DE19756565A1 - Multitopologie-Netzwerkübertragungsstrecken-Schnittstelle - Google Patents
Multitopologie-Netzwerkübertragungsstrecken-SchnittstelleInfo
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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 fg 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.
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.
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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/769,821 US5946321A (en) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | Multi-topology network communication link interface |
Publications (1)
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