DE2644616B2

DE2644616B2 - Schaltungsanordnung zum Übertragen von digitalen Nachrichten zwischen mehreren Datenstationen

Info

Publication number: DE2644616B2
Application number: DE19762644616
Authority: DE
Inventors: Dirk Heger; Peter Peschke; Wolf 7500 Karlsruhe Viehweger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1976-10-02
Filing date: 1976-10-02
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2644616C3; DE2644616A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1. Der Erfindung am nächsten kommt die deutsche Patentschrift 22 29 768. Dort wird eine Datenverarbeitungsanlage beschrieben, in der Nachrichten zwischen Prozessoren über zwei Nachrichtenringe übertragen werden. Die Übertragungsrichtungen sind in gegenläufiger Richtung festgelegt Bei Ausfall eines Ringes muß über den verbleibenden zweiten Ring der Nachrichtenaustausch mit verminderter Übertragungsleistung vorgenommen werden. Wird dieser Ring an einer Stelle unterbrochen, so besteht keine Kommunikationsmöglicheit mehr. Die notwendige Anordnung von zwei Ringen zur Erreichung der vollen Übertragungsleistung ist sehr aufwendig. Weiterhin ist eine linienförmige Anordnung aus NTZ 27 (1974) H. 8, Seite 283 bis 291 bekannt. Hier wird mit Hilfe von einer zentralen Steuerung vorgegebener Leerrahmen die Vermittlung zwischen mehreren Teilnehmern durch Angabe von Zieladressen dezentral gesteuert. Nachteilig ist die rahmensynchrone Betriebsweise und damit verbunden an dem jeweiligen Leitungsende eine spezifisch einzustellende Laufzeitanpassung. Weiterhin müssen in Bereichen, die für sich betriebsfähig sein sollen, derartige Rahmengeneratoren vorgeplant werden.

Aus der DE-AS 22 29 912 und DE-AS 18 09 913 sind ähnliche Schaltungsanordnungen zur Übertragung digitaler Daten zwischen Teilnehmergeräten, die in eine ringförmige Übertragungsleitung eingeschleift sind, bekannt. Nachteile dieser Anordnungen sind, daß die Übertragungsleitungen ringförmig geschlossen sein müssen und damit keine Unterbrechung der ringförmigen Übertragungsleitung zulässig ist, und daß weiterhin eine Steuereinheit die Nachrichtenübertragung auf der Leitung zentral steuert und damit bei Funktionsstörungen dieser Steuereinheit die gesamte Nachrichtenübertragung zwischen den Teilnehmern unterbrochen ist.

In früheren Untersuchungen zur Fortentwicklung von Prozeßrechnersystemen wurde nachgewiesen, daß Prozeßrechnersysteme mit verteilten Mikroprozessorstationen besondere Vorteile bezüglich Kostentrend und Steigerung der Zuverlässigkeit besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von digitalen Nachrichten gemäß Oberbegriff anzugeben, die aus Zuverlässigkeitsgründen keine zentrale Steuerung beinhaltet Weiterhin soll die Übertragungsleistung vergrößert und der Steuerungsaufwand verringert werden.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Schaltungsanordnung mit den Kennzeichnen des Anspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Stationen (1 und 2) sind längs einer linien- oder schleifenförmigen Leitung angeordnet (F i g. 1 und 2). Hier sollen nun zwei Übertragungsverfahren genauer

ίο untersucht und quantitativ beschrieben werden. Es soll nachgewiesen werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich Übertragungsleistung bei verschieden großen Stationszahlen, Ausfallverhalten und Steuerungsaufwand besonders günstig ist

Das erste Verfahren, im folgenden »zentralgesteuerte Serienübertragung« genannt geht davon aus, daß es eine einzige aktivierte Übertragungssteuerung in einer Zentralstation gibt Mit einer Kontrollzeit proportional zur Stationsadresse (-nummer) überwacht jede Station

_>u den zeitlichen Nachrichtenabstand. Fällt die Station mit der niedrigsten Adresse aus, wird nach Ablauf der nächsthöheren Zeitstufe die entsprechende Station aktiv. Bei Ringbruch läuft die Aktivierung bis zur ersten Station nach der Bruchstelle. Nach Ablauf einer zweiten, großen Zeitstufe aktiviert diese Station eine andere Betriebsart: Pendelverkehr.

Die steuernde Station sendet Leernachrichten. Die erste Station, die eine Nachricht senden will, füllt diese Leernachricht zur Vollnachricht mit Zieladresses auf.

so Bei dem hier zuerst beschriebenen Verfahren wird von einer besonderen Quittungsnachricht an die steuernde Station Gebrauch gemacht Sie meldet den Abschluß einer Nachrichtenübertragung. Andernfalls müßten Zwischenspeicher in allen Stationen vorgese-

Ji hen werden für den Fall, diß eine Station eine Leernachricht selbst füllt und gleichzeitig eine Nachricht nachfolgend schon ankommt, aber nun nicht weitergegeben werden kann.
Das zweite Verfahren, im folgenden »einzelgesteuerte Parallelübertragung« genannt, geht von in allen Stationen aktivierten Übertragungssteuerungen aus. Sobald das Endezeichen einer durchlaufenden Nachricht die betrachtete Station passiert hat und kein neues Anfangszeichen am Eingang einläuft, wird der Station

■i ■■> das Enden einer Nachricht erlaubt. Auf Prioritäten wird bei der folgenden Erläuterung verzichtet.

Bei diesem Verfahren können, sofern sich die Übertragungswege nicht überlappen, mehrere Nach-, richten gleichzeitig auf der Leistung übertragen werden.

w Andererseits muß bei Wegüberlappung und bei Sendezustand einer Station auf diesem Weg ein geeigneter Zwischenspeicher in jeder Staiion die entstehende Kollision verhindern.

Ein Leitungsbruch benötigt für Zieladressen bis zur

ν-, Bruchstelle keine besonderen Maßnahmen. Um die übrigen Zieladressen zu bedienen, muß aber die besondere Betriebsart »Pendelverkehr« wie beim ersten Verfahren durch Überwachung des Nachrichtenabstandes mit einer großen Zeitstufe von der ersten

W) Station nach der Bruchstelle aktiviert werden.

Es soll nun gezeigt werden, daß eine dezentrale Übertragungssteuerung mit einer Schaltungsanordnung gemäß dem Anspruch 1 bezüglich Übertragungsleistung vorteilhafter ist als eine zentrale Übertragungssteue-

tvi rung.

Die Übertragungsleistung des zentralen Verfahrens ist durch die mittlere Bedienungsintensität gegeben, die mit der Wahrscheinlichkeit p_s, bestimmt ist, daß eine

Station in der Zeiteinheit eine Nachricht senden kann. Zur Berechnung dieser Wahrscheinlichkeit sei angenommen:

— keine unterschiedlichen Nachrichten-Prioritäten

- jede Station sende mit gleicher Wahrscheinlichkeit an alle anderen Stationen, die Zieladressen seien gleichverteilt.

Weiter sei

η Zahl aller Stationen,

ρ Sendewunschwahrscheinlichkeit jeder Station,

pn Wahrscheinlichkeit, daß die steuernde Station 1 eine

Leernachricht sendet,
pijWahrscheinlichkeit, daß die Station / eine Leernach-

rieht erhält,
Pj, Wahrscheinlichkeit, daß die Station eigene Nach-

richten sendet,
Pa Wahrscheinlichkeit, daß eine Nachricht eine Zieladresse jenseits der steuernden Station hat.

Die Wahrscheinlichkeit, daß eine Station j eine Leernachricht erhält, nimmt mit dem Abstand zur steuernden Station ab. Es gilt:

Station 2: p_a = Pn

Station 3: p_a = p_M-(l-p) _s ; _{φ =} . , _ -, ₂ Station j: _PlJ = p„(l-p)^J'~²

Aus Gl. (1) ergibt sich die Sendewahrscheinlichkei aus der Verbundwahrscheinlichkeit, daß ein Sende wünsch vorliegt und eine Leernachricht ankommt:

p_sj = ρ ■ pn ■ (I — pY'¹

15 Die steuernde Station kann immer dann eine Leernachricht senden, wenn sie selbst keine voll« Nachricht sendet oder weiter übertragen muß:

2« Pn = 1 - Psi - Pü , (3)

wobei aufgrund der gleichverteilten Zieladressen gil

^Ρ·=Σ^· i-1

Rest

Die steuernde Sation sendet selbst eine Vollnachricht mit der Wahrscheinlichkeit p_s,, wenn sie einen Sendewunsch hat/Wund wenn die Leitung nicht durch eine durchlaufende Nachricht bockiert ist (1-pü):

Ps, =ρ·(1-ρ_β).

(5) Damit ist die Sendewahrscheinlichkeit p_n aus der Gleichungen (3) bis (5) zu berechnen:

P,i — ' — P (1 — P/i " Rest) — pn ■ Rest = (I -P)-Pn Rest (I -p)

1+(I -ρ)· Rest

Hierzu läßt sich die gesuchte Sendewahrscheinlichkeit p_SJ meiner Station /mit Gl. (2) bestimmen zu:

(η- I ) -pY '

(/,- Dp + (I -ρ)² [I - (η- I)(I -ρ)" ² +(π-2)(Ι -ρ)"■']

Sie ist insbesondere von der Lage der Station/in der Ringleitung relativ zur steuernden Station abhängig und nur für sehr kleine ρ gleich der Sendewunschwahrscheinlichkeit:

p_sj * ρ für ρ * 0 .

55

(8)

Einzelheiten sind in F i g. 2 dargestellt

Es wird nun die dezentrale Übertragungssteuerung mit den gleichen Annahmen wie oben quantiativ beschrieben. Ebenso sei η und ρ wie vorher definiert. Neu sei eingeführt

p_v desgl. aber zwischengespeichert und später weiterzugegeben.

Die Wahrscheinlichkeit, daß eine beliebige Statior sendet, berechnet sich aus der Verbundwahrscheinlichkeit, daß ein eigener Sendewunsch vorliegt und da[ keine Nachricht weitergegeben werden muß:

P» = p(l — ρ- —ρ ) (9)

Bei einem Ansatz entsprechend Gl. (4) gilt

p_ä =Jp, ' = -

= p_s

Ps Wahrscheinlichkeit, daß eine beliebige, herausgegriffene Station eigene Nachrichten sendet, b5

Pu Wahrscheinlichkeit, daß bei dieser Station eine

Nachricht eine Adresse jenseits von ihr hat und Die Wahrscheinlichkeit zwischenspeichern zu müs-

direkt weitergegeben werden kann, sen, entsteht beim Zusammentreffen einer Nachrichten-

übertragung mit einem eigenen Nachrichten-Senden oder Zwischenspeicher-Entladen aus deren Verbundwahrscheinlichkeit

P, = Pa (P» + Ρ,-) ■

Damit gilt

Pv= P

und aufgelöst

η 2 ·

η - Z

-2

n-2_

Ps' ->

(Π)

(12)

1 +(η-2) ρ - |Ί + Hn-2) p² _Ps _

Hier ist die Sendewahrscheinlichkeit unabhängig von der Lage der Station im Ring.
Für sehr kleine Werte gilt wiederum:

p, * ρ für

(14)

Der genaue Verlauf ist für 5 und 50 Stationen auch in F i g. 6 dargestellt.

Der augenfällige Unterschied, den das Verhalten der beiden Verfahren auf Sendewünsche der Stationen hin zeigt, ist bei Verfahren:

— zentraler Übertragungssteuerung, auch zentralgesteuerte Serienübertragung genannt, ein Abfall der Sendewahrscheinlichkeit, besonders stark am Ende der Stationskette und bei großen Stationszahlen,

— dezentraler Übertragungssteuerung, auch einzelgesteuerte Parallelübertragung genannt, ein monotoner Anstieg der Sendewahrscheinlichkeit, unabhängig von der Stationslage und mit geringerer Abnahme bei steigender Stationszahl.

Die in allen Stationen vorhandenen Einrichtungen (6) erkennen ohne Unterscheidung echte Leitungsunterbrechungen, Unterbrechungen innerhalb einer Station und Ausbleiben des Nachrichtenverkehrs. Die den Defekt erkennende(n) Station(en) sendeten) eine Statusumfrage an alle, in deren Folge die noch zusammenhängenden Leitungsabschnitte des Ringes ermittelt werden und den jeweiligen Endstationen die Initiative zur Abwicklung eines »Pendelverkehrs« übergeben wird. Nach Behebung der Unterbrechungen) reorganisieren sich die einzelnen Leitungsabschnitte selbst zu größeren Leitungsabschnitten bzw. zum geschlossenen Ring.

Arbeitsweise der Erfindung
Voraussetzung

Die angestrebte Betriebsart des Kommunikationssystems ist der Ringverkehr mit einzelgesteuerter Parallelübertragung. Die erfindungsgemäße Prozedur dient im wesentlichen dazu, einzelne linienförmige Leitungsabschnitte zu einer schleifenförmigen Leitung bzw. zu einem Ring zusammenzuschließen.

Jede Station innerhalb des Ringes ist zur Erkennung von Leitungsunterbrechungen und Stationsausfällen mit einer Nachrichtenlücken- und einer Nachrichtenlängenüberwachung ausgestattet

Die Zeitdauer zur Abstandsüberwachung ist mindestens so groß wie die max. Umlaufzeit im gesamten Ring.

Die schleifenförmige Leitung wird in einer einzigen Übertragungsrichtung betrieben.

Die Verteilung der Stationen bzw. deren Adressen innerhalb des Ringes braucht nicht bekannt zu sein. Bei Ansprechen der Nachrichtenlückenüberwachung soll jede Station eine Sammelnachricht mit ihrem Status an sich selbst schicken (dabei sind Zieladresse und Quelladresse gleich). Unabhängig davon soll jede Station die Sammelnachricht einer fremden Station

ίο weitersenden und, sofern im Operations-Code dieser Nachricht angegeben, eine Sammelnachricht mit ihrem eigenen Stationsstatus anhängen. Einige Stationen erhalten Statusmeldungen anderer Stationen möglicherweise doppelt, da die Nachrichtenlückenüberwachungen an verschiedenen Stellen annähernd gleichzeitig ansprechen können.

Pendelverkehr

Die Behandlung des Pendelverkehrs gliedert sich in zwei getrennte Abschnitte:

Pendelverkehr im eingeschwungenen Zustand

Um bei einem oder mehreren Leitungsbrüchen eine Kommunikation über das (oder die) zusammenhängende(n) Leitungsabschnitt(e) sicherzustellen, wird ein Pendelverkehr für jeden Leitungsabschnitt eingeführt Darunter ist ein wechselzeitiger Betrieb in beiden Richtungen des (der) einzelnen Leitungsabschnittes (-abschnitte) zu verstehen. Die beiden Endstationen eines Leitungsabschnittes übernehmen dabei abwechselnd die Initiative zur Richtungsumschaltung und bestimmen die Dauer einer Pendelphase oder »Richtungszeitscheibe«. Im einfachsten Fall beendet die Station am Leitungsanfang die augenblickliche Pendelphase durch eine »Umschaltnachricht«. Diese bewirkt, daß alle Stationen, die diese Nachricht erhalten, ihren gerade laufenden Nachrichtenverkehr zu Ende führen, keine neuen Nachrichten beginnen und die Übertragungsrichtung umschalten. Die Endstation, die in der gerade ablaufenden Pendelphase Ziel dieser Nachricht war, übernimmt nach Empfang der »Umschaltnachricht« die Initiative und leitet dadurch die Pendelphase in die neue Richtung ein.
Für spezielle Zwecke, Uhrensynchronisation, Leitungsprüfung etc. wird über eine spezielle »Umschaltnachricht mit Stop« die Vorbereitung getroffen, um είπε in einer Station eintreffende Nachricht unverzögert weiterzusenden. Die Endstation der gerade ablaufenden Pendelphase sendet daraufhin eine Synchronisationsso nachricht (Sammelnachricht an sich selbst) mit Angabe der augenblicklichen Uhrzeit Es ist möglich, entweder unmitielbar nach Passieren der Synchronisationsnachricht diese selbst als Startnachricht zu interpretieren oder eine gesonderte Startnachricht dafür zu verwenden. Die erste Version läuft schneller ab.

Da jede Station bei Empfang der Umschaltnachricht die Übertragungsrichtung umschaltet und sofort mit der Sendung in der anderen Richtung beginnt, können dadurch in einem zusammenhängenden Leitungsab-

schnitt gleichzeitig unterschiedliche Übertragungsrichtungen in zwei aneinandergrenzenden Abschnitten zugelassen werden. Die Übertragungsleistung kann dadurch vergrößert werden.

Verfahren zur Ermittlung

des zusammenhängenden Leitungsabschnittes

Spricht bei einer Station die Nachrichtenlückenüberwachung an, so deutet das auf eine Leitungsunterbre-

chung bzw. einen Stationsdefekt und die Station fordert in einer Sammelnachricht an sich selbst alle Stationen einschließlich sich selbst auf, eine Statusnachricht zu senden. Jede Station soll die Statusnachricht an sich selbst adressieren und mit dem Aussenden beginnen, wenn sie das Ende der Statusumfragenachricht erkannt hat. Ist sie selbst die auffordernde Station, so hängt sie ihre eigene Statusnachricht an ihre eigene Aufforderung an. Dabei können folgende Fälle auftreten:

a) Erhält jede Station ihre eigene Statusnachricht zurück, so lag nur eine entsprechend lange Nachrichtenpause vor (größer als die Nachrichtenlückenüberwachung).

b) Erhält eine Station bis zum Ablauf der Nachrichtenlückenüberwachung keine Statusnachricht, nicht einmal ihre eigene, so liegt eine Leiiungsunterbrechung oder ein Stationsdefekt vor. Diese Station nimmt zunächst an, daß entweder ihre entgegen der Übertragungsrichtung liegende Nachbarstation oder der Leitungsabschnitt zwischen ihr und dieser Nachbarstation defekt sein muß. Da nicht auszuschließen ist, daß noch eine weitere Unterbrechung vorliegt, schickt diese Station eine Statusumfragenachricht mit anschließender Statusabgabe an sich selbst. Die Station, die bis zum Ablauf der Nachrichtenlückenüberwachung keine einzige Statusnachricht erhält, weiß, daß sie, bezogen auf die augenblickliche Übertragungsrichtung, am Anfang eines zusammenhängenden Leitungsabschnittes liegtund schickt eine Umschaltnachricht als Beginn der ersten Pendelphase.

Der eben beschriebene Vorgang zur Ermittlung des zusamenhängenden Leitungsabschnittes spielt sich unabhängig auf jedem Leitungsabschnitt ab, so daß sich auf den einzelnen Abschnitten Pendelverkehr einstellt Durch die Statusabgabe in beiden Übertragungsrichtungen kennt jede Station die rechts und links von ihr liegenden Stationen des zusammenhängenden Leitungsabschnittes. Jede Station kann also gezielt in jeder Pendelphase die Stationen ansprechen, die auch erreichbar sind.
Das Verfahren zur Einleitung und Abwicklung des Pendelverkehrs gilt auch bei mehr als einer Leitungs- oder Stationsunterbrechung, da getrennte Leitungsabschnitte zeitlich unabhängig voneinander den Pendelverkehr und dessen Einleitungsphase abhandeln.

Künstliche Ringunterbrechung

Zur Beseitigung von vagabundierenden Nachrichten wird der funktionierende Ring in bestimmten Zeitabständen aufgetrennt. Alle Nachrichten, die zu diesem Zeitpunkt über die simulierte Unterbrechung laufen, verschwinden aus dem Kreislauf.

Reorganisation von Leitungsabschnitten

im Pendelverkehr
Überführung Pendelverkehr in Ringverkehr

Nur eine Leitungsunterbrechung im Ring

Da jede Umschaltnachricht und jede Statusnachricht als Zieladresse die Adresse der aussendenden Station enthalten, gelangen diese Nachrichten auch stets zur Unterbrechungsstelle. Ist die Leitungsunterbrechung behoben, so erkennt die am Leitungsanfang liegende Station durch Eintreffen von Bitfolgen diesen Umstand und löst eine Statusumfrage aus. Als Folge der Statusumfrage erkennt jede Station durch Empfang des eigenen Statustelegramms, daß die Leitung wieder zum Ring geschlossen wurde.

Mehrere Leitungsunterbrechungen im Ring

Wie im Fall nur einer Unterbrechung wird die Umschaltnachricht an die Unterbrechungsstelle geleitet. Ist zu einem bestimmten Zeitpunkt die Unterbrechung zweier Leitungsabschnitte behoben und stimmt die Übertragungsrichtung der Umschaltnachricht mit der

κι augenblicklichen Richtung der Pendelphase im angrenzenden Leitungsabschnitt Uberein, so erkennt dies die bisher am Leitungsanfang des einen Teilstücks liegende Station und sendet zusätzlich zur Umschaltnachricht eine Nachricht zur Statusumfrage mit dem eigenen

is Status, sie gibt danach ihre besondere Stellung auf, wodurch die Gleichschaltung der Pendelphasen in beiden Leitungsabschnitten erreicht ist. Die im zusammengesetzten Leitungszug letzte Station erkennt die Umschaltnachricht und die anschließende Nachricht zur Statusumfrage und sendet daraufhin eine »Umschaltnachricht« mit anschließender Statusumfrage und eigenem Status über beide Leitungsabschnitte in die neue Übertragungsrichtung.
Danach sind allen Stationen im zusammengesetzten Leitungsabschnitt die in der entsprechenden Pendelphase erreichbaren Stationen bekannt Die Station, die bis zum Ablauf der Nachrichtenlückenüberwachung keine einzige Statusnachricht erhält, weiß, daß sie, bezogen auf die augenblickliche Übertragungsrichtung, am

jo Anfang der zusammengesetzten Leitungsabschnitte liegt und sendet eine Umschaltnachricht als Beginn der ersten neuen Pendelphase.

An- und Abkopplung defekter Stationen
Abkopplung durch die Station selbst

Erkennt eine Station bei sich selbst Fehlfunktionen (Dauersenden z. B. durch Ansprechen der Nachrichtenlängenüberwachung), die die Kommunikation auf dem Ring in Frage stellen, so erzeugt sie einen »Notschrei«, koppelt ihre Sendeeinrichtung von der Ringleitung ab und überbrückt die Leitung; der Empfänger bleibt in diesem Fall als Zuhörer an der Leitung angeschlossen. Nur die Nachbarstation empfängt den Notschrei, der als besondere Bitkombination oder Signalform festgelegt ist, und behandelt ihn wie eine Leitungsunterbrechung. Die daraufhin von der Station ausgelöste Statusumfrage zeigt allen Stationen durch das Ausbleiben des Status der abgeschalteten Station diesen Fehlerzustand an,

während sich durch das Überbrücken der fehlerhaften Station an der Betriebsweise der Leitung (Pendelverkehr, Ringverkehr) nichts geändert hat Erhält die die Statusumfrage auslösende Station ihr Statustelegramm nicht vor Ablauf der Nachrichtenlückenüberwachung zurück, so liegt vermutlich ein Leitungsbruch vor. Die Behandlung dieser Situation ist im Abschnitt »Pendelverkehr« beschrieben.

Fremdabschaltung

bo Ist die defekte Station nicht mehr in der Lage, die eigene Fehlersituation zu erkennen, so spricht der Detektionsmechanismus der Nachbarstation (z.B. Nachrichtenlücken- oder Nachrichtenlängenüberwachung) an. Diese schickt mittels einer besonderen

b5 Nachricht einen Abschaltbefehl an die vermutlich defekte Nachbarstation, deren Adresse aus einer Stationsliste bekannt ist Stellen mehrere Stationen auf diese Weise annähernd gleichzeitig den Defekt fest, so

würden Abschaltnachrichten zwar an nicht defekte Stationen geschickt, aber nicht weitergereicht werden, da die defekte Station dazu nicht in der Lage ist. Erst die Abschnaltnachricht mit der richtigen Adresse zeigt die gewünschte Wirkung.

Ist es nicht möglich, die defekte Station von der Leitung zu trennen und das Leitungsstück innerhalb der Station zu überbrücken, so muß die den Defekt erkennende Station in der beschriebenen Weise den Pendelverkehr einleiten und die defekte Station von der Adressierung ausschließen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigt

F i g. 1 6 Datenstationen (1), die über eine schleifenförmige Leitung miteinander zu einem Ring verbunden sind. Die Übertragung der Nachrichten erfolgt in einer Richtung.

F i g. 2 4 Datenstationen (2), die über eine linienförmige Leitung zusammengeschaltet sind. Die Übertragungsrichtung für die Nachrichten ändert sich wechselseitig.

F i g. 3 die Struktur einer der gleichartig aufgebauten Datenstationen (1, 2), bestehend aus einem in den Leitungszug geschalteten Zwischenspeicher (3) zur teilweisen oder auch vollständigen Zwischenspeicherung von eintreffenden Nachrichten, einer Empfangsund Sendesteuerung (6) zur Erkennung der Bestimmung von eintreffenden Nachrichten, zum Empfang, zur Auswertung und Erzeugung von bestimmten Bitfolgen und Nachrichtenlücken und zur Steuerung des Nachrichtenflusses in Richtung der weiterführenden Leitung (5) oder der nachgeschalteten Auswerteeinrichtung (4) je nach Bestimmung der Nachricht.

Fig.4 zwei Leitungsabschnitte bestehend aus den Datenstationen (7—10) bzw. (11 — 14) und den diese verbindenden Leitungen (15, 15a — 15c bzw. 16, 16a — 16cjL Auf beiden Leitungsabschnitten ändert sich die Übertragungsrichtung von Nachrichten wechselzeitig und unabhängig voneinander, wobei der Zeitpunkt zum Umschalten der Übertragungsrichtung durch die jeweils am Leitungsanfang liegende Station bestimmt wird.

F i g. 5 6 Datenstationen (17—21), die über Leitungen (23—27) miteinander verbunden sind. Die beiden Endstationen (17 bzw. 22) können über die Leitungsenden (28, 29) miteinander verbunden werden, wodurch die linienförmige Leitungsanordnung in eine schleifenförmige überführt wird, wobei von der wechselzeitigen Umkehr der Übertragungsrichtung auf die Übertragung in einer Richtung übergegangen wird. Durch Unterbrechung der schleifenförmigen Leitung beispielsweise zwischen den Datenstationen (17 und 22) wird die schleifenförmige Leitungsanordnung in eine linienförmige überführt, wobei von der Übertragung in einer Richtung in die Betriebsart mit wechselzeitiger Umkehr der Übertragungsrichtung übergegangen wird.

F i g. 6 die Verläufe der Sendewahrscheinlichkeiten abhängig von der Sendewunschwahrscheinlichkeit für die beiden Verfahren zentrale Übertragungssteuerung (durchgezogene Kuven) und dezentrale Übertragungssteuerung (gestrichelte Kuven). Als Parameter wurden beispielhaft unterschiedliche Anzahlen von Datenstationen (n) und im zentralgesteuerten Fall die Lagen mehrerer Datenstationen Q) jeweils in bezug zur steuernden Datenstation gewählt.

Die Maßnahmen nach Anspruch 1 bedeuten,
daß durch einen Vergleich zwischen der Stationsadresse und der in der empfangenen Nachricht angegebenen

iu Zieladresse deren Bestimmung festgestellt wird, und daß diese Nachricht auf die weiterführende Leitung weitergesendet oder an die der Station nachgeschaltete Auswerteeinrichtung weitergeleitet wird,
und daß weiterzusendende Nachrichten in einem Speicher zwischengespeichert werden, falls und solange die Ausweerteeinrichtung eine eigene Nachricht sendet. Zwischengespeicherte Nachrichten werden sofort nach dem Aussenden der eigenen Nachricht weitergesendet.
Die Maßnahmen nach Anspruch 2 bedeuten,

daß bei einer linienförmigen Anordnung der Nachrichtentransport wechselzeitig (Pendelverkehr) und die Umschaltung der Übertragungsrichtung in allen Stationen von der Station am Leitungsanfang durch Senden einer bestimmten Nachricht (Umschaltnachricht) erfolgt. Diese Umschaltnachricht wird von allen Stationen weitergesendet, unmittelbar danach schaltet die jeweilige Station ihre Übertragungsrichtung um.

Die Maßnahmen nach Anspruch 3 bedeuten,
daß eine das Ausbleiben von Bitfolgen erkennende

jo Station in einer schleifenförmigen Leitungsanordnung eine bestimmte Nachricht (Statusabfrage) und den eigenen Status an alle weiteren Stationen sendet und dadurch alle anderen Stationen veranlaßt, ebenfalls ihren Status zu senden.

j5 Bekommt die erstgenannte S*ation in einer vorgegebenen Zeit ihre gesendete Nachricht nicht zurück, so ist die Leitung empfangsseitig unterbrochen, diese Station liegt damit am Leitungsanfang. Sie sendet daraufhin die Nachricht zur Richtungsumschaltung gemäß Anspruch

4(i 2. Nach erfolgter Umschaltung aller Stationen liegt nun die Station auf der anderen Seite der Unterbrechung am Leitungsanfang, und es läuft das gleiche Verfahren wie oben beschrieben ab. Danach ist allen Stationen bekannt, welche Stationen am Leitungsabschnitt angeschlossen sind und zwischen welchen Stationen die Leitungsunterbrechung liegt

Die Maßnahmen nach Anspruch 4 bedeuten,
daß die Station am Leitungsanfang beim Wiedereintreffen von Bitfolgen das Aussenden der Umschaitnachricht

-,o unterdrückt und eine Nachricht (Statusabfrage) und den eigenen Status an alle weiteren Stationen sendet, die alle diese Stationen veranlaßt, ebenfalls ihren Status zu senden. Erhalten die Stationen ihren gesendeten Status zurück, so ist die Leitung schleifenförmig geschlossen worden, andernfalls wurden zwei linienförmige Leitungsabschnitte zu einem größeren linienförmigen Leitungsabschnitt zusammengeschaltet und die Arbeitsweise entspricht Anspruch 2.

Hier/u 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Obertragen von digitalen Nachrichten zwischen mehreren Daten-Stationen (1 und 2) in Datenübertragungsanlagen, in denen die einzelnen Datenstationen längs einer in. einer einzigen Übertragungsrichtung (A) betriebenen schleifenförmigen (Fig. 1) oder in einer wechselzeitig (Fig.2) in beiden Obertragungsrichtungen (B) betriebenen linienförmigcn Leitung hintereinander angeordnet sind und die einzelnen Nachrichten durch vorgegebene Bitfolgen voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Leitungszug liegender Zwischenspeicher (3) mindestens ein Bit der eintreffenden Nachricht vorübergehend speichert und dieses je nach seiner Bestimmung sofort an eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung (4) oder auf die weiterführende Leitung (5) aussendet,

daß eine das Eintreffen der vorgegebenen Bitfolge (Nachrichtenlücke) erkennende Einrichtung (6) im Falle des Vorliegens einer auszusendenden Nachricht deren Aussendung und gleichzeitig die vorübergehende Einspeicherung gegebenenfalls eintreffender weiterer Nachrichten bzw. Nachrichtenteile so lange veranlaßt, bis die auszusendende Nachricht vollständig auf die weiterführende Leitung (5) ausgesendet ist, und daß diese Einrichtung (6) die gegebenenfalls gespeicherten weiteren Nachrichten bzw. Nachrichtenteile im Anschluß an die auszusendende Nachricht auf die weiterführende Leitung (5) aussendet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 in Datenübertragungsanlagen mit wechselzeitig in beiden Übertragungsrichtungen betriebenen linienförmigen Leitungen, dadurch gekennzeichnet,

daß die jeweils am Anfang der Leitung liegende Datenstation (z. B. 10 bzw. 11) im Anschluß an die zuletzt von ihr ausgesendete Nachricht eine gleichfalls vorgegebene Bitfolge (Umkehr der Übertragungsrichtung) auf die weiterführende Leitung (15 bzw. 16) aussendet, daraufhin ihre Übertragungsrichtung umschaltet und daß jede v> weitere Datenstation (9, 8, 7 bzw. 12, 13, 14) im Anschluß an die zuletzt von ihr ausgesendete Nachricht die gleichfalls vorgegebene Bitfolge (Umkehr der Übertragungsrichtung) auf die weiterführende Leitung (15a bis 15c bzw. 16a bis 16c,} w weitersendet, daraufhin ihre Übertragungsrichtung umschaltet und gegebenenfalls mit der Nachrichtensendung beginnt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, v> daß eine das Ausbleiben der vorgegebenen Bitfolge bzw. von Nachrichten erkennende Datenstation (17) eine gleichfalls vorgegebene weitere Bitfolge (Statusabfrage mit Absenderadresse) auf die weiterführende Leitung (23) aussendcl, mi daß jede diese Bitfolge erkennende weitere Datenstation (18 bis 22) diese Bitfolge sowie eine weitere vorgegebene Bitfolge (Absenderadrcssc) jeweils auf Hie weiterführende Leitung (24 bis 28) aussendet, daß rlie erstgenannte Datenstation (17) nach Ablauf einer e>^r> vorgegebenen Zeit über das Finde der zuletzt empfangenen Bitfolge bzw. Nachricht hinaus eine gleichfalls vorgegebene weitere Bitfolgc (Umkehr der Übertragungsrichtung) auf die weiterführende Leitung (23) aussendet und in die Betriebsart nach Anspruch 2 übergeht und daß jede weitere Datenstation (18 bis 22) im Anschluß an die zuletzt von ihr ausgesendete Nachricht die gleichfalls vorgegebene Bitfolge (Umkehr der Übertragungsrichtung) auf die weiterführende Leitung (24 bis 28) weitersendet, daraufhin ihre Übertragungsrichtung umschaltet und gegebenenfalls mit der Nachrichtensendung beginnt

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die jeweils am Anfang der Leitung liegende Datenstation (17) das Wiedereintreffen der vorgegebenen Bitfolge (Nachrichtenlücke bzw. von Nachrichten) auf der bisher unterbrochenen Leitung (29) erkennt und eine gleichfalls vorgegebene weitere Bitfolge (Statusabfrage mit Absenderadresse) auf die weiterführende Leitung (23) aussendet,
daß jede diese Bitfolge erkennende weitere Datenstation (18 bis 22) diese Bitfolge sowie eine weitere vorgegebene Bitfolge (Absenderadresse) jeweils auf die weiterführende Leitung (24 bis 28) aussendet,
daß die erstgenannte Datenstation (17) die gleichfalls vorgegebene Bitfolge (Umkehr der Übertragungsrichtung) nicht aussendet,
so daß die erstgenannte und alle weiteren Datenstationen (1? bis 22) durch das Erkennen ihrer eigenen, selbs: ausgesendeten Bitfolge (Absender adresse) in die Betriebsart mit in einer einzigen Übertragungsrichtung betriebenen schleifenförmigen Leitung übergehen.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Bit im Steuercode zwei Klassen von Nachrichten, Normalnachrichten und Sammelnachrichten, unterschieden werden, wobei Normalnachrichten im Adreßfeld zwei unterschiedliche Adressen für Sende-Kommunikationsgerät und Empfangs-Kommunikationsgerät enthalten und vom Empfangsgerät nicht weitergesendet werden und Sammelnachrichten, die von allen Kommunikationsgeräten in den Nachrichtenspeicher kopiert werden, und deren Eintragungen im Adreßfeld für Sendegerät und Empfangsgerät die gleichen Adressen enthalten, damit sie vom Empfangsgerät nicht weitergesendet werden.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kommunikationsgerät der Überwacher das Wiedereintreffen von Nachrichten oder Pausenbitfolgen erkennt und die beim Ausbleiben von Nachrichten oder Pausenbitfolgen sonst aus dem Nachrichtenspeicher auszusendende vorgefertigte Nachricht, die die Übertragungsrichtung umschalten würde, verhindert.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät, das eine Nachricht aus dem Nachrichtenspeicher aussendet, im Adreßfeld der Nachricht ein Empfangs-Kommunikationsgerät angibt, das diese Nachricht nicht weitersendet.

8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Überbrückungsschalter der Überwacher für bestimmte Zeitabschnitte die Wegesteuerung veranlaßt, entsprechend der festgelegten Übertragungsrichtung, durch Schließen der

Tore 25 und 26 eine ringförmige Übertragungsleitung in eine linienförmige Übertragungsleitung zu überführen.

9. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer linienförmigen Übertragungsleitung, entsprechend der festgelegten Übertragungsrichtung auch das Kommunikationsgerät am Leitungsende, bei fehlender Übereinstimmung des Adreßfeldinhaltes einer empfangenen Nachricht und des Adreßregisterinhaltes, der Vergleicher die Wegesteuerung veranlaßt, diese Nachricht weiterzusenden.

10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungsschalter sowohl für elektrische Leiter als auch für Lichtwellenleiter vorgesehen ist.