DE3586872T2

DE3586872T2 - Verfahren zur gleichzeitigen uebertragung isochroner und nichtisochroner daten auf einem lokalen netz.

Info

Publication number: DE3586872T2
Application number: DE8585307799T
Authority: DE
Inventors: John Leslie Bell
Original assignee: Unisys Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2005-10-30
Also published as: CA1246177A; JPS61108287A; EP0180448A3; DE3586872D1; EP0180448A2; US4587650A; EP0180448B1; JPH0225319B2

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektronischen Kommunikation, insbesondere bezieht sie sich auf Verfahren und Einrichtungen zum gleichzeitigen Übertragen isochroner und nichtisochroner Daten über ein lokales Netzwerk.
Lokale Netzwerke enthalten eine Mehrzahl von Stationen, von denen jede einen Eingangsport und einen Ausgangsport aufweist. Diese Stationen sind als eine oder mehrere Schleifen miteinander gekoppelt, wobei der Ausgangsport jeder Station mit dem Eingangsport der nächsten Station gekoppelt ist. Weist das Netzwerk mehr als eine Schleife auf, dann sind die Schleifen paarweise durch eine oder mehrere Überbrückungsstationen untereinander gekoppelt.
Beispiele solcher lokaler Netzwerke sind in der EP-A-0 006 325 und in dem Aufsatz "Signalling and frame structures in highly decentralised loop systems" von Zafiropulo und Rothauser in 1st International Conference on Computer Communications, Washington D.C., Seiten 309-315, ACM New York beschrieben.
In der EP-A-0 006 325 wird ein Datenbussystem beschrieben, bei dem Daten zwischen einer Mehrzahl von aktiven Terminals innerhalb einer kontinuierlichen Serie von gleichen Zeitrahmen übertragen werden, wobei jeder Rahmen durch ein Steuerwort initiiert wird, das durch ein zugeordnetes Steuerterminal ausgesandt wird. Jedes Terminal hat einen Zähler und kann diesen mit demjenigen des Steuerterminals synchronisieren, entsprechend der Laufzeit der Daten vom Steuerterminal. Im Falle der partiellen Unterbrechung des Busses lassen logische Schaltungen in jedem Terminal zu, daß eines der Terminals die Funktion des Steuerterminals übernimmt, falls dieses keine Steuerworte mehr erzeugt.
In dem Artikel von Zafiropulo und Rothauser wird die Übertragung zwischen Terminals eines dezentralisierten Schleifensystems beschrieben, bei dem der Schleifencontroller, der für den Datenstrom transparent ist, eine Datenrahmenstruktur initiiert und aufrechterhält, die als Referenz des Zeitmultiplexverkehrs zwischen Terminals der Schleife dienen kann.
Isochrone Daten sind solche, die in Abschnitten durch eine Station eines Netzwerkes zu festen periodischen Intervallen ausgesandt werden. Eine Station, die alle 125 Mikrosekunden ein Datenbyte während 0,16 Mikrosekunden aussendet, sendet diese isochronen aus. Eine solche Übertragung liegt zum Beispiel dann vor, wenn Sprach- Abtastwerte eines Telefongesprächs ausgesandt werden. Nichtisochrone Daten sind solche, die alle zusammen in einem Block übertragen werden. Sendet eine Station zum Beispiel 70 Datenbytes auf einmal in einem zusammenhängenden Block von Bytes aus, so ist dies eine nichtisochrone Übertragung. Eine solche Übertragung liegt zum Beispiel vor, wenn eine Aufzeichnung oder ein Datensatz von einer Station zur anderen übertragen wird.
Ein wichtiger Parameter eines lokalen Netzwerkes ist die Zeit, die notwendig ist, Daten von einem Eingangsport einer Station zum Ausgangsport zu übertragen. Vorzugsweise ist diese Verzögerung kurz, weil bestimmte Daten von isochronen Daten (zum Beispiel Telefongespräch-Abtastwerte) alle Stationen der Schleife eines lokalen Netzwerkes innerhalb einer oberen Zeitgrenze durchlaufen müssen. Je kürzer also die Verzogerungen pro Station sind, um so größer kann die Anzahl der Stationen einer Schleife sein. Ein anderer wichtiger Parameter eines lokalen Netzwerkes ist der Aufwand von Schaltungen, die jede Station braucht, um isochrone und nichtisochrone Daten in dem Netzwerk zu übertragen. Vorzugsweise ist der Aufwand dieser Schaltungen minimal, so daß die Kosten für weitere Stationen niedrig sind.
Sowohl die Verzögerung einer Station als auch der Aufwand von Schaltungen einer Station zur Übertragung in dem Netzwerk sind abhängig von dem Verfahren, nach dem Daten auf dem Netzwerk übertragen werden. Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum gleichzeitigen Übertragen isochroner und nichtisochroner Daten einem lokalen Netzwerk vorzuschlagen, bei dem Verzögerungen und Schaltungsaufwand in den Stationen des Netzwerkes reduziert werden.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe sowie weitere werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, und zwar durch ein Verfahren, bei dem isochrone und nichtisochrone Daten gleichzeitig übertragen werden. Das Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- Zirkulieren eines ersten einzigartigen Signalmusters und mindestens ein Auftreten eines zweiten einzigartigen Signalmusters mit einem konstanten Zeitabstand zwischen jedem einzigartigen Signalmuster und dem nächsten in der Schleife eines lokalen Netzwerkes;
- Abzählen mit einer festen Geschwindigkeit in einer der Stationen, beginnend mit dem Empfang des ersten einzigartigen Signalmusters;
- Einschreiben nichtisochroner Daten in die Schleife und Abspeichern eines Signals in diese eine Station, das den Zählerstand während des Einschreibens aufgibt;
- Wiederabzählen mit der festen Geschwindigkeit in dieser Station, beginnend beim nächsten Empfang des ersten einzigartigen Signalmusters;
- Aussenden eines Steuercodes, der angibt, daß die nichtisochronen Daten entfernt werden können, in die Schleife, wenn das Wiederabzählergebnis mit dem durch das gespeicherte Signal repräsentierten Zählerstand übereinstimmt;
- Einschreiben isochroner Daten einer anderen Station zu einem vorbestimmten Zeitpunkt unmittelbar nach Empfang jedes der einzigartigen Signalmuster.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 ein lokales Netzwerk, das die vorliegende Erfindung enthält;
Fig. 2 das Format, in dem die isochronen und nichtisochronen Daten in dem Netzwerk nach Fig. 1 umlaufen; und
Fig. 3 eine Station des Netzwerkes der Fig. 1, die isochrone und nichtisochrone Daten entsprechend dem Format nach Fig. 2 aussendet und empfängt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt ein lokales Netzwerk, das zwei Übertragungsschleifen 11 und 12 aufweist. Jede der Schleifen 11 und 12 besteht aus einer Mehrzahl von Stationen 13, und jede Station hat einen Eingangsport 13a und einen Ausgangsport 13b. Alle Stationen einer Übertragungsschleife sind durch einen Übertragungsweg (z. B. eine Glasfaser) in Serie geschaltet, so daß der Eingangsport einer Station mit dem Ausgangsport der nächsten Station verbunden ist.
Wenn eine Station einer Schleife eine Nachricht zur nächsten Station derselben Schleife überträgt, so läuft die Nachricht von der aussendenden Station um die Schleife durch alle Stationen zurück zur aussendenden Station. Sobald die Nachricht die Station passiert, die die Nachricht empfangen soll, erkennt diese ihre eigene Adresse als die Bestimmungsadresse der Nachricht und dupliziert die Nachricht intern für die eigene Benutzung. Die empfangende Station kann außerdem die Statusbits der Nachricht, die in der Schleife umläuft, modifizieren, um dem Sender anzuzeigen, daß die Nachricht empfangen wurde. Sobald also die Nachricht zur aussendenden Station zurückkehrt, kann diese die Nachricht aus der Schleife entfernen.
In dem lokalen Netzwerk nach Fig. 1 ist auch eine Überbrückungsstation 14 vorgesehen, die es ermöglicht, daß Nachrichten von irgendeiner Station der Schleife 11 zu einer beliebigen Station der Schleife 12 gelangen, und umgekehrt. Sobald eine Station der Schleife 11 eine Nachricht zu einer Station der Schleife 12 sendet, ergibt sich folgender Verlauf. Zunächst durchläuft die Nachricht der aussendenden Station der Schleife 11 die Schleife bis zur Überbrückungsstation. Die Überbrückungsstation erkennt eine Adresse in der Nachricht als solche, die zu einer Station in der Schleife 12 gehört. Die Überbrückungsstation kopiert diese Nachricht und modifiziert das Statusbit in der Nachricht, die in der Schleife 11 umläuft, um anzuzeigen, daß sie die Nachricht erhalten hat. Sobald die Nachricht zu der Station zurückkehrt, die die Nachricht ursprünglich auf die Schleife 11 gegeben hat, entfernt diese Station die Nachricht aus der Schleife.
Anschließend bringt die Überbrückungsstation 14 die Nachricht auf die Schleife 12. Sobald die Empfangsstation in der Nachricht ihre Adresse erkennt, dupliziert sie diese Nachricht. Auch hier wird das Statusbit, das den Empfang angibt, modifiziert, wenn die Nachricht die Empfangsstation durchläuft. Sobald die Nachricht wieder bei der Überbrückungsstation anlangt, entfernt diese die Nachricht aus der Schleife 12.
Damit die Nachrichten die Schleifen 11 und 12, wie oben beschrieben, durchlaufen können, muß jede der Stationen einen Teil der Nachricht kurzzeitig speichern, wenn diese die Station durchläuft. Mit anderen Worten, jede dieser Stationen verzögert die Nachricht beim Durchlauf durch die Schleife um einen bestimmten Betrag Δt. Diese Verzögerung wird benötigt, damit die Station die für sie bestimmte Nachricht erkennen kann, oder auch die Nachricht durch sie ausgesandt wurde. Außerdem ist in jeder Station ein gewisser Aufwand an Logik erforderlich, um die vorstehend beschriebenen Entscheidungen zu treffen. Mit der vorliegenden Erfindung werden die Verzögerungen, die jede Station einführt, und der Aufwand an logischen Schaltungen jeder Station erheblich reduziert.
Um zu zeigen, wie dies erreicht wird, wird Bezug auf die Fig. 2 genommen, aus der das Format der Nachrichten hervorgeht, die in den Schleifen 11 und 12 umlaufen. Das Format besteht aus einer Mehrzahl von Rahmen, die als Rahmen 0, Rahmen 1, usw. bezeichnet sind. Jeder Rahmen besteht aus derselben, vorbestimmten Anzahl von Bytes. Die Anzahl ist so gewählt, daß sich 150 Mikrosekunden ergeben, wenn sie durch die Geschwindigkeit geteilt wird, mit der die Bytes in der Schleife umlaufen. Somit empfängt jede Station einer Schleife alle 125 Mikrosekunden einen vollständigen Rahmen an ihrem Eingangsport.
Als Beispiel wird angenommen, daß an dem Eingangsport jeder Station Bits mit einer Geschwindigkeit von 50 Megabits pro Sekunde empfangen werden. Dann beträgt die Anzahl von Bytes in jedem Rahmen 125 Mikrosekunden multipliziert mit 50 Megabits pro Sekunde, dividiert durch 8, so daß sich 781 1/4 ergibt. Alle diese Bytes befinden sich in jeweils einem Rahmen, wie in Fig. 2 gezeigt.
Die ersten 10 1/4 Bytes jedes Rahmens sind Freizeichen. Das nächste Bite des allerersten Rahmens ist ein Indexrahmen-Signalmuster (IFQ), während das nächste Byte der verbleibenden Rahmen ein Folgerahmen-Signalmuster (FFQ) ist. Jedem IFQ- und FFQ-Byte folgen zehn Zeitschlitze, die je aus 77 Bytes bestehen.
Das Bezugszeichen 20 in Fig. 2 zeigt an, wie die Bytes innerhalb jedes Zeitschlitzes zugeteilt sind. Das erste Byte ist ein Steuerbyte CCL, das Steuerinformationen enthält. Ein Hexadezimalcode D3 zeigt an, daß der Zeitschlitz frei ist und durch jede beliebige Station benutzt werden kann, eine nichtisochrone Nachricht auszusenden. Ein Hexadezimalcode D5 zeigt an, daß der Zeitschlitz belegt ist und eine nichtisochrone Nachricht enthält. Ein Hexadezimalcode 8F zeigt an, daß der Zeitschlitz isochrone Datenkanäle enthält.
Enthält der Zeitschlitz eine nichtisochrone Nachricht, so enthalten die nächsten beiden Bytes nach dem Steuerbyte die Bestimmungsadresse (DA) zu der Nachricht. Das heißt, DA ist die Adresse derjenigen Station, die die Nachricht empfangen soll. Die nächsten zwei Bytes nach der DA-Adresse enthält die Adresse derjenigen Station, die die Nachricht ausgesandt hat (die Quellenadresse SA). Alle verbleibenden Bytes in dem Zeitschlitz enthalten die tatsächliche isochrone Nachricht zuzüglich irgendwelcher Statusbits und Fehlerprüfbits, die benötigt werden.
Enthält der Zeitschlitz dagegen isochrone Daten (das heißt das Steuerbyte ist 8F), so ist jedes Byte nach dem Steuerbite ein Byte eines getrennten unabhängigen Kanals von isochronen Daten. Jede Station kann ein Byte isochroner Daten im Kanal 0 jedes Rahmens übertragen, eine andere Station ein Byte isochroner Daten im Kanal 1 jedes Rahmens usw. Welcher Kanal einer bestimmten Station zugeordnet wird, wird dadurch bestimmt, daß eine der Stationen der Schleife als Masterkontroller bezeichnet wird. Dann fordert eine Station, die isochrone Daten aussenden will, einen Kanal an, dem sie eine nichtisochrone Nachricht an den Masterkontroller schickt. Unabhängig davon sendet der Masterkontroller eine nichtisochrone Nachricht an die anfragende Station, die anzeigt, welcher Kanal benutzt werden kann. Hat die anfragende Station die Benutzung des isochronen Kanals abgeschlossen, so sendet sie eine nichtisochrone Nachricht an den Masterkontroller, die anzeigt, daß der Kanal wieder einer anderen Station zugeordnet werden kann.
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine bevorzugte Kodierung der Bytes innerhalb des Rahmens, wie sie innerhalb der Schleife von einer Station zur nächsten gesandt werden. Ein logisches Eins-Bit ist für eine Periode eine höhere Frequenz, ein logisches Null-Bit beträgt die Hälfte der Eins-Bit-Frequenz und ein Freizeichen hat ein Viertel der Eins-Bit-Frequenz. Somit ist ein Freizeichen eine einzigartige Wellenform, die nicht aus den Eins- und Null-Frequenzen besteht und an keiner Stelle des Rahmens auftritt außer am Anfang.
Mit dieser vorstehend beschriebenen Kodierung ist das IFQ-Byte als das erste Byte definiert, das unmittelbar nach einer Serie von Freizeichen folgt, vorausgesetzt, daß das Byte ein bestimmtes vorher zugeordnetes Bit- Muster aufweist. In ähnlicher Weise ist das FFQ-Byte als das allererste Byte definiert, das unmittelbar nach einer Folge von Freizeichen folgt, vorausgesetzt, es hat ein anderer vorbestimmtes Bit-Muster. Vorzugsweise sind die speziellen Bit-Muster, die für das IFQ- und das FFQ- Byte benutzt werden, deutlich voneinander verschieden, so daß sie auch dann erkannt werden können, wenn einige Bits invertiert wurden. Zweckmäßigerweise ist das FFQByte eine Hexadezimale 25 und das IFQ-Byte eine Hexadezimale 19.
Die Anzahl von Rahmen, die in einer bestimmten Schleife auftreten, hängt von der Gesamtverzögerung in der Schleife ab. Diese wiederum wird durch die Anzahl von Stationen der Schleife, der Anzahl von Bytes, die jede Station kurzzeitig zwischen ihren Eingangs- und Ausgangsports speichert, und der Kabelverzögerung zwischen den Stationen bestimmt. Wird zum Beispiel angenommen, daß 1000 Stationen in der Schleife 11 sind, daß jede Station zwischen ihren Eingangs- und Ausgangsports drei Bytes kurzzeitig speichert und daß die Kabelverzögerung unwesentlich ist. Dies bedeutet, daß 3000 Bytes in der Schleife gespeichert sind. Jeder Rahmen nach Fig. 2 besteht aus 781 Bytes, so daß eine Gesamtsumme von vier Rahmen in der Gesamtschleife umläuft.
Tatsächlich befinden sich zu jedem einzelnen Zeitpunkt nur drei volle Rahmen und ein Teil des vierten Rahmens in der Schleife. Dies kommt daher, weil die Schleife nur 3000 Bytes speichert. Um die verbleibenden Bytes zu speichern, muß eine Station eine zusätzliche Verzögerung aufweisen, um alle die Bytes aufzunehmen, die die Schleife sonst nicht speichern kann. Dies wird in Fig. 1 angedeutet, indem die Rahmen 1, 4 und 3 in der Schleife vollständig enthalten sind, während der Rahmen 2, angedeutet durch das Bezugszeichen 15, sich nur teilweise in der Schleife befindet und zum anderen Teil in einer der Stationen 13 kurzzeitig gespeichert ist. Vorzugsweise ist diese Station die Hauptstation, die am Anfang das Netzwerk durch Aussenden der IFQ- und FFQ-Bytes zu periodischen Zeitintervallen formatiert.
In Verbindung mit Fig. 3 wird nun die Aufbereitung und die internen Abläufe einer typischen Station 13 beschrieben. Frequenz-kodierte Daten gelangen an den Eingangsport 13a der Station und werden einem phasenverriegelten Oszillator (PLO) 30 zugeführt. Der Oszillator 30 erzeugt einen Bit-Takt (BIC) aus den frequenz-kodierten Daten, und außerdem wandelt er die frequenz-kodierten in die Binärdaten (BD) um, wobei ein hoher Spannungskegel eine EINS und ein niedriger Spannungskegel eine NULL bedeutet.
Der Bit-Takt BIC und die Binärdaten BD werden über Leitungen 31 bzw. 32 an ein Serien-Parallel-Schieberegister 33 geleitet, so daß die Bits zu Bytes gesammelt werden. Nachdem ein Byte vorliegt, wird es in ein Halteregister (HR) 34 übertragen. Diese Übertragung wird abhängig zu einem Byte-Takt (BYC) durchgeführt, der durch den Oszillator 30 auf eine Leitung 35 gegeben wird. Werden Freizeichen empfangen, werden keine Byte-Takte erzeugt. Der erste Byte-Takt tritt auf, nachdem die ersten acht Binärdatenbits BD in das Schieberegister 33 gelangt sind, der nächste Byte-Takt tritt acht Bit-Takte später auf, usw.
Vom Halteregister 34 gelangen Daten über Leitungen 37 zu einem Multiplexer 38, und von diesem gelangen die Datenleitungen 39 zu einem Parallel/Serien-Schieberegister 40. Von hier an werden die Daten frequenzkodiert an den Ausgangsport 13b gegeben. Befindet sich die Station im Ruhezustand, so gelangen die Signale vom Eingangsport über die Komponenten 32, 33, 34, 37, 38, 39 und 40 an den Ausgangsport.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist außerdem ein Zähler 41 vorgesehen, der einen Takteingang CK hat, der über eine Leitung 35 angeschlossen ist, um den Byte-Takt BYC zu empfangen. Im Betrieb teilt der Zähler 41 das BYC-Signal durch 77 und gibt jedesmal ein Zeitschlitz- Startsignal (SOS) auf eine Leitung 42, wenn 77 Byte- Takt-Signale empfangen wurden.
Leitung 42 ist an den Takteingang eines anderen Zählers 43 angeschlossen. Dieser wird jedesmal dann fortgeschaltet, wenn ein neuer Zeitschlitz beginnt, die Station zu passieren. Dementsprechend enthält der Zähler 43 einen Zählerstand von NULL, wenn der Schlitz 0 die Station durchläuft, und er enthält den Zählerstand EINS, wenn der Schlitz 1 die Station durchläuft, usw. Das Signal SOS wird benutzt, den Zähler 43 fortzuschalten, da es am Beginn jedes neuen Zeitschlitzes einen Impuls aufweist.
Um die Zähler 41 und 43 zu initialisieren, ist ein Decoder 44 vorgesehen. Er empfängt die Halteregistersignale auf den Leitungen 37, und er empfängt außerdem ein Signal BY1 auf einer Leitung 45 von dem PLO, das anzeigt, wenn das allererste Byte eines Rahmens im Halteregister steht. Ist das Bit-Muster im Halteregister gleich einem IFQ-Signal, wenn das Signal BY1 auftritt, so sendet der Decoder ein Rückstellimpuls über eine Leitung 46 aus, um den Anschluß R des Zählers 43 zurückzustellen. Stellt der Decoder entweder IFQ- oder ein FFQ-Signal im Halteregister fest, wenn das BY1 auftritt, so sendet es einen Rückstellimpuls über eine Leitung 47 an den Rückstellanschluß R des Zählers 41.
Der Zählerstand im Zähler 43 gelangt über Leitungen 48 an die Adreßeingänge AD eines Schreib/Lese-Speicher (RAM) 49. Dieses RAM enthält entsprechende Ein-Bit-Worte für jeden Zeitschlitz der Schleife. Vom RAM gelesene Daten (DO) werden auf eine Leitung 50 gegeben, während geschriebene Daten (DI) über eine Leitung 51 in das RAM gelangen. Ein Schreibimpuls (WA) wird durch eine Leitung 52 zugeführt. Diese Leitungen sind an eine Steuerschaltung 53 angeschlossen, die zweckmäßigerweise ein Mikroprozessor ist.
Andere Signale, die die Steuerschaltung 53 empfängt, sind der Byte-Takt BYC auf Leitung 35, das Zeitschlitz- Startsignal (SOS) auf Leitung 42 und der Inhalt des Halteregisters auf Leitung 37. Diese Signale werden benutzt, um Daten auf die Kommunikationsschleife zu bringen oder von dieser abzunehmen.
Am Beginn eines jeden Sendevorganges prüft der Controller 53 zunächst das Signal SOS. Sobald dieses auftritt, prüft der Controller 53 den Inhalt des Halteregisters 34. Enthält das Halteregister einen Leercode (83) und hat die Station nichtisochrone Daten auszusenden, dann wandelt es den Leercode in einen Vollcode (D5) um, indem es ein D5 über Leitungen 55 aussendet und den Multiplexer 38 anweist, diese Signale für einen Byte-Zeitraum passieren zu lassen. Der Controller gibt dann ein Signal auf die Leitung 54, das den Multiplexer 38 anweist, die auszusendenden Daten passieren zu lassen (XMTDATA).
Außerdem schreibt der Controller 53 eine binäre EINS in den Speicher 49 an der Adresse, die im Zähler 43 steht, indem er eine EINS auf die Leitung 51 gibt und die Leitung 52 mit Impulsen versorgt. Danach wird das Signal XMTDATA so lange weiter ausgesandt, bis der Controller 53 das nächste SOS-Signal empfängt. Hierdurch stoppt der Controller 53 das Aussenden von Daten, indem er ein Signal auf die Leitung 54 gibt, das veranlaßt, daß der Multiplexer 38 Signale vom Halteregister passieren läßt.
Danach überprüft der Controller 53 den Inhalt des Halteregisters bei Empfang jedes SOS-Signals. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Halteregister 34 ein Voll-Signal (D5) enthält, überprüft der Controller 53 die vom RAM 49 an der Adresse des Zählers 43 gelesenen Daten. Sind die DO- Daten eine EINS, so enthält der gerade die Station durchlaufende Zeitschlitz ein Voll-Signal, da die Station vorher nichtisochrone Daten eingeschrieben hatte. Somit markiert der Controller 53 den Rahmen als leer, indem er einen Leer-Code (83) auf den Leitungen 55 erzeugt und diese den Multiplexer 38 während eines Byte- Taktes zuführt. Danach gibt er den Inhalt des Halteregisters 34 durch den Multiplexer. Der Controller 53 schreibt auch ein NULL-Bit in das RAM 49 an der durch den Zähler 43 angegebenen Adresse.
Zum Empfang einer nichtisochronen Nachricht überprüft der Controller 53 den Inhalt des Halteregisters 34 bei Empfang jedes SOS-Signals, um zu bestimmen, ob diese den Voll-Code (D5) enthält. Ist dies der Fall, so überprüft der Controller den Inhalt des Halteregisters 34 während der nächsten beiden Byte-Takte BYC, um festzustellen, ob die Bestimmungsadresse DA der Stationsadresse entspricht. Stimmen die Bestimmungsadresse DA und die Stationsadresse überein, so kopiert der Controller 53 den Inhalt des Halteregisters 34 bei jedem Byte-Takt BYC bis das nächste SOS-Signal empfangen wird.
Als nächstes soll angenommen werden, daß die Station isochrone Daten aussenden soll. In diesem Fall überprüft der Controller 53 den Inhalt des Halteregisters 34 bei Empfang des SOS-Signals, um festzustellen, ob das Halteregister den Steuercode (8F) für isochrone Daten enthält. Ist dies der Fall, so zählt der Controller 53 jeden empfangenen Byte-Takt, bis die Station, die vorher zugeordnet war, erreicht ist. Sobald dies auftritt, sendet der Controller 53 ein Signal auf die Leitung 54, wodurch veranlaßt wird, daß der Multiplexer 38 das XMT- DATA-Signal für den Zeitraum eines Bytes passieren läßt, wonach der Inhalt des Halteregisters 34 wiederum den Multiplexer passiert. Soll die Station in ähnlicher Weise isochrone Daten lesen, so speichert der Controller 53 den Inhalt des Halteregisters, wenn der Byte-Zähler anzeigt, daß das Halteregister den vorher zugeordneten Kanal enthält.
Ein Merkmal des vorstehend beschriebenen Netzwerkes besteht darin, daß jede Station nur eine sehr kleine Verzögerung zwischen ihren Eingangs- und Ausgangsports einfügt. Anders als die durch das Serien/Parallel-Schieberegister 33 und das Parallel-Schieberegister 40 eingeführten Verzögerungen beträgt die Verzögerung zwischen dem Eingangsport und dem Ausgangsport nur einen Zeitraum von einem Byte, was durch das Halteregister 34 bewirkt wird.
Deutlich höhere Verzögerungen wären erforderlich, wenn jede Station, die die Übertragung von nichtisochronen Nachrichten initiiert, die Quellenadresse der Nachrichten an ihrem Eingangsport vergleichen müßte, um zu bestimmen, wann diese Nachricht die gesamte Schleife durchlaufen hat, damit sie den Zeitschlitz-Steuercode von VOLL auf LEER verändern könnte. Insbesondere müßten der Zeitschlitz-Steuercode, die Quellenadresse SA und alle Bytes dazwischen (das heißt die Bestimmungsadreßbytes DA) durch entsprechende Verzögerung in der Station zwischen dem Eingangsport und dem Ausgangsport gespeichert werden.
Aber bei der Station nach Fig. 3 wird die Quellenadresse einer Nachricht nicht verglichen, um festzustellen, ob sie diese Nachricht ausgesandt hatte. Statt dessen signalisieren die Zähler 41 und 43 und das RAM 49 die Rückkehr der ausgesandten Nachricht. Diese Komponenten sind in der Lage, die Rückkehr der ausgesandten Nachricht zu signalisieren, da der erste Rahmen auf dem Übertragungsnetzwerk von den folgenden Rahmen unterschieden werden kann. Dies insbesondere, wenn das IFQ-Byte anders ist als das FFQ-Byte.
Ein anderes Merkmal des vorstehend beschriebenen Netzwerkes besteht darin, daß in der Überbrückungsstation nur ein geringer Schaltungsaufwand erforderlich ist, um einen Zeitschlitz von VOLL nach LEER zu verändern. Es wird daran erinnert, daß die Überbrückungsstation Nachrichten von irgendeiner Station einer Schleife empfängt und diese auf die andere Schleife überträgt, wobei die Quellenadresse (SA) die Adresse derjenigen Station enthält, die die Nachricht ausgesandt hat. Eine Überbrückungsstation, die mit Adressenvergleich arbeitet, um zu bestimmen ob sie die empfangene Nachricht ausgesandt hatte, würde ein Adressenhalteregister und einen Komperator für jede Nachricht benötigen, die sie zur gleichen Zeit auf dem Netzwerk haben kann. Bei dem vorstehend beschriebenen Netzwerk jedoch benötigt die Überbrückungsstation lediglich die Komponenten 41, 43 und 53, um festzustellen, ob eine empfangene Nachricht diejenige ist, die sie ursprünglich ausgesandt hatte.
Ein weiteres Merkmal des beschriebenen Netzwerkes besteht darin, daß das zum Ändern eines Zeitschlitzes von VOLL nach LEER benutzte Verfahren sehr zuverlässig ist. Wie bereits erwähnt, sind die IFQ- und FFQ-Bytes auch dann feststellbar, wenn einige ihrer Bits invertiert wurden. Diese Bytes sind die einzigen, die die Funktion der Schaltungskomponenten 41, 43 und 49 beeinträchtigen. Deshalb werden diese Komponenten ohne Fehler signalisieren, wenn eine Nachricht in einer Schleife umgelaufen ist und den ursprünglichen Sender der Nachricht wieder erreicht, wenn Bits während der Übertragung invertiert werden. Im Vergleich dazu wird eine Adressenvergleichsschaltung die Rückkehr der ausgesandten Nachricht nicht feststellen, wenn Bits der Quellenadresse während der Übertragung invertiert wurden.
Ein weiteres Merkmal des beschriebenen Netzwerkes besteht darin, daß der Zähler 43 in jeder Station, der die Zeitschlitze verfolgt, bei jedem Durchlauf des IFQ-Bytes erneut initialisiert wird. Tritt nun aufgrund von Störungen ein Übergangsfehler im Zähler auf, so wird dieser Fehler eliminiert, wenn das nächste IFQ-Byte empfangen und der Zähler erneut synchronisiert wird.
Ein weiteres Merkmal des beschriebenen Netzwerkes besteht darin, daß jede beliebige Anzahl von Rahmen in das Netzwerk eingefügt und von diesem entfernt werden, ohne die Arbeitsweise der verbleibenen Stationen zu verändern. Werden Rahmen hinzugefügt, so zählt der Zähler 43 einfach bis zu einer größeren Zahl. Werden Rahmen fortgelassen, zählt der Zähler 43 einfach nur bis zu einer kleineren Anzahl. Rahmen können hinzugefügt oder entfernt werden, wenn Stationen zu dem Netzwerk hinzugefügt oder von diesen entfernt werden.
Schließlich besteht ein weiteres Merkmal des beschriebenen Netzwerkes darin, daß die Hauptstation 15, die anfangs die IFQ- und FFQ-Bytes aussendet, nicht die Anzahl der Stationen des Netzwerkes kennen muß, bevor eine Übertragung beginnt. Die Station sendet lediglich ein IFQ-Byte aus, und anschließend sendet sie alle 125 Mikrosekunden ein FFQ-Byte aus, bis das IFQ-Byte zurückkommt. Dann stellt die Hauptstation ihre interne Verzögerung so ein, daß das FFQ-Byte 125 Mikrosekunden nach dem letzten FFQ-Byte erneut ausgesandt wird.
Vorzugsweise speichert die Hauptstation intern für sich selbst die Gesamtanzahl von Rahmen, die sich in dem Netzwerk befinden. Dies erfolgt durch Abzählen aller Rahmen, die sie nach dem ersten IFQ-Byte aussendet, bis zur Rückkehr des ersten IFQ-Byte. Nachdem der Zählerstand gespeichert wurde, zählt die Hauptstation die Rahmen durch Abzählen des BY1-Signals, nachdem die Gesamtanzahl von Rahmen empfangen wurde, absorbiert die Hauptstation das IFQ-Byte, das sie vorher ausgesandt hat, und erzeugt ein neues.
Ein bevorzugtes Lokalnetzwerk sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Netzwerkes ist gemäß der Erfindung im Detail beschrieben worden. Es können jedoch zusätzlich Modifikationen an diesen Details vorgenommen werden, ohne sich von der Erfindung zu entfernen, und zwar können alle Zeitschlitze der Fig. 2 zur Darstellung nichtisochroner Daten verwandt werden. In einem solchen Fall kann eine Station nach wie vor das IFQ-Byte in Verbindung mit den dazugehörigen Zählern 41 und 43 benutzen, um zu bestimmen, wann vorher ausgesandte Daten entfernt werden müssen. Dementsprechend ist die Erfindung also nicht beschränkt, sondern wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

1. Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung sowohl isochroner als auch nichtisochroner Daten in einem Kommunikationsnetz (10), das eine Mehrzahl von Stationen (13) mit entsprechenden Eingangs- und Ausgangsports (13a, 13b) aufweist, die seriell miteinander in einer Schleife (11) gekoppelt sind; gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Zirkulieren eines ersten einzigartigen Signalmusters (IFQ) und mindestens eines Auftretens eines zweiten einzigartigen Signalmusters (FFQ) mit einem konstanten Zeitabstand zwischen jedem einzigartigen Signalmuster und dem nächsten in der Schleife (11);

- Abzählen mit einer festen Geschwindigkeit in einer der Stationen (13), beginnend mit dem Empfang des ersten einzigartigen Signalmusters;

- Einschreiben nichtisochroner Daten in die Schleife (11) und Abspeichern eines Signals in diese eine Station (13), das den Zählerstand während des Einschreibens aufgibt;

- Wiederabzählen mit derselben Geschwindigkeit in dieser Station (13), beginnend beim nächsten Empfang des ersten einzigartigen Signalmusters (IFQ);

- Aussenden eines Steuercodes, der angibt, daß die nichtisochronen Daten entfernt werden können, in die Schleife (11), wenn das Wiederabzählergebnis mit dem durch das gespeicherte Signal repräsentierten Zählerstand übereinstimmt; und

- Einschreiben isochroner Daten einer anderen Station (13), gleichzeitig mit den vorgenannten Schritten, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt unmittelbar nach Empfang jedes der einzigartigen Signalmuster (IFQ, FFQ).

2. Verfahren zur Übertragung nichtisochroner Daten in einem Kommunikationsnetz, das eine Mehrzahl von Stationen (13) mit entsprechenden Eingangs- und Ausgangsports (13a, 13b) aufweist, die seriell miteinander in einer Schleife (11) gekoppelt sind; gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Zirkulieren eines einzigen Auftretens eines einzigartigen Signalmusters (FFQ);

- Abzählen mit einer festen Geschwindigkeit in einer der Stationen (13), beginnend mit dem Empfang des einzigartigen Signalmusters;

- Wiederabzählen mit derselben Geschwindigkeit in dieser Station (13), beginnend beim nächsten Empfang des ersten einzigartigen Signalmusters (IFQ); und

- Aussenden eines Steuercodes (CTC), der angibt, daß die nichtisochronen Daten entfernt werden können, in die Schleife (11), wenn das Wiederabzählergebnis mit dem durch das gespeicherte Signal repräsentierten Zählerstand übereinstimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Unterschritte:

- Vorsehen eines Speichers (4) in dieser einen Station (13), der entsprechende Speicherplätze für jeden Zählschritt aufweist, der während des Abzählens auftritt;

- Abspeichern eines Bit an dem Speicherplatz, der dem Zählschritt zugeordnet ist, der beim Abzählen während des Einschreibens nichtisochroner Daten erreicht wird; und

- sequentielles Auslesen aus den Speicherplätzen, die jedem Zählschritt entsprechen, die während des Wiederabzählens erreicht werden, und wobei beim Auslesen des einen Bit dieses als ein Nullbit wieder eingeschrieben und das Aussenden des Steuercodes im entsprechenden Schritt erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschreiben von nichtisochronen Daten die Unterschritte des Einschreibens einer Quellenadresse (SA), die die eine Station (13) als Quelle der nichtisochronen Daten identifiziert, des Einschreibens einer Bestimmungsadresse (DA), die die Station angibt, die die nichtisochronen Daten empfangen soll, und des Einschreibens eines Steuercodes (CTL), der die Anwesenheit der nichtisochronen Daten angibt, einschließt; und daß diese eine Station, nach Einschreiben der nichtisochronen Daten, die an ihrem Eingangsport auftreten, die Signale mit einer Verzögerung an ihrem Ausgangsport weitergibt, die kürzer als die Zeit ist, die zum Einschreiben der Bestimmungsadresse der Quellenadresse und des Steuercodes erforderlich ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle im Anspruch 1 aufgezählten Schritte mehrfach wiederholt werden und daß die Anzahl des Auftretens des zweiten einzigartigen Signalmusters (FFQ), das nach jedem Auftreten des ersten einzigartigen Signalmusters (IFQ) folgt, nicht immer gleich ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschreiben der isochronen und der nichtisochronen Daten durch Einschreiben entsprechender Signalfrequenzen mit nur zwei vorausgewählten Frequenzen erfolgt, und daß die ersten und zweiten einzigartigen Signalmuster (IFQ, FFQ), die in der Schleife zirkulieren, eine dritte vorausgewählte Frequenz enthalten.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste einzigartige Signalmuster (IFQ) aus einer Wellenform niedriger Frequenz und einer unmittelbar folgenden ersten Sequenz von zwei höheren Frequenzen besteht, und daß das zweite einzigartige Signalmuster (FFQ) aus der Wellenform niedriger Frequenz und einer unmittelbar folgenden zweiten Sequenz der zwei höheren Frequenzen, die an mehreren Stellen von der ersten Sequenz abweichen, besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Wiederabzählens beginnt, wenn der Eingangsport der einen Station (13) die Wellenform niedriger Frequenz, unmittelbar gefolgt durch irgendeine Sequenz der beiden höheren Frequenzen, die näher an der ersten Sequenz als an der zweiten Frequenz liegt, empfängt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

- Erzeugen des ersten einzigartigen Signalmusters am Ausgangsport einer einzigen Station (13) der Schleife (11) jedes Mal dann, wenn ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist;

- Verändern einiger der erzeugten ersten einzigartigen Signalmuster während des Zirkulierens in der Schleife; und

- Entfernen sowohl der veränderten als auch der unveränderten ersten einzigartigen Signalmuster in der einzigen Station (13), nachdem diese Signalmuster in der Schleife einmal zirkuliert sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

- Aussenden eines isolierten Auftretens des ersten einzigartigen Signalmusters (IFQ) aus dem Ausgangsport der einzigen Station (13);

- Messung des Zeitraums, den das isolierte Auftreten des ersten einzigartigen Signalmusters benötigt, um einmal in der Schleife zu zirkulieren, in der einzigen Station; und

- Bemessung des vorbestimmten Zeitintervalls gleich dem kleinsten Vielfach des Rahmenzeitraums, der zumindest genauso groß wie der gemessene Zeitraum ist.