comparison of the unmodulated transmit and receive signals. In particular, this approach allows the use of an arbitrarily long feeder cable, if the collision detection circuit is housed in a cable connection unit placed directly on the LAN main cable. Depending on the language, the cable connection unit is also referred to as a medium attachment unit or transceiver. Although the second variant provides comparisons due to the larger maximum length of the feeder cable, neither the first nor the second variant of the comparison touches the main problem of different signal levels resulting from cable attenuation, either closer or away from the transmitter.

C) Filtertechnische Horaussiebung von niederfrequenten Schwebungsantoilec der Überlagerungssignale In diesem Fall wird davon ausgegangen, daß bei Kollisionen die verfälschten Signale niederfrequente Schwebungsamplituden erzeugen. Vorteilhaft wirkt sich dabei aus, daß erhebliche Dämpfungen zugelassen werden können, da auch aus Signalen mit erheblich voneinander abweichenden Amplituden Schwebungen auf Grund ihrer wesentlich anderen Frequenzlage relativ leicht erfaßbar sind. Nachteilig m acht sich bemerkbar, daß der Filteraufwand nicht unbedeutend ist und die Erkennungszeit wesentlich größer ist ais bei Lösungen nach Punkt B.C) Filtering horde screening of low-frequency beat cantilevers of the beat signals In this case it is assumed that in the case of collisions the distorted signals produce low-frequency beat amplitudes. Advantageous has the effect that significant attenuation can be allowed, since beats due to their significantly different frequency position are relatively easily detected even from signals with significantly different amplitudes. A disadvantage m eight noticeable that the filter cost is not insignificant and the detection time is much greater than in solutions according to point B.

D) Aussendung eine' sogenannten Jam-Fc!ge bei KollisionserkennungD) emission of a so-called Jam-Fc! Ge in collision detection

In diesem Fall wird dio Kollisionserker',lungssicherheit erhöht (verstärkt), indem der Zeitraum von Kollisionen künstlich vergrößert wird, so daß möglichst alle beteiligten Stationen eine Chance zum Erkennen der Kollisionen erhalten. Beispielsweise nutzt das US-Patent IntCL² H04 Q9/00 „Multipoint Data Communication System with Collision Detection" Nr.4,063,220 (31.03.1975) von R. M. Metcalfe, O. R. Boggs, C. P. Thacker und B. W. Lampson die Jam-Folge für das inzwischen weltweit genutzten Zugriffsverfahrens „CSMA/CD". Dieser Lösungsansatz ist auf Kosten eines zusätzlichen Zeitbedarfes zur Verbesserung aller unter A) bis C) aufgeführten Wege geeignet, er versagt aber, sobald Kollisionen mit den bekannten rviethoden überhaupt nicht erfaßbar sind.In this case, collision safety is increased (increased) by artificially increasing the time span of collisions, so that as many stations as possible get a chance to detect the collisions. For example, the US patent IntCL ² H04 Q9 / 00 "Multipoint Data Communication System with Collision Detection" No. 4,063,220 (31/03/1975) by RM Metcalfe, OR Boggs, CP Thacker and BW Lampson uses the jam series for the now world-wide used Access method "CSMA / CD". This approach is suitable at the expense of additional time required to improve all the routes listed under A) to C), but it fails as soon as collisions with the known rviethoden are not detectable.

Nach DD-289188 werden spezielle Eigenschaften der gewählten Kodierung und der Sendestufe ausgenutzt, um in den Phasen der je Bitperiode einmal vorkommenden Inaktivität des eigenen Senders entfernte, schwach einfallende Stationen unter Ausschluß aes eigenen, durch das Kabel noch nicht gedämpften Signales mit besonderer Deutlichkeit empfangen zu können.According to DD-289188 special properties of the selected coding and the transmission stage are exploited to receive in the phases of each bit period occurring inactivity of the own transmitter remote, weakly incident stations, excluding aes own, not attenuated by the cable signal with particular clarity can.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit relativ dünnem und preiswertem Kabel wesentlich weiter übertragen zu können als bisher üblich war. Die ökonomischen Einsparungen ergeben sich dabei nicht allein aus der Einsparung von Kabelkosten, sondern auch aus der Möglichkeit, größere Übertragungsstrecken zu erschließen oder im Bereich höherer Dämpfungen mit größerer Übertragungsgeschwindigkeit arbeiten zu können.The aim of the invention is to be able to transmit much further with relatively thin and inexpensive cable than was usual. The economic savings result not only from the saving of cable costs, but also from the possibility to open up larger transmission distances or to be able to work in the range of higher attenuation with greater transmission speed.

Durch eine wesentliche Verbesserung der Kollisionserkennungssicherheit und der erhöhten Erkennungswahrscheinlichkeit werden qualitati· a Verbesserungen der Betriebssicherheit und Verfügbarkeit lokaler Rechnernetze, insbesondere eine erhebliche Senkung des Zeitbedarfes für das Einmessen und turnusmäßige Nachstellen von Arbeitspunkten der Sende-, EmDfangs- und Kollisionserkennungsschaltungen angestrebt.By substantially improving the collision detection reliability and the increased recognition probability, quality improvements of the reliability and availability of local computer networks, in particular a considerable reduction in the time required for the calibration and regular readjustment of operating points of the transmission, detection and collision detection circuits are aimed for.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, für die Verkopplung von Rechnern zu einem lokalen Rechnernetz Sende- und Empfangsstufen mit Kollisionserkennung bereitzustellen, die sich gegenüber bekannten Lösungen durch eine hohe Kollisionserkennungswahrscheinlichkeit, schnelle Kollisionserkennung und hohe Störfestigkeit auszeichnen.The object of the invention is to provide for the coupling of computers to a local computer network transmitting and receiving stages with collision detection, which are distinguished from known solutions by a high collision detection probability, rapid collision detection and high immunity to interference.

Es sollen folgernde Randbedingungen gelton:The following conditions should be considered:

1) Es wird ein Kodierungsverfahren mit einem je Bitperiode feststehenden Tastverhältnis genutzt.1) A coding method with a fixed duty cycle per bit period is used.

2) Es werden in entsprechenden linienförmigen Netzen Sendestufen eingesetzt, die nur in einer Phasenlage aktiv sind.2) In corresponding line-shaped networks, transmission stages are used which are only active in one phase position.

Sowohl stark als auch schwach einfallende Sender sollen ohne Verfälschung des Tastverhältnisses empfangen werden, und ein Kabelbruch bzw. ein fehlenden Kabelabschlußwiderstand muß erkannt werden.Both strong and weak transmitters should be received without falsification of the duty cycle, and a cable break or missing cable termination resistor must be detected.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Schaltungsanordnung verwendet wird, bei der die zu sendenden Daten TxD über einen Codierer und Sendeverstärker in das Hauptkabel des Rechnernetzes eingespeist werden und über einen ersten, als Eingangsverstärker wirkenden Komparator mit zugeordnetem Schwellwertstellglied und einen Decoder die empfangenen Daten RxD der Station zur Verfugung stehen. Codierer und Decodierer arbeiten mit einem je Bitperiode feststehenden Tastverhältnis. Die codierten Daten liegen gleichzeitig am Sendeverstärker und am Verbotseingang einer Inhibit-Funktion an. Deren Ausgang gibt innerhalb jeder Bitperiode eine digitale Entscheidung über das Vorliegen von Signalanteilen anderer St jtionen ab. Dabei wird davon Gebrauch gemacht, daß die Eigenschaften bestimmter Codierungsvorschriften ein festes Tastverhältnis zu erzeugen, eine schnelle (d.h. innerhalb einer Bitperiode abgeschlossene) Kollisionserkennung gestatten. In den je Bit-Period? auftretenden Phasen der eigenen Sendeinaktivität ist das Signal anderer Stationen nahezu unverfälscht auswertbar. Durch Einsatz eines zweiten eigenständigen Komparators für den Kollisionserkennungszweig kann mit Hilfe eines zweiten Stellgliedes die Nachweisschwelle wesentlich gesenkt werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Unabhängigkeit vom Empfangszweig (erster Komparator mit Schwellwertstellglied) erreicht werden.According to the invention the object is achieved in that a circuit arrangement is used, in which the data to be transmitted TxD are fed via an encoder and transmission amplifier in the main cable of the computer network and a first, acting as an input amplifier comparator with associated threshold actuator and a decoder, the received data RxD are available to the station. Encoders and decoders operate with a fixed duty cycle per bit period. The coded data are at the same time at the transmit amplifier and at the prohibit input of an inhibit function. Its output gives a digital decision on the presence of signal components of other stages within each bit period. In doing so, it is made use of the fact that the properties of certain coding rules to produce a fixed duty cycle allow a fast (i.e., completed within a bit period) collision detection. In the per bit period? occurring phases of its own Sendeinaktivität the signal of other stations is almost unaltered evaluable. By using a second independent comparator for the collision detection branch, the detection threshold can be significantly reduced by means of a second actuator. In particular, in this way an independence from the receiving branch (first comparator with threshold value actuator) can be achieved.

Eine unabhängig von der Signalamplitude das Tastverhältnis von 1:1 reproduzierende Eingangsstufe ergibt sich durch Abtrennung der Gleichspannungskomponenten mittels RC-Gliedes im Eingangszweig. Dabei dient eine über die positive Spannungsrückführung gesteuerte Hysterese der Unterdrückung unerwünschter Brumm- und Störsignaleinstreuungen. Kabelbrüche oder fehlende Kabelabschlußwiderstände äußern sich in außergewöhnlich hohen Signalamplituden auf dem LAN-Hauptkabel. Somit sind sie über einen den dritten Komparator und dessen Schwellwertstellglied nachweisbar. Entsprechend dem Standard ISO8802.3 wird diese Information in ein summarisches Signal der Bezeichnung „Signal Quality" eingebunden, was mit einer ODER-Funktion zwischen der Inhibit-Funktion und der nachgeordneten Baugruppe erfolgt. Diese Baugruppe kann eine Schaltung zur Ausblendung von Störimpulsen sein, der ein retriggerbarer monostabiler Multivibrator nachgeschaltet ist. Letzterer stellt im Interesse hoher Störfestigkeit statische Signale für die angeschlossenen Rechner bereit. Die maximale Übertragungslänge wird in der erfindungsgemäßen Lösung primär durch die Summe der Restströme aller angeschlossenen Stationen begrenzt. Als weitere Begrenzungen der maximalen Übertragungslänge wirken lediglich Effekte sekundärer Ordnung, wie z. B. Rückstreuungen durch Inhomogenitäten d6s Kabels und verzögerte Ladungsfreisetzung durch das Dielektrikum des Kabels.An input stage which reproduces the duty cycle independently of the signal amplitude of 1: 1 results from the separation of the DC components by means of RC elements in the input branch. In this case, a controlled via the positive voltage feedback hysteresis of the suppression of unwanted hum and Störsignaleinstreuungen. Cable breaks or missing cable terminations manifest themselves in exceptionally high signal amplitudes on the LAN main cable. Thus, they are detectable via a third comparator and its threshold value actuator. According to the ISO8802.3 standard, this information is included in a summary signal called "Signal Quality", which is an OR function between the inhibit function and the downstream subassembly In the solution according to the invention, the maximum transmission length is limited primarily by the sum of the residual currents of all the connected stations Order, such as backscattered by inhomogeneities of the cable and delayed release of charge through the dielectric of the cable.

Ausführungsbeispieleembodiments

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1: eine erste erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 4,1 shows a first circuit arrangement according to the invention according to claim 1 and 4,

Fig. 2: eine erweiterte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,2 und 4,2 shows an expanded circuit arrangement according to Claims 1, 2 and 4,

Fig. 3: eine dritte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nach Anspruch 1-5,3 shows a third circuit arrangement according to the invention according to claims 1-5,

Fig. 4: die Signalverläufe für typische Betriebszustände, wobeiFig. 4: the waveforms for typical operating conditions, wherein

Fig. 4 A: die zu übertragende Information TxD,4 A: the information TxD to be transmitted,

Fig. 4 B: die Sendeerlaubnis (Transmitting),4B: the transmission permission (Transmitting),

Fig.4C: das modulierte Sendesignal,4C: the modulated transmission signal,

Fig. 4 D: der Amplitudenverlauf auf dem LAN-Hauptkabel 3,4 D: the amplitude profile on the LAN main cable 3,

Fig. 4 E: die dekodierten Empfangsdaten RxD,4 E: the decoded received data RxD,

Fig 4F: das Ausgangssignal des zweiten Komparators 14und4F: the output signal of the second comparator 14 and

Fig. 4 G: das Ausgangssignal des dritten Komparators 20.4 G: the output signal of the third comparator 20.

Mit den über Kreuz gestrichelten Flächen werden unbestimmte Pegelwerte gekennzeichnet.The cross-hatched areas indicate indefinite levels.

Fig. 1 zeigt das Hauptkabel 3 des lokalen Rechnernetzes mit Abschlußwiderständen 9 und 10. Außer der eigenen Station sind weitere Stationen 11 bis 13 an dem Hauptkabel 3 angeschlossen.Fig. 1 shows the main cable 3 of the local computer network with terminating resistors 9 and 10. Except the own station further stations 11 to 13 are connected to the main cable 3.

Die zu sendende Information TxD durchläuft einen Codierer 1 und einen Sendeverstärker 2 auf dem Signalweg zum LAN-Hauptkabel des lokalen Rechnernetzes 3. Parallel zu diesom Sendetrakt wird über einen ersten, als Eingangsverstärker wirkenden Komparator 4 das Empfangssignal des LAN-Hauptkabels abgegriffen. Die empfangenen Daten RxD werden über einen Decoder 5 geführt. Die codierten eigenen Sendedaten TxD_M liegen gleichzeitig am Verbotseingang einer Inhibit-Funktion 6 und dem Sendeverstärker 2 an. Die ggf. durch die anderen Stationen 11-13 verfälschten codierten Eingangsinformationen RxD_M liegen außerdem über einen zweiten Komparator 14 am zweiten Eingang der Inhibit-Funktion 6 an. Am Ausgang der Inhibit-Funktion 6 wird das Kollisionssignal CD gebildet, indem ein RC-Glied 7 sowie ein retriggerbarer monostabiler Multivibrator 8 nachgeschaltet sind. Die Schwellen der Komparatoren 4 und 14 sind mittels Stellglieder 15 bzw. 16 separat einstellbar. Die zu sendende Information TxD (Fig.4A) durchläuft in den verschiedenen Ausführungsbeispielen (Fig. 1 bis 3) den Codierer 1, der entsprechend internationalen Standards (ISO8802.3) als Manchester-Diphase-Codierer ausgebildet ist. Dieser Codierer garantiert ein je Bitperk de konstantes Tastverhältnis von 1:1 (siehe Fig.4C), was die ersten notwendigen Voraussetzungen zur Nutzbarkeit der vorgeschlagenen Lösung erfüllt.The information to be sent TxD passes through an encoder 1 and a transmission amplifier 2 on the signal path to the main LAN cable of the local computer network 3. Parallel to this transmission tract, the reception signal of the main LAN cable is tapped via a first acting as an input amplifier comparator 4. The received data RxD are passed through a decoder 5. The encoded own transmission data TxD _M are at the same time at the prohibition input of an inhibit function 6 and the transmission amplifier 2 on. The possibly encoded by the other stations 11-13 encoded input information RxD _M are also on a second comparator 14 at the second input of the inhibit function 6 on. At the output of the inhibit function 6, the collision signal CD is formed by an RC element 7 and a retriggerable monostable multivibrator 8 are connected downstream. The thresholds of the comparators 4 and 14 are separately adjustable by means of actuators 15 and 16, respectively. In the various exemplary embodiments (FIGS. 1 to 3), the information TxD (FIG. 4A) to be sent passes through the coder 1, which is designed as a Manchester diphase coder in accordance with international standards (ISO8802.3). This coder guarantees a constant duty cycle of 1: 1 per bitperc (see FIG. 4C), which fulfills the first necessary preconditions for the usability of the proposed solution.

Auf dem weiteren Signalweg zum LAN-Hauptkabel des lokalen Rechnernetzes 3 folgt in allen drei Ausführungsbeispielen der Sendeverstärker 2, der zweckmäßigerweise als eine ein- bzw. ausschaltbare Stromquelle realisiert ist. Diese Realisierungsform der Sendestufe erfüllt die zweite notwendige Voraussetzung der Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Lösung, d.h. die Inaktivität der Sendestufe während einer Phasenlage des modulierten Sendesignales.On the further signal path to the LAN main cable of the local computer network 3, the transmission amplifier 2 follows in all three exemplary embodiments, which is expediently implemented as an on or off current source. This form of implementation of the transmission stage fulfills the second necessary condition of the applicability of the proposed solution, i. the inactivity of the transmission stage during a phase angle of the modulated transmission signal.

Parallel zu dem aus Codierer 1 und Sendeverstärker 2 bestehenden Sendetrakt wird über den hochohmigen Eingangsverstärker 4 das Empfangssignal des LAN-Hauptkabels (Fig.4D) abgegriffen. Die Hochohmigkeit der Empfangsstufe kann beispielsweise über einen FET-Sourcefolger oder einen mit Darlingtontransistoren bestückten Differenzverstärker erreicht werden. Die letztere Lösungsvariante bietet insbesondere unter Einsatz monolitischer Transistor-Arrays die Vorteile einer hohen Temperatur- und Alterungsstabilität.Parallel to the encoder tract consisting of encoder 1 and transmission amplifier 2, the received signal of the main LAN cable (FIG. 4D) is tapped off via the high-impedance input amplifier 4. The high impedance of the receiving stage can be achieved for example via a FET source follower or a Darlington transistors equipped differential amplifier. The latter variant of the solution offers the advantages of high temperature and aging stability, in particular using monolithic transistor arrays.

In den Ausführungsbeispiolen nach Fig.2 und 3 liegen die ggf. durch andere Sender 11-13 verfälschton codierten Eingangsinformationen RxDm über einen Impedanzwandler 17 an dem Komparator 14 an. Das Ausgangssignal des Impedanzwandlers 17 ist über ein RC-Glied 19 gleichzeitig an den Komparator 4 geführt. Dieser Komparator ist mittels einer positiven Mitkopplung 18 zu einem Schmitt-Trigger beschaltet. Das RC-Glied 19 dient in Verbindung mit dem Schmitt-Trigger 4/18 einer von der Kollisionserkennung unabhängigen Empfangssignalaufnahme. Dabei gestattet das RC-Glied 19 eine automatische Einpegelung des Arbeitspunktes (in Fig.4D mit SW1 bezeichnet) in Abhängigkeityon der Höhe der einfallenden Signalamplitude. Die Zeitkonstante des RC-Gliedes ist so einzustellen, daß sie so klein wie möglich gewählt wird, um mn schnelles Einschwingen zu gestatten. Die Zeitkonstante darf aber nicht kleiner gewählt werden als es der Bitfolgefrequenz entspricht. Den angeschlossenen Rechnern wird die Empfangsinformation (RxD) nach der Manchester-Decodierung 5 angeboten.In the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3, the input information RxDm possibly encoded by other transmitters 11-13 is applied to the comparator 14 via an impedance converter 17. The output signal of the impedance converter 17 is fed via an RC element 19 simultaneously to the comparator 4. This comparator is connected by means of a positive positive feedback 18 to a Schmitt trigger. The RC element 19 is used in conjunction with the Schmitt trigger 4/18 independent of the collision detection received signal recording. In this case, the RC member 19 allows an automatic leveling of the operating point (in Fig.4D denoted by SW1) in dependency of the height of the incident signal amplitude. The time constant of the RC element should be set to be as small as possible in order to allow fast settling. The time constant must not be chosen to be smaller than the bit rate. The connected computers receive the reception information (RxD) after Manchester decoding 5.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 liegt das Ausgangssignal des Impedanzwandlers 17 zusammen mit dem Signal eines weiteren Stellgliedes 21 an einem dritten Komparator 20 an, dessen Ausgangssignal mittels einer ODER-Funktion 22 in den Signalweg zwischen der Inhibit-Funktion 6 und der nachgeordneten Baugruppe 7 eingekoppelt ist. Das Signal über den Sachverhalt von Kollisionen bildet sich im Ausführungsbeispiel nach Fig.3 aus mehreren Ursachen:In the embodiment of FIG. 3, the output signal of the impedance converter 17 is connected to the signal of another actuator 21 to a third comparator 20 whose output signal by means of an OR function 22 in the signal path between the inhibit function 6 and the downstream module. 7 is coupled. The signal about the circumstances of collisions is formed in the embodiment of Figure 3 for several reasons:

A) Der Einsatz eines eigenständigen Komparators 14 für die Kollisionserkennung gestattet eine extrem empfindliche Erfassung von Signalen anderer Stationen 11 bis 13. Der störende Einfluß des eigenen Senders 2, der durch fehlende Kabeldämpfung besonders stark einfällt (siehe Fig.4D), wird durch Zuführung des codierten Sendesignals am Verbotseingang der Inhibit-Funktion 6 nur während der vom Manchester-Codierer 1 gebildeten inaktiven Zeitphasen gestattet.A) The use of an independent comparator 14 for the collision detection allows extremely sensitive detection of signals from other stations 11 to 13. The disturbing influence of the own transmitter 2, which is particularly strong due to lack of cable attenuation (see Fig.4D), by supplying the encoded transmit signal at the prohibit input of the inhibit function 6 only allowed during the inactive time phases formed by the Manchester encoder 1.

B) Mit Hilfe des dritten Komparators 20 werden Kabelbrüche und fehlende Abschlußwiderstände erfaßt, indem dieser Komparator außergewöhnlich große Signalamplituden auf dem LAN-Hauptkabel 3 ermittelt. Dabei ist es nicht erforderlich, daß dieser Komparator besondere Genauigkeitsansprüche erfüllen muß. In einer Variante des Ausführungsbeispieles wird hierfür mit Erfolg ein Festspannungskomparator eingesetzt, welcher nur über einen Eingang verfügt, so daß letztlich auch ohne das Stellglied 16 gearbeitet werden kann.B) By means of the third comparator 20 cable breaks and missing terminating resistors are detected by this comparator determined exceptionally large signal amplitudes on the LAN main cable 3. It is not necessary that this comparator must meet special accuracy requirements. In a variant of the embodiment, a fixed voltage comparator is used for this purpose successfully, which has only one input, so that ultimately can be worked without the actuator 16.

Die Zusammenführung der durch die verschiedenen Fehlerzustände gebildeten Signale erfolgt in dem ODER-Glied 22. Dem ODER-Glied 22 sind das RC-Glied 7 und der retriggerbare monostabile Multivibrator 8 nachgeschaltet. Das RC-Glied 7 dient der Herausfilterung kurzer Störimpulse und der Elimination der durch unterschiedliche Laufzeiten gebildeten Spikes. Der retriggerbare monostabile Multivibrator 8 garantiert eine Mindestlänge des Kollisions-Erkennungs-Srgnals CD. Der Ausgang der Kollisions-Erkennungs-Stufe steht den angeschlossenen Rechnern als Interruptsignal „Collision Detection" zur Verfügung. Figur 4 D erläutert die einzelnen Komparatorschwellen und die typischen Signalverläufe bei einer ungestörten Übertragung (links), einem fehlenden Abschlußwiderstand bzw. Kabelbruch (Impuls, der den Schwellwert SW3 übersteigt), dem ungestörten Empfang einer entfernten Station (in der Mitte der Figur 4 D) und Kollisionen mit entfernten bzw. nahen Sendern (rechts). Insbesondere zeigt Figur 4D, daß stark unterschiedliche Signalamplituden verkommen können. Dabei wurden in Figur 4D Relationen zu Grunde gelegt, welche den realen Pegeln arbeitsfähiger Netze entsprechen. Je nach technischer Realisierung könnten die Pegellagen in Figur 4 D auch bezüglich oben und unten seitenverkehrt auftreten. In einer Variation des Ausführungsbeispieles wurde von dieser Möglichkeit Gebrauch gemacht, um anstelle von diskreten Bauelementen handelsübliche integrierte Schaltkreise einsetzen zu können.The combination of the signals formed by the various error conditions takes place in the OR gate 22. The OR gate 22, the RC element 7 and the retriggerable monostable multivibrator 8 are connected downstream. The RC element 7 is used to filter out short glitches and the elimination of spikes formed by different maturities. The retriggerable monostable multivibrator 8 guarantees a minimum length of the collision detection signal CD. The output of the collision detection stage is available to the connected computers as an interrupt signal "Collision Detection." Figure 4 D explains the individual comparator thresholds and the typical signal curves for undisturbed transmission (left), a missing terminating resistor or cable break (pulse) 4D) and collisions with remote transmitters (right) .In particular, Fig. 4D shows that very different signal amplitudes may degenerate Depending on the technical realization, the level positions in Figure 4 D could also occur reversed in relation to the top and bottom in a variation of the exemplary embodiment, making use of this possibility to replace commercially available components instead of discrete components integr to be able to use these circuits.

Figur 4G zeigt das Ausgangssignal des dritten Komparators, der insbesondere zur Erkennung von fehlenden Abschlußwiderständen und Kabelbrüchen vorgesehen ist.FIG. 4G shows the output signal of the third comparator, which is provided in particular for the detection of missing terminating resistors and cable breaks.

Die Darlegungen zum Ausführungsbeispiel beziehen sich auf eine weitgehende, komplexe Ausschöpfung aller vom Lösungsansatz gebotenen Möglichkeiten entsprechend den Ansprüchen 1 bis 5. Abgerüstete Varianten ergeben sich durch Verzicht auf einzelne Funktionsgruppen, indem analog der Figuren 1 und 2 nur einzelne der fünf Ansprüche genutzt werden.The explanations on the exemplary embodiment relate to extensive, complex exploitation of all possibilities offered by the solution according to claims 1 to 5. Modified variants result from dispensing with individual functional groups by analogous to Figures 1 and 2, only one of the five claims are used.

In Betracht gezogene Druckschriften DE-OS3530262H04L1/24Considered documents DE-OS3530262H04L1 / 24

Claims

1. transmitting and receiving circuit for local computer networks with collision detection, in which the data to be transmitted via an encoder which operates at a fixed duty cycle per bit period, and a transmission amplifier, which is active only in a level position, are fed into the computer network and via a decoder the received data of the station are available, the encoded own transmission data (TxDm) at the same time abut the prohibit input of an inhibit function and the transmission amplifier, characterized in that the possibly by other stations (11-13) falsified encoded input information ( RxD _M ) via a first comparator (4) on the decoder (5) and via a second comparator (14) at the second input of the collision signal (CD) forming inhibit function (6) abut, wherein the comparator thresholds in a conventional manner means Actuators (15 and 16) are separately adjustable.

2. A circuit arrangement as claimed in claim 1, characterized in that the optionally encoded by other transmitter (11-13) encoded input information (RxDm) via an impedance converter (17) to the comparators (4,14) abut.

3. A circuit arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the output signal of the impedance converter (17) via an RC element (19) to the first comparator (4) is guided and this comparator in a conventional manner by means of a positive positive feedback (18) is connected to a Schmitt trigger.

4. A circuit arrangement according to claim!, Characterized in that the inhibit function (6) is followed by a circuit for blanking glitches (7) and a retriggerable monostable multivibrator (8).

5. transmitting and receiving circuit for local computer networks with collision detection, characterized in that the output signal of the impedance converter (17) together with the signal of an actuator (21) to a third comparator (20) is applied, the output signal by means of an OR function (22 ) is coupled into the signal path between the inhibit function (6) and the downstream module (7).