DE19756565A1 - Multitopologie-Netzwerkübertragungsstrecken-Schnittstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Netzwerkübertragungsstrecken, insbesondere eine Multitopologie-Netzwerkübertragungsstrecken-Schnittstelle.

Auf dem Gebiet der Nachrichten- oder Fernmeldenetzwerke zum Verbinden mehrerer Knoten untereinander ist es bekannt, eine Übertragungsstrecke einzusetzen, über die die Knoten durch Senden und/oder Empfangen von Daten miteinander kommunizieren können. Die Strecke kann an die Knoten in Form einer Gemeinschaftstopologie (Bus- Topologie) und/oder in Form einer Folge separater Punkt-zu-Punkt- Strecken angeschlossen sein, wobei letzteres auch als Ring-Topologie oder Nicht-Gemeinschafts-Topologie bezeichnet wird. Bei einer Gemeinschaftstopologie sind Daten auf der Übertragungsstrecke von jedem der an die Strecke angeschlossenen Knoten aus zugänglich, und jeder der Knoten kann mit jedem beliebigen anderen, an die Gemeinschaftsstrecke angeschlossenen Knoten Nachrichten austauschen. Bei einer Ring- oder Nicht-Gemeinschafts-Topologie hingegen, können nur gewisse, vorbestimmte Knoten miteinander die Nicht-Gemeinschafts- Daten oder nicht gemeinschaftlich verwendete Daten austauschen, während die anderen Knoten von der gegenseitigen Kommunikation ausgeschlossen sind oder gar gehindert sind, die nicht gemeinschaftlich verfügbaren Daten "mitzuhören". Ein System, welches Gebrauch macht von sowohl der Gemeinschafts- als auch der Nicht-Gemeinschafts- Technologie, ist in der gleichzeitig hiermit eingereichten Parallelanmeldung mit dem Titel "Automatische Knotenkonfiguration mit identischen Knoten" (Anwaltsakte K 40 919/6; P . . .) offenbart. Die Offenbarung dieser Parallelanmeldung wird hier ausdrücklich durch Bezugnahme inkorporiert.

Die Verwendung einer solchen dualen Kommunikationsarchitektur macht möglicherweise jedoch einen Satz von Busleitungen erforderlich, die an jeden der Knoten angeschlossen sind, um einen Gemeinschaftsbus zu bilden, außerdem einen getrennten Satz von Leitungen, die zwischen speziell bezeichnete Gruppen von Knoten geschaltet sind, die miteinander über die nicht gemeinschaftlich verwendete Strecke kommunizieren. Derartige Doppelsätze von Leitungen sind nur mit hohem Kosten- und Zeitaufwand in neuen ebenso wie in vorhandenen System zu installieren.

Ziele der vorliegenden Erfindung beinhalten die Schaffung einer Kommunikationsschnittstelle, welche die Anzahl von Verbindungsleitungen zwischen den Knoten von Systemen minimiert, die sowohl von der Gemeinschafts- als auch der Nicht-Gemeinschafts- Kommunikation Gebrauch machen. Erreicht wird dieses Ziel bei einer erfindungsgemäßen Kommunikationsschnittstelle für ein Nachrichtenübertragungsnetzwerk mit mehreren Knoten und einer Übertragungsstrecke zwischen vorbestimmten Knoten zur Übertragung von Busdaten durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung stellt eine signifikante Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik insofern dar, als sie die Möglichkeit schafft, in den Netzwerken mit mehreren Knoten, die sowohl für Gemeinschaft- als auch für Nicht-Gemeinschafts-Kommunikation ausgelegt sind, die Anzahl von Verbindungsleitungen zu verringern, die zwischen den Knoten installiert und eingesetzt werden müssen. Die Erfindung schafft außerdem eine flexible, rekonfigurierbare Mehrfachtopologie- Kommunikationsschnittstelle, die die Möglichkeit eröffnet, einen einzigen Satz von Leitungsdrähten an sämtliche Knoten innerhalb des Systems anzubringen, die über die Gemeinschafts- oder die Nicht- Gemeinschafts-Übertragungsstrecken kommunizieren. Demzufolge verringert die Erfindung die System-Installationskosten durch Verringerung des Verdrahtungsaufwands und durch Verringerung der für die Installation benötigten Arbeitszeit. Außerdem ermöglicht die Erfindung ein wesentlich einfacheres Nachrüsten existierender Gemeinschafts-Kommunikationsnetzwerke, wenn der Wunsch besteht, ein Gemeinschafts-/Nicht-Gemeinschafts-Kommunikationswerk zu verbessern.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer zum Stand der Technik gehörigen Ringtopologie, bei der sich zwischen Knoten eines Netzwerks nicht gemeinsam benutzte Punkt-zu-Punkt-Übertragungsstrecken befinden;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer bekannten Bustechnologie mit Gemeinschafts-Übertragungsstrecken zwischen sämtlichen Knoten innerhalb eines Netzwerks;

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm eines Netzwerks mit Gemeinschafts- und Nicht-Gemeinschafts-Kommunikation unter Verwendung einer einzigen Übertragungsstrecke, welche mehrere Knoten miteinander verbindet, ausgestaltet gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm einer Netzwerk- Übertragungsstrecken-Schnittstelle gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm eines Knotens zur Verwendung in dem Netzwerk nach Fig. 3, ausgestaltet gemäß der Erfindung und fähig zur Gemeinschafts- und Nicht- Gemeinschafts-Kommunikation;

Fig. 6 den Frequenzgang von Bandpaß- und Tiefpaßfiltern gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Reihe von Wellenformdiagrammen verschiedener Signale für das in Fig. 5 gezeigte Diagramm gemäß der Erfindung;

Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform eines Knotens für die Verwendung in dem Netzwerk nach Fig. 3 gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine Reihe von Wellenformdiagrammen verschiedener Signale für das Diagramm nach Fig. 8 gemäß der Erfindung;

Fig. 10 den Frequenzgang von Bandpaßfiltern gemäß der Erfindung;

Fig. 11 ein schematisches Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform eines Knotens zur Verwendung in dem Netzwerk nach Fig. 3 gemäß der Erfindung;

Fig. 12 ein Blockdiagramm von Knoten gemäß Fig. 3, wobei die Übertragungswege zwischen Knoten in einer Vier-Frequenz- Kanal-Topologie gemäß der Erfindung dargestellt sind; und

Fig. 13 ein schematisches Diagramm eines bidirektionalen Bandpaßfilters gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Netzwerkübertragungsstrecke in Form einer Ringverbindung, die aus Nicht-Gemeinschafts-Punkt-zu-Punkt- Verbindungen 22-32 zwischen mehreren Knoten 10 bis 20 besteht. Diese nicht gemeinschaftliche verwendeten Verbindungen werden ebenso wie die nicht gemeinschaftlich verfügbaren oder verwendeten Daten im folgenden als auch individuelle Verbindungen bzw. individuelle Daten bezeichnet. Eine Verbindung 22 ermöglicht es dem Knoten 10, mit dem Knoten 12 zu kommunizieren. Die Verbindung 24 ermöglicht es dem Knoten 10 außerdem, mit dem Knoten 20 zu kommunizieren. In diesem Fall laufen die Daten über die Verbindung 24 von dem Knoten 20 zu dem Knoten 10 ausschließlich zu dem Knoten 10, sie werden nicht von anderen Knoten mitbenutzt und stehen nicht für andere Knoten zur Verfügung, d. h. es handelt sich hier um individuelle Daten im Sinne der obigen Definition. Der Knoten 12 ist mit einer individuellen Verbindung 26 an den Knoten 14 angeschlossen. Der Knoten 14 ist durch eine individuelle Verbindung 28 an den Knoten 16 angeschlossen. Der Knoten 16 ist mittels einer individuellen Verbindung 30 an den Knoten 18 angeschlossen. Schließlich ist der Knoten 18 über eine individuelle Verbindung 32 mit dem Knoten 20 verbunden. Somit macht es eine solche individuelle Kommunikationstopologie oder Nicht-Gemeinschafts- Kommunikationstechnologie möglich, daß jeder Knoten nur mit solchen Knoten kommunizieren kann, an die er angeschlossen ist, während sämtliche übrigen Knoten von dieser Kommunikation ausgeschlossen sind. Sämtliche der Verbindungen 22-32 werden hier kollektiv als Übertragungsstrecke 34 bezeichnet. Jeder der Verbindungen 22, 24, 26, 28, 30 und 32 kann bidirektional ausgebildet sein, um die Übertragung von Daten in jeder Richtung über die Strecke 34 zu ermöglichen.

In Fig. 2 ist eine weitere bekannte Netzwerkübertragungsstrecke dargestellt, die eine Gemeinschaftsbus-Topologie aufweist, in der mehrere Knoten 50-60 miteinander über eine gemeinsame Übertragungsstrecke, d. h. einen Bus, 62 verbunden sind. In diesem Fall ist jeder der Knoten 50-60 imstande, über den Bus 62 mit irgendeinem anderen Knoten zu kommunizieren, und jeder Knoten ist in der Lage, über den Bus mit irgendwelchen anderen Knoten zu kommunizieren.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Topologie. Sie besitzt mehrere Knoten 100-108, die miteinander über bidirektionale Punkt-zu-Punkt- Verbindungen 110-118 zwischen jeweils benachbarten Knoten verbunden sind, um Gemeinschaftsdaten zwischen sämtlichen Knoten 110-118 sowie individuelle Daten zwischen vorbestimmten Knoten von den Knoten 100-108 auszutauschen. Die Verbindungen 110-118 werden hier kollektiv als Übertragungsstrecke 120 bezeichnet. Die Strecke kann kombinierte Gemeinschaftsdaten und individuelle Daten an verschiedenen Punkten entlang der Strecke 120 transportieren, sie kann außerdem irgendwelche Daten an irgendeinen gegebenen Punkt der Strecke 120 transportieren, wobei es sich hier in diesem Fall dann um sogenannte Gemeinschaftsdaten oder Busdaten handelt.

Gemäß Fig. 4 besitzt eine erfindungsgemäße Netzwerk- Übertragungsstrecken-Schnittstelle 122 Eingangs-/Ausgangs-Leitungen (E/A-Leitungen) 124 und 126, die an die Übertragungsstrecke 120 angeschlossen sind. Es gibt eine Schnittstelle 122 für jeden der Knoten 100-108 (Fig. 3). Beispielsweise wäre für den Knoten 100 die Leitung 124 an die Leitung 118 in Fig. 3 angeschlossen, und die Leitung 126 in Fig. 4 wäre an die Leitung 110 in Fig. 3 angeschlossen. Die Schnittstelle 122 oder irgendein Teil davon kann sich innerhalb oder außerhalb des jeweiligen Knotens der Knoten 100-108 befinden, je nach dem, wie es günstiger ist. Zu Zwecken der Darstellung ist die Schnittstelle 122 hier als im Inneren der Knoten 100-108 dargestellt (dies wird weiter unten noch näher ausgeführt).

Gemäß Fig. 4 ist eine bidirektionale Gemeinschaftsdatenschaltung 128 zwischen die Übertragungsstreckenleitungen 124 und 126 in Reihe mit der Übertragungsstrecke 120 (Fig. 3) geschaltet. Sie besitzt einen E/A-An­ schluß 127 der an die Leitung 124 angeschlossen ist, und sie besitzt einen weiteren E/A-Anschluß 129, der an die Leitung 126 angeschlossen ist. Die bidirektionale Schaltung 128 empfängt Busdaten über die Strecke 120 und gibt die Gemeinschaftsdaten-Komponente der Busdaten weiter, läßt jedoch nicht die individuelle Datenkomponente der Busdaten durch (dies wird weiter unten noch näher ausgeführt). Im vorliegenden Zusammenhang besagt die Formulierung, daß ein Signal (oder Daten) von einer Schaltung oder einem Filter nicht durchgelassen wird (durchgelassen werden), daß das Signal (bzw. die Daten) tatsächlich derart gedämpft ist, daß die Signalamplitude auf einen vorbestimmten, akzeptierbaren Pegel verringert ist, und die übrigen, erwünschten Teile des Signals noch nachgewiesen und/oder gemessen werden können, wie dies bekannt ist.

Die Schaltung 128 kann auf Wunsch auch unidirektional ausgebildet sein. In diesem Fall können die Gemeinschaftsdaten nur in eine Richtung über die Strecke 120 übertragen werden. Außerdem kann die Schaltung 128 ein optionales Signal "Durchgang individueller Daten" über eine Leitung 131 empfangen, welches die Schaltung 128 veranlaßt, die individuellen, d. h. die nicht gemeinsamen Daten durchzulassen, oder vorbestimmte Frequenzkanäle der individuellen Daten durchzulassen (dies wird unten noch ausgeführt).

Die Leitung 124 ist außerdem an eine obere Eingangsschaltung für individuelle Daten, 130, angeschlossen, die auf eine Leitung 132 ein Signal "oberer Dateneingang individueller Daten" gibt. Die Schaltung 130 empfängt Busdaten von der Leitung 124 und läßt die Komponente der individuellen Daten aus den Busdaten durch, nicht hingegen die Gemeinschafs-Datenkomponente der Busdaten (dies wird unten noch näher diskutiert). Ein Signal "obere Datenausgabe individueller Daten" auf einer Leitung 133 wird an eine obere Datenausgabeschaltung für individuelle Daten, 134, gegeben, welche die oberen individuellen Ausgabedaten auf die Leitung 124 und mithin auf die Übertragungsstrecke 120 gibt.

Die Leitung 126 steht außerdem in Verbindung mit einer Eingabeschaltung für Gemeinschaftsdaten, 136, die ein Signal "Gemeinschafts-Eingangsdaten" auf eine Leitung 138 gibt. Die Schaltung 136 empfängt von der Strecke 120 Busdaten und gibt die Gemeinschaftsdatenkomponente der Busdaten weiter, nicht hingegen die individuelle Datenkomponente der Busdaten. Ein Signal "Gemeinschafts- Ausgangsdaten" auf einer Leitung 140 wird an eine Ausgabeschaltung für Gemeinschaftsdaten, 142, gegeben, welche die Gemeinschafts- Ausgangsdaten auf die Linie 126 koppelt, mithin also auch auf die Übertragungsstrecke 120.

Die Leitung 126 ist außerdem mit einer unteren Eingabeschaltung für individuelle Daten, 144, verbunden, die der oberen Eingabeschaltung für individuelle Daten, 130, die oben erläutert wurde, ähnelt, und die ein Signal "untere individuelle Eingangsdaten" auf eine Leitung 146 gibt. Die Schaltung 144 empfängt Busdaten von der Leitung 126 und gibt die individuelle Datenkomponente der Busdaten weiter, läßt jedoch nicht die Gemeinschaftsdatenkomponente der Busdaten durch (dies wird weiter unten noch näher ausgeführt). Ein Signal "untere individuelle Ausgangsdaten" auf einer Leitung 147 wird einer unteren Ausgabeschaltung für individuelle Daten, 148, zugeführt, ähnlich der bereits oben angesprochenen oberen Ausgabeschaltung für individuelle Daten, 134, und die Schaltung 148 gibt die "unteren individuellen Ausgangsdaten" auf die Leitung 126 und mithin auf die Übertragungsstrecke 120.

Gemäß Fig. 5 enthält die Übertragungsstrecken-Schnittstelle 122 nach Fig. 4, die in einem Knoten 150 eingebaut sei, ein bidirektionales Bandpaßfilter (BPF) 152, welches zwischen den E/A-Leitungen 124 und 126 liegt. Der Knoten 150 ist jedem der Knoten 100-108 aus Fig. 3 äquivalent.

Die Leitung 124 ist an ein Tiefpaßfilter (TPF) 157 angeschlossen, welches auf einer Leitung 158 ein mittels Tiefpaß gefiltertes Signal an einen positiven Eingang eines Vergleichers 160 gibt. Der negative Eingang des Vergleichers 160 empfängt über eine Leitung 162 eine Referenzspannung Vref1. Der Vergleicher 160 liefert über die Leitung 132 an eine Verarbeitungslogik 170 das Signal "obere individuelle Eingangsdaten".

Die Verarbeitungslogik 170 empfängt Daten von der Schnittstelle 122 und gibt Daten an die Schnittstelle 122, wie es im folgenden noch näher erläutert wird. Die Verarbeitungslogik 170 enthält Hardware und/oder Software, die in der Lage sind, die gewünschten Funktionen für den speziellen Knoten auszuführen. Sie kann die geeigneten Schnittstellen zum Dekodieren der Daten in Signale ebenso bereitstellen wie Schnittstellen und/oder Treiber zur Bereitstellung der Datenausgangssignale. Die Einzelheiten der Verarbeitungslogik 170 sind hier nicht von entscheidender Bedeutung zur Darstellung der vorliegenden Erfindung. Außerdem sieht der Fachmann, daß einige oder sämtliche der Funktionen der Schnittstellenschaltung 122 auf Wunsch auch innerhalb der Verarbeitungslogik 170 ausgeführt werden können. Außerdem könnten die Funktionen der Verarbeitungslogik 170 auch abgeändert werden, je nach spezieller Ausgestaltung des beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die Verarbeitungslogik 170 gibt auf die Leitung 133 das Signal "obere individuelle Ausgangsdaten". Die Leitung 133 ist an ein Tiefpaßfilter (TPF) 166 angeschlossen, welches ein gefiltertes Datensignal über eine Leitung 167 an einen Widerstand 168 gibt. Der andere Anschluß des Widerstands 168 ist an die Leitung 124 angeschlossen.

Die Leitung 126 auf der unteren Seite des Filters 152 ist an ein Bandpaßfilter 172 angeschlossen, welches im wesentlichen den gleichen Frequenzgang wie das Bandpaßfilter 152 aufweist, mit der Ausnahme, daß es nicht bidirektional arbeiten muß, wie dies weiter unten noch näher erläutert wird. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters wird über eine Leitung 174 an den positiven Eingang eines Vergleichers 176 gegeben, dessen negativer Eingang über eine Leitung 178 ein Referenzsignal Vref2 empfängt. Der Vergleicher 176 liefert über die Leitung 138 ein Signal "Gemeinschafts-Eingangsdaten" an die Verarbeitungslogik 170. Außerdem liefert die Verarbeitungslogik 170 ein Signal Gemeinschafts-Datenausgabe über die Leitung 140 an einen Anschluß eines Widerstands 184, dessen anderer Anschluß an die Leitung 126 angeschlossen ist. Der Widerstand ist ähnlich dem oben angesprochenen Widerstand 168.

Die Verarbeitungslogik 170 liefert das Signal "untere individuelle Ausgangsdaten" über eine Leitung 147 an ein Tiefpaßfilter (TPF) 188. Dessen Ausgangssignal geht über eine Leitung 187 an einen Widerstand 189, und von diesem auf die Leitung 126. Der Widerstand 189 ist ähnlich dem bereits angesprochenen Widerstand 168.

Der Wert der Widerstände 168, 184, und 189 wird jeweils so eingestellt, daß die geeignete Impedanz erreicht wird, damit die Signale von den Tiefpaßfiltern 166 und 188 auf die Kommunikationsstreckenleitungen 124 bzw. 126 mit der richtigen Amplitude gekoppelt werden.

Die Leitung 126 ist außerdem an ein Tiefpaßfilter (TPF) 190 angeschlossen, welches ein Tiefpaßgefiltertes Signal über eine Leitung 192 an einen positiven Eingang eines Vergleichers 194 gibt. Dessen negativer Eingang ist über eine Leitung 196 an eine Referenzspannung Vref1 angeschlossen. Der Vergleicher 194 liefert ein Signal "untere individuelle Eingangsdaten" über die Leitung 146 an die Verarbeitungslogik 170.

Außerdem liefert die Verarbeitungslogik 170 das Signal "Durchlassen individueller Daten" über die Leitung 131 an den Schalter 202. Eine Seite des Schalters 202 ist an den oberen Anschluß des Bandpaßfilters 152 über eine Leitung 204 angeschlossen, die andere Seite des Schalters 202 liegt über eine Leitung 206 an der unteren Seite des Bandpaßfilters 152. Der Schalter 202 ist ein optionales Merkmal, welches die Wirkung hat, das bidirektionale Bandpaßfilter 152 mit einer Umgehung zu versehen, so daß die individuellen Signale zwischen den E/A-Leitungen 124 und 126 übertragen werden. Wenn das Signal "Durchlassen individueller Daten" auf der Leitung 131 einen hohen Pegel hat, ist der Schalter 202 geschlossen, und die individuellen Daten können von der Leitung 124 direkt zur Leitung 126 gelangen, also zu nachfolgenden Knoten innerhalb des Systems. Wenn hingegen das Signal "Durchlassen individueller Daten" niedrig ist, ist der Schalter 202 geöffnet, und das Bandpaßfilter 152 verhindert, daß individuelle, d. h. Nicht- Gemeinschafts-Daten zwischen den Leitungen 124 und 126 ausgetauscht werden, wie weiter unten noch näher erläutert wird.

Bezugnehmend auf die Fig. 5 und 6 ist zu erkennen, daß die Erfindung die Daten aufteilt aufgrund der Grund- oder Basisbandfrequenz (oder des Frequenzbereichs) der Daten, die bestimmt wird durch die Bitrate der Daten. Die Erfindung macht Gebrauch von einem Bereich von Frequenzen für solche Daten, die von allen an den Bus angeschlossenen Knoten gemeinsam benutzt werden (d. h. Gemeinschaftsdaten), und sie verwendet einen anderen Frequenzbereich für Daten, die lediglich zwischen vorbestimmten Knoten oder Gruppen von Knoten benutzt werden (d. h. für individuelle oder Nicht-Gemeinschafts-Daten).

Insbesondere besitzt das bidirektionale Bandpaßfilter 152 (Fig. 5) einen Amplitudengang, der in Fig. 6 durch eine Kurve 250 dargestellt ist und ein Durchlaßband 252 definiert, welches die Grundfrequenz der Gemeinschaftsdaten beinhaltet. Somit läßt das bidirektionale Bandpaßfilter nur Gemeinschafts-Bus-Daten zwischen den Leitungen 124 und 126 durch, läßt hingegen nicht die individuellen Daten durch (d. h. das Filter dämpft diese Daten), so daß die Busdaten eventuell gleichzeitig von sämtlichen Knoten innerhalb des Systems empfangen werden können. In ähnlicher Weise besitzen die Tiefpaßfilter 157 und 190 einen Amplitudengang 254 mit einem Durchlaßbereich 256 (von Gleichstrom bis zu einer Eckfrequenz Fb), welches die Grundfrequenz der individuellen Daten beinhaltet. Somit lassen die Tiefpaßfilter 157 und 190 die individuellen Daten durch, nicht hingegen die Gemeinschaftsdaten. Die Tiefpaßfilter 166 und 188 können den gleichen oder ähnlichen Amplitudengang oder die gleiche oder ähnliche Eckfrequenz besitzen wie die Tiefpaßfilter 157 und 190, es sind jedoch auch andere Eckfrequenzen und Amplitudengänge möglich. Die Tiefpaßfilter 157 und 190 sind optional und sorgen für ein Ausfiltern von Rechteckwellen-Daten aus den Signalen, um einige der höherfrequenten Oberwellen innerhalb der Rechteckwelle zu dämpfen und dadurch die Steigung der Flanken und das damit einhergehende Rauschen zu verringern.

Außerdem können die Durchlaßbänder 252 und 256 einen Frequenzbereich besitzen, der groß genug ist, um den Frequenzbereich für den Dateninhalt abzudecken, wenn die Basisbandfrequenz der Daten sich mit dem Inhalt (1-0) der Daten ändert. Um außerdem zu gewährleisten, daß die Basisbandfrequenz der Gemeinschaftsdaten und der individuellen Daten innerhalb der Durchlaßbänder der Filter beibehalten wird, kann von unterschiedlichen Methoden Gebrauch gemacht werden. Eine im Stand der Technik bekannte Methode ist die Verwendung einer "Kodierung" für jedes Bit in der Weise, daß jede Bit- Breite in zwei Teile aufgeteilt wird, von denen der erste Teil die Dateninformation und der zweite Teil die Umkehrung oder das Inverse der Dateninformation enthält, um auf diese Weise sicherzustellen, daß mindestens ein logischer Übergang für jedes Bit übertragen wird. Eine weitere bekannte Methode ist das Durchführen einer "Bitfüllung (Bit- Stuffing)", bei dem ein zusätzliches, invertiertes Bit an vorbestimmten Stellen des Datenstroms eingefügt wird, beispielsweise am Ende einer Bitkette, der sämtliche Bits gleichen Wert haben. Die Länge der Kette bestimmt sich durch die gewünschte Minimum-Basisbandfrequenz. Andere Methoden zur Erhaltung der Basisbandfrequenz können eingesetzt werden, falls dies erwünscht oder benötigt wird, vorausgesetzt, die Basisbandfrequenz der Daten verbleibt innerhalb des gewünschten Durchlaßbandes.

Bezugnehmend auf die Fig. 5 und 7 ist anhand mehrerer grafischer Darstellungen gezeigt, wie die Wellenformen an verschiedenen Punkten innerhalb des Knotens 150 aussehen. Insbesondere das Signal "obere (untere) individuelle Ausgangsdaten" auf den Leitungen 133 bzw. 147 ist durch eine Kurve 300 kenntlich gemacht. Das Signal 300 besitzt eine zeitliche Bitbreite (Bit-Dauer) 302, welche die Bitrate (Baud) der Daten sowie die kleinste Periodendauer (maximale Bitratenänderung) 304 entsprechend der höchsten Grundfrequenz (oder des Basisbandes) des Signals festlegt, bei der die Daten den Zustand ändern können. Eine Kurve 310 zeigt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 166 (Fig. 5).

Die Kurve 320 entspricht dem Signal "Gemeinschafts-Ausgangsdaten" aus der Verarbeitungslogik 170 auf der Leitung 140. Wenn die Signale Gemeinschafts-Ausgangsdaten und individuelle Ausgangsdaten 310 und 320 auf dem Datenbus kombiniert werden, ergibt sich die Kurve 326. Wenn die Wellenform 326 durch das bidirektionale Bandpaßfilter 152 läuft (Fig. 5), außerdem durch das Bandpaßfilter 172, ergibt sich eine resultierende Wellenform, wie sie durch eine Kurve 330 dargestellt ist (Fig. 7), was dem Signal auf der Leitung 174 (Fig. 5), die zu dem Vergleicher 176 führt, entspricht. Der Vergleicher 176 vergleicht das Signal 330 mit einem vorbestimmten Schwellenwert Vref2, und ist das Signal 330 größer als Vref2, nimmt das Ausgangssignal auf der Leitung 138 einen hohen Pegel an. Wenn hingegen das Signal 330 auf der Leitung 174 unterhalb des Referenzwerts Vref2 liegt, hat das Ausgangssignal auf der Leitung 138 niedrigen Pegel. Dies ist durch eine Kurve 336 (Fig. 7) angedeutet.

Das Bussignal auf den Leitungen 124 und 126 (Fig. 5) wird von dem Tiefpaßfilter 157 bzw. 190 gefiltert. Die resultierenden Signale auf den Leitungen 158 bzw. 192 entsprechen der Kurve 340 (Fig. 7), wenn man annimmt, daß das Bussignal 326 auf beide Filter 157 und 190 gegeben wird. Das Signal 340 wird den Vergleichern 160 bzw. 194 (Fig. 5) zugeführt, um mit der Referenzspannung Vref1 verglichen zu werden. Der Vergleicher setzt das Signal 340 um in ein Rechtecksignal 344, ähnlich wie dies oben in Verbindung mit dem Vergleicher 176 diskutiert wurde, außer daß die Referenzspannung Vref1 verwendet wird. Das Ergebnis besteht in den Signalen "individuelle Eingangsdaten" 344 auf den Leitungen 132, 146, die zu der Verarbeitungslogik 170 führen.

Nunmehr auf Fig. 8 bezugnehmend, enthält ein alternativer grundsätzlich aufgebauter Knoten 400 eine Ausgestaltung zur Schaffung einer Frequenzsignatur (oder -Modulation) für Gemeinschaftsdaten und für individuelle Daten. Insbesondere befindet sich zwischen den Leitungen 124 und 126 ein bidirektionales Bandpaßfilter (BPF) 402, mit einer Bandbreite, welche eine Frequenz f₂ beinhaltet.

Die Leitung 124 wird außerdem zu einem Bandpaßfilter (BPF) 404 geführt, welches ein Durchlaßband aufweist, das die Frequenz f₁ enthält. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 404 gelangt über eine Leitung 406 auf einen Vollweggleichrichter 408, der das Signal auf der Leitung 406 einer Vollwellengleichrichtung unterzieht. Anstelle des Vollwellengleichrichters kann man auch einen Halbwellengleichrichter verwenden. Ein von dem Gleichrichter 408 kommendes, gleichgerichtetes Signal gelangt über eine Leitung 410 an ein Tiefpaßfilter 412. Das Tiefpaßfilter 412 liefert ein gefiltertes Signal über eine Leitung 414 an einen positiven Eingang eines Vergleichers 416. Das gefilterte Signal auf der Leitung 414 entspricht etwa dem Mittelwert des gleichgerichteten Signals auf der Leitung 410. Der negative Eingang des Vergleichers 416 ist über eine Leitung 418 an eine Referenzspannung Vref3 angeschlossen. Der Vergleicher 416 liefert das Signal "obere individuelle Eingangsdaten" über die Leitung 132 an die Verarbeitungslogik 170. Wenn das Signal auf der Leitung 414 größer ist als die Spannung Vref3, ist das Signal "individuelle Eingangsdaten" hoch (oder entspricht einer digitalen 1). Wenn hingegen die Spannung auf der Leitung 414 niedriger ist als die Referenzspannung Vref3, hat das Ausgangssignal des Vergleichers 416 niedrigen Pegel (entsprechend einer digitalen 0).

Die Verarbeitungslogik 170 liefert das Signal "obere individuelle Ausgangsdaten" an einen Modulator 424, der ein moduliertes Signal über eine Leitung 426 mit einer modulierten Frequenz f₁ während der Zeitdauer liefert, innerhalb der das Eingangssignal auf der Leitung 133 hohen Pegel hat. Die Leitung 426 ist an einen Anschluß eines Widerstands 428 angeschlossen, der die geeignete Impedanz besitzt, um das modulierte Signal auf die Leitung 124 zu koppeln, wie oben bereits erläutert wurde.

Auf der unteren Seite des bidirektionalen Bandpaßfilters 402 ist die Leitung 126 mit einem Bandpaßfilter 430 gekoppelt, dessen Durchlaßband die Frequenz f₁ enthält. Der Ausgang des Bandpaßfilters 430 ist über eine Leitung 432 an einen Vollwellengleichrichter 434 angeschlossen, der das Signal auf der Leitung 432 einer Vollwellengleichrichtung unterzieht. Falls erwünscht, kann auch ein Halbwellengleichrichter verwendet werden. Das gleichgerichtete Signal wird über eine Leitung 436 auf ein Tiefpaßfilter 438 gegeben. Das Tiefpaßfilter 438 gibt ein gefiltertes Ausgangssignal über eine Leitung 440 an den positiven Eingang eines Vergleichers 442, dessen negativer Eingang über eine Leitung 444 die Referenzspannung Vref3 empfängt. Der Ausgang des Vergleichers 442 gelangt über die Leitung 146 als Signal "untere individuelle Eingangsdaten" an die Verarbeitungslogik 170. Der Vergleicher 442 arbeitet ähnlich wie der oben diskutierte Vergleicher 416.

Die Verarbeitungslogik 471 liefert über die Leitung 147 das Signal "untere individuelle Ausgangsdaten", die in einen Modulator 452 eingespeist werden, der auf eine Leitung 454 einen Frequenzburst mit einer Frequenz f₁ während der Zeitspanne absetzt, in der das Eingangssignal auf der Leitung 147 hohen Pegel hat. Die Leitung 454 führt zu einem Widerstand 456, der die geeignete Impedanz besitzt für den Anschluß an die Leitung 126, wie oben diskutiert wurde.

Das Bandpaßfilter 430, der Gleichrichter 434, das Tiefpaßfilter 438, der Vergleicher 442, der Modulator 452 und der Widerstand 456 sind ähnlich ausgebildet wie die oben bereits diskutierten Komponenten entsprechender Funktion des bidirektionalen Bandpaßfilters 402, nämlich des Bandpaßfilters 404, des Gleichrichters 408, des Tiefpaßfilters 412, des Vergleichers 416, des Modulators 424 bzw. des Widerstands 428.

Was die Gemeinschaftsdaten auf der Übertragungsstrecke angeht, so ist die Leitung 126 mit einem Bandpaßfilter 460 verbunden, dessen Durchlaßband eine Frequenz f₂ enthält. Das Filter 460 ist ähnlich dem Filter 402, nur daß es nicht bidirektional ausgelegt sein muß. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 460 gelangt über eine Leitung 462 an einen Vollwellengleichrichter 464. Statt dessen kann man auch einen Halbwellengleichrichter verwenden. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 464 geht über eine Leitung 466 auf ein Tiefpaßfilter 468. Das Tiefpaßfilter 468 gibt an den positiven Eingang eines Vergleichers 472 über eine Leitung 470 ein gefiltertes Signal. Der negative Eingang des Vergleichers 472 erhält über eine Leitung 474 eine Referenzspannung Vref4. Der Vergleicher 472 liefert das Signal "Gemeinschafts-Eingangsdaten" über die Leitung 178 an die Verarbeitungslogik 170. Der Vergleicher 472 arbeitet ähnlich wie der oben diskutierte Vergleicher 416.

Die Verarbeitungslogik 170 gibt über die Leitung 140 ein Ausgangssignal "Gemeinschafts-Ausgangsdaten" an einen Modulator 482, der einen Frequenzburst mit der Frequenz f₂ während einer Zeitspanne auf die Leitung 484 gibt, innerhalb der das Signal auf der Leitung 140 hohen Pegel hat. Die Leitung 448 führt zu einem Widerstand 486, der die geeignete Impedanz für das Koppeln des Signals von der Leitung 484 auf die Leitung 126 bereitstellt. Der andere Anschluß des Widerstands 486 ist an die Leitung 126 angeschlossen.

Die Verarbeitungslogik 170 liefert auch das Signal "Durchlassen individueller Daten" über die Leitung 131 an einen Schalter 492, der dem in Fig. 5 gezeigten, oben diskutierten Schalter 202 ähnlich ist. Eine Seite des Schalters 492 ist über eine Leitung 494 oben an das Bandpaßfilter 402 angeschlossen, die untere Seite des Schalters 492 ist über eine Leitung 496 an die untere Seite des Bandpaßfilters 402 angeschlossen. Der Schalter 492 ist ein optionales Merkmal mit der Wirkung, daß das bidirektionale Bandpaßfilter 402 umgangen wird (oder kurzgeschlossen wird), so daß die individuellen Daten zwischen den E/A-Leitungen 124 und 126 ausgetauscht werden können.

Nunmehr auf Fig. 9 Bezug nehmend, erkennt man eine Reihe von Impulsdiagrammen, die verschiedene Signale innerhalb des grundsätzlich aufgebauten Knotens 400 gemäß Fig. 8 darstellen, um den Betrieb des Knotens 400 zu veranschaulichen. Insbesondere sind die Signale "obere (untere) individuelle Ausgangsdaten" durch eine Kurve 500 angedeutet. Die Signalkurve für die individuellen Ausgangsdaten entspricht einer Bit- Zeitspanne 502, welche die Bitrate (Baud) der Daten festlegt. Die Kurve 500 "individuelle Ausgangsdaten" veranschaulicht sowohl die Signale "obere individuelle Ausgangsdaten" als auch "untere individuelle Ausgangsdaten" auf den Leitungen 133 bzw. 147 in Fig. 8 (wenn beide Signale gleiches Datenmuster besitzen).

Die Signale "individuelle Ausgangsdaten" werden von den Modulatoren 424 und 452 (Fig. 8) moduliert, wie durch eine Reihe von Frequenzbursts 506 mit der Frequenz f₁ angedeutet ist, wenn das Signal 500 "individuelle Ausgangsdaten" hohen Pegel hat (oder einer logischen 1 entspricht).

In ähnlicher Weise ist durch eine Kurve 508 das Signal "Gemeinschafts- Ausgangsdaten" angedeutet, welches eine Bitbreite (Bitdauer) 510 aufweist, die die Bitrate (Baud) der Daten bestimmt. Die Baud-Raten der Signale "individuelle Ausgangsdaten" und des Signals "Gemeinschafts- Ausgangsdaten" können gleich oder auf Wunsch auch unterschiedlich sein, sie sind (bei dieser Ausführungsform) nicht bezogen auf die Signaturfrequenzen (oder Modulationsfrequenzen) f₁ und f₂, die den individuellen Daten bzw. den Gemeinschaftsdaten zugewiesen sind.

Das Signal "Gemeinschafts-Ausgangsdaten" wird von dem Modulator 482 moduliert, um Frequenzbursts 514 mit der Frequenz f₂ während einer Zeitspanne bereitzustellen, in der die Kurve 508 "Gemeinschafts- Ausgangsdaten" hohen Pegel hat.

Durch eine Bussignal-Kurve 520 ist die Summierung des modulierten Signals "individuelle Ausgangsdaten" und des modulierten Signals "Gemeinschafts-Ausgangsdaten" angedeutet. Die Kurve 520 kennzeichnet das Signal, welches möglicherweise zu einer gegebenen Zeit auf den Busleitungen 124 oder 126 ansteht, abhängig von der Richtung des Signalverkehrs, sowie abhängig davon, welche Knoten Daten senden.

Die Bandpaßfilter 404 und 430 (Fig. 8) empfangen das Bussignal 520 (Fig. 9) und lassen nur die Frequenz f₁ durch, was durch eine Kurve 526 angedeutet ist, welche etwa die gleiche ist wie die modulierte Wellenform 506 des Signals "individuelle Ausgangsdaten". Der Gleichrichter 408 (Fig. 8) empfängt das Signal 526 (Fig. 9) gemäß der Kurve 530. Die Tiefpaßfilter 412 und 438 filtern die einer Vollwellengleichrichtung unterzogene Wellenform 530 und liefern eine Wellenform gemäß einer Kurve 536. Diese wird auf den Vergleicher 416 (Fig. 8) gegeben und mit der Referenzspannung Vref3 verglichen, die das Signal "individuelle Eingangsdaten" liefert, wie durch eine Rechteckwelle 540 (Fig. 9) angedeutet ist.

Das Bussignal 520 wird auf das Bandpaßfilter 460 (Fig. 8) gegeben, welches nur die Frequenz f₂ durchläßt und dadurch eine Reihe von Frequenzbursts mit der Frequenz f₂ gemäß der Kurve 546 durchläßt. Die Kurve 546 ist im wesentlichen die gleiche wie die Kurve 514. Das Signal 546 wird auf den Gleichrichter 464 (Fig. 8) gegeben, der die Kurve 546 einer Vollweggleichrichtung unterzieht, wie durch eine Kurve 550 angedeutet ist (Fig. 9). Das Signal 550 wird in das Tiefpaßfilter 468 (Fig. 8) eingegeben, welches ein gefiltertes Signal gemäß einer Kurve 556 (Fig. 9) ausgibt. Das Signal 556 wird an den Vergleicher 472 gegeben, und mit dem Referenzwert Vref4 verglichen, um am Ausgang des Komparators 472 ein Ausgangssignal gemäß einer Rechteckwelle 560 zu erhalten.

Man sieht, daß es wünschenswert sein kann, bei den Vergleichern 416, 442 und 472 gemäß Fig. 8 und den Vergleichern 160, 176 und 195 gemäß Fig. 5 die gleiche Stärke der Hysterese zur Verfügung zu haben, um fehlerhafte Übergänge im Ausgangssignal des Komparators zu reduzieren.

In Fig. 10 ist der Amplitudengang der Bandpaßfilter 404 und 430 durch eine Kurve 570 angegeben, die im Durchlaßband 572 die Frequenz f₁ aufweist. In ähnlicher Weise zeigt der Amplitudengang der Bandpaßfilter 402 und 460 (die Gemeinschaftsdaten durchlassen) gemäß Kurve 574, daß dem Durchlaßband 576 die Frequenz f₂ entspricht.

Obschon gemäß Fig. 10 f₁ (für die individuellen Daten) eine niedrigere Frequenz darstellt als f₂ (für die Gemeinschaftsdaten), ist diese willkürliche Entscheidung bezüglich der Frequenzlage natürlich auch umkehrbar, d. h., f₂ kann kleiner als f₁ sein. Das einzige Erfordernis besteht darin, daß f₁ und f₂ unterschiedliche Frequenzen sein müssen, so daß sie sich voneinander unterscheiden und mit Hilfe geeigneter Filterung separieren lassen.

Die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Modulationsmethode macht es möglich, die Bitraten (oder Baud-Raten) für die Gemeinschaftsdaten und die individuellen Daten unabhängig davon zu wählen, welches Signal den Gemeinschaftsdaten und welches Signal den individuellen Daten entspricht. Es kann auch wünschenswert sein, die Mittenfrequenzen der Bandpaßfilter durch einen Schutzfrequenzbandbereich f_g voneinander zu trennen, um einige Schwankungen für die Modulationsfrequenzen f₁ und f₂ zuzulassen und zu verhindern, daß sich die Frequenzbänder für Gemeinschaftsdaten und individuelle Daten überlappen.

Gesehen werden sollte außerdem, daß die Nebenschluß-Schalter 202 und 492 (Fig. 5 bzw. 8) irgendeine Form eines elektrischen Schalters aufweisen können, der elektrische Signale am Durchgang hindert oder deren Durchgang freigibt, beispielsweise als Transistorschaltung, als Analogschalter, als Festkörperschalter, als Relais etc. oder irgendeine Kombination aus solchen Bauelementen ausgebildet ist.

Der Schalter 492 nach Fig. 8 wäre dann in dem Fall geschlossen, daß die individuellen Daten gemeinsam von mehr als nur zwei Knoten verwendet werden sollten, beispielsweise im Fall eines gestörten Knotens, oder in dem Fall, daß ein spezielles Kommunikationsprotokoll vorliegt, welches es erforderlich macht, Nachrichten zwischen einigen, jedoch nicht sämtlichen Knoten zu verbreiten. Diejenigen Knoten, in denen die Schalter 202 oder 492 geschlossen sind, können einige der individuellen Eingangsdaten mit Hilfe der Verarbeitungslogik 170 ignorieren, und die Verarbeitungslogik 170 braucht nicht das Signal individueller Ausgangsdaten auf eine der Leitungen 173 und 147 (Fig. 5, 8) zu geben.

Bezugnehmend auf Fig. 11 lassen sich unter Einsatz der anhand der Fig. 8 beschriebenen Modulationstechnik mehrere unterschiedliche Nicht- Gemeinschaft-Kommunikationstopologien unter den Knoten konfigurieren, indem man von mehreren Modulationsfrequenzen Gebrauch macht. Bei einem Vier-Frequenz-System (f₁, f₂, f₃, f₄) können die Knoten in irgendeinem gewünschten Muster für Gemeinschafts- und Nicht-Gemeinschafts-Topologien mit Hilfe einer einzigen Kommunikationsstrecke 120 konfiguriert werden.

Insbesondere wird die Leitung 124 an eine Seite von vier bidirektionalen Bandpaßfiltern (BPFs) 602-608 gegeben, die zueinander parallelgeschaltet sind und jeweils Durchlaßfrequenzbänder aufweisen, welche die Frequenzen f₁, f₂ f₃ bzw. f₄ aufweisen. In Reihe zu den BPFs 602-608 liegen Schalter 610-616. Die Schalter 610-616 werden von den Signalen "Durchlassen individueller Daten" auf den Steuerleitungen 618 gesteuert, die von der Verarbeitungslogik 170 kommen. Der untere Anschluß der Schalter 610-616 ist jeweils an die Leitung 126 angeschlossen.

Die Leitung 124 ist außerdem mit vier Schaltungen 622-628 verbunden, von denen jeweils eine einer der Frequenzen f₁, f₂, f₃ bzw. f₄ entspricht. Jede der Schaltungen 622-628 enthält ein Bandpaßfilter mit einem Bandpaß, der die entsprechende Frequenz f₁ . . . f₄ aufweist, einen Gleichrichter, ein Tiefpaßfilter und einen Vergleicher, ähnlich den Schaltungen 404, 408, 412 und 416 aus Fig. 8, um das Signal "individuelle Eingangsdaten" bereitzustellen. Die Ausgangssignale der Schaltungen 622-628 sind die Signale "obere individuelle Eingansdaten" auf den Leitungen 630-636, die zu der Verarbeitungslogik 170 führen und jeweils einen der vier Frequenzkanäle f₁, f₂, f₃ bzw. f₄ entsprechen.

In ähnlicher Weise werden von der Verarbeitungslogik 170 Signale "obere individuelle Ausgangsdaten" über Leitungen 640-646 geliefert, die auf die vier unterschiedlichen Frequenzkanäle f₁-f₄ gegeben werden. Die Leitungen 640-646 führen zu Schaltungen 648-654, die jeweils einen Modulator aufweisen, entsprechend dem zu dieser Schaltung gehörigen Frequenzkanal, ferner einen entsprechenden Reihen- Widerstand, ähnlich wie bei dem Modulator 424 und dem Widerstand 428, die anhand der Fig. 8 diskutiert wurden. Der Ausgang der Schaltungen 648-654 ist jeweils gemeinsam an die Leitung 124 angeschlossen.

Auf der unteren Seite der Bandpaßfilter 602-608 ist die Leitung 126 an die Schaltungen 660-668 angeschlossen, die jeweils ein Bandpaßfilter, einen Gleichrichter, ein Tiefpaßfilter und einen Vergleicher aufweisen, und die jeweils einem spezifischen Frequenzkanal f₁, f₂, f₃ bzw. f₄ entsprechen. Jede der Schaltungen 660-668 ist der oben in Verbindung mit Fig. 8 erläuterten Schaltung 622 . . . 628 ähnlich. Die Schaltungen 660-668 liefern an die Verarbeitungslogik 170 über Leitungen 670 bis 676 die Signale "untere Gemeinschafts- und/oder individuelle Eingangsdaten", entsprechend einem der Frequenzkanäle f₁ . . . f₄.

Die Verarbeitungslogik 170 gibt außerdem Signale "untere Gemeinschafts-/individuelle Ausgangsdaten" auf Leitungen 680-686, jeweils entsprechend einem der Frequenzkanäle f₁ . . . f₄. Die Signale auf den Leitungen 680-686 werden den Schaltungen 690-696 zugeführt, jeweils umfassend einen Modulator entsprechend dem der Schaltung zugeordneten Frequenzkanal, und mit jeweils einem Rein-Widerstand, ähnlich wie es oben für die Schaltungen 648-654 diskutiert wurde. Die Ausgangssignale der Schaltungen 690-696 sind gemeinsam auf die Leitung 126 gelegt, um einen Anschluß an den Bus zu haben.

Es sollte gesehen werden, daß die Schaltungen 660, 668, 690-696 gruppenweise für Eingangs- bzw. für Ausgangssignale zusammengefaßt sind. Sie können aber auch in jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet werden. Außerdem kann eine oder können mehrere der Frequenzen f₁ bis f₄ für Gemeinschaftsdaten zur Verbindung mit sämtlichen Netzwerkknoten verwendet werden, falls dies erwünscht ist.

Nunmehr auf Fig. 12 Bezug nehmend, ermöglicht es der allgemein verwendbare Knoten 600 (Fig. 11), daß mehrere unterschiedliche Gemeinschafts- und individuelle Kommunikationswege für einen gegebenen Satz von Knoten mit Hilfe der Übertragungsstrecke konfiguriert werden können. Insbesondere kann man bei den fünf Knoten 100-108 die Frequenz f₁ als Gesamt-Gemeinschaftsdaten- Kommunikationsweg verwenden, wie durch eine Leitung 700 angedeutet ist. In diesem Fall würde die Verarbeitungslogik 170 (Fig. 11) den Schalter 610 für jeden der fünf Knoten 100-108 in die beschlossene Stellung bringen. Außerdem würde sie das Signal auf der Leitung 630 entsprechend der Frequenz f₁ ignorieren und nicht ein Datenausgangssignal auf die Leitung 640 geben, da dies redundant wäre bezüglich der über die Leitungen 670 empfangenen und auf die Leitungen 680 gegebenen Signale. Außerdem kann die Frequenz f₂ zur Konfiguration von nur individuellen Punkt-zu-Punkt-Wegen verwendet werden, wie es durch die Leitungen 702 angedeutet ist, so daß eine Datenübertragung nur zwischen jeweils zwei benachbarten Knoten möglich ist. In diesem Fall hätte die Verarbeitungslogik 170 in jedem der Knoten 1-5 den Schalter 612 in den geöffneten Zustand zu bringen.

Für die Frequenz f₃ können die Knoten in einer teilweise individuellen Konfiguration angeordnet werden, wie durch die Leitung 704 angedeutet ist. In diesem Fall können die Knoten 100, 102 und 104 miteinander kommunizieren, sie können jedoch nicht kommunizieren mit den Knoten 106 und 108, die zu dem Kanal mit der Frequenz f₃. Außerdem würde in diesem Fall die Verarbeitungslogik 170 beim Knoten 102 den Schalter 614 schließen, so daß die Leitung 124 für die mit der Frequenz f₃ modulierten Daten an die Leitung 126 angeschlossen wäre. Außerdem würde der Knoten 102 Eingangsdaten auf der Leitung 634 ignorieren und keine Ausgangsdaten auf die zu der Frequenz f₃ gehörige Leitung 644 geben, da dies redundant wäre bezüglich Empfangsdaten auf der Leitung 674 sowie Sendedaten auf der Leitung 684.

Außerdem können die Knoten 100-108 in einer teilweise individuellen Nachrichten-Konfiguration verschaltet werden, wie dies durch eine Leitung 706 angedeutet ist. In diesem Fall können die Knoten 102, 104, 106 und 108 miteinander über den Frequenzkanal f₄ kommunizieren. Allerdings kann der Knoten 108 nicht mit dem Knoten 100 und der Knoten 102 ebenfalls nicht mit dem Knoten 100 über den Frequenzkanal f₄ kommunizieren. In diesem Fall würde die Verarbeitungslogik 170 für die Knoten 104 und 106 den Schalter 616 schließen, so daß mit der Frequenz f₄ modulierte Daten zu den Knoten 104 und 106 hindurchgelassen werden können, damit die Knoten 102, 104, 106 und 108 Nachrichten austauschen können. Auch in diesem Fall würde die Verarbeitungslogik 170 bei den Knoten 104 und 106 die Eingangssignale auf den Leitungen 636 ignorieren und keine Daten auf die Ausgangsleitungen 646 geben, da dies redundant wäre bezüglich der über die Leitungen 676 bzw. 686 empfangenen und gesendeten Daten.

Die in Fig. 12 dargestellte Gemeinschafts-/individuelle Kommunikationsweg-Topologie ist lediglich ein Beispiel für eine Menge von Gemeinschafts-/individuellen Wegen, die mit Hilfe der in Fig. 11 dargestellten grundlegenden Mehrfrequenz-Kommunikationsstrecken- Schnittstelle konfigurierbar sind. Es sollte gesehen werden, daß zahlreiche weitere Gemeinschafts- und/oder individuelle Kommunikations-Topologien geschaffen werden können. Außerdem braucht die Strecke 120 nicht mit vier Frequenzen zu arbeiten, sondern die Anzahl der Frequenzen kann kleiner oder größer als 4 sein, wobei die oben diskutierten Schaltungen dann sinngemäß angepaßt werden.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel für die bidirektionalen Bandpaßfilter 152 und 402 aus den Fig. 5 bzw. 8. Dieses Beispiel enthält zunächst ein bidirektionales Tiefpaßfilter 750 mit einem Widerstand R1 und einem dazu in Reihe geschalteten Widerstand R2, wobei zwischen den Widerständen R1 und R2 ein Kondensator C1 liegt, der mittels einem anderen Belag auf Masse geschaltet ist. In Reihe zu dem Tiefpaßfilter 750 liegt ein bidirektionales Hochpaßfilter 752 mit einem Widerstand R3 und einem Widerstand R4, die beide auf Masse geschaltet sind, wobei in der Reihe zwischen den beiden Widerständen ein Kondensator C2 liegt. Man kann auch andere Ausgestaltungen eines bidirektionalen Bandpaßfilters verwenden. Außerdem können das Tiefpaßfilter und das Hochpaßfilter gemäß Fig. 13 auch abgewandelt werden, wobei entweder ausschließlich passive Bauelemente oder eine Kombination aus passiven und/oder aktiven Bauelementen zum Einsatz gelangt, beispielsweise Operationsverstärker eingesetzt werden.

Natürlich sieht der Fachmann außerdem, daß die Bandpaßfilter, Gleichrichter, Tiefpaßfilter und Vergleicher sowie die entsprechenden Frequenzmodulatoren und Widerstände auf jeder weite der entsprechenden bidirektionalen Bandpaßfilter (die zwischen den Leitungen 124 und 126) liegen, bei solchen Frequenzen angeordnet sein können, bei denen es sich um Frequenzen für Gemeinschaftsdaten in den Fig. 5, 8 und 11 handelt.

Weiterhin erkennt man, daß die Ausführungsform nach Fig. 5 (nicht­ modulierte Daten) und die Ausführungsform nach Fig. 8 (modulierte Daten) derart miteinander kombiniert werden können, daß entweder Gemeinschafts- oder individuelle Daten gemäß Fig. 8 moduliert werden, während die jeweils anderen Daten gemäß 5 nicht moduliert werden, falls dies erwünscht ist.

Anstatt die Bandpaßfilter 152 und 172 (Fig. 4) oder andere hier beschriebene Bandpaßfilter zum Durchlassen der Höchstfrequenz-Daten zu verwenden, kann die Erfindung auch Gebrauch machen von Hochpaßfiltern, um solche Hochfrequenzdaten (Daten mit höherer Frequenz) durchzulassen. In diesem Fall besteht aber eine gewisse Wahrscheinlichkeit für das Auftreten verstärkten Rauschens aufgrund der geringeren Dämpfung der hohen Frequenzen.

Außerdem ist es nicht erforderlich, zwei Signale "individuelle Ausgangsdaten" und zwei Signale "individuelle Eingangsdaten" zu haben, man kann nur mit jeweils einem Signal arbeiten, wenn man von einer geeigneten Multiplex-/Demultiplex-Technik oder einer anderen Umschaltlogik Gebrauch macht, die zum Auswählen der gewünschten Ausgangssignale dient, wie es z. B. in der vorerwähnten Patentanmeldung diskutiert ist. Außerdem ist in der erwähnten Patentanmeldung ein Anwendungsfall für ein Kommunikationssystem mit Gemeinschaftsdaten und Nicht-Gemeinschaftsdaten (individuelle Daten) beschrieben.

Man kann auch andere Konfigurationen, Topologien, Frequenzen, Wellenformen und/oder passive/aktive Bauelemente verwenden, als sie hier für die Schaltung 130, 134, 136, 142, 144 und 148 (Fig. 4) vorgeschlagen wurden, vorausgesetzt, die Gemeinschaftsbus-Signale haben die Möglichkeit durchgelassen zu werden, während die individuellen oder Nicht-Gemeinschafts-Daten an einem Durchgang zwischen den Leitungen 124 und 126 über die bidirektionale Gemeinschaftsdatenschaltung gehindert werden (oder gedämpft werden) (falls das oben diskutierte Nebenschluß- oder Kurzschluß-Merkmal verwendet wird, werden die individuellen Daten selektiv durchgelassen und nicht durchgelassen), und die individuellen Daten können über die Schaltungen für individuelle Eingangsdaten durchgelassen werden, während die Gemeinschaftsdaten dort gesperrt (oder gedämpft) werden, während bei den Schaltungen für die Gemeinschaftsdaten die Gemeinschaftsdaten durchgelassen werden, die individuellen Daten hingegen nicht durchgelassen (oder gedämpft) werden.

Darüber hinaus kann im Rahmen der Erfindung jede Anzahl von Knoten an die Strecke 120 angeschlossen werden.

Anstatt elektrische Drähte und elektrische Signale für die Verbindungen 110-118, die die Übermittlungsstrecke 120 bilden, zu verwenden, können auch Lichtwellenleiter, beispielsweise optische Fasern in Verbindung mit optischen Signalen eingesetzt werden. In diesem Fall wird von entsprechenden Wandlerschnittstellen zum Umwandeln von optischen in elektrische Signale oder umgekehrt Gebrauch gemacht werden. Die eine Art der Datensignale könnte auch in Form von Gleichstromsignalen vorliegen, wie es in der vorerwähnten Patentanmeldung erläutert ist. In diesem Fall würden sich die Filterschaltungen für Eingangs- und/oder Ausgangsdaten in bekannter Weise vereinfachen.

Claims (14)

1. Kommunikationsschnittstelle für ein Kommunikationsnetzwerk mit mehreren Knoten und einer Übertragungsstrecke, die zwischen vorbestimmte Knoten geschaltet ist und Busdaten überträgt, umfassend:
eine erste Gemeinschaftskommunikationsschaltung, die in Reihe zu der Strecke geschaltet ist und die Busdaten empfängt und Gemeinschaftsdaten über die Strecke weitergibt;
eine zweite Gemeinschaftsübertragungsschaltung, die an einen Anschluß der ersten Gemeinschaftsübertragungsschaltung angeschlossen ist, die die Busdaten von der Strecke empfängt und die Gemeinschaftsdaten weitergibt, und die die Gemeinschaftsdaten empfängt und die Gemeinschaftsdaten auf die Strecke koppelt;
eine erste individuelle Kommunikationsschaltung, die an den einen Anschluß der ersten Gemeinschafts-Übertragungsschaltung angeschlossen ist, welche die Busdaten von der Strecke empfängt und die individuellen Daten durchläßt, und welche die Gemeinschaftsdaten empfängt und die individuellen Daten auf die Strecke koppelt;
eine zweite individuelle Kommunikationsschaltung, welche an einen weiteren Anschluß der ersten Gemeinschafts- Kommunikationsschaltung angeschlossen ist, welche die Busdaten von der Strecke empfängt und die individuellen Daten durchläßt, und welche die Gemeinschaftsdaten empfängt und die individuellen Daten auf die Strecke koppelt; und
wobei die erste Gemeinschafts-Kommunikationsschaltung die individuellen Daten nicht durchläßt.

2. Netzwerk nach Anspruch 1, bei dem die erste Gemeinschafts- Kommunikationsschaltung ein erstes Gemeinschaftsfilter und die zweite Gemeinschafts-Kommunikationsschaltung ein zweites Gemeinschaftsfilter aufweist, wobei das erste und das zweite Gemeinschaftsfilter (128; 136, 142) eine Grundfrequenz der Gemeinschaftsdaten durchlassen, nicht hingegen eine Grundfrequenz der individuellen Daten.

3. Netzwerk nach Anspruch 2, bei dem das erste und das zweite Gemeinschaftsfilter (128; 136, 142) Bandpaßfilter (152, 172) aufweisen.

4. Netzwerk nach Anspruch 2, bei dem das erste und das zweite Gemeinschaftsfilter Hochpaßfilter aufweisen.

5. Netzwerk nach Anspruch 2, bei dem die Grundfrequenz der Gemeinschaftsdaten eine erste Oberwellenfrequenz der Gemeinschaftsdaten aufweist.

6. Netzwerk nach Anspruch 2, bei dem die Grundfrequenz der Gemeinschaftsdaten eine Modulationsfrequenz (f₁, f₂) der Gemeinschaftsdaten aufweist.

7. Netzwerk nach Anspruch 2, bei dem das erste Gemeinschaftsfilter ein bidirektionales Filter (152) aufweist.

8. Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste individuelle Kommunikationsschaltung ein erstes Gemeinschaftsfilter aufweist, und die zweite individuelle Kommunikationsschaltung ein zweites Tiefpaßfilter aufweist, wobei das erste und das zweite individuelle Tiefpaßfilter eine Grundfrequenz der individuellen Daten durchlassen, nicht hingegen eine Grundfrequenz der Gemeinschaftsdaten durchlassen.

9. Netzwerk nach Anspruch 8, bei dem das erste und das zweite individuelle Filter Bandpaßfilter (404; 430) aufweisen.

10. Netzwerk nach Anspruch 8, bei dem das erste und das zweite individuelle Filter Tiefpaßfilter (157, 190) aufweisen.

11. Netzwerk nach Anspruch 8, bei dem die Grundfrequenz der individuellen Daten einer ersten Oberwellenfrequenz der individuellen Daten entspricht.

12. Netzwerk nach Anspruch 8, bei dem die Grundfrequenz der individuellen Daten eine Modulationsfrequenz der individuellen Daten ist.

13. Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Gemeinschafts-Kommunikationsstrecke selektiv die individuellen Daten ansprechend auf ein Datendurchlaßsignal durchläßt.

14. Verfahren zur Abwicklung der Kommunikation zwischen mehreren Knoten (100-108) in einem Kommunikationsnetzwerk, umfassend die Schritte:
Anschließen einer Kommunikationsstrecke (120) zwischen vorbestimmte Knoten (100-108) der Netzwerk-Knoten;
Übertragen von Gemeinschaftsdaten über die Strecke zwischen sämtlichen Knoten; und
Übertragen von individuellen Daten über die Strecke (120) zwischen vorbestimmten Gruppen der Knoten.