DE3315205A1

DE3315205A1 - Verfahren zum zeitlichen klemmen von informationen aus stationen als teilen eines schleifenfoermigen ortsnetzes und schleifenfoermiges ortsnetz zur durchfuehrung des verfahrens zum zeitlichen klemmen von informationen

Info

Publication number: DE3315205A1
Application number: DE19833315205
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre 77680 Roissy Arragon
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1983-04-27
Publication date: 1983-12-29
Also published as: US4535449A; FR2526249A1; JPS5911052A; GB8311431D0; GB2120502A; JPH0339421B2; FR2526249B1; GB2120502B

Description

Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen aus Stationen als Teilen eines schleif en f or mi ^; en Ort&netzes? und schleifenförmiges Ortsnetz zur Durchführung des Verfahrens zum zeitlichen Klemmen von Informationen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen in einem Kommunikationsnetz mit schleifenförmiger Struktur, das eine Vielzahl von auf die Länge eines Busses verteilten Stationen enthält, ciie über

einen Verbinder an die Busse angeschlossen sind, die je\ '{xear-Klemmungseinheit) in der Busstrecke enthalten * welches Verfahren weiter noch eine Initierungsphase zum Zuordnen einer Zeitreferenz zu jeder Station in bezug auf einen Meister-Taktgeber der 'iear-Klemmungseinheit umfasst.

■\q Ein derartiges Verfahren wird in einem schleifenförmigen Ortsnetz gemäss der Beschreibung in der französischen Patentanmeldung 80 03 464 verwendet. Eine Information aus einer Station als Teil des schleifenförmigen Netzes durchläuft den Bus von Verbinder zu Verbinder. Die &ear-Klemmungseinheit gewährleistet die Hauptsynchronisation des Netzes und eine jede der Stationen versorgt die Eigensynchronisation in der Initierungsphase, beispielsweise mit Hilfe einer Verriegelungsschleife für die Phase (phase locked loop;, die das Zurückfinden dieser Synchronisation ermöglicht. Die fiear-Einheit verhält sich als "Meister" und die Verbinder verhalten sich als "Sklaven". Die Informationsübertragung zwischen dem Verbinder und der Station selbst dauert eine bestimmte Zeit, da diese Information die Verbindung durchlaufen muss, die die Station mit dem Verbinder verbindet. Dabei tritt folgendes Problem auf: eine an den Bus angeschlossene Station verfügt nur nach einer Zeit t. nach dem Durchgang auf dem Pegel des Verbinders über die den Bus durchlaufenden Daten. Eine von der Station ausgegebene Information zum Verbinder erfordert eine Zeit t„ (t_o stellt die Laufzeit in der Verbindung Station-Verbinder dar), was bedeutet, dass in einer Zeit t.. + t_o ein Verlust des Wirkungsgrads des Busses auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

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Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen aus Stationen anzugeben, mit dem der richtige Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem eine Station ausstrahlen muss, und den Wirkungsgrad des Busses auf diese Weise zu erhöhen. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Initierungsphase einen Teil einer Ausgabephase darstellt, die aus folgenden Schritten aufgebaut ist:

a. die Auigabe eines sog. Ausgaberahmens von der CLear-Einheit, der folgendes umfasst:

- ein Synchronisationswort, das die Ausgabe- und Initierungsphase startet;

- zumindest ein zunächst datenfreies Feld, das für eine jede der Stationen eine andere Lage in bezug auf das Synchronisationswort einnimmt, welche Lage der von jeder Station im Ausgaberahmen belegten, zeitlichen Lage entspricht;

b. die Erzeugung nach der Ausgabe des Synchronisationsworts eines Ausgabebefehls von zumindest einer Station;

c. die Einführung eines Worts in das der Station zugeordnete leere Feld von der Station unter der Steuerung des Ausgabebefehls ;

welche Ausgabephase von einer Empfangsphase gefolgt wird, die folgende Schritte umfasst:
a. Demodulation des Ausgaberahmens von der (üear-Einheit,

b. die erneute Ausgabe dieses demodulierten Ausgaberahmens von der G,ear-Einheit in Form eines sog. Erapf angsrahmens,

c. Messung der Verzögerung von der Station in bezug auf den Anfang des ihr zugeordneten Felds, mit dem in der Ausgabephase die Einführung des Worts von der Station in das ihr zugeordnete Feld verwirklicht wurde,

d. Speicherung der ermittelten Verzögerungswerts von der Station, um bei einer folgenden Ausgabe von der Station die Einführung eines Worts in das ilxr zugeordnete Feld um einen dem Verzögerungswert entsprechenden Wert zu verfrühen.

Die Zuordnung zumindest eines Feldes in der Ausgabepha.se, das zunächst datenfrei ist, zu einer Station ermög-

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licht es dieser Station, ein Wort in das ihr zugeordnete Feld einzuführen. Infolge der Verzögerung in der Verbindung zwischen dem Verbinder und der Station wird dieses Wort in bezug auf den Anfang des Felds verzögert eingeführt. In der Empfangsphase liest die Station erneut das Wort, das sie in das ihr zugeordnete Feld eingeführt hat, und misst die Verzögerung in bezug auf den Anfang des Feldes, mit dem das Wort eingeführt wurde. Die Station kann bei einer folgenden Ausgabe diesen Verzögerungswert berücksichtigen, um den Zeitpunkt, zu dem die Station ausgeben muss, genau zu bestimmen.

Die Vorteile dieses Verfahrens sind im wesentlichen die Einfachheit der Verbindung für den Benutzer, der seine Station beispielsweise über Optikfasern an den Bus an-

^ schliessen möchte. Da die Klemmungseinheit eine wesentliche Variation in der Länge der Fasern ermöglicht, ist dennoch auf dieser Länge keine Genauigkeit erforderlich. Ein anderer Vorteil des Verfahrens ist der absolute Automatismus der Klemmung (kein Handbetrieb, automatische Klemmung bei Reparaturen oder beim Ersatz on Fasern, oder bei Schwankungen in der Laufzeit in Abhängigkeit von der Temperatur oder von der Alterung der Komponenten).

In einer ersten Ausführungsform ist das erfindungsgemässe Verfahren zum zeitlichen Klemmen dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einführungsschritt der Ausgabephase ein eingeführtes Vort mehrere Bit enthält und mit einer Verzögerung von mehreren Bits in bezug auf den Anfang des leeren Feldes eingeführt wird, welche Verzögerungsmessung in der Empfangsphase eine auf der Anzahl von Verzögerungsbits basierende Messung ist, welcher Empfangsphase eine andere Ausgabephase folgt, die folgende Schritte umfasst:

a. die Ausgabe eines neuen sog. Ausgaberahmens von der

iiear-Einheit, welcher Rahmen folgende Elemente enthält: - ein Synchronisationswort zum Initieren der Ausgabephase, " - zumindest ein zunächst datenfreies Feld;

b. Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem der Ausgabebefehl err. z.eugt werden muss, unter Berücksichtigung des ermittelten Verzögerungswerts;

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c. Erzeugung des Ausgabebefehls;

d. Einführung eines Worts in das der Station zugeordnete, datenfreie Feld mit einer Verzögerung geringer als oder gleich einem Bit in bezug auf den Anfang des erwähnten Felds und unter der Steuerung des Ausgabebefehls; welcher anderen Ausgabephase die Empfangsphase folgt. Auf diese Veite wird eine zeitliche Klemmung erhalten, bei der der richtige Zeitpunkt, zu dem eine Station ausgeben muss, mit einer Genauigkeit kleiner als oder gleich einem Bit W bestimmt wird.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist das Verfahren zum zeitlichen Klemmen dadurch gekennzeichnet, dass der Empfangsphase nach der anderen Ausgabephase so viele andere Ausgabephasen und Empfangsphasen folgen, dass das erste Bit des eingeführten Vorts in das zugeordnete Feld die richtige Lage in bezug auf den Anfang des Feldes einnimmt und dass das vollständige Wort in das der Station zugeordnete Feld eingeführt wird. Auf diese Weise wird eine zeitliche Klemmung erhalten, bei der der richtige Zeitpunkt, zu dem eine Station ausgeben muss, mit einer Genauigkeit von bedeutend weniger als einem Bit bestimmt wird.

Vorzugsweise ist ein erfindungsgemasses Verfahren

. zum Klemmen von Informationen dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsmessung durch das Zählen der Taktimpulse zwischen dem Anfang des zugeordneten Feldes und dem Anfang des in das Feld eingeführten Worts erfolgt.

Ein Meister-Taktgeber in der tvear-Einheit ermöglicht die Zählung der Taktimpulse für die Ermittlung der Verzögerungszeit und dies bietet eine einfache Lösung.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein schleifen förmiges Ortsnetz zur Durchführung des zeitlichen Klemmens nach der Erfindung. Ein derartiges schleifenförmiges Ortsnetz ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass jede Station

a. eine Steuervorrichtung für die Felder zum Feststellen, ob sowohl in der Ausgabephase als auch in der Etnpfangsphase die erscheinenden Felder die der Station züge-

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ordneten Felder sind,

b. einen Zahler zum Zählen der Verzögerung zwischen dem Anfang des Feldes und dem Anfang des in das Feld eingeführten Vorts, welcher Zähler mit einem Eingang an die Steuervorrichtung für die Felder zum Empfangen eines den Anfang des zugeordneten Feldes angebenden Signals angeschlossen ist, und

c. eine Klemmvorrichtung enthält, von der ein erster Eingang mit dem Ausgang des Zählers zum Empfangen des Verzögerungsverts und ein zweiter Eingang mit der Steuervorrichtung für die Felder zum Empfangen eines den Anfang des zugeordneten Felds angebenden Signals verbunden sind, welche Klemmvorrichtung einen Generator zum Erzeugen von Ausgabebefehlen enthält und mit einem Ausgang an den Verbinder angeschlossen ist.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfin-

dungsgemässen, schleifenförmigen Ortsnetzes ist dadurch gekennzeichnet, dass der Generator der Klemmvorrichtung folgende Teile enthält:
a. ein erstes Schieberegi. er mit Paralleleingang und Serienausgang für die Speicherung des einzuführenden "Worts,

b. ein zweites Schieberegister mit mehreren, parallelen, verschobenen Ausgängen, die über einen ersten MuItiplexer an einen Befehlseingang des ersten Registers angeschlossen sind,

c. einen Impulsgeber mit Signalisierungsfrequenz, dessen einer Ausgang an das erste bzw. das zweite Schieberegister und an den Verbinder angeschlossen ist,

d. einen Speicher zum Speichern des Verzögerungswerts, welcher Speicher mit einem Eingang an den Zähler zum Empfangen des Verzögerungswerts und mit einem Ausgang an den ersten Multiplexer zum Auswählen eines parallelen Ausgangs des zweiten Registers. Die Verwendung von einem vom Impulsgeber gesteuerten Schieberegister zusammen mit einem Multiplexer ermöglicht die Bestimmung des guten Zeitpunkts, zu dem die Station unter Berücksichtigung des ermittelten und in den Speicher geschriebenen Verzögerungswerts eine Nachricht ausgeben muss.

NACHGEREiQHT j

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In einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform ist ein schleifenförmiges Ortsnetz dadurch gekennzeichnet, dass die Felds Teuervorrichtung einen ersten bzw. einen zweiten Zähler mit Wortfrequenz enthält, bei dem ein Eingang an den Verbinder und ein Ausgang an eine erste bzw. eine zweite Quittungseinheit angeschlossen sind. Auf diese Veise wird eine Steuereinheit von verhältnismässig einfachem Aufbau erhalten.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist da* eriindungsgemässe, schleifenförmige Ortsnetz dadurch gekennzeichnet, dass' der Serienausgang des ersten Schieberegisters an einen Eingang einer Verzögerungsleitung mit Serieneingang und um einen Bruchteil der maximalen Verzögerung dieser Verzögerungsleitung an verschobene parallele Ausgänge angeschlossen ist, die mit einem zweiten Multiplexer verbunden sind, der mit einem Ausgang an den Verbinder und mit einem Befehlseingang über den Speicher an den Zähler angeschlossen ist. Auf diese Veise wird eine zeitliche Klemmung, erhalten, bei der das Wort mit einer Verzögerung geringer als einem Bruchteil des Bits eingeführt wird, z.B. mit einem Zehntel des Bits, wenn die Verzögerungsleitung um ein Bit verzögert und zehn parallele verschobene Ausgänge enthält.

Vorzugsweise ist der Bus des schleifenförmigen, erfindungsgemässen Ortsnetzes ein optischer Bus.

Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf ein Mikrocomputernetzwerk mit geringer geographischer Streuung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch den allgemeinen Aufbau eines Zeitverschachtelungs-Datenübertragungs- und Datenverarbeitungssystems in konzentrischen Funktionsschichten um einen optischen Schleifenbus, welches System mit einer Vorrichtung zum zeitlichen Klemmen von Informationen aus Stationen nach der Erfindung ausgerüstet ist,

Fig. 2 die Verbindung der Übertragungsmodus mit dem optischen Bus,

Fig. 3& ... 3n die Art und Veise der Ausgabe und

ι λ φ *

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des Empfangs der Stationen in den ihr am optischen Bus zugeordneten Zeitfeldern,

Fig. ka., 4b und 5a, 5^b die Verzögerungen bei der Einführung von Daten am Bus oder beim Empfang von Daten daraus,

Fig. 6 eine automatische Zeitklenimungsschaitung euiut L'ber tragungsmodul s .

Das in Fig. 1 dargestellte Dat «river arbex tungssys tem enthält mehrere Ortssysteme SL , SL, , ..., SL., ... SL .

el ö 1 Ii

Dieses Datenverarbeitungssystem enthält eine Kombination von drei konzentrischen Funktionsschichten mit den Bezeichnungen Koordinationsschicht 10, Kommunikationsschicht 12, L'bertragungsschicht 14 und in der Mitte der drei Schichten das eigentliche Komnvunikationsr.etz 16 oder den Datenumlaufbus,

¹^ Die Koordinationsschicht 10 wird mit Zwischenkommunikationsprozessoren 11 mit spezialisierter Hardware und Software betrieben, die für die entsprechende Durchführung der verschiedenen Koordinations-, Kommunikations-, Steuer- und Initierungsfunktionen in den jeweils zugeordneten Orts-

²" systemen SL , SL, , . . . , c , . . . , SL sorgen. Die Kommuni-

el D jl Ώ

kationsschicht 12 wird mit den Ortssystemen jeweils zugeordneten Kommunikationsmoduln 13 betrieben und enthält ebenfalls spezialisierte Hardware und Software, die die Kommunikationsprotokolle zwischen diesen Ortssystemen überwachen,

²^ d.h. z.B. die Mittel zum Herstellen der logischen Verbindungen, die Steuerung der Datenausgabe, die Darstellung allgemeiner Ereignisse auf dem Niveau eines jeden Drtssystems SL., die Detektion von Fehlern. Die Übertragungsschicht i4 enthält "Ubertragungsmoduln 15» einen optischen Schleifenbus Io und eine λear-Einheit 17, wobei diese Moduln 15 selbst spezialisierte Hardware und Software zum Aufrechterhalten der Synchronisation zwischen den Kommunikationsmoduln 13 und dem optischen Bus 16, zum Durchführen der elektrooptischen und optoelektronischen Umsetzungen,

zum Steuern der möglichen Paritätsfehler, und diese Orear-Einheit selbst spezialisierte Hardware und Software zum Codieren und Decodieren eines jeden Übertragungsrahmens am optischen Bus 16, zu Gewährleistung einer guten Ausgabe und

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eines guten Empfangs von Daten in den jedem Ortssystem SL". zugeordneten Zeiti'eldern, und zum Betreiben des Initierungs-Verfahrens für die Synchronisation der Übertragung am Bus enthalten. Zu diesem Zweck enthält die vTear-Einheit insbe-

_r sondere einen Meister-Taktgeber.

Im beschriebenen Beispiel dient der Bus Ib zum Herstellen der Verbindung in einer Schleifenorganisation, in der Jede Station SL. mit einer Ausbeute von 350 Kilowörtern von 1o Bits in der Sekunde arbeitet, aber ein derartiges soll auf keine Weise eine Beschränkung der Erfindung bedeuten. Die Übertragung am Bus erfolgt synchron und ist , nach dem Prinzip der Zeitverschachtelung organisiert. Im Beispiel nach Fig. 2 ist jeder Übertragungsmodul 15a ... 15" über Verbinder 20a ... 2On an den Bus i6 angeschlossen.

^5 Ein Vort aus dem Übertragungsmodul der Station wird durch eine passive Verbindung am Bus eingeführt, was bedeutet, dass die den Ausgaberahmen bildenden Vörter aufeinanderfolgend eins nach dem anderen in die Zeitfelder eingeführt werden. Jeder Verbinder 2Oi verfügt über ein Zeitfeld für die Datenübertragung. Gemäss der Anzahl der miteinander verbundenen Stationen und gemäss ihren eigEnsn Bedingungen ist es möglich, eines oder mehrere Zeitfelder dem selben Verbinder zuzuordnen, so dass damit der Bus maximal ausgenutzt wird. Die Zuordnung eines oder mehrerer Zeitfelder ^zu einem selben Verbinder ist die Aufgabe der Ctear-Ein— heit 17. Im ausgewählten Beispiel ist das Zeitfeld für jede Station gleich. Die Konfiguration des Systems wird vor der Inbetriebsetzung durch vorangehende Zuordnung der Zeitfelder gemäss der reellen Anzahl der vorhandenen Stationen in bezug auf die maximal mögliche Anzahl gebildet.

Zum genauen Einhalten der Zuordnung der Zeitfelder von notwendigerweise beschränkter Länge zu jedem Verbinder 2ü. ist es erforderlich, für jede Station eine zeitliche Klemmung durchzuführen.In der vorliegenden Erfindung erfolgt die Klemmung automatisch wie folgt: Der Informationsaustausch zwischen zwei beliebigen Stationen erfordert zwei Zyklen unter Berücksichtigung der Organisation des Busses 16 mit Einrichtungsschleife und diese zwei Zyklen

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sind eine Autgabephase E oder Schreibphase, in der alle Stationen ihre Wörter ausgeben können, und eine Empfang;sphase R, oder Lesephase für dieselben Stationen. Im Laufe dieser Austauschvorgänge sorgt die . lear-Einheit 17 für g die Hauptsynchronisation des Netzes und jede Station versorgt die Eigensynchronisation mit Hilfe einer Verriegelungsschleife (phase locked loop), wodurch die Station diese Hauptsynchronxsation zurückfinden kann (die 'Csar-Einheit verhält sich als"Meister" und die Verbinder sind IQ die Sklaven).

In der Ausgabephase (vgl. Fig. 3a ... 3n» Teil Ej /••■N gibt die S-ear-Einheit 17 am Bus i6 einen sog. Ausgabe-

rahmen aus, der zunächst ein Synchronisationsvort SIv enthält, dem mehrere datenfreie Zeitfelder folgen, die aber für die Bestimmung der Stationen ein spezifisches Muster enthalten, das das Zurückfinden der Hauptsynchronxsation durch das Aufrechterhalten der Empfangstaktgeberphase in jedem Ubertragungsmodul für die Dauer des Betriebs ermöglicht. Das Synchronisati ons-vvort dient einerseits zum Benachrichtigen der Stationen, ass sie sich in der Ausgabephase befinden, und zum anderen zum Abgeben einer zeitlich aufeinanderfolgenden Referenz an eine jede der Stationen mit Hilfe ihres jeweiligen Verbinders 2Oi. Die Zeitfelder dienen zum Ermöglichen der Einführung der verschiedenen Wörter durch passive Verbindung mit dem Bus 16, -welche Wörter von den Stationen übertragen werden müssen und die Referenzen V., V₂, W„, ... W., ... W führen.

In der Empfangsphase, die die Demodulation des Ausgaberahmens durch den in der aear-Einheit 17 angeordneten Meister-Taktgeber und die Neuausstrahlung dieses Rahmens gewährleistet, wird der so erneut ausgestrahlte, sog. Empfangsrahmen aufeinanderfolgend in einer jeden Station empfangen, die den Lesevorgang durchführt. Fig. Ta ... 3n, Teil R, die dem Zustand der Rahmen von einer jeden der betreffenden Stationen entspricht, zeigen den progressiven Lesevorgang der in der Ε-Phase von den Stationen in den ihr zugeordneten Zeitfelder ausgegebenen Wörter und in der R-Phase den Lesevorgang dieser Wörter nach der

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Demodulation und der Neukopierung in der C\ear-Einheit

Venn der Empfangsrahmen bei der Ciear-Einheit 17 zurückkehrt, löscht diese Einheit den Rahmen und ersetzt ihn durch einen neuen Ausgaberahmen, bestehend aus einem neuen Synchronisationswort und aus Zeitfeldern, die wieder datenfrei sind und in der neuen Ausgabephase progressiv gefüllt werden. Diese neue Ausgabephase wird gefolgt von einer neuen Neuausgabephase, der selbst eine neue Empfangsphase usw. folgt,

Ausgegangen wird zum Beispiel von einem Netz, in dem jede Station mit einer Ausbeute von 350 Kilowörtern (von 16 Bits pro Wort) in der Sekunde arbeitet. Da jedes 1 6—Bit— Vor: nach der Codierung ein Vort von 24 Bits wird unter Berücksichtigung der Ergänzung mit einem Verfahrensbit und mit einem Paritätsbit für die Detektion von Fehlern, enthält ein wirksamer Rahmen also 2k χ 17 = 4θ8 Bits (da er 17 Wörter enthält: ein Synchronisationswort, acht Ausgabewörter, acht Empfangsvörter). Die sog. Signalisierungsfrequenz f ist in diesem Fall also gleich 4θ8 Bits multipliziert um die Frequenz der Wörter, selbst wieder gleich etwa 3^4 kHz, so dass die Frequenz f einen Viert von 1 40, h MHz hat.

Bleibt nur noch die Beschreibung der Verwendung

dieser Ausgabe- und Empfangsrahmen für die Durchführung eines Verfahrens für die automatische zeitliche Klemmung der Stationen. Das Problem sieht wie folgt aus: Eine beliebige Station (SL.) ist mit dem Bus i6 verbunden und verfügt über keine in diesem Bus umlaufenden Daten zu dem Zeitpunkt ihres Durchgangs auf dem Niveau des entsprechenden Verbinders, sondern nur nach einem Zeitintervall t* (vgl.

Fig. 4a und 4b, in denen die Verschiebung nach den Zeitfeldern i, j und k ersichtlich ist) und umgekehrt kann die Einführung der eigenen Daten von der Station am Bus nur dann gut sein, wenn diese Station sie mit einem Vorlauf gleich t (vgl. Fig. 5a und 5b) in bezug auf den Anfang des Zeitfelds j, das ihr am Bus zugeordnet ist. Diese Zeitintervalle t und t₂ stellen die Laufzeit in L₁ Meter optischer Faser erhöht mit der Laufzeit t_o im Empfänger und die Laufzeit in L₀ Meter optischer Faser erhöht mit der

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Laufzeit t _o im Sender dar. Venn ν die Geschwindigkeit der Fortpflanzung in der optischen Faser darstellt, werden diese Zeitintervalle wie folgt ausgedrückt: _r t, = L₁/,- ₊ t₂

I t₂ = L₂/v ₊ t₂.

Also muss für eine beliebige station SL. der gute Ausgabezeitpunkt bestimmt werden, damit die Einführung der Daten in das vorgesehene Zeitfeld erfolgt, ohne dass auf die benachbarten Felder übergegriffen wird. ^ Diese Bestimmung wird wie folgt durchgeführt.

Die Initierung der Übertragung erfolgt sequentiell in einem Quittungsverfahren zwischen jiear-Einhei t und Ubertragungsraodul. Zunächst erzeugt die t\ear-Einheit das Synchronisationswort SV und ordnet danach der ersten Station ein ^ datenfreies Zeitfeld zu. Der Rest des Rahmens wird von der

'jiear-Einheit belegt, die mit Hilfe eines Meister-Taktgebers ausgibt oder in der Ausgabe- oder Empfangsphase in allen anderen Zeitfeldern ein spezielles Wort entsprechend einer maximalen Energie mit Nyquist-Frequenz wiederholt und damit die genaue Synchronisatie der Stationen gewährleistet.

Die erste Station vird zeitlich in verschiedenen Rahmen geklemmt. Ein von der Station am Ende der Klemmung ausgegebenes, spezielles Wort meldet der dear-Einheit, dass diese Operation beendet wurde. Die (äear-Einheit zeigt also die folgende Station an und ersetzt das datenfreie Feld durch, ein Vort (2k Bits). Venn eine Station nicht antwortet, möglicherweise durch Versagen oder dadurch, dass keinen Station angeschlossen ist, spielt die G-ear-Einheit die Rolle der Station und erzeugt dasselbe Muster wie das vorangehende. Auf diese Veise wird eine quasi-konstante Gleichstromkomponente aufrechterhalten, ungeachtet der Anzahl der angeschlossenen Stationen. Venn nicht alle Stationen untereinander verbunden

werden müssen, ist es möglich, abhängig von der Konfiguration und von den Bedingungen des Systems oder der Anwendung, einer selben Station zwei Zeitfelder zuzuordnen. Dabei besitzt ein Zeitfeld vorzugsweise für jede Station die gleiche Dauer. Also kann davon ausgegangen werden, dass zunächst der

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Empfang des Synchronisationsworts in der Empfangsphase der Station eine zeitliche Referenz gibt.

Unter Berücksichtigung der maximalen und minimalen Verte der Hin- und Rücklaufzeit von einem Verbinder zu einer entsprechenden Station (der reelle Wert ist noch nicht bekannt bei der Initierung, -weil er von der Länge der benutzten Fater und von der genannten Laufzeit in den Schaltungen abhängig ist) gibt jede Station (ausser wenn sie nicht vorgesehen ist, d.h. nicht angeschlossen, oder ausser Be-

¹G trieb, an welche Situationen sich die Äear-Einheit 17 sofort anpasst, wie oben beschrieben) das zu übertragende

rVort derart aus, dass sie mit Verzögerung in das datenfreie erste Zeitfeld einführt. Nach der Messung dieser Verzögerung im Verlauf der folgenden Empfangsphase wird der gute Ausgabezeitpunkt für die Stationen im Laufe der folgenden Ausgabephase bestimmt.

Im folgenden Zyklus müssen die Stationen ihre jeweiligen Zeitfelder in bezug auf die empfangene Synchronisation wegen der Laufzeit zwischen der Station und dem zugeordneten Verbinder ausgeben. Diese Klemmung erfolgt wie nachstehend näher erläutert.

In Fig. 6 ist eine Schaltung für die automatische

zeitliche Klemmung eines Ubertragungsmoduls dargestellt. Diese Schaltung enthält einen optoelektronischen Umsetzungsmodul 66 für die Ausgabe und einen optoelektronischen Umsetzungsmodul 50 für den Empfang eines von einer Station i über ihren Verbinder 2Oi zu übertragenden Worts V. Das zu übertragende Wort ¥ wird in ein Schieberegister 63 eingegeben, dessen Befehl den Ausgabezeitpunkt dieser Station i definiert. Das Signal für diesen Befehl erzeugt ein Schieberegister ö0 von η Bits, das auf der Signalisierungsfrequenz f anspricht und dessen η Ausgänge in einem Multi— plexer 62 verschachtelt werden. Die Signalisierungsfrequenz f erzeugt ein Impulsgeber 59· Die Erzeugung von f erfolgt nicht in einem autonomen Taktgeber; die {£ear-Einheit verfügt über einen einheitlichen Meister-Taktgeber, mit dem eine jede der Stationen aufeinanderfolgend geklemmt werden, wobei die Phase des eigenen Taktimpulses

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(Sklave) an die empfangenen Daten in der Empfangsphase angepasst wird. Die Erzeugung von f kann also durch eine Phasenverriegelungsschleife gewährleistet werden, die für die Anpassung der Phase an die gewünschte Signalisierungsfrequenz für die fiear-Zinheit 1? sorgt. Diese Phasenverriegelungsschleife wird in der Initierungsphase gebildet. Der Schiebeanfangsbefehl wird dem Register 60 von einer Befehlsschaltung zugeführt, die feststellt, dass das zugeordnete Zeitfeld das richtige ist und dazu einen Aubgabewortzähler 53 und eine einen Vergleich mit der Adresse der vorangehenden Station ausführende Prüfschaltung 5^ enthält. Hierfür zählt der Ausgabewortzähler 53 mit Vortfrequenz (die am Eingang fm zur Verfügung steht) die ausgegebenen Wörter und stellt auf diese Weise mit Hilfe der Prüfschal- ^ tung 5·^ fest, ob das zugeordnete Zeitfeld das ihre ist.

Dieser Vergleich mit der Adresse der vorangehenden Station erfolgt beispielsweise durch das Voreinschreiben dieser Adresse der vorangehenden Station in den Speicher. Der Zählvorgang des Ausgabewortzählers spartet beim Empfang des Synchronisationsworts aus dem Ausgt g des optoelektronischen Umsetzungsmoduls 50. Beim Umlaufen des ersten Ausgaberahmens wählt die Station sich als Befehlsregister 63 den n.Ausgang des Registers 60 derart, dass die Ausgabe mit maximaler ^ Verzögerung erfolgt. Beim Umlaufen des ersten nachfolgenden ψ " Empfangtrahmens stellt eine Befehlsschaltung, die dazu einen Empfangswortzähler 52 und eine Prüfschaltung 55 für die Adresse der Station enthält, fest, dass die Station tatsächlich die zum Empfangen ausgewählte Station ist. Hierfür zählt der Empfangswortzähler 52 mit Wortfrequenz ³^ (die am Eingang fm zur Verfügung steht) die empfangenen Wörter und stellt mit Hilfe der Prüfschaltung 55 fest, ob die Station tatsächlich die zum Empfangen vorgesehene Station ist. Die Prüfung erfolgt beispielsweise auf Basis der Adresse. Der Zählvorgang des Empfangswortzählers startet beim Empfang des ersten Worts des ersten Empfangsrahmens aujdem Ausgang des optpelektronischen Umsetzungsmoduls 5O· Wenn diese Befehlsschaltung (52, 55) festgestellt hat, dass die Station tatsächlich die für den Empfang vorgesehene

t> w · · · t « y*w ν

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Station ist, muss ein Zählani'angsbef ehl zum Zähler 56 ausgehen. Dieser Zähler 56 startet also mit Signalisierungsfrequenz (f_e) die Zählung der Anzahl der Taktimpulse, die zwischen diesem Anfang der Zählung und dem Anfang des im zugeordneten Zeitfeld von der Station ausgegebenen Vorts beim ersten Ausgaberahmen liegen. Das erste Bit dieses Worts im zugeordneten Zeitfeld wird von der Detektionsschaltung 31 detektiert, die also ein Befehlssignal erzeugt, das den Zähler 56 stoppt. Angenommen sei, dass C. diese An ζ aiii der vom Zähler 56 gezählten Taktimpulse ist. Im folgenden Zyklus wählt die Station bei dem zweiten Ausgaberahmen als Registerbefehl 63 das am Ausgang (η - C. + 1) des Registers 60 zur Verfügung stehende Signal, wodurch die Verwirklichung einer ersten vorläufigen Klemmung mit einer Genauigkeit von einem Bit möglich ist; der Bitzähler gibt den Wert 1 beim zweiten Empfangsrahmen, und ein Speicher öl zwischen diesem Zähler 56 und dem Multiplexer 62 speichert den Befehl dieses Multiplexers.

Da der gute Betrieb des Busses eine höhere Genauigkeit als ein Bit bei der Klemmung erfordert, wird wie folgt eine ausseist genaue Klemmung verwirklicht. Der Ausgang des Schieberegisters 63 gelangt zu einer Laufzeitleitung 6h, deren Gesamtverzögerung gleich einem Bit ist und über zehn Zwischenausgänge mit Schritten von I/IO. Bit verfügt, die in einem Multiplexer 65 verschachtelt werden. Bei jedem Ausgaberahmen wählt ein Rahmenzähler 57, der nur dann startet, wenn der Zähler 56 die 1 passiert ist, den vorangehenden Zwischenausgang der Laufzeitleitung 6k derart, dass die Ausgabe jedesmal um ein Zehntel eines Bits verfrüht wird (siehe Fig. 7)· Solange das erste Bit des ausgegebenen Zeitfelds in bezug auf das Taktsignal nicht in der guten Lage ist (um von einem Taktsignal berücksichtigt zu werden, muss ein Signal es zumindest um ein bestimmtes Zeitintervall vorangehen, welche minimale Zeit Tm, vor der das Taktsignal dieses Signal nicht "sieht", die Bezeichnung Set-up-Zeit führt, und das so berücksichtigte Signal erscheint also erst nach einer Zeit t ., die die Laufzeit

pd'

des Signals in bezug auf den Taktgeber darstellt), wieder-

mm *

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^ β-

holt die &ear-Einheit 17 im Laufe ihrer Demodulationsphase und ihrer Neuausgabephase nur ( 2-^- 1 ) Bits des Worts. Wenn diese Phase schliesslich richtig ist, geht der Bitzähler 56 der Station durch Null (wobei erneut der Befehl des Multiplexers 65 in einen Speichel·· 5^ zwischen dem Zähler 57 und diesem Multiplexer einget·· hrieben wird) und steuert den Zähler 57 mit einem Belehl zum Beenden der Zählung an. Die automatische zeitliche Klemmung dieser Station wird beendet.

Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht durch das oben erläuterte Vervirklichungsbeispiel beschränkt ■wird, veil davon ausgehend mehrere Abwandlungen realisierbar sind, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten. Insbesondere bei Kabelverbindungen und nicht optisch, ist die Erfindung ebenfalls verwendbar, ohne weitere Änderung als nur in der Vervendung anderer als optoelektronischer Teile.

Leerseite

Claims

*: : : . : ::·· *··* ·* {nachqcre'cht] PHF 82 338 c—YfS— Hamburg, den 09.06.198 3 Patent anSprüche

1. Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen in einem Kommunikationsnetz mit schleifenförmiger Struktur, das eine Vielzahl von auf die Länge eine.? Busses verteilten Stationen enthält, die über einen Verbinder an die Busw an^'e-

StkLvft* kiliCH».fii tiuAt/f

schlossen sind, die je ein"eV .Aear-Klemmungseinheit) in der Busstrecke enthalten, welches Verfahren v.eiter noch eine Initierungsphase zum Zuordnen einer Zeitreferenz zu jeder Station in bezug auf einen Meister-Taktgeber der dear-Klemmungseinheit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die

]q Initierungsphase einen Teil einer Ausgabephase darstellt, die aus folgenden Schritten aufgebaut ist:

a. die Ausgabe eines sog. Ausgaberahmens von der aear-Einheit, der folgendes umfasst:

- ein Synchronisationswort, das die Ausgabe- und Initierungsphase startet;

c. die Einführung eines Worts in das der Station zugeordnete leere Feld von der Station unter der Steuerung des Ausgabebef ehls;

welche Ausgabephase von einer Empfangsphase gefolgt wird, die folgende Schritte umfasst:

a. Demodulation des Ausgaberahmens von der GLear-Einheit,

b. die erneute Ausgabe dieses demodulierten Ausgaberahmens

von der Ji ear-Einheit in Form eines sog. Empfangsrahmens,

c. Messung der Verzögerung von der Station in bezug auf den Anfang des ihr zugeordneten Felds, mit dem in der Ausgabephase die Einführung des Vorts von der Station in

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das ihr zugeordnete Feld verwirklicht wurde, d. Speicherung des ermittelten Verzögerungswerts von der Station, um bei einer folgenden Ausgabe von der Station die Einführung eines Worts in das ihr zugeordnete Feld \λχη einen dem Verzögerungswert entsprechenden Vert zu verfrühen.

2. Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einf ührunjjsschri tt der Ausgabephase ein eingeführtes Wort mehrere Bits enthält und mit einer Verzögerung von mehreren Bits in bezug auf den Anfang des leeren Feldes eingeführt wird, welche Verzögerungsmessung in der Empfangsphase eine auf der Anzahl von Verzögerungsbits basierende Messung ist, vel cht-r Emplangsphase eine andere Ausgabephase folgt, die folgende Schritte umfasst:

a. die Ausgabe eines neuen sog. Ausgaberahmens von der lear-Einheit, welcher Rahmen folgende Elemente enthält:

- ein Synchronisationswort zum Initieren der Ausgabephase,

- zumindest ein zunächst datenfreies Feld;

b. Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem der Ausgabebefehl erzeugt werden muss, unter Berücksichtigung des ermittelten Verzögerungswerts;

c. Erzeugung des Ausgabebefehls;

d. Einführung eines Worts in das der Station zugeordnete, datenfreie Feld mit einer Verzögerung geringer als oder

gleich einem Bit in bezug auf den Anfang des erwähnten Feldes und unter der Steuerung des Ausgabebefehls; welcher anderen Ausgabephase die Empfangsphase folgt. 3- Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfangsphase nach der anderen Ausgabephase so viele andere Ausgabephasen und Empfangsphasen folgen, dass das erste Bit des eingeführten Worts in das zugeordnete Feld die richtige Lage in bezug auf den Anfang des Feldes einnimmt und dass das vollständige Wort in das der Station zugeordnete Feld eingeführt wird.

k. Verfahren zum zeitlichen Klemmen von Informationen nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Wort mit

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einur Vcf/u^frmif, KLimjii'i· als ein Zuhn ' >· .1 H.i. ι c in,",'¹1'iiJu· ι wird .

3· Verfahren zum zeitlichen Kiellinien von Xnl'orriia tionun nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass die Verzögerungsmessuiiy durcJi das Zählen der Taktinipulse zwischen dem Anfang des zugeordneten Feldes und dem Anfang des in das Feld eingeführten Worts erfolgt.
6. Schleii'enföx^miges Ortsnetz zur Durchführung des

'" Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Station

a. eine Steuervorrichtung für die Felder zum Feststellen, ob sowohl in der Ausgabephase als aucli in der Empfangs-

. phase die erscheinenden Felder die der Station zugeordneten Felder sind,

b. einen Zähler zum Zählen der Verzögerung zwischen dem

Anfang des Feldes und dem Anfang des in das Feld eingeführten Vorts, welcher Zähler mit einem Eingang an die Steuervorrichtung für die Felder zum Empfangen eines den Anfang des zugeordxie ten Felds angebendes Signals angeschlossen ist, und

c. eine Klemmvorrichtung «.. üthält, von eier ein erster Eingang mit dem Ausgang des Zählers zum Empfangen des Verzögerungswerts und ein zweiter Eingang mit der Steuervorrichtung für die Felder zum Empfangen eines den Anfang des zugeordneten Felds angebenden Signals verbunden sind, welche Klemmvorrichtung einen Generator zürn Erzeugen von Ausgabebefehlen enthält und mit einem Ausgang an den Verbinder angeschlossen ist.

7· Schleifenförmiges Ortsnetz nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator der Klemmvorrichtung folgende Teile enthält:
a. ein erstes Schieberegister mit Paralleleingang und Serienausgang für die Speicherung des einzuführenden Worts, b. ein zweites Schiebergister mit mehreren, parallelen, verschobenen Ausgängen, die über einen ersten Multiplexer an einen Hefehlseingang des ersten Registers angeschlossen sind,

.... ... „--."-; ι NACHGEREIQHTj

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c. einen Impulsgeber mit iii;iialisierungsfrequenz, dessen einer Au&gang an dein erste bzw. das zweite Schieberegis-MT und an den Verbinder angeschlossen ist,

d. UUiCH speicher zum Speichern des Verzögerungswerts,

ueLeher Speicher mit einem Eingang an den Zähler zum Empfangen des Verzögerungswerts und mit einem Ausgang an den ersten Multiplexer zum Auswählen eines parallelen Au.^fjajifj^ des zweiten Registers.

ti. Sehleii'enförmiges Ortsnetz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldsteuervorrichtung

einen ersten bzw. einen zweiten Zähler mit Wortfrequenz —^ enthält, bei dein ein Eingang an den Verbinder und ein Ausgang an eine erste bzw. eine zweite Quittungseinheit angeschlossen sind.

^*-" ¹⁵ 9. Schleifenförraiges Ortsnetz nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Serienausgang des ersten Scliiebere^isters an einen Eingang einer Verzögerungsleitung mi L .St'i'ieneingang und um einen Bruchteil der maximalen g dieser Verzögerungsleitung an verschobene

2G

parallele Ausgänge angeschlossen ist, die mit einem zweiten MulLipluxer verbunden sind, der mit einem Ausgang an den Verbinder und iniL einem Befehlseingang über den Speicher an den Zähler angeschlossen ist.

K). Schleifenförmiges Ortsnetz nach einem oder mehreren der Ansprüche 6, /, 8 oder S', dadurch gekennzeichnet, dass der Bus ein optischer Bus ist.

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