DE2106835C3 - Modemkoppler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Modemkoppler zum Anschluß einer Punkt-zu-Punkt-Datenübertra- »0 gungseinrichtung mit synchron arbeitenden Modems an ein innerbetriebliches Datenübertragungsnetz in Mehrpunktausführung, wobei sendeseitig im Außenbetriebsmodem des Computers ein Taktgenerator für das gesamte Verbundsystem vorgesehen ist.

Die Empfangsdaten des Innenbetriebsmodems der Verbindungsstelle sind gegenüber dem Schritttakt des Außenbetriebsmodems phasenverschoben, jedoch frequenzmäßig gleich, wobei der Grad der Phasenverschiebung abhängig ist vom jeweils angeschlossenen Terminal, da mit unterschiedlicher Entfernung der Terminals vom Modem verschiedene Laufzeiten auftreten.

Eine Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Laufzeitänderungen von PCM-Signalen ist aus der DE-AS 04 591 bekannt. Dabei sind eine Anzahl Zwischenspeicher vorgesehen, die zyklisch aufeinanderfolgend die zugeführten Nachrichtensignale während empfangsseitiger Zeitfächer aufnehmen und ebenfalls zyklisch aufeinanderfolgend diese Nachrichtensignale während ausgangsseitiger Zeitfächer ausgelesen werden. Mittels einer Überwachungseinrichtung werden in dem Fall, daß die Zeitpunkte der Einspeicherung und des Auslesens bei jeweils einem Zwischenspeicher zu nahe kommen, die Einspeicherzeitpunkte und Ausspeicher-Zeitpunkte gegeneinander verschoben. Damit ergibt sich jedoch zumindest vorübergehend ein asynchroner Betrieb.

gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Außenbetriebstaktes (OP115) und des Innenbetriebstaktes (IP HS) je eine bistabile Kippstufe (D2, Di) mit nachfolgenden Gatterschaltungen (Ki, K2, HX H4, Ii, 12, G4, GS) vorgesehen ist und an die der bistabilen Kippstufe (Di) folgenden «Gatterschaltung die Speicherkippstufen (C I₁ C2) angeschlossen sind, deren Ausgänge an einem aus Gattern (L 1, L 2, L 3, M2) bestehenden Umschalter liegen, der mit den Ausgäegen einer an den Ausgängen der anderen Gatterschaltung (Ki, K2, H3, HA) liegenden Kippstufe (FJverbonden ist

4. Modemkoppler nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einer die Sendedaten (IPiM) aufnehmenden und vom Innenbetriebstakt (IPit-S) gesteuerun Kippstufe (A 1) eine Verzögerungskippstufe (A 2) geschaltet ist, deren Ausgang mit der Gatterschaltung hinter der Eingangskippstufe (D 2) für den Außenbetriebstakt (OP115) verbunden ist

5. Modemkoppler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Umschalter aus einer Gatterschaltungsanordnung (Li, L2, L3, Ml) besteht, deren Ausgang an eine vom Außenbetriebstakt (OPUS) ge.aktete Kippstufe (EJangeschlossen ist.

6. Modemkoppler nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß das Einschaltsignal (IPiW) des Senders eines Terminal-Modems gegenüber dem Einschaltsignal (IP) des Senders des Innenbetriebsmodems verzögert ist.

Eine andere Anordnung zum Ausgleich von Laufzeitänderungen ist in der US-PS 33 % 239 beschrieben. Diese bekannte Anordnung verwendet zwei hintereinandergeschaltete Speicher, und durch entsprechendes Auslesen des letzten Speichers wird ein isochrones Signal am Ausgang erzeugt.

Aus der DE-AS 11 63 580 ist ein Pufferspeicher zum gleichzeitigen Einschreiben und Auslesen von Informationen bekannt. Dieser enthält zwei Teilspeicher, deren Funktion periodisch derart vertauscht wird, daß in den ersten Teilspeicher eingeschrieben wird, während aus dem zweiten ausgelesen wird und umgekehrt. Dafür werden zwei um eine Halbperiode gegeneinander versetzte Steuerimpulse erzeugt.

Aufgabe des Modemkopplers ist es, die Empfangsdaten des Innenbetriebsmodems der Verbindungsstelle auf den Sendeschrittakt des Außenbetriebsmodems einzuphasen, d. h. die durch Laufzeitunterschiede und Nachbzw. Initialsynchronisierung bedingten Phasenabweichungen auszuregeln.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Empfangsschrittakt des Außenbetriebsmodems dem Sender des Innenbetriebsmodems der Verbindungsstelle direkt und dem Sender des Außenbetriebsmodems über eine Koppelvorrichtung zugeführt ist, in der die Empfangsdatensignale des Innenbetriebsmodems mittels eines aus dem Schrittakt des Innenbetriebsmodems abgeleiteten Zweiphasentaktes abwechselnd von zwei Speichern aulgenommen werden und aus dem Schritttakt des Außenbetriebsmodems ebenfalls ein Zweipha-

sentakt abgeleitet ist, der den Speichern so zugeordnet wird, daß die auf diese Weise in ihrer Länge verdoppelten Datensignale in einem Bereich abgetastet werden, der von den Flanken dieser Datensignale einen Abstand von jeweils einem halben Schritt hat.

Dadurch werden Zeitverluste vermieden, die auftreten würden, wenn das entfernte Außenbetriebsmodem nach jedem Übergang des Sendebetriebs von einem Terminal zu einem anderen neu synchronisiert werden müßte.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild,

F i g. 2 ein prinzipielles Impulsdiagramm des Modemkopplers,

Fig.3 ein Impulsdiagramm beim Umschalten von einem Terminal auf ein anderes,

F i g. 4 ein Schaltbild des Modemkopplers,

F i g. 5 den dazugehörigen Impulsplan.

Der Empfangsschrittakt OP115 des Außenbetriebsmodems der Verbindungsstelle Außen-Innenbetrieb wird den Sendern des Außenbetriebsmodems OP und des Innenbetriebsmodems IP zugeführt (O⁰IlS und IPWi). Dadurch bleibt das Außenbetriebssystem ständig im synchronen Zustand.

Die Empfangsschrittakte des Innenbetriebsmodems IP der an das Mehrpunkt-System über l\, h angeschlossenen Terminals werden aus den Empfangsdaten abgeleitet und die Sendedaten dieser Modems mit diesen gleichen Schrittakten (Slave-Prinzip) synchronisiert. Damit im Fall keiner Datenübertragung (auch keine Übertragung von Synchronzeichen) die Synchronisation aufrechterhalten bleibt, sendet das Innenbetriebsmodem IP der Verbindungsstelle Innenbetrieb-Außenbetrieb in den Sendepausen die niedrige Kennfrequenz (= logisch 1), aus der die Innen'oetriebsmodems den Schrittakt herleiten können (Initiai-Synchronisationszeit max. 16 Nulldurchgänge des unverzerrten Empfangssignals).

Wegen der durch die Synchronisation verursachten Phasenschw .-nkungen darf das Datensignal IP104 nicht in der Nähe der Signalübergänge abgetastet werden, wie es z. B. bei Verwendung eines einfachen Auffang-Flipflops als Anpassungsglied auftreten könnte. Die Daten werden deshalb mit Hilfe eines aus dem Signal /Pl 15 erzeugten Zweiphasentaktes abwechselnd in zwei Speicher gegeben. Aus dem Sch/ittakt OP115 wird ebenfalls ein Zweiphasentakt abgeleitet. Eine Kontrollschaltung mit nachfolgendem Umschalter ordnet die beiden Takte OPT\ und OPT2 den Speichern Speicher 1 und 2 so zu, daß diese in einem Bereich abgetastet werden, der von den Impulsflanken einen Abstand von jeweils einem halben Bitiniervall hat (nicht schraffierter Bereich Fig. 2). Die Speicher Cl, C2 dürfen im schraffierten Bereich nicht abgetastet werden, so daß sich bei dieser zufälligen Phasenlage die Zuordnung ergibt:

OPTl-Speicher C2
OPT2- Speicher Cl

Nachdem von der Computerseite her ein neues Terminal aufgerufen worden ist, wird der Modemkoppler in eine Vorbereitungsstellung gebracht, die das »Einklinken» auf die vom neu eingeschalteten Terminal gesendeten Daten ermöglicht. In Vorbereitungsstellung gerät der Modemkoppler, wenn das Signal IP109 (Empfangssignalpegel) des Empfängers des Innenbetriebsmodems /Pam Modemkoppler logisch 0 anzeigt.

der Empfangssignalpegel die Schwelle der Pegelüberwachung also unterschritten hat. Das »Einklinken« geschieht, wenn das Signal IP109 wieder logisch 1 anzeigt, mit der darauffolgenden ersten logischen 0 auf der Datenleitung.

Wegen der Steuerung des Modemkopplers mit dem Signal /P109 sind Maßnahmen getroffen worden, die ein sicheres Abfallen dieses Signals bei der Umschaltung von einem Terminal auf ein anderes gewährleisten. Das wird schaltungsmäßig dadurch erreicht, daß der Sender des Terminal-Modems mit dem Signal /P105' eingeschaltet wird, das gegenüber dem Signal /P105 (Sendeteil einschalten) um eine bestimmte Zeit ti verzögert ist In F i g. 3 ist diese Verzögerung bei der Umschaltung auf Terminal 2 zu ersehen (unverzögert: 2//P105, verzögert: 2//P105'). Die notwendige Verzögerungszeit ti wird intern in den Terminalmodems eingestellt und läßt sich berechnen aus:

fi Dauer der Ausschwingvorgänge auf der Leitung, f2 Länge einer Adresse zum Aufn^if<;n eines Terminals durch die Leitungssteuereinheiu

t₃ Verzögerungszeit des Si; .als »Sendebereitschaft« (7P106) gegenüber dem Signal »Sender verzögert Einschalten« (IP105'),

U Abfallzeit der Pegelüberwachung (IP109), ti Ansprechzeit der Pegelüberwachung (IP109), £& Dauer des abgefallenen Zustandes des Signals /P109 (Pegelüberwachung des Innenbetriebsmodems der Verbindungsstelle Au3en-Innenbetrieb), to Dauer des Einschwingvorgangs auf der Leitung, /₉ Anspruch verzögerung des Signals (IP109').

F i g. 3 zeigt folgenden Vorgang:

Terminal 1 beendet das Senden von Daten. Die Signale 1//P105, 1//P105 und 1//P106 fallen nahezu gleichzeitig ab. Auf der Leitung entsteht ein Ausschwingvorgang der Dauer t\ (Leitung /,). Von der Computerseite erfolgt zum Aufrufen eines neuen Terminals das Senden einer Adresse über die Leitung I_t. Die kürzeste Sendezeit des computerseitigen Modems beträgt t= 1,67 ms bei synchroner Übertragung mit 960Obit/s, wenn kein zusätzlicher Text gesendet wird (= 2 Zeichen).

Nach Beendigung der Adressensendung gibt das angesprochene Terminal 2 das Signal 2//P105 an das angeschlossene Modem weiter. Der bezüglich des Abfallens von /P109 ungünstigste Fall tritt dann ein, wenn die Adresse vom Terminal-Modem unverzögert erkannt wird und das Terminal-Modem somit sofort das Signal /P105 abgeben kann. Eine eventuell hierbei auftretende Verzögerungszeit braucht also nicht berücksichtigt zu werden.

Für den Empfangsteil des Terminals entfällt die Synchronisationszeit und die Ansprechzeit für die Pegelüberwachung (IPXW)), weil der Sender des computerseitigen Modems in den Sendepausen zur Aufrechterhaltung der Synchronisation die niedrige Kennfrequenz oder Frequenzwechsel entsprechend evtl. gesendeten "ynchronisationszeichen abgibt (gilt für jedes Terminal im System).

Der Sender wird um die Zeit ti verzögert eingeschaltet (2//P105') und zeigt nach der Zeit h Sendebereitschaft an (2//P106). Das Terminal 2 beginnt mit dem Senden der niedrigen Kennfrequenz, sobald der Sender mit 2//P105' eingeschaltet worden ist. Nach der Rückmeldung »Sendebereitschaft« (2//P106) beginnt das Senden von Daten (Leitung h)-

In der vorletzten Zeile der F i g. 3 ist der Verlauf des Signals IP109 (Empfangssignalpegel) der Pegelüberwachung des computerseitigen Modems angegeben.

Wie bereits erwähnt, erfolgt das »Einklinken« des Modemkopplers mit der auf das Wiederansprechen von IP109 folgenden ersten logischen Null des demodulierten Sendesignals. Es ist möglich, daß durch einen Einschwingvorgang auf der Leitung fälschlicherweise eine logische Null vorgetäuscht wird. Der Einschwingvorgang kann max. 2 ms dauern, die Pegelüberwachung kann jedoch schon nach 1,6 ms ansprechen, so daß das Signal IP109 verzögert weilergegeben werden muß. Es wurde eine Verzögerungszeit von 3.3 ms gewählt (IPW). Eine Signallaufzeit der Leitung wurde in F i g. 3 nicht berücksichtigt (System mit kurzen Leitungen), weil eine endliche Signallaufzeit auf das Abfallen der Pegelüberwachung im computerseitigen Modem entweder keinen oder aber einen günstigen Einfluß hat, Γ i g. 3 jedoch den kritischen Fa!! wiede^rg'ht_; daß u ein Minimum ist.

Der als Verzögerungszeit zwischen 2///Ί05 und 2///Ί05' gewählte Wert enthält gegenüber dem minimal erforderlichen Wert so viel Spielraum, daß die Adressenlänge ti auch kürzer als 1,67 ms, im Grenzfall Null, sein darf.

Die notwendige Ansprechverzögerung des Signals /P109 geschieht mit Hilfe eines aus Bi und B 2 gebildeten Schieberegisters (Fig.4), das mit 600 Hz getastet wird, so daß sich eine Verzögerungszeit von 3.3 ms ergibt (Signal cF ig. 5).

Das Signal e entsteht durch eine Verknüpfung der Datensignale mit dem Signal c (verzögertes Signal IP109). Es dient dazu, den Zweiphasentakt k, I so festzulegen, daß die nach dem Aufrufen eines neuen Terminals nächstfolgende logische Null in den Speicher Cl gelangt. Wenn das Signal c auf logisch Null liegt (IP109 abgefallen) und ein neues Terminal aufgerufen wird, so sendet dieses zunächst etwa 22 ms lang (Zeitdauer zwischen den Signalen IP105 und /P106) die der logischen 1 entsprechende niedrige Modulationsfrequenz. Bis zum Ansprechen des Pegeldetektors (Signal /P109) vergehen mindestens 1,7 ms, dazu kommt noch die bereits erwähnte Verzögerung im Modemkoppler (Signal c\ Es ergibt sich also nach dem Einschalten eines neuen Terminals ein Zustand, bei dem das Datensignal logisch 1 und das Signal c (verzögertes Signal /PlW) logisch 0 anzeigt.

Das am Ausgang des mit dem Takt über G 3 getasteten Flipflops A 1 auftretende Signal e wird dann logisch 0 anzeigen. Wenn das Signal c nach maximal 9J ms (max. Ansprechzeit des Pegeldetektors+ 33 ms) nach dem Erscheinen des Sendepegels logisch 1 anzeigt, werden vom Terminal noch immer logische »Einsen« gesendet (insgesamt etwa 22 ms lang). Das Flip-Flop A 1. an dessen Bedingungseingängen die Signale ?und c liegen, ändert seinen Zustand nicht, bis auf dem Datensignal die erste logische 0 auftritt. Signal e geht dann auf logisch 1 und bleibt dort so lange, wie Signal c auch auf logisch 1 bleibt, weil Eingang 4 von A 1 dann auf logisch 0 und Eingang 5 auf logisch 1 ocier 0 liegt, und «> somit Flip-Flop A 1 seinen Zustand beibehält (beide Eingänge 0) oder so kippt daß Signal e logisch 1 wird (Eingang 4^0. Eingang 5=1). was aber, wie erwähnt bereits nach der ersten logischen 0 auf dem DatensignaJ eeschieht Solange Signal e auf logisch 0 liegt, wird Flip-Flop Di, dem der Innenbetriebstakt /P115 über eine Inverterstufe G2 zugeführt wird (Fig.4), über den Reset-Eingang festgehalten. An Ausgang k der Gatter / 1, G 4 erscheint dann eine logische 0, während sich der Ausgang 1 mit dem Schrittakt ändert. Signal e ändert seinen Zustand genau in der Mitte des ersten Null-Bits, so daß dieses Null-Bit in den Speicher C2 gelangt. Von jetzt an erscheint an k und /ein Zweiphasentakt, der die Daten abwechselnd in die beiden Speicher Ci und C2 eingibt (Signale m und n). Zur Erzeugung des Zweiphasentaktes werden Nadelimpulse /P115/V verwendet, deren negative Flanken mit den negativen Flanken des Taktes /P115 zusammenfallen. Vorher wurden beide Speicher durch die logische 0 des Signals c zurückgesetzt. Die Speicher sind außerdem noch mit den Ausgängen einer Inverterstufe G 1 über Gatter G 6 verbunden.

Aus dem Außenbetriebs«,chrittakt OP115 wird durch die aus den Schaltkreisen H 2, D2, Ki, K 2, H 3, H4 bestehende Schaltung ein Zweiphasentakt r. s erzeugt. Die Takte rund 5 müssen den Speichern Cl und C2 (Signale m und n) so zugeordnet werden, daß ihre negativen Flanken die Speicher in einem Bereich abtasten, der von den Impulsflanken einen Abstand von jeweils einem halben Bitintervall hat. Nun liegt das nach dem Abrufen eines neuen Terminals erste Null-Bit gerade ·"< dem Bereich, in dem der Speicher Cl (Signal m) abgetastet werden muß. Man kann also eine Taktzuordnung dadurch erreichen, daß man einen Impuls feferzeugt, der nur während des ersten Null-Bits auftritt und genau dessen Länge hat. Indem untersucht wird, welcher der Taktimpulse r und s mit seiner negativen Flanke in den Bereich des Impulses g fällt, läßt sich der Zweiphasentakt r, sden Speichern Cl und C2 zuordnen.

Der Impuls g entsteht durch die Verknüpfung der Datensignale mit dem durch die Verzögerungskippstufe A 2 um ein halbes Bitintervall verzögerten Signal e (Signal f) mittels der Gatter /3. /4. Wenn Signal / logisch 1 anzeigt (bis zum Ende des ersten Null-Bits) und das Datensignal auf logisch 0 liegt, erscheint auf der Leitung g eine logische 1. Während dieser Zeit sind die Gatter K 3 und K 4 geöffnet, und die Zweiphasentakte r und skönnenüber HS, H6andie Eingänge des mit dem inversen Außenbetriebstakt getasteten Flip-Flops F gelangen. Das Flip-Flop Fkippt in die Lage, bei der am Eingang die negative Flanke des Zweiphasentaktes mit der negativen Flanke des inversen Außenbetriebstaktes zusammenfällt. Es bleibt in diesem Zustand, solange das jeweils abgefragte Terminal sendet

Der Umschalter Li, L2, L3, M2 wird vom Flip-Flop F (Signale ν und w)hcr gesteuert. Durch ihn erfolgt die Zuordnung des Zweiphasentaktes an die Ausgänge der Speicher C1 und CZ so daß am Ausgang des Flip-Flops E (Signal y) das auf den Takt bezogene Datensignal erscheint

Zum Beispiel ist in Fig.3 der Takt in einem derartigen Verhältnis zum Takt gezeichnet, daß der Takt 5 den Speicher CI und der Takt rden Speicher C2 abtasten muß. Es liegt deshalb der Ausgang w des Flip-Flops F auf logisch 1 und der Ausgang ν auf logisch 0. Dadurch sind die Gatter Li und M 2 geöffnet an dessen Eingängen die zusammengehörenden Signale 5 und m bzw. rund η liegen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Modemkoppler zum Anschlu3 einer Punkt-zuPunkt-Datenübertragungseinrichtung mit synchron arbeitenden Modems an ein innerbetriebliches Datenübertragungsnetz in Mehrpunktausführung, wobei sendeseitig im Außenbetriebsmodem des Computers ein Taktgenerator für das gesamte Verbundsystem vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsschrittakt (OPl 15) des Außenbetriebsmodems (OP) dem Sender des Innenbetriebsmodems (IP) der Verbindungsstelle direkt und dem Sender des Außenbetriebsmodems (OP) über eine Koppelvorrichtung zugeführt ist, in der die Empfangsdatensignale (IP104) des Innenbetriebsmodems (IP) mittels eines aus dem Schrittakt des Innenbetriebsmodems (IP) abgeleiteten Zweiphasentaktes abwechselnd von zwei Speichern (Q, Ci) aufgenommen werden und aus dem Sei ,rittakt des Außenbetriebsmodems (OP) ebenfalls ein Zweiphasentakt abgeleitet ist, der den Speichern (Q, Ci) so zugeordnet ist, daß die auf diese Weise in ihrer Länge verdoppelten Datensignale in einem Bereich abgetastet werden, der von den Flanken dieser Datensignale einen Abstand von jeweils einem halben Schritt hau

2. Modemkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Empfangspegel des Modemempfängers abgeleitetes Signal verzögert und unverzögert einem mit einer festen Frequenz getakteten Schieberegister (Bi, B2) zugeleitet ist, an dessen Ausgang die aus Kippstufen (CX, C2) bestehenden Speicher angeschlossen sind.

3. Modemkoppler nach Anspruch 1 und 2, dadurch