DE3685935T2

DE3685935T2 - Kommunikationssystem zur uebertragung kleiner digitaler nachrichtenbloecke und grosser digitaler nachrichtenbloecke.

Info

Publication number: DE3685935T2
Application number: DE8686308078T
Authority: DE
Inventors: Owen Lloyd C O Minnesot Nelson; Charles Leon C O Minn Rennolet
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2006-10-18
Also published as: US4763323A; CA1263721A; EP0221708B1; JPS62100044A; EP0221708A2; EP0221708A3; DE3685935D1

Description

Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf digitale Kommunikationssysteme, und insbesondere auf digitale Kommunikationssysteme, in denen eine Anzahl digitaler Handhabungsgeräte über Knoten an einen einzigen Kommunikationskanal angebunden sind.

Technologischer Hintergrund:

Digitale Übertragung über einen Kommunikationskanal ist nach dem Stand der Technik bekannt. Zur Steuerung der auf einem Kommunikationskanal auftretenden digitalen Daten-Übertragung wird ein Protokoll benötigt, um den Verkehr zu steuern oder um die Fehlerrate zu senken. Die Implementierung eines Protokolls zur Behandlung der digitalen Übertragung über einen Kanal geht auf das 'bisync' und andere 'synchrone' Protokolle der 60 iger Jahre zurück.
Ein gegebener Kommunikationskanal arbeitet mit einer gegebenen Übertragungsrate. Zwei hauptsächliche Probleme treten auf, wenn die Übertragungsrate des Kommunikationskanals erhöht wird. Diese Hauptprobleme sind die dem Übertargungsmedium eigene 'Bit'-Fehlerrate und der Synchronisationsverlust aufgrund verlorengegangener Nachrichten, oder aufgrund von Schwankungen des Zeittaktes. Diese Probleme tragen zur Gesamtfehlerwahrscheinlichkeit bei der Zustellung der ordnungsgemäßen Nachricht bei. Die Wahrscheinlichkeit einer Unzustellbarkeit der Nachricht wächst superlinear mit dem Anwachsen der Größe der gesendeten Nachricht, oder ihres Rahmens. Eine typische Lösung dieses Problems ist die Aufteilung der Daten-Nachricht auf kleine Pakete, wobei jedes Paket mit Synchronisierungs- und Fehlererkennungsdaten umrahmt ist, um den genannten Hauptproblemen entgegenzuwirken. Der Rahmungsaufwand jedoch, zum Beispiel die notwendige Zahl an 'Rahmungs - Bits', um Synchronisierung und Datenfehlererkennung zu erlangen, kann bei einer gegebenen Daten-Nachricht zu einem beträchtlichen Teil des Aufwandes der Datenübertragung über den Kommunikationskanal werden.
Weiterhin bedingt die Notwendigkeit, eine Vielzahl an Nutzern über einen einzigen Kanal zu bedienen kleine Rahmengrößen, um den Kommunikationskanal allen Nutzern verfügbar zu halten. Da die Daten-Rahmen zeitlich sequentiell gesendet werden müssen, müssen die Daten-Nachrichten zeitgeteilt multiplext werden, um den vielen Nutzern des Kommunikationskanals die gleiche Antwortmöglichkeit zu gewährleisten. Einige Techniken sind nach dem Stand der Technik entwickelt worden; um dieses zeitgeteilte Multiplexen für eine Vielzahl an Nutzern zu ermöglichen, die an den gleichen Kommunikationskanal angebunden sind. Eine gebräuchliche Technik ist unter dem Begriff 'token passing' bekannt. Ein 'token', ein spezielles Bit-Muster, zirkuliert auf dem Kommunikationskanal sequentiell zwischen den verschiedenartigen Nutzern und nur der Nutzer, der den 'token' gerade empfängt, oder einfängt ist berechtigt, eine Übertragung über den Kommunikationskanal einzuleiten. Wenn dieser Nutzer die Übertragung über den Kanal beendet hat, reicht dieser den 'token'an den nächsten festgelegten Nutzer weiter. Siehe hiezu, zum Beispiel, U.S. Patent No.4, 293,948 und U.S. Patent No.4, 464,749.
Ein anderes nach dem Stand der Technik bekanntes Protokoll ist die 'first-come flrst-serve' Methode, jeoch mit einer Kollisionserkennungs-Metllode. Dieses Protokoll wird CSMA/CD Protokoll genannt. Siehe hierzu, zum Beispiel, das U.S. Patent No.4, 464,658, das U.S. Patent No.4, 210,780 und das U.S. Patent No.4, 063,220.
Das 'token passing' und das CSMA/CD Protokoll bedingen bei gegebenen digitalen Nachrichten-Daten einen zusätzlichen Aufwand für Rahmenbildung und Fehlerdetektierung, wobei der Aufwand mit dem Anstieg des digitalen Nachrichten-Daten Kommunikationsverkehrs auf dem Kommunikationskanal exponentiell zunimmt.
Ethernet (Ethernet ist ein eingetragenes Warenzeichen der XEROX Corp.) beispielsweise, eine übliche Implementierung des CSMA/CD Protokolls, verwendet Paketgrößen und Rahmentechniken, die bei starker Belastung eine Reduzierung der Nachrichtenübertragungseffizienz von bis zu 40% bewirken könnnen, zum Beispiel, viele Nutzer gleichzeitig, oder eine große Menge zu übertragender digitaler Daten. Ein anderes Problem dieser Protokolle mit offenem Zugang ('open access') ist, daß, wenn die Blöcke der zu übertragenden Daten groß sind, und die individuellen Rahmen klein sind, die Gesamtzeit zur Übertragung der Daten sehr lang werden kann. Das liegt daran, daß sich viele Arbeitsplätze den gleichen Kommunikationskanal in kleinen Zeitintervallen teilen. Für große Block-Daten Übertragungen bedeutet dies eine ineffiziente Nutzung der Resourcen des Kommunikationskanals.
Das US-A-4340961, daß die Preambel des Oberbegriffs von Hauptanspruch 1 bildet, offenbart ein Daten-Kommunikationssystem, das einen Kommunikationskanal umfaßt, der die Übertragung kleiner digitaler Nachrichten-Daten Blöcke und großer digitaler Nachrichten-Daten Blöcke ermöglicht, das eine Vielzahl von an den genannten Kommunikationskanal gekoppelter Knoten umfaßt, wobei jeder dieser Knoten über den Kanal kommunizieren kann, und jeder angepaßt an ein digitales Handhabungsgerät angeschlossen ist. Einer der Vielzahl an Knoten ist als Haupt-Knoten vorgesehen und der Haupt-Knoten ist imstande, die Übertragung über den Kanal durch wahlweise Abfrage der anderen Knoten zu steuern. Der Haupt-Knoten legt für jeden der Vielzahl an Knoten eine Abfragepriorität fest und frägt die Knoten der Vielzahl an Knoten häufiger ab als diejenigen mit einer niedrigeren Abfragepriorität; der Haupt-Knoten ermöglicht dem gerade abgefragten Knoten entweder einen kurzen digitalen Nachrichten-Block oder einen langen digitalen Nachrichten-Block über den Kanal zu übertragen. Diese Referenz des Standes der Technik zeigt den möglichen Gebrauch von zeitlich relativ langen Rahmen für einen der digitalen Nachrichten-Blöcke auf, und erlaubt einem Benutzer die Versendung von langen Nachrichten, indem dem Benutzer ermöglicht wird, die Nachricht zu teilen, und sie in vielen endlich-langen unzusammenhängenden Zyklen zu übertragen, wobei jeder dieser Zyklen nicht länger als ein 'Pol'-Zyklus ist. Dadurch muß eine lange Nachricht geteilt, und Stück für Stück gesendet werden.
Es besteht demnach ein Bedarf an einem Kommunikationssystem, das einen einzigen Kommunikationskanal verwendet, um eine Vielzahl an Benutzern effizient bedienen zu können, und welches effizient bei der Übertragung von sowohl kleinen als auch großen Daten-Blöcken eingesetzt werden kann, je nach Wunsch der Benutzer des Kommunikationskanals.

Offenbarung der Erfindung:

Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung wird ein Kommunikationssystem zur Übertragung von kleinen digitalen Nachrichten-Blöcken und großen digitalen Nachrichten- Blöcken vorgesehen, das umfaßt:
einen gemeinsamen Kommunikationskanal zum Erleichtern der Übertragung von kurzen digitalen Nachrichten-Blöcken und langen digitalen Nachrichten-Blöcken; eine Vielzahl von an den gemeinsamen Kanal gekoppelten Knoten, von denen jeder über diesen Kanal kommunizieren kann und mit einem digitalen Handhabungsgerät koppelbar ist, wobei einer der Vielzahl an Knoten als Haupt-Knoten bestimmt wird, der zur Steuerung der Übertragung über den Kanal die anderen noten wahlweise abfrägt und der für jeden der Knoten eine Abfragepriorität festlegt und die Knoten mit einer höheren Abfragepriorität häufiger abfragt als diejenigen mit einer niedrigeren Abfragepriorität, wobei der Haupt-Knoten dem gerade abgefragten Knoten gestattet, zur Übertragung über den Kanal entweder den kurzen oder den langen digitalen Nachrichten-Block zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationssystem ein erstes Protokoll für das Senden der kurzen digitalen Nachrichten-Blöcke in einem kurzen Zeitrahmen und ein zweites Protokoll für das Senden der langen digitalen Nachrichten-Blöcke in einem langen Zeitrahmen hat, wobei die langen Zeitrahmen um mindestens zwei Größenordnungen länger sind als die kurzen Zeitrahmen; der Haupt-Knoten paßt die Abfragepriorität für jeden der Vielzahl an Knoten auf Grundlage eines vorab festgelegten Algorithmus an, und wobei der Haupt-Knoten die Abfragepriorität für jeden der Vielzahl an Neben-Knoten abhängig davon anpaßt, ob ein gegebener Knoten kürzlich eine digitale Nachrichten-Kommunikation gehabt hatte, und ob diese digitale Nachrichten-Kommunikation ein kleiner digitaler Nachrichten-Block oder ein großer digitaler Nachrichten-Block war.
Gemäß eines weiteren Gesichtpunktes dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Festlegung der Übertragung in einem Kommunikationssytem vorgesehen, das einen gemeinsamen Breitband-Kommunikationskanal, einen Haupt-Knoten und eine Vielzahl an Neben-Knoten umfaßt, wobei jeder der Knoten an den genannten Kanal gekoppelt ist, digitale Nachrichten übermitteln und empfangen kann und jeder der Knoten an ein Daten-Handhabungsgerät gekoppelt ist, Verfahren zur Festlegung der Kommunikation in dem Kommunikationssystem zur Übertragung von großen digitalen Nachrichten-Blöcken und kleinen digitalen Nachrichten-Blöcken über den Breitband- Kommunikationskanal, das folgende Schritte umfaßt:
Eine Abfragepriorität wird für jeden der Vielzahl an Neben-Knoten festgelegt; der Haupt-Knoten fragt die Neben-Knoten nacheinander ab; der Haupt-Knoten fragt die Neben-Knoten mit einer höheren Priorität häufiger ab als diejenigen mit einer niedrigeren Priorität, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
dem gerade abgefragten Neben-Knoten wird eine Kommunikation über den Kommunikationskanal zum Übertragen entweder des kurzen Nachrichten-Blockes in einem kurzen Zeitrahmen oder des langen Nachrichten-Blockes in einem langen Zeitrahmen gestattet, wobei der lange Zeitrahmen um mindestens zwei Größenordnungen länger ist ,als der kurze Zeitrahmen; und die Abfragepriorität für jeden der Neben-Knoten in Abhängigkeit davon bestimmt wird, ob ein gegebener Neben-Knoten kürzlich an einer digitalen Nachrichten-Übgertragung beteiligt war und, ob die digitale Nachrichten-Übertragung in Form eines kurzen digitalen Nachrichten-Blocks oder eines langen digitalen Nachrichten-Blocks stattgefunden hat.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Kommunikationssysten und ein Verfahren zur Steuerung der Übertragung in diesem Kommunikationssystem vor, das dem Kommunikationskanal ermöglicht, sich selbst an die Übertragungsart der Daten und an die Nutzungshäufigkeit der Benutzer anzupassen, indem die Rahmengröße um Größenordnungen geändert und der Zugang zum Kommunikationskanal durch ein Abfrage- Prioritätsschema gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, daß der Kommunikationskanal mit 95 % oder mehr Prozent der Kapazität des Kommunikationskanals genutzt werden kann, während ein zeitgeteilt multiplexter Dienst für eine Vielzahl an Benutzern einschließlich deren, die große Daten-Blöcke zu übertragen haben, vorgesehen ist. Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Kommunikationsystem zur Übertragung kleiner und großer digitaler Nachrichten-Blöcke dar. Ein Breitband- Kommunikationskanal ist zur Erleichterung der Übertragung von kleinen und großen digitalen Nachrichten-Blöcken vorgesehen. Benutzer des Kommunikationssystems sind über einen der Vielzahl an Knoten, die an den Kommunikationskanal gekoppelt sind, mit dem Kommunikationskanal verbunden. Jeder der Knoten kann über den Kommunikationskanal kommmunizieren, und jeder ist darauf ausgelegt, mit einem digitalen Handhabungsgerät, nämlich dem Benutzer des Kommunikationskanals verkoppelt zu werden. Einer der Vielzahl an Knoten ist als Haupt-Knoten vorgesehen. Der Haupt- Knoten steuert die Kommunikation auf dem Kanal durch wahlweises Abfragen der anderen Knoten. Das Kommunikationssystem umfaßt ein erstes Protokoll für die Übertragung kleiner digitaler Nachrichten-Blöcke und ein zweites Protokoll für die Übertragung großer digitaler Nachrichten-Blöcke. Der Haupt-Knoten legt die Abfragepriorität für die Vielzahl an Knoten fest, und frägt die Knoten mit einer höheren Abfragepriorität häufiger ab als jene mit einer niedrigeren Abfragepriorität. Der Haupt-Knoten erlaubt dem gerade abgefragten Knoten, über den Kanal entweder einen kleinen digitalen Nachrichten-Block oder einen großen digitalnr Nachrichten-Block zu übertragen. Weiterhin paßt der Haupt-Knoten die Abfragepriorität für jeden der Vielzahl an Knoten abhängig von einem vorherbestimmten Algorithmus an, der in einer vorzugsweisen Ausführungsform davon abhängig ist, ob die letzte Übertragung des speziellen Knotens ein kleiner oder ein großer Nachrichten-Block war und, ob dieser Neben-Knoten kürzlich an einer digitalen Nachrichten Kommunikation gehabt hatte, oder ob er der Anfrage des Haupt-Knotens geantwortet hat.
Die vorliegende Erfindung sieht im weiteren ein Kommunikationssystem vor, daß einen Zeittaktgeber für jeden der Vielzahl an Knoten umfaßt, wobei jeder Knoten einen aktiven Haupt-Knoten Status annehmen kann, wenn die Zeit während der ein Nebenknoten nicht abgefragt worden ist, ein für jeden Knoten eigenes vorab festgelegtes Zeitintervall übersteigt.
Die vorliegende Erfindung sieht außerdem ein Verfahren zur Festlegung der Kommunikation in einem Kommunikationssystem vor, das einen Breitband- Kommunikationskanal, einen Haupt-Knoten und eine Vielzahl an Neben-Knoten umfaßt, wobei jeder an den Kommunikationskanal gekoppelt ist und jeder digitale Nachrichten übermitteln und empfangen kann, wobei jeder der Vielzahl an Knoten an ein Daten-Handhabungsgerät gekoppelt ist. Das Kommunikationssystem ist für die Übermittlung von großen und kleinen digitalen Nachrichten-Blöcken vorgesehen. Das Verfahren umfaBt die folgenden Schritte:
Das Verfahren bestimmt zuerst die Abfragepriorität der Vielzahl an Neben-Knoten. Der Haupt-Knoten frägt daraufhin nacheinander jeden der Vielzahl an Neben-Knoten ab. Der Haupt-Knoten frägt die Neben-Knoten mit einer höheren Abfragepriorität häufiger ab als diejenigen mit einer niedrigeren Abfragepriorität. Das Verfahren gestattet dem gerade abgefragten Knoten über den Kommunikationskanal entweder einen kleinen Nachrichten-Block oder einen großen Nachrichten-Block zu übertragen. Das Verfahren paßt die Abfragepriorität für jeden der Vielzahl an Knoten an abhängig, ob ein gegebener Knoten kürzich an einer digitalen Nachrichten-Übermittlung beteiligt war und, ob diese digitale Nachrichten-Übermittlung ein kleiner oder ein großer Nachrichten-Block war.

kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Die folgenden Vorteile, Aufbau und Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnngen näher eräutert, in denen:
Fig. 1 ein allgemeines Block-Diagramm eines Kommunikationssytemes der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Block-Diagramm eines exemplarischen Netzwerk 'Interface' Elements ist;
Fig. 3 ein Abfrageprioritätsfeld in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Abfrage-Prozesses der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 5 ein Zustandsdiagramm eines Neben-Knotens ist, z. Bsp. eines Netzwerk 'Interface' Elements;
Fig. 6 ein Zustandsdiagramm eines Haupt-Knotens ist, z. Bsp. eines Netzwerk 'Interface' Elements;
Fig. 7 ein Leistungsvergleich bei optimaler Paketgröße für jedes Netzwerk ist; und
Fig. 8 ein Diagramm, in dem die benötige Zeit zur Übermittlung eines einzelnen digitalen Nachrichten-Datenblockes über der Anzahl an Knoten, die große digitale Nachrichten-Datenblöcke übermitteln, aufgetragen ist.

Ausführliche Beschreibung:

Figur 1 veranschaulicht ein Block-Diagramm eines Kommunikationssystems 10, das die allgemeine Umgebung der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Breitband- Kommunikationskanal 12 ist dem Kommunikationssystem 10 gemeinsam. Erwartungsgemäß kann der Kommunikationskanal 12 physikalisch die Form irgend eines physikalischen Übertragungsmediums annehmen, wie etwa verdrillte Zweidrahtleitungen, Koaxialkabal oder Gasfasermedium. Die spezielle pysikalische Gestalt des Kommunikationskanals 12 ist nicht entscheidend für die Funktionsweise des Kommunikationssystems 10. Der Kommunikationskanal 12 muß imstande sein, digitale Nachrichten-Daten zwischen den verschiedenen Benutzern des Kommunikationssystems 10 zu übermitteln oder weiterzugeben. Es sind eine Vielzahl an Benutzern, gezeigt, die an den Kommunikationskanal 12 gekoppelt sind. Im einzelnen, ist die vorzugsweise Umgebung, in der das Kommunikationssytem 10 eingesetzt wird gezeigt, die verschiedenen Nutzer des Kommunikationssystems 10 können einen Bilddatengenerator 14, einen Bilddatengenerator und Anzeige 16, ein Bilddatenarchiv und Datenbank 18, eine Bildanzeige 20, eine Fernsteuerung 22 und ein Fernspeicherdatenelement 24 umfassen. Diese Benutzer-Elemente des Kommunikationssystems 10 sind lediglich beispielhaft. Das Kommunikationssystem 10 ist in jeder Umgebung einsetzbar, in der eine Vielzahl digitaler Handhabungsgeräte dazu vorgesehen sind, an einen Kommunikationskanal 12 gekoppelt zu werden. Der Bilddatengenerator 14, der Bilddatengenerator und Anzeige 16, das Bilddatenarchiv und Datenbank 18, die Bildanzeige 20, die Fernsteuerung 22 und das Fernspeicherdatenelement 24 sind Standardgeräte und ihre genaue Funktionsweise, Beschreibung und Bauweise sind nicht entscheidend für die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung. Jedes dieser Benutzer-Elemente 14, 16, 18, 20, 22 und 24 ist an den Kommunikationskanal 12 über ein Netzwerk-Schnittstellen-Element 26, 28, 30, 32,34 und 36 in dieser Reihenfolge gekoppelt. Es liegt in der Verantwortung eines jeden Netzwerk-Schnittstellen- Elements oder Knotens, sowohl die momentane digitale Daten-Übertragung auf dem Kommunikationskanl 12 zu steuern, als auch die digitale Daten-Schnittstelle zwischen dem Netzwerk-Schnittstellen-Element, zum Beispiel 26, und dem hiermit verbundenen digitalen Handhabungsgerät, zum Beispiel dem Bilddatengenerator 14 zu handhaben. Die Arbeitsweise der speziellen Netzwerk-Schnittstellen-Elemente 26, 28, 30, 32, 34 und 36 macht das Kommunikationssystem 10 der vorliegenden Erfindung einzigartig. Die Netzwerk-Schnittstellen-Elemente 26, 28, 30, 32, 34 und 36 steuern das Kommunikationsprotokol der digitalen Daten-Übertragung, das auf dem Kommunikationskanal 12 auftritt.
Figur 2 zeigt die interne Bauweise eines beispielhaften Netzwerk-Schnittstellen- Elemente 26. Erwartungsgemäß werden auch die in Figur 1 dargestellten Netzwerk- Schnittstellen-Elemente 28, 30, 32, 34 und 36 die gleiche grundlegende Bauweise aufweisen, wie das in Figur 2 dargestellte Netzwerk-Schnittstellen-Element 26. Netzwerk- Schnittstellen-Element 26 besteht aus 3 Haupt-Blöcken, um 3 Haupt-Funktionen auszuführen.
Der parallele 'Port' 38 ist eine parallele Daten-Kommunikationsverbindung, die dazu vorgesehen ist, das Netzwerk-Schnittstellen-Element 26 mit dem zugehörigen Handhabungsgerät, nämlich dem Bilddatengenerator 14, zu verbinden. Die 'Hardware' des parallelen 'Ports' 38 besteht aus Standardteilen handelsüblicher 'Hardware' und wird so ausgewählt, daß eine Anpassung an die speziellen Parallel-Daten Anforderungen des Bilddatengenerators 14 erfolgen kann. Die spezielle Wahl der 'Hardware' für den parallelen 'Port' 38 hängt von dem speziellen digitalen Handhabungsgerät ab, mit dem das spezielle Netzwerk-Schnittstellen-Element verbunden ist. Die Wahl dieser 'Hardware' würde für jeden Fachmann der Technik einfach sein. Während erwartungsgemäß dieser parallele Port 38 als parallele Datenschnittstelle zwischen dem Netzwerk- Schnittstellen-Element 26 und dem Bilddatengenerator 14 fungiert, ist zu erkennen und zu verstehen, daß die Funktion des parallelen 'Ports' 38 einer Erleichterung der Daten- Übertragung zwischen dem Netzwerk-Schnittstellen-Element 26 und dem Bilddatengenerator 14 dient. Falls der Bilddatengenerator 14 andere Formen digitaler Daten- Übertragung erfordert oder erlaubt, zum Beispiel serielle Übertragung, dann könnte der parallele 'Port' 38 ebenso ein serieller Kommunikations-'Port', oder ein anderer 'Port', wie er vom speziellen digitalen Handhabungsgerät gefordert wird, sein. Das serielle Schnittstellen-Element 40 dient als Daten-Übertragungsverbindung zwischen dem Netzwerk-Schnittstellen-Element 26 und dem Kommunikationskanal 12. Während erwartungsgemäß die digitale Daten-Übertragung über den Kommunikationskanal 12 aus seriellen Daten-Übertragungen besteht, ist zu erkennen und zu verstehen, daß in einer anderen Umgebeung oder einer anderen physikalischen Implementierung des Kommunikationskanals 12, die serielle Schnittstelle 12 ebenso ein paralleles Schnittstellen- Element sein könnte. Die Funktion des seriellen Schnittstellen-Elements 40 dient zum Erleichtern der Daten-Übertragungen zwischen dem Netzwerk-Schnittstellen-Element 26 und dem Kommunikationskanal 12. Das serielle Schnittstellen-Element 40 besteht aus Standardteilen handelsüblicher 'Hardware'. Die speziell ausgewählte 'Hardware' hängt teilweise von den speziell gewählten physikalischen Übertragungen und dem Medium des Kommunikationskanals 12 und von dem Mikrocomputer des Netzwerk- Schnittstelllen-Elementes 26, mit dem es verbunden ist, ab. Für jeden Fachmann der Technik ist es einfach, das speziel zu verwendende Netzwerk-Schnittstellen-Element 40 auszuwählen. Der verbleibende Haupt-Block des Netzwerk-Schnittstellen-Element 26 ist der 'Mikrocomputer' 42. Der Mikrocomputer 42 dient der Unterstützung des Datenweges zwischen dem digitalen Handhabungsgerät, mit dem es verbunden ist, und dem Kommunikationskanal 12. Der Mikrocomputer 42 führt die Kommunikationsprotokolle in Abhängigkeit vom Kommunikationskanal 12 und den daran angeschlossenen Daten-Handhabungsgeräten aus. Die Protokolle zur Unterstützung des Datenweges, die durch den Mikrocomputer 42 ausgeführt werden, sind die Grundlage der vorliegenden Erfindung. Die folgende Beschreibung wird detailliert die Funktionsweise und notwendige Struktur der Arbeitsweise von Mikrocomputer 42 erklären. Während zu erwarten wäre, daß die durch den Mikrocomputer 42 zu erlangende Funktionsweise durch einen Mikrocomputer realisiert wird, gilt es zu erkennen und zu verstehen, daß andere physikalische Realisierungen, zum Beispiel eine vollständige 'Hardware' Logik ebenso betrachtet werden, und daher zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung zählen.
Jeder Knoten, die Netzwerk-Schnittstellen-Elemente 26, 28, 30, 32, 34 und 36 können über den Kommunikationkanal 12, allgemein als 'Bus' bezeichnet, mit einem der anderen Knoten mit einer digitalen Nachricht kommunizieren wollen, wobei diese aus einem kleinen digitalen Nachrichten-Block oder einem großen digitalen Nachrichten- Block bestehen kann. Kleine digitale Nachrichten-Blöcke werden typischerweise in kleinen Blöcken, oder Rahmen mit einfacher Fehlererkennung übermittelt. Kurze Rahmen einfacher Fehlererkennung ermöglichen einen effizienten Gebrauch des Kommunikationskanals 12. Ein Beispiel eines kurzen Nachrichten-Blockes würde aus einer Quellen- Adresse (ein Byte), einer Zieladresse (ein Byte), dem Nachrichtentyp (ein Byte), der Länge (ein Byte), den Daten (, die aus 0 bis 265 Bytes bestehen mögen) und einer Fehlererkennungs- oder Fehlerbehebungskodierung (ein Wort) bestehen. In der vorzugsweisen Ausführung dieser Erfindung besteht ein Byte aus 8 digitalen Informationseinheiten, und ein Wort aus 16 digitalen Informationseinheiten. Die Übermittlung kleiner digitaler Nachrichten Blöcke wird im Kommunikationssystem 10 der vorliegenden Erfindung durch ein so bezeichnetes 'Grund-Protokoll' gesteuert. Ein zweites Protokoll wird im Kommunikationssytem 10 für die Übermittlung großer digitaler Nachrichten Blöcke verwendet, dieses wird 'Daten-Protokoll' bezeichnet. Lange Nachrichten-Blöcke, oder lange Rahmen werden typischerweise mittels einer beiderseitigen Quittierungstechnik gehandhabt. Bei einer beiderseitigen Quittierungstechnik zeigt die Sendeeinheit an, daß die Daten zur Übertragung bereit sind, der Empfänger wird bestätigen, daß er zum Empfang der Daten bereit ist, die Nachricht wird in einem kontinuierlichen Block gesendet, der Empfänger bestätigt ihren Empfang, und der Sender wird die Nachrichten-Übermittlung beenden. In der vorliegenden Erfindung mögen solch große digitale Nachrichten-Blöcke in eine Vielzahl an Rahmen aufgeteilt werden, die noch größer als ein kleiner Nachrichten Block sind, jedoch nicht mehr die gesamte große zu übermittelnde Nachricht beinhalten. Während einer solchen großen Nachrichten Übermittlung, können andere Benutzer des Kommunikationssystems auf einer 'Durchschuß-Grundlage' bedient werden. Ein typischer großer digitaler Nachrichten- Block, oder Rahmen würde aus einer Quellen-Adresse (ein Byte), einer Zieladresse (ein Byte), einem Nachrichtentyp (ein Byte), einer Nachrichten-Länge (ein Byte), einer Fehlererkennungs- oder Fehlerbehebungskodierung (ein Wort) und aus 1 bis 4 Daten- Blöcken bestehen, wobei ein Daten-Block beispielsweise aus 2048 Worten besteht. Identifizierung und Fehlerkorrektur oder -erkennungswörter würden an jeden zu sendenden Daten-Blöcke angefügt werden.
Das Kommunikationsystem 10 der vorliegenden Erfindung arbeitet mit einem Netzwerk-Schnittstellen-Element 26, 28, 30, 32, 34, 36 oder Knoten, der als Haupt- Knoten arbeitet, und alle anderen Netzwerk-Schnittstellen-Elemente, oder Knoten arbeiten als Neben-Knoten. Beispielsweise kann der Netzwerk-Schnittstellen-Knoten 26 als Haupt-Knoten arbeiten, und die verbleibenden Netzwerk-Schnittstellen-Knoten 28, 30, 32, 34 und 36 arbeiten als Neben-Knoten. In einem anderen Umstand oder zu einem anderen Zeitpunkt, kann der Netzwerk-Schnittstellen-Knoten 26 einen Neben-Knoten Status erhalten, und ein bisheriger Neben-Knoten kann zum Knoten mit Haupt-Knoten Status erhoben werden. Der Haupt-Knoten ist für die Steuerung aller Übertragungen über den Kommunikationskanal 12 verantwortlich. In der vorliegenden Erfindung werden die Neben-Knoten, beipielsweise ihr Status, durch den Haupt-Knoten abgefragt. Die Neben-Knoten antworten einzeln dem Haupt-Knoten, wenn sie von diesem abgefragt werden. Die Abfrage des Haupt-Knotens an die Neben-Knoten besteht aus einem kleinen digitalen Nachrichten-Block. Die abgefragten Neben-Knoten antworten dem Haupt-Knoten mit einem kleinen Daten-Rahmen, der angibt, daß keine Dienste gefordert werden, oder daß ein Dienst über den Kommuhikationskanal 12 entweder mit einem kleinen digitalen Nachrichten-Block oder mit einem großen digitalen Nachrichten-Block gefordert wird. Wenn der Neben-Knoten einen kurzen digitalen Nachrichten-Block, typischerweise ein Rahmen mit weniger als 4.096 Informationseinheiten senden möchte, dann sendet der Neben-Knoten die Nachricht direkt in Antwort auf die Abfrage des Haupt-Knotens als einen kleinen digitalen Nachrichten-Block. Falls der abgefragte Neben-Knoten einen großen digitalen Nachrichten-Block, typischerweise größer als 4.096 Informationseinheiten senden muß, antwortet der Neben-Knoten auf die Abfrage des Haupt-Knotens mit einer Anforderung zur Einrichtung einer Datenverbindung mit einem anderen Knoten. Das Kommunikationssystem 10 bereitet durch den Haupt-Knoten die Einrichtung der Datenverbindung zwischen dem sendenden Neben- Knoten und dem Empfangsknoten, der der Haupt-Knoten sein kann oder nicht, vor und der Haupt-Knoten setzt dann den Abfrageprozeß fort. Wenn der empfangende Neben-Knoten abgefragt wird, und dieser mit einer Zusage für einen großen digitalen Nachrichten-Block antwortet, tritt der Haupt-Knoten die Steuerung des Kanals an den sendenden Neben-Knoten zur Übermittlung des großen Nachrichten-Blockes ab. Beispielsweise kann der große digitale Nachrichten-Block bis zu 524.288 Informationseinheiten (64 Kilo-Byte) umfassen. Anschließend an die Beendigung der Übermittlung des großen Nachrichten-Blockes nimmt der Haupt-Knoten die Abfrage der anderen Neben-Knoten gemäß eines vorherbestimmten Algorithmus wieder auf. Die empfangende Neben-Stelle antwortet dem Haupt-Knoten bei Abfrage mit einem kurzen digitalen Nachrichten-Block, der den fehlerfreien Empfang des großen digitalen Nachrichten-Blockes anzeigt, oder mit einem kurzen digitalen Nachrichten-Block, der eine fehlerbedingte wiederholte Übertragung fordert. Da die gesamte Daten-Übermittlung größer sein kann, als ein großer digitaler Nachrichten-Block, antwortet der sendende Neben-Knoten bei Abfrage erneut mit einem Hinweis, daß er zur Fortsetzung der Block-Übermittlung bereit ist, und der Pozeß wird wiederholt. Wenn alle großen digitalen Nachrichten-Blöcke der Kommunikation gesendet und bestätigt sind, zeigt der sendende Neben-Knoten in Antwort auf eine Abfrage an, daß keine weiteren Dienste gefordert werden.
Wenn keine großen Datenmengen von einem der Knoten des Kommunikationskanals 12 übermittelt werden müssen, besteht die gesamte Kommunikation auf dem Kommunikationskanal 12 aus Abfragen durch den Haupt-Knoten und Antworten durch die abgefragten Neben-Knoten.
Diese Abfragen und Antworten können zusammen addiert bis zu 256 Daten-Worte ergeben. Es liegt in der Verantwortlichkeit des Haupt-Knotens, die Prioritäten der Neben-Knoten zu verfolgen und anzupassen und die Neben-Knoten mit einer höheren Abfragepriorität häufiger abzufragen als diejenigen mit einer niedrigeren Abfragepriorität. Folglich werden nur Neben-Knoten häufiger abgefragt, deren Anforderungen der Haupt-Knoten kennt. Der Haupt-Knoten frägt jedoch alle Neben-Knoten periodisch ab, um ihre Kommunikationsanforderungen festzustellen. Also werden alle Benutzer des Kommunikationssystems 10 bedient und das Kommunikationssystem arbeitet effizient. Der Haupt-Knoten verfolgt und reguliert die Abfrageprioritäten abhängig von vorhergegangenen Antworten jedes einzelnen Neben-Knotens und fortran werden die Prioritäten entspechend angepaßt. Aufgrund der eigenen Wahlmöglichkeit der großen digitalen Nachrichten-Block Größe und der dynamischen Anpassung der Abfrageprioritäten durch den Haupt-Knoten, benutzen alle Benutzer, die in dem Komunikationssystem kommunizieren, in Anwort auf Abfragen kleine digitale Nachrichten-Blöcke, während die Benutzer, die mit großen digitalen Nachrichten-Blöcken kommunizieren, einen adäquaten Zugang zu dem Kommunikationskanal 12 haben, um diese Nachrichten- Übermittlungen in einer zeitlichen Form zu beenden.
In einer vorzugsweise Ausführungsform frägt der Haupt-Knoten die Neben-Knoten mit einem regelmäßigen Muster ab. Dieses regelmäßige Muster ist durch das Aktivitätsniveau als auch durch andere dem Haupt-Knoten bekannte Fakten bestimmt. Beispielsweise kann einem Neben-Knoten, der am Senden oder Empfang eines großen digitalen Nachrichten-Blocks oder einer Reihe großer digitaler Nachrichten-Blöcke beteiligt ist, aufgrund des dynamischen Einflußes des Haupt-Knotens eine höhere Abfragepriorität zugewiesen werden. Andererseits kann ein Neben-Knoten, der seit einigen Zyklen des Abfrage-Prozesses der Abfrage des Haupt-Knotens nicht geantwortet hat, nur mehr in langen festgelegten Zeitintervallen abgefragt werden. Angenommen, daß alle denkbaren Knoten des Kommunikationskanals 12 nur in langen festgelegten Zeitintervallen abgefragt werden, erlaubt das Kommunikationssystem 10 den automatischen Zugang und Abgang von Neben-Knoten zu oder von dem Kommunikationskanal 12, da jeder denkbare Neben-Knoten irgendwann abgefragt wird. Eine Antwort kann die Abfragepriorität eines Knotens erhöhen und das Fehlen einer Antwort kann die Abfragepriorität dieses Knotens verringern.
Ein Beispiel für das Prioritätenschema, daß durch den Haupt-Knoten 26 aufgesetzt wird, ist in den Tabellen der Figur 3 dargestellt. In den Abfragetabellen der Figur 3 sind in der Spalte 44 alle möglichen Knoten-Adressen des Kommunikationskanals 12 aufgelistet. Diese mögliche Knoten-Adressen reichen von Adresse 0, Adresse 1, Adresse 2, Adresse 3, Adresse 4, bis zu Adresse N - 1 und Adresse N. Die für jeden Knoten festgelegte grundlegende Abfragepriorität ist in Spalte 60 dargestellt. Die grundlegende Abfragepriorität ist in hexadezimaler Form mit einer maximalen Abfragepriorirät von 1 und einer minimalen Abfragepriorität von FF hexadezimal dargestellt. Die Abfragepriorität des Knoten 0 ist mit FFFF gekennzeichnet, um anzuzeigen, daß Knoten 0 als Haupt-Knoten in dem Kommunikationssytem 10 dient, exemplarisch durch die Abfrageprioritätstabellen der Figur 3 dargestellt. Durch Vergleich der grundlegenden Abfrageprioritäten der Spalte 60 geht hervor, daß Knoten 1 und Knoten N die geringste Abfragepriorität von FF aufweisen, während Knoten N-1 die höchste Abfragepriorität von 2 hat. Die in der Spalte 60 der Prioritätstabellen festgelegten grundlegenden Abfrageprioritäten wurden entweder durch Initialisierungsparameter, die dem Haupt-Knoten bei Inbetriebnahme des Kommunikationssystems 10 bekannt waren, oder durch Gebrauch und Erfahrung beim Kommunizieren im Kommunikationssytem 10 bestimmt. In einem anderen Beispiel könnte natürlich jeder Knoten des Kommunikationssystems 10 mit gleichen Abfrageprioritäten initialisiert beginnen.
Ausgehend von der grundlegenden Abfragepriorität der Vielzahl an Knoten, wird eine dynamische Abfragepriorität gebildet, wie in Spalte 62 dargestellt. Knoten 0 ist wieder als Haupt-Knoten mit einer dynamischen Abfragepriorität von FFFF gekennzeichnet. Die Eintrag der dynamischen Abfragepriorität für jeden Knoten wird abhängig davon angepaßt, ob der spezielle Knoten gerade einen großen digitalen Nachrichten-Block sendet und/oder empfängt, und von der Anzahl an Abfragen an den speziellen Knoten, die unbeantwortet geblieben sind. Die Anzahl unbeantworteter Abfragen kann, wie in Spalte 64 angezeigt, festgehalten werden, wobei die Knoten 1, 3, 4 und N keine unbeantworteten Abfragen haben. Die dynamische Abfragepriorität des Knoten 2 hat sich auf FF verringert, seitdem der Eintrag in Spalte 64 angibt, daß Knoten 2 inaktiv ist. Aus der grundlegenden Abfragepriorität, der dynamischen Abfragepriorität und der Anzahl unbeantworteter Abfragen läßt sich eine Abfragetabelle erstellen, wie in Spalte 66 angezeigt. Der Abfrage-Zeiger 68 zeigt gegenwärtig auf Knoten 3, um anzuzeigen, daß Knoten 3 gegenwärtig in Betracht ist, abgefragt zu wdrden. Da der Abfrage-Tabellenwert von Knoten 3 zur Zeit auf Null gesetzt ist, wird er abgefragt werden. Der Wert in der Abfragetabelle für Knoten 0 wird wieder auf FFFF gesetzt, um anzuzeigen, daß er der Haupt-Knoten ist. Die Werte in der Abfragetabelle der Spalte 66 sind für die anderen Knoten angepaßt worden, um die kürzliche Geschichte und den Abfragestatus widerzuspiegeln. Eine höhere Nummer in der Abfragetabelle zeigt an, daß dieser Eintrag seltener und ein niedriger Eintrag zeigt an, daß dieser häufiger abgefragt werden wird.
Ein Beipiel des aktuellen Abfrage-Prozeßes durch den Haupt-Knoten und die dynamische Änderung der Abfrageprioritäten kann besser durch das Flußdiagramm der Figur 4 dargestellt werden. In Block 110 hat der Haupt-Knoten die Überprüfung der Abfragetabelle für eine Knoten-Adresse beendet, zum Beispiel von Knoten 3 der Abfrageprioritätstabelle der Figur 3 und inkrementiert die Knoten-Adresse N um 1, um den Abfrage-Zeiger 68 zu der nächsten Knoten-Adresse 44 zu verschieben, wobei der Abfrage-Zeiger 68 dann auf die nächste Knoten-Adresse 44, zum Beispiel, Knoten 4 zeigt, der Abfrage-Prozess ermittelt in Block 112, ob die Knoten-Adresse 44 größer ist, als die Anzahl an Knoten-Adressen N.
In diesem Fall ist die nächste passende Knoten-Adresse die Knoten-Adresse 0, daher der Block 114 die Knoten-Adresse des Abfrage-Zeigers auf die Knoten-Adresse 0. Ist dies nicht der Fall, ermittelt der Block 116, ob der Wert in der Abfragetabelle 66 größer als die maximal verfügbare Zahl ist. Solch eine Zahl kann durch den Haupt-Knoten in die Abfragetabelle eingetragen werden, um diese Neben-Knoten-Adresse nur zu seltenen Zeitpunkten abzufragen (nicht dargestellt in dem Flußdiagramm). Wenn dies der Fall ist, kehrt der Prozeß zurück zu Block 110, um die Knoten-Adresse zu inkrementieren. Wenn in Block 118 der Wert in der Abfragetabelle 66 and die spezielle Knoten- Adresse nicht ungleich 0 sind, dann zeigt dies an, daß die spezielle Knoten-Adresse noch nicht bereit zum Empfang einer Abfrage ist. Daher gelangt der Prozeß direkt zu Block 120, in dem der Wert der Abfragetabelle 66 für die spezielle Knoten-Adresse um eins dekrementiert und der Prozeß zu Block 110, in dem die Knoten-Adresse 44 dann inkrementiert wird, zurückkehrt. Wenn der in der Abfragetabelle gesetzte Wert gleich 0 ist, dann folgert der Abfrage-Prozeß, daß diese Knoten-Adresse bereit ist, eine Abfrage zu empfangen und in Block 122 wird eine Abfrage vom Haupt-Knoten zum Neben-Knoten gesendet. In Block 124 ermittelt der Haupt-Knoten, ob eine Antwort auf diese Abfrage durch den Haupt-Knoten von dem abgefragten Neben-Knoten empfangen wurde. Wenn keine Anwort erhalten wurde, inkrementiert der Abfrage-Prozeß 126 den Wert in der Spalte 64 der unbeantworteten Abfragen in der Abfrage-Tabelle der Figur 3. In Block 128 ermittelt der Abfrage-Prozeß, ob die Anzahl unbeantworteter Abfragen in der Spalte 64 kleiner als eine maximale Zahl, in diesem Fall FF, ist. Wenn der Wert unbeantworteter Abfragen in der Spalte 64 kleiner als der maximale Wert ist, dann setzt der Abfrage-Prozeß in Block 130 den Wert in der Abfragetabelle Spalte 66 für diese Knoten-Adresse gleich dem Wert in der Tabelle der dynamischen Abfragepriorität. Dieser Prozeß verhindert, daß Knoten-Adressen solange abgefragt werden, bis sie entweder einer Abfrage von dem Haupt-Knoten antworten oder 'times out' und während eines langen Zeitintervalles abgefragt werden. Wenn in Block 128 der Wert in der Spalte 64 der unbeantworteten Abfragen für diese Knoten-Adresse nicht niedriger als die maximale Zahl ist, dann setzt in Block 132 der Abfrage-Prozeß den Wert in der Spalte 62 der dynamischen Abfrage-Priorität gleich der maximalen Zahl, setzt den Wert in der Spalte 64 der unbeantworteten Abfragen auf Null. Dies verringert die dynamische Abfrage-Priorität für diese spezielle Knoten-Adresse auf den maximalen Wert, und damit auf die minimal mögliche Priorität. Der Abfrage-Prozeß setzt dann in Block 130 den Wert in der Abfrage-Tabelle gleich dem Wert in der Tabelle 62 der dynamischen Abfrage-Priorität, der in diesem Fall gerade auf die maximale Zahl gesetzt wurde. Der Abfrage-Prozeß kehrt dann zu Block 110 zurück, in dem die Knoten-Adresse inkrementiert wird. Wenn der Haupt-Knoten jedoch in Block 124 von dem gerade abgefragten Neben-Knoten eine Antwort erhält, dann überprüft der Haupt-Knoten in Block 134 die Antwort, um festzustellen, ob ein großer digitaler Nachrichten-Block angefordert wurde. Wenn kein großer digitaler Nachrichten-Block angefordert wurde, dann wird in Block 136 der Wert in der Abfragetabelle auf den Wert der Spalte 62 der dynamischen Abfrage-Prioritätstabelle zurückgesetzt und der Wert in Spalte 64 der unbeantworteten Abfragen wird auf Null gesetzt. der Prozeß kehrt dann zu Block 110 zurück, in dem die Knoten-Adresse inkrementiert wird. Wenn in Block 134 jedoch ein großer digitaler Nachrichten-Block angefordert wird, dann wird in Block 138 der Wert in der dynamischen Abfrage-Prioritätstabelle 62 auf die minimale Zahl gesetzt, folglich wird die Abfragepriorität für diese Knoten-Adresse erhöht, um den großen digitalen Nachrichten-Block, der dieser Knoten-Adresse anhängig ist, bedienen zu können.
In Block 136 wird dann der Wert der Spalte 66 der Abfragetabelle gleich dem Wert der Spalte 62 der dynamischen Abfragepriorität gesetzt, der in diesem Fall gerade auf den Wert der minimalen Zahl gesetzt worden ist, und der Wert der Spalte 64 der unbeantworteten Abfragen wird auf 0 gesetzt. Der Prozeß kehrt dann zu Block 110 zuück, in dem die Knoten-Adresse inkrementiert wird und der Prozeß wird für die nächste Knoten-Adresse wiederholt. Beachte, daß in diesem Fall, falls der in Block 122 abgefragte Neben-Knoten die Übermittlung eines großen digitalen Nachrichten-Block erbittet, dieser große digitale Nachrichten-Block nicht unmittelbar gesendet wird, sondern vielmehr die Priorität dieses Knotens erhöht und die bei der nächsten möglichen Abfrage des empfangenden Knotens von diesem gesendete Nachricht wird das Sende- Daten-Signal sein und die Kontrolle des Kommnunikationskanal 12 wird auf den sendenden Neben-Knoten übergehen, um den großen digitalen Nchrichten-Block senden zu können.
Die speziellen Aktionen, die durch die Neben- und Haupt-Knoten ausgeführt werden, können in einer besser lesbaren Form aus den Zustands-Diagrammen der Figur 5 und der Figur 6 ermittelt werden.
Wie in Figur 5 dargestellt, besteht das Zustandsdiagramm eines Neben-Knotens grundlegend aus 2 Zuständen, nämlich, dem Ruhe-Zustand 210 und dem Empfangs-Zustand 212. Andere Aktionen die von dem Neben-Knoten ausgeführt werden, sind Übergänge innerhalb oder zwischen dem Ruhe-Zustand 210 und dem Empfangs-Zustand 212. Der Neben-Knoten verbleibt im Ruhe-Zustand 210, bis er von dem Haupt-Knoten abgefragt wird. Wenn Haupt-Knoten diesen abfrägt, antwortet der Neben-Knoten auf diese Abfrage und Ruhe 214 zeigt bei Übersenden einer Antwort an den Hauptknoten seinen Zustand an. Diese Antwort wird ebenfalls dazu genutzt, um Daten zu dem Haupt- Knoten, oder zu anderen Neben-Knoten zu senden, wenn die zu sendende Nachricht aus einem kleinen digitalen Nachrichten-Block besteht. Wenn der Neben-Knoten jedoch einen großen digitalen Nachichten-Block zu senden hat, während dieser im Ruhe- Zustand 210 ist, zeigt der Neben-Knoten in Antwort auf eine Abfrage des Haupt- Knoten durch Transition 216 dem Haupt-Knoten an, daß er Daten zu senden hat. Der Neben-Knoten kehrt in den Ruhe-Zustand 210 zurück und wartet auf die nächste Abfrage. Mit der nächsten Abfrage des Haupt-Knotens sendet dieser Neben-Knoten von dem Ruhe-Zustand 210 während der Transition 218 die Daten, währenddessen die Kontrolle über den Kommunikationskanal 12 an den Neben-Knoten übergeben wird. In Anschluß an die Beendigung der Übermittlung des großen digitalen Nachrichten- Blocks, kehrt dieser Neben-Knoten in den Ruhe-Zustand 210 zurück. Wenn dieser wieder vom Haupt-Knoten abgefragt wird, kann der Neben-Knoten ein Empfangs- Quittierungssignal vom Haupt-Knoten bei Transition 220 empfangen, daß anzeigt, daß die Daten quittiert wurden, in diesem Fall kehrt der Neben-Knoten mit der Kenntnis, daß der große digitale Nachrichten-Block empfangen wurde, in den Ruhe-Zustand 210 zurück. Stattdessen kann der Neben-Knoten in einer Abfrage durch Transition 222 dem Neben-Knoten durch 'Wiederübermittlungssignal' bei Transition 222 anzeigen, daß die Daten nicht empfangen wurden und noch einmal übermittelt werden müssen. In diesem Fall würde der Neben-Knoten wissen, daß er zu dem Ruhe-Zustand 210 zurückkehrt und bei der nächsten Abfrage dem Haupt-Knoten wieder mit der Daten-Sende Transition 216 antworten. Transition 224 ist der Transition 216 dahingehend ähnlich, daß der Neben-Knoten dem Haupt-Knoten mit einer Daten-Sende Anforderung antwortet. Jedoch verlangt Transition 224 die Übermittlung der Daten an einen anderen Neben-Knoten, beispielsweise an einen 'slave' anstatt an den Haupt-Knoten. Falls der Haupt-Knoten bei seinen Abfragen an die Neben-Knoten Daten für die Neben-Knoten hat, dann zeigt die Abfrage an, daß er Daten zur Übermittlung an diesen Neben-Knoten bereithält. Der Neben-Knoten antwortet bei einer späteren Abfrage durch den Haupt- Knoten durch Transition 226 mit einem Sende-Daten Signal und versetzt sich selber in den Empfangs-Zustand 212. Der Neben-Knoten wird in den Empfangs-Zustand 212 gesetzt, um große digitale Nachrichten-Blöcke entweder vom Haupt-Knoten oder von einem anderen Neben-Knoten zu empfangen, den der Haupt-Knoten vorab bestimmt hat. Anschließend an den Empfang des großen digitalen Nachrichten-Blockes und wenn der Neben-Knoten von dem Haupt-Knoten abgefragt wird, sendet dieser ein 'Daten- Okay' durch Transition 228, falls die empfangenen Daten akzeptiert wurden.
Diese Empfangsbestätigung zeigt dem sendenden Knoten an, daß die empfangenen Daten ordnungsgemäß waren und nicht noch einmal übertragen werden müssen. Wenn jedoch die Daten nicht ordnungsgemäß waren und noch einmal übertragen werden müssen durch Transition 230, wie dieser in Antwort auf eine Abfrage des Haupt-Knoten angibts, sendet der Neben-Knoten ein 'Wiederübermittlungssignal' an den sendenden Knoten. Nach einer gewissen Zeitdauer im Empfangs-Zustand 212, wenn keine Daten bei Abfrage durch den Haupt-Knoten empfangen wurden, wird der Neben-Knoten bei Abfrage durch Transition 223 dem Haupt-Knoten anzeigen, daß die Zeit abgelaufen ist, und er für weitere Instruktionen in den Ruhe-Zustand 210 zurückkehrt. Dies hindert Neben-Knoten daran, beim Warten auf einen großen digitalen Nachrichten- Block im Empfangs-Zustand 212 hängen zu bleiben, was jedoch weder beim Senden noch beim Empfang kleiner digitaler Nachrichten-Blöcke auftritt und verhindert wird. Ein Neben-Knoten kann ein 'Daten-Bereit' Signal empfangen, dessen Quelle ein anderer Neben-Knoten (im Gegensatz zum Haupt-Knoten) in einer Antwort des anderen Neben-Knotens auf eine Abfrage des anderen Neben-Knotens ist. Wenn der Neben- Knoten ein 'Daten-Bereit' Signal von einem anderem als dem Haupt-Knoten empfängt, kehrt der Neben-Knoten durch Transition 223 in den Ruhe-Zustand 210 zurück, aber die Bedingung bereit zur Übertragung eines 'Sende-Daten' Signals an den sendenden Neben-Knoten zu sein, wird bei der nächsten Abfrage dieses Neben-Knotens gesendet. Die Sendung des Sende-Daten Signals während seiner Abfragezeit, wird den Neben- Knoten veranlassen, wieder durch Transition 226 in den Empfangs-Zustand 212 zu gehen und zu beginnen, den großen digitalen Nachrichten-Block zu empfangen. Dies ermöglicht anderen Neben-Knoten große digitale Nachrichten-Block-Kommunikationen zwischen 2 Neben-Knoten zu etablieren.
Das in Figur 6 dargestellte Zustands-Diagramm für einen Haupt-Knoten ist ein wenig komplizierter, da der Haupt-Knoten die Bedingungen aller anderen Neben-Knoten für die Übertragung oder den Empfang großer digitaler Nachrichten-Blöcke verfolgen muß. Der Basis-Zustand für den Haupt-Knoten ist der Ruhe-Zustand 310. Im Ruhe- Zustand 310 verfolgt der Haupt-Knoten, wenn er nicht abfrägt, eine inkrementelle Zeit, indem er einen Zeit Zähler inkrementiert durch Transition 318, und dann in den Ruhe-Zustand 310 zurückkehrt. Dieser Zähler wird verwendet, um sicher zu stellen, daß jede Knoten-Adresse in einigen seltenen Zeitintervallen, beispielsweise 1 Sekunde oder 1 Minute, abgefragt wird, um dynamische Verbindungen und Trennungen von Daten-Handhabungsgeräten vom Kommunikationskanal 12 zu erlauben. Kommunikation über den Kommunikationskanal 12 besteht entweder aus kleinen digitalen Nachrichten-Blöcken oder aus großen digitalen Nachrichten-Blöcken. Kleine digitale Nachrichten-Blöcke werden direkt auf Abfragen des Haupt-Knotens gesendet. Wenn ein Haupt-Knoten einen kleinen digitalen Nachrichetn-Block an einen Neben-Knoten zu senden hat, dann sendet, wenn der Abfragezeitpunkt des speziellen Knotens erreicht wird, der Haupt-Knoten den kleinen digitalen Nachrichten-Block zusammen mit der Abfrage durch Transition 320, beginnt die Abfrage und geht in den 'Warte'-Zustand 312. Der Haupt-Knoten empfängt dann eine Nachricht des Neben-Knotens und kehrt dann in den 'Ruhe-Zustand 310 durch Transition 322 zurück. Wenn jedoch vom Neben- Knoten keine Nachricht empfangen wird, kehrt der Haupt-Knoten erneut in den 'Ruhe- Zustand 310 zurück, diesesmal durch Transition 327, währenddessen die dynamische Abfragepriorität für diesen speziellen Knoten eingestellt werden kann, nämlich erniedrigt wird und der Haupt-Knoten die Tatsache wahrnimmt, daß die Nachricht von dem Neben-Knoten nicht empfangen wurde. Wenn der Haupt-Knoten keinen kleinen digitalen Nachrichten-Block für den Neben-Knoten hat, sondern der Neben-Knoten wünscht einen kleinen digitalen Nachrichten-Block an den Haupt-Knoten zu senden, dann wird der Haupt-Knoten den Neben-Knoten normalerweise durch Transition 320 abfragen und die Abfrage beginnen und 'Warte'-Zustand 312. Die von dem Neben-Knoten gelieferte Nachricht wird den kleinen digitalen Nachrichten-Block an den Haupt-Knoten umfassen, und der Haupt-Knoten wird unter Transition 322 in den 'Ruhe-Zustand 310 zurückkehren, während er den kleinen digitalen Nachrichten-Block empfangen hat. Wieder, wenn keine Nachricht vom Neben-Knoten empfangen wird, kehrt der Haupt- Knoten unter Transition 327 in den 'Ruhe-Zustand 310 zurück und paßt die Abfragepriorität für diesen Neben-Knoten an.
Wenn während der Abfragezeit bei Transition 320, der Neben-Knoten einen kleinen digitalen Nachrichten-Block für einen anderen Neben-Knoten hat, dann sendet der Neben-Knoten wieder diesen kleinen digitalen Nachrichten-Block in Antwort auf die Abfrage und der Haupt-Knoten kehrt wieder in den Ruhe-Zustand durch Transition 322 zurück. Der kleine digitale Nachrichten-Block wird eher eine Bestimmungsort-Adresse eines anderen Neben-Knotens als die des Haupt-Knotens haben und der kleine digitale Nachrichten-Block wird von dem Knoten, der diese Bestimmungsort-Adresse hat sofort empfangen werden.
Es gibt drei Möglichkeiten der Daten-Übermittlung großer digitaler Nachrichten- Blöcke, nämlich große digitale Nachrichten-Blöcke vom Haupt-Knoten an einen Neben- Knoten, vom Neben-Knoten an den Haupt-Knoten und zwischen zwei Neben-Knoten. Diese drei Fälle werden einzeln untersucht werden.
Der erste Fall ist der Fall, daß der Haupt-Knoten einen großen digitalen Nachrichten- Block für einen Neben-Knoten hat. Wenn der Haupt-Knoten zur Abfragezeit für diesen speziellen Knoten kommt, wird der Haupt-Knoten vom Ruhe-Zustand 310 über die Transition 336 durch Senden eines 'Daten-Bereit' Signals eine Information an den Neben-Knoten übergeben. Der Haupt-Knoten wartet dann im 'Sende-Zustand 314. Der Neben-Knoten sollte dann auf diese Abfrage mit einem 'Sende-Daten' antworten. Wenn das 'Sende-Daten' empfangen wird, wird der Haupt-Knoten bei Transition 338 in den 'Ruhe'-Zustand 310 zurückkehren und der Prozeß sendet die mit dem großen digitalen Nachrichten-Block verbundenen Daten an den Neben-Knoten. Zum nächsten oder einem späteren Abfragezeitpunkt dieses speziellen Knotens wird der Haupt-Knoten über Transition 320 abfragen und in den 'Warte-Zustand 312 übergehen und der Neben- Knoten wird entweder den Empfang quittieren, unter Transition 324, dder eine wiederholte Übertragung des großen digitalen Nachrichten-Blocks unter Transition 326 fordern. Wenn der große digitale Nachrichten-Block durch Transition 324 richtig empfangsbestätigt wird, löscht der Haupt-Knoten sein 'flag', das angibt, daß er auf Empfangsbestätigung wartet und kehrt in den 'Ruhe'-Zustand 310 zurück. Wenn eine wiederholte Übertragung bei Transition 326 gefordert wird, löscht der Haupt-Knoten sein 'flag', das angibt daß der große digitale Nachrichten-Block gesendet worden ist, und wird während eines späteren Abfragezeitpunktes wieder in den 'Sende'-Zustand 314 übergehen, um den großen digitalen Nachrichten-Block wiederholt zu senden. Während der Haupt-Knoten in dem 'Sende'-Zustand 314 wartet, kann er das 'Sende-Daten' des speziellen Neben-Knoten nicht empfangen. Wenn dies der Fall ist, wird der Haupt- Knoten in eine Zeitbegrenzung laufen und wird in den 'Ruhe'-Zustand 310 über die Transition 340 zurückkehren wissentlich, daß die Übertragung des großen digitalen Nachrichten-Blockes nicht erfüllt worden ist.
Ein Neben-Knoten kann auf eine Abfrage, die während der Transition 320 auftritt, während der Haupt-Knoten im 'Abfrage und Warte'-Status 312 ist, mit einem 'Daten-Bereit' mit der Bestimmungsorts-Adresse des Haupt-Knotens antworten, wobei dies angibt, daß der Neben-Knoten einen großen digitalen Nachrichten-Block hat, den er an den Haupt-Knoten senden möchte. Der Haupt-Knoten, der das 'Daten- Bereit' mit der Bestimmungsadresse des Haupt-Knotens empfangen hat, wird durch Transition 328 übergehen in den 'Empfangs'-Zustand und im Prozeß dem Neben- Knoten ein 'Sende-Daten' Signal senden. Das 'Sende-Daten' Signal ist für den Neben- Knoten die Starterlaubnis mit der Übertragung des großen digitalen Nachrichten- Blocks über den Kommunikationskanal 12 zu beginnen. Der Haupt-Knoten wird dann im 'Empfamgs'-Zustand 316 auf die Beendigung der Daten-Übertragung des großen digitalen Nachrichten-Blockes warten. Wenn die Nachricht empfangen und der Empfang ordnungsgemäß ist, geht der Haupt-Knoten über Transition 330 zurück in den 'Ruhe'-Zustand 310 und setzt ein Empfangsbestätigungs-'flag' und wird während einer weiteren Abfrage dieses Neben-Knotens den ordnungsgemäßen Empfang des großen digitalen Nachrichten-Blockes bestätigen. Wenn jedoch die Nachricht empfangen wurde und diese nicht ordnungsgemäß war, dann kehrt der Haupt-Knoten über die Transition 332 in den 'Ruhe'-Zustand 310 zurück und wird während einer weiteren Abfrage dieses Neben-Knotens die nochmalige Übertragung des großen digitalen Nachrichten-Blockes fordern. Wenn es jedoch dem Neben-Knoten nicht gelingt, die Daten-Übertragung, die mit dem großen digitalen Nachrichten-Block verbunden ist zu beenden, wird der Haupt-Knoten in eine Zeitbegrenzung laufen und über die Transition 334 in den 'Ruhe- Zustand 310 zurückkehren und fortfahren. Der Haupt-Knoten kann an diesem Punkt ein Anpassung verlangen, nämlich die Abfragepriorität für diesen Neben-Knoten verringern.
Wenn ein Neben-Knoten einen großen digitalen Nachrichten-Block hat, den er an einen anderen Neben-Knoten senden möchte, der Nebenknoten in Antwort auf eine Abfrage, bei Transition 320, während der Haupt-Knoten im 'Abfrage und Warte'-Zustand ist, wird ein 'Daten-Bereit' Signal mit einer Bestimmungsorts-Adresse eines anderen Nebenknotens (eher als der des Haupt-Knotens selbst) senden. Der Haupt-Knoten wird zu diesem Zeitpunkt unter Transition 322 zum 'Ruhe'-Zustand 310 zurückkehren, aber nimmt die Tatsache wahr, daß der Neben-Knoten, an den das 'Daten-Bereit' gesendet wurde, Empfangsziel eines großen digitalen Nachrichten-Blocks ist. Der Haupt-Knoten kann zu diesem Zeitpunkt die dynamische Abfragepriorität sowohl des sendenden, als auch des empfangenden Neben-Knotens erhöhen. Während der Abfragezeit an diesen empfangenden Neben-Knoten wird dieser Neben-Knoten, wenn er wählt, der Abfrage durch den Haupt-Knoten mit dem Senden eines 'Sende-Daten' mit der Bestimmungsadresse des sendenden Neben-Knotens antworten. Der Haupt-Knoten wird dann vom 'Abfrage und Warte'-Zustand über die Transition 342 in den 'Warte'-Zustand gehen. Das 'Sende-Daten' Signal an den sendenden Neben-Knoten wird die Übertragung der mit dem großen digitalen Nachrichten-Block verbundenen Daten beginnen. Der Haupt-Knoten, der die Kontrolle über den Kommunikationmskanal 12 abgegeben hat, wird im 'Warte'-Zustand bleiben, solange die Nachricht nicht beendet ist, Transition 344. Wenn der große digitale Nachrichten-Block vollständig übertragen ist, geht der Haupt-Knoten über Transition 346 zurück in den 'Ruhe'-Zustand 310. Die Neben- Knoten können in Antwort auf einen der nachfolgenden Abfragen durch kleine digitale Nachrichten-Blöcke eine Empfangsbestätigung- oder Wiederholungssignale senden, die den ordnungsgemäßen oder fehlerhaften Empfang des großen digitalen Nachrichten- Blocks anzeigen.
Folglich beschreibt Figur 6 das Zustands-Diagramm des Haupt-Knotens für einen assozierten Neben-Knoten. Es ist zu erkennen und zu verstehen, daß der Haupt-Knoten ein vollständiges Zustands-Diagramm für jeden Neben-Knoten des Kommunikationsszstems 10 hat, wie in Figur 6 dargestellt. Wenn der Haupt-Knoten für einen Neben- Knoten in den 'Ruhe-Zustand 310 übergeht und der Abfrage-Zeiger für die nächste Knoten-Adresse inkrementiert wird, dann wird das Zustands-Diagramm, das mit dem nächsten Neben-Knoten verbunden ist, eingeführt und der Prozeß wiederholt sich.
Folglich wird ersichtlich, daß sowohl der Haupt-Knoten, dargestellt in Figur 1 durch das Netzwerk-Schnittstellen-Element 26, als auch die Neben-Knoten, dargestellt in Figur 1 durch die Netzwerk-Schnittstellen-Elemente 28, 30, 32, 34 und 36 ein erstes Protokoll zum Senden von kleinen digitalen Nachrichten-Blöcken, und ein zweites zum Senden von großen digitalen Nachrichten-Blöcken haben. Kleine digitale Nachrichten-Blöcke werden in direkter Antwort auf die Abfrage an oder vom Haupt-Knoten gesendet, oder von einem anderen Neben-Knoten an einen zweiten Neben-Knoten in direkter Antwort auf die Abfrage vom Haupt-Knoten gesendet.
Wenn jedoch gefordert wird, einen großen digitalen Nachrichten-Block zu senden, gehen die Knoten in einen anderen Zustand über und übertragen den großen digitalen Nachrichten-Block auf asynchroner Basis. Es ist das einzige duale Protokoll-Übertragungssytem für kleine digitale Nachrichten-Blöcke und große digitale Nachrichten- Blöcke mit dynamischen Abfrage-Prozeß des Haupt-Knotens, daß dem Kommunikationssystem 10 der vorliegenden Erfindung in effizienter Weise ermöglicht ,eine Vielzahl an Benutzern und Benutzer, die große digitale Nachrichten-Blöcke haben, in einem einzigen Kommunikationsytem 10 zu bedienen.
Während beschrieben wurde, daß ein einzelner großer digitaler Nachrichten-Block asynchron vom oder zum Haupt-Knoten, oder von oder zu einem Neben-Knoten übertragen wird, ist anzumerken und zu verstehen daß eine komplette digitale Nachricht aus einer Vielzahl an großen digitalen Nachrichten-Blöcken bestehen kann. Als Beispiel kann ein digitales Bild aus einer Matrix von 512 mal 512 Pixel bestehen, wobei jedes Pixel 16 Daten-Bits enthält. Ein Bild dieser Größe würde 8 große digitale Nachrichten-Blöcke benötigen, wobei jeder aus 524,288 Bits (64 Kilo-Bytes) besteht, um gesendet zu werden.
Das Kommunikationsystem 10 der vorliegenden Erfindung erkennt ebenso die Möglichkeit, daß eine Fehlfunktion innerhalb des Haupt-Knotens, dem Netzwerk-Schnittstellen- Element 26, auftreten kann. In solch einem Fall wird das Kommunikationssystem 10 weiterarbeiten. Jeder Knoten hat Zeittaktmittel, um das Zeitintervall festzustellen, in dem ein Knoten abgefragt wurde. Jeder Knoten kann auf dieser vorab festgelegten Zeit als Funktion ihrer Knoten-Adresse, die jedem Knoten bekannt ist, mathematisch arbeiten. Folglich kann jeder Knoten eine vorab festgelegten Satz an Zeitbeträgen haben, die einzig für ihre spezielle Knoten-Adresse ist.
Wenn der spezielle vorab festgelegte Zeitbetrag für eine spezielle Knoteh-Adresse abgelaufen ist ohne, daß eine Abfrage aufgetreten ist, wird der Neben-Knoten einen aktiven Haupt-Knoten Status einnehmen und beginnen die anderen Knoten abzufragen, als ob er in dem Kommunikationssystem 10 der Haupt-Knoten war und gewesen ist. Das Kommunikationssystem 10 kann folglich selbst dann arbeiten, wenn ein Fehler innerhalb des Haupt-Knotens auftritt. In einer anderen Ausführungsform des Kommunikationssytems der vorliegenden Erfindung kann ein gegebener Knoten seinen Haupt- Status aufgrund einer empfangenen Anforderung, in Anwort auf seine Abfragen von einem anderen Knoten, der eine höhere Priorität hat, abgeben. In einer besonderen vorzugsweisen Ausführungsform würde die höhere Priorität durch die diesem Knoten eigene Knoten-Adresse festgelegt werden. Die Leistung des Kommunikationssytems 10 der vorliegenden Erfindung wurde für eine bevorzugte Anwendung, die sich befaßt mit der Generierung, der Übertragung und der Speicherung von digitalen Bildern von 512 mal 512 Pixel, darstellbar auf einem hoch qualitativen Bildschirm, analysiert. Benutzer-Dialoge wurden in erster Linie als Zugriffe auf die Daten-Bank der digitalen Bilder über kleine digitale Nachrichten-Blöcke angenommen. Bilder Übertragungsanforderungen wurden als unabhängige Ereignisse an jedem Knoten zu jedem Zeitintervall angenommen, wobei diese mit gleichen Parametern und einem Mittelwert von einer Anforderung pro Knoten jede 15 Sekunden exponential verteilt sind. Es wurde angenommen, daß jede Anforderung 18 Daten-Bank Nachrichten benötigt, beziehungsweise 18 kleine digitale Nachrichten-Blöcke. Die Rate des Kommunikationskanals wurde mit 3 Mega-Bit pro Sekunde bei einer physikalischen Länge von 800 Metern angenommen, wobei die Länge eine Verzögerung von 4 Mikro-Sekunden ergibt. Es wird angenommen, daß die benötigte Zeit, um einen Knoten abzufragen im Mittel bei 250 Mikro-Sekunden liegt. Zum Vergleich mit einem 'Ethernet' und einem token'-Ring wurde die Analyse von Werner Bux aus Local Area Subnetworks: A Performance Comparision IEEE Transactions Communications COM-29 (10) Oktober 1981 gewählt. Optimistische Parameter wurden für diese Netzwerke gewählt und Leistungsuntersuchungen haben gezeigt, daß 'Ethernet' und token'-Ring Netze bei einem Auslastungsniveau von 60 % instabil werden können, während die Werner Bux Modellparameter ein vernünfiges Wohlverhalten bis zu 80 % Auslastung vorgeben. Die Leistungs-Vergleiche sind in Figur 7 bei optimaler Paket-Größe für jedes Netzwerk dargestellt, im einzelnen 512 Bytes für 'Ethernet' und token'-Ring sowie 16.384 Bytes für das Kommunikationssytem und das Verfahren der vorliegenden Erfindung. Die vertikale Achse der Figur 7 gibt die erwartete Übertragungszeit zur Übertragung eines Bildes an und die horizontale Achse ist die Anzahl der kommunizierenden Knoten im Netzwerk. Die erwartete Übertragungszeit für eines der Netzwerke wird unter den oben getroffenen Annahmen für mehr als 10 Knoten unendlich oder undefiniert werden, da die Übertragungen sich anhäufen werden. Mit dem Kommunikationssytem 10 und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bleiben die Übertragungen in dem Sinn stabil, daß das Kommunikationssystem nicht aufhört zu arbeiten, sondern einfach die in Echtzeit gestellten Anforderungen nicht erfüllen kann.
Kurve 410 in Figur 7 stellt die Leistung von 'Ethernet' bei einer Paket-Größe von 512 Bytes dar. Kurve 412 stellt die Leistung vom 'token'-Ring Netz bei einer Paket-Größe von 512 Bytes dar. Kurve 414 stellt die Leistung von 'Ethernet' und 'token'-Ring Netz b ei einer Paket-Größe von 4.096 Bytes dar. Kurve 416 stellt die Leistung des Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung bei einer Paket-Größe von 16.384 Bytes dar und Kurve 418 stellt die Leistung des Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung bei einer Paket-Größe von 65.536 Bytes dar. Eine Messung der Leistung eines Kommunikationssystems ist die Analyse der benötigten Zeit, einen kleinen digitalen Nachrichten-Block in einem Kommunikationssystem, daß nur kleine digitale Nachrichten-Blöcke verwendet, zu senden. Dies ist die einzige Leistungsmessung. In einem Bild-Übertragungssystem behindert jedoch die Übertragung von Bildern, beziehungsweise großer digitaler Nachrichten-Blöcke, ernsthaft die Übertragung kleiner digitaler Nachrichten-Böcke. Figur 8 stellt in Milli-Sekunden die erwartete Zeit für die Übertragung eines kleinen digitalen Nachrichten-Blockes über der Anzahl an Knoten im Kommunikationssystem, die große digitale Nachrichten-Blöcke übermitteln, dar. Die Zeiten, die bei 'Ethernet' und 'token'-Ring Netz benötigt werden, steigen bei hohen Auslastungsraten schnell an. Bei dem Kommunikationssytem der vorliegenden Erfindung sind die Zeiten eine im wesentlichen lineare Funktion der Anzahl an Knoten und verbleibt so, selbst bei Überlastungsbedingungen. Tatsächlich sogar, wenn mehr als 10 Knoten große digitale Nachrichten-Blöcke senden wollen, kann jeder Knoten noch kleine digitale Nachrichten-Blöcke senden. Außerdem können viel mehr Knoten an das Netzwerk angeschlossen werden, und sie können alle bedient werden, selbst nahe maximaler Auslastung des Kommunikationssystems durch Knoten, die groBe digitale Nachrichten- Blöcke übermitteln. Im Graph der Figur 8 stellt Kurve 510 die Leistung des 'Ethernet' und des 'token'-Ring Netzes bei einer Paket-Größe von 512 Bytes dar und Kurve 512 stellt die Leistung des 'Ethernet' und des 'token'-Ring Netzes bei einer Paket-Größe von 4096 Bytes dar. Aus dem Graph wird ersichtlich, daß die Kurven 510 und 512 exponentiell ansteigen. Kurve 514 stellt die Leistung des Kommunikationssytems der vorliegenden Erfindung bei einer Paket-Größe von 4096 Bytes dar und Kurve 516 stellt die Leistung des Kommunikationssytems der vorliegenden Erfindung bei einer Paket- Größe von 16384 Bytes dar. Die Kurven 514 und 516 steigen im Graph der Figur 8 linear an.

Claims

1. Kommunikationssystem (10) zum Übertragen von kleinen digitalen Datenblöcken und großen digitalen Datenblöcken mit einem gemeinsamen Konnunikationskanal (12) zum Erleichtern der Übertragung von kurzen und langen digitalen Datenblöcken; einer Mehrzahl von mit dem genannten Kanal gekoppelten Knoten (26-36), von denen jeder zum Kommunikation über den genannten Kanal geeignet und mit einer digitalen Umschlageinrichtung (14-24) koppelbar ist, wobei einer der Knoten als Haupt-Knoten bestimmt wird, der zur Steuerung der Kommunikation über den Kanal die anderen der Knoten wahlweise abfragt und der für jeden der Knoten eine Abfragepriorität (66) festlegt und die Knoten mit einer höheren Abfragepriorität häufiger abfragt als die Knoten mit einer niedrigeren Abfragepriorität; wobei der Haupt-Knoten dem gerade abgefragten Knoten gestattet, zur Kommunikation über den Kanal entweder den kurzen digitalen Datenblock oder den langen digitalen Datenblock zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationssystem ein erstes Protokoll für das Senden der kurzen digitalen Datenblöcke in einem kurzen Zeitrahmen und ein zweites Protokoll für das Senden der langen digitalen Datenblöcke in einem langen Zeitrahmen hat, wobei die langen Zeitrahmen um mindestens zwei Größenordnungen länger sind als die kurzen Zeitrahmen; der Haupt-Knoten paßt die Abfragepriorität für jeden der Vielzahl an Knoten auf Grundlage eines vorab festgelegten Algortihmus an, und wobei der Haupt-Knoten die Abfragepriorität für jeden der Vielzahl an Neben-Knoten abhängig davon anpaßt, ob ein gegebener Knoten kürzlich eine digitale Nachrichten-Kommunikation gehabt hatte, und ob diese digitale Nachrichten-Kommunikation ein kleiner digitaler Nachrichten-Block oder ein großer digitaler Nachrichten-Block war.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von großen digitalen Datenblöcken eine vollständige Nachricht bilden.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageprioritat für einen der den Hauptknoten nicht enthaltenden Mehrzahl von Knoten (Nebenknoten) erhöht wird, wenn dieser Nebenknoten kürzlich digitale Daten übertragen hat.

4. Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragepriorität für einen der Nebenknoten weiter erhöht wird, wenn dieser kürzlich digitale Daten in Form eines langen digitalen Datenblocks übertragen hat.

5. Kommunikationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragepriorität für einen der Nebenknoten verringert wird, wenn er inaktiv ist.

6. Kommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine niedrige Abfragepriorität besitzender Nebenknoten nur selten abgefragt wird.

7. Kommunikationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Knoten des Kommunikationssytems eine eigene Adresse hat und daß alle möglichen dieser Adressen von dem Hauptknoten periodisch abgefragt werden.

8. Kommunikationssystem nach Anspruch 2 mit

einem Zeitmesser zum Bestimmen der Zeit seit dem letzten Abfragen irgendeines der Knoten, wobei

jeder der Knoten die Funktion eines aktiven Hauptknotens übernehmen kann, wenn die genannte Zeit länger ist, eine vorherbestimmte, jeden der Knoten zugeordnete Vorgabezeit,

so daß ein Hauptknoten wählbar ist, ohne daß eine direkte Kommunikation zwischen beliebigen der Knoten stattfindet.

9. Kommunikationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Knoten in dem Kommunikationssystem eine eigene Adresse hat und die vorherbestimmte Vorgabezeit der genannten Adresse proportional ist.

10. Kommunikationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptknoten

seine Funktion als Hauptknoten nach einem vorherbestimmten Protokoll aufgibt, wenn er eine Nachricht empfängt, die eine externe Abfrage von einem eine höhere Priorität besitzenden anderen der Knoten beinhaltet.

11. Kommunikationssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe der Funktion jedesmal erfolgt, wenn der gegebene Knoten von einem anderen der Knoten abgefragt wird, dessen Adresse niedriger ist als die Adresse des gegebenen Knotens.

12. Kommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptknoten seine Funktion als Hauptknoten an einen der anderen Knoten durch Abgabe eines bestimmten kurzen digitalen Datenblockes an den genannten anderen Knoten abgeben kann.

13. Verfahren zur Kommunikation in einem Kommunikationssystem (10) mit einem Hauptknoten und einer Mehrzahl von Nebenknoten, von denen jeder mit einem gemeinsamen Breitband-Kommunikationskanal (12) gekoppelt und zum Übertragen von digitalen Daten geeignet ist, wobei die Knoten (26-36) mit je einer Datenumschlageinrichtung (14-24) gekoppelt sind, die zum Übertragen von kurzen digitalen Datenblöcken und von langen digitalen Datenblöcken geeignet ist, mit folgenden Schritten: für jeden

der Nebenknoten wird eine Abfragepriorität bestimmt; der Hauptknoten fragt die Nebenknoten nacheinander ab; und der Hauptknoten fragt die Nebenknoten mit einer höheren Priorität häufiger ab als die Nebenknoten mit einer niedrigeren Priorität; gekennzeichnet durch folgende Schritte: dem gerade abgefragten Nebenknoten wird eine Kommunikation über den Kommunikationskanal zum Übertragen entweder der kurzen Datenblocks in einem kurzen Zeitrahmen oder des langen Datenblocks in einem langen Zeitrahmen gestattet, wobei der lange Zeitrahmen um mindestens zwei Größenordnungen länger ist als der kurze Zeitrahmen; und die Abfragepriorität für jeden der Nebenknoten wird in Abhängigkeit davon bestimmt, ob dieser Nebenknoten kürzlich digitale Daten übertragen hat und ob diese digitalen Daten in Form eines kurzen Datenblockes oder eines langen Datenblockes übertragen worden sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge der langen Datenblöcke eine vollständige Nachricht bildet.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragepriorität für einen der den Hauptknoten nicht enthaltenden Mehrzahl von Knoten (Nebenknoten) erhöht wird, wenn dieser Nebenknoten kürzlich digitale Daten übertragen hat.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragepriorität für einen der Nebenknoten weiter erhöht wird, wenn dieser kürzlich digitale Daten in Form eines langen digitalen Datenblocks übertragen hat.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragepriorität für einen der Nebenknoten verringert wird, wenn er inaktiv ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine niedrige Abfragepriorität besitzender Nebenknoten nur selten abgefragt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Knoten des Kommunikationssystems eine eigene Adresse hat und daß alle möglichen dieser Adressen von dem Hauptknoten periodisch abgefragt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung, welcher der Knoten der Hauptknoten ist,

die Zeit seit dem letzten Abfragen der Knoten bestimmt und

die Funktion eines Hauptknotens übernimmt, wenn diese Zeit länger ist als eine vorherbestimmte, jedem der Knoten zugeordnete Vorgabezeit.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Knoten in dem Kommunikationssystem eine eigene Adresse hat und die vorherbestimmte Vorgabezeit der genannten Adresse proportional ist.

22. Verfahren nach Anspruch 21 mit dem folgenden dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt

ein gegebener der Knoten seine Funktion als Hauptknoten nach einem vorherbestimmten Protokoll aufgibt, wenn er eine Nachricht empfängt, die eine externe Abfrage von einem eine höhere Priorität besitzenden anderen der Knoten beinhaltet.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe der Funktion jedesmal erfolgt, wenn der gegebene Knoten von einem anderen der Knoten abgefragt wird, dessen Adresse niedriger ist als die Adresse des gegebenen Knotens.