DE3700492C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für ein Kommunikationsnetz nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 33 05 115 ist bereits eine Steueranordnung für ein Kommunikationsnetz bekannt, wobei das Kommunikationsnetz eine Anzahl durch Verbindungsleitungen miteinander verbundener Netzknoten enthält, ferner auch eine Anzahl von Sende-/Empfangsterminals aufweist, welche mit den Netzknoten verbunden sind. In jedem der Netzknoten ist eine Verbindungsteuereinrichtung untergebracht, um eine Verbindung einer Anzahl Eingabekanäle und einer Anzahl Ausgabekanäle zu steuern, welche den Eingabekanälen entsprechen können. Die Verbindungssteuereinrichtung ist dafür ausgebildet, eine der Eingabekanäle, auf welchen eine erste Vorwärtsinformation am frühesten eingetroffen ist, mit all den Ausgabekanälen, welche nicht für andere Übertragungen verwendet werden, oder mit all den Eingabekanälen außer demjenigen der Ausgabekanäle zu verbinden, welcher dem Eingabekanal entspricht, und die Eingabekanäle außer den Eingabekanälen, welche für andere Übertragungen nicht verwendet werden, von den Ausgabekanälen zu trennen. Mit Hilfe dieser bekannten Steueranordnung können jedoch Kollisionszustände zwischen eingehenden und ausgehenden Datenpaketen nicht festgestellt werden.

Aus der DE-OS 29 10 241 ist ein Verfahren zum Sortieren von Informationen in einem Übertragungsnetz für numerische Daten und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt. Das Datenübertragungsnetz enthält Knoten mit mindestens je drei Eingängen/Ausgängen. Das wesentliche dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß bei jedem Knoten eine eintreffende Nachricht auf alle Eingänge/Ausgänge, einschließlich der Ankunfts-Eingänge/Ausgänge übertragen wird und daß bereits vom Beginn der Übertragung an keine andere, eintreffende Nachricht von diesem Knoten übertragen wird. Bei Ankunft mehrerer Nachrichten an den Eingängen eines Knotens wird diejenige Nachricht ausgewählt, die in Abhängigkeit von der Reihenfolge des Eintreffens der Nachricht übertragen wird. Diese Wahl in Abhängigkeit von der Reihenfolge des Eintreffens der Nachrichten erfolgt dabei so, daß die erste zu einem Knoten gelangende Nachricht als erste auf alle Ausgänge dieses Knotens übertragen wird.

Weitere bekannte Steuersysteme für ein Kommunikationsnetz bzw. ein Nachrichtenverkehrsnetz weisen (a) ein lokales Grundband­ netzwerk (LAN) mit Vielfachzugriff durch Trägererfassung (CSMA), (b) ein lokales Breitbandnetz (LAN), (c) ein Grund­ bandnetzwerk (LAN) bei Mehrfachzugriff mit Zeitmultiplex (TDMA) und eine digitale Nebenstellenanlage (PBX), (d) ein System, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 57-1 04 339 beschrieben ist, (e) ein System, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 58-1 39 543 beschrieben ist, (f) ein System, das in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 62-30 445 beschrieben ist, (g) ein System, das in der offengelegten japanischen Pa­ tentschrift Nr. 62-30 446 beschrieben ist, und (h) ein System, das in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 62-30 444 beschrieben ist, auf.

Das System (a) erweist sich als wirksam, wenn Datenpakete kurz sind, und in bündelähnlicher Dateninformation und Textinformation auftreten. Eine Schwierigkeit bei dem System (a) besteht jedoch darin, daß, wenn Datenpakete möglicherweise eine unbestimmte Länge haben und kontinuierlich erzeugt werden und obendrein ein Realzeitbetrieb, wie beispielsweise bei Multimedia-Kommunikationen, gefordert wird, kollidieren Signale sehr häufig, wodurch der erreichbare Datendurchlauf begrenzt wird. Die Worte "Multimedia-Kommunikation", wie sie in den herkömmlichen lokalen Netzwerken verwendet sind, schließen nicht nur die herkömmlichen Daten und Textübertragungen, sondern auch den Austausch von Bild-, Audio- und Videoinformation ein. Das System (b) hat eine ziemlich geringe Leistungsfähigkeit, wenn es bei Multimedia-Kommunikationen angewendet wird, und ist außerdem hinsichtlich eines Preis- Kosten-Verhältnisses und seiner Erweiterbarkeit nicht voll akzeptabel.

Obwohl das System (c) eine bessere Anwendbarkeit bezüglich Multimedia-Kommunikationen als eines der übrigen Systeme aufweist, ergeben sich auch bei ihm ungelöste Schwierigkeiten im Hinblick auf die Kosten und eine Erweiterbarkeit; insbesondere die Kosten sind unerschwinglich, wenn das System in Multimedia-Kommunikationen verwendet wird.

Die Systeme (d) und (e), auf welchen die vorliegende Erfindung basiert, sind bei Multimedia-Kommunikationen am besten durchführbar. Obwohl die beiden Systeme (d) und (e) mit einer Logik "wer zuerst kommt, wird auch zuerst bedient" und auf einer Basis mit einem Mehrfacheingang und nur einem Aus­ gang betrieben werden, d. h. ein Knoten, welcher Rufanforderungen von einer Anzahl Anschlußstellen empfangen hat, nur die erste Anforderung annimmt, um einen Ruf von einer einzigen Anschlußstelle zu übertragen, welche die Forderung ausgegeben hat, kann eine Verbindungssteuereinrichtung, welche in dem Knoten installiert ist, eine Anzahl unterschiedlicher Verbindungen, welche parallel durchzuführen sind, nicht zulassen.

Das System (f) ist eine Lösung für die vorstehend im Hinblick auf die Systeme (d) und (e) angeführten Schwierigkeiten. Speziell bei dem System (f) ist ein einziger Knoten gleichzeitig mit einer Vielzahl von Verbindungen betreibbar, d. h. ein Weg mit einem ganz bestimmten Muster wird festgelegt, um zu verhindern, daß eine Verbindung durch andere gestört wird. Obwohl ein solches System erfolgreich eine wirksame Verwendung von Verbindungsleitungen und dadurch einen Austausch von umfangreichen Daten fördert, wozu ein großes lokales Netzwerk mit einer Vielzahl Knoten erwünscht ist, ist das System (f) bei einem kleinen lokalen Netzwerk, bei welchem die Anzahl Anschlußstellen gering ist, nicht anwendbar.

Inzwischen muß üblicherweise ein Rufpaket über eine Anzahl Netzknoten ausgebreitet werden, bevor er eine gerufene Anschlußstelle bzw. ein entsprechendes Endgerät erreicht. Eine Präambel, welche sich am Anfang eines Datenpakets befindet, wird nach und nach an jedem Knoten aufgeteilt, wodurch es zu einer Übertragungsverzögerung kommt, durch welche wiederum die Zeitdauer entsprechend verlängert wird, während welcher ein Weg festgelegt ist, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Konfliktes des Datenpakets mit anderen wieder größer ist. Das System (g) ist entwickelt, um die Ausbreitungsverzögerung zu beseitigen, so daß die Zeitdauer, während welcher ein Weg festgelegt wird, verkürzt werden kann.

Ferner baut das System (h) eine Semiduplex-Verbindung auf, damit ein einziger Netzknoten Verbindungen über eine Vielzahl Kanäle durchführen kann, während das System (g) eine Semiduplex-Verbindung aufbaut, welche auf eine Vergrößerung der Übertragungsleistung ausgerichtet ist. Jedoch besteht ein Nachteil bei diesen Systemen, auf welchen die vorliegende Erfindung basiert, darin, daß sie nicht dazu geeignet sind, Störungen oder Kollisionen von Datenpaketen festzustellen. Obwohl die Wahrscheinlichkeit und der Einfluß von Kollisionen in solchen Systemen geringer als in den übrigen Systemen ist, ist es erwünscht, daß sogar die Fehler mit der geringsten Häufigkeit ausgeschlossen werden.

Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit von Übertragungssystemen sind Maßnahmen gegen (a) ein Abschalten einer Verbindungsleitung, (b) einen Ausfall oder ein Abschalten einer Anschlußstelle oder eines Netzknotens und (c) gegen eine Kollision vorgeschlagen worden, wie nachstehend noch beschrieben wird. Hierbei soll zuerst mit einem lokalen Koaxialkabel Grundbandnetzwerk mit einem Vielfachzugriff mit Träger- und Kollisionserfassung (CSMA/CD) begonnen werden; bei Trennen oder Abschalten einer Verbindung wird ein Nachrichtenverkehr mit einer Station auf der anderen Seite der Trennstelle abgeschaltet, und selbst eine Verbindung mit einer Station auf dieser Seite derselben Trennstelle kann normalerweise nicht durchgeführt werden, da ein Signal an dieser Stelle reflektiert wird. Bei einem Ausfall einer Anschlußstelle oder eines Endgeräts (Bandgeräts, Sender/Empfängers, NTU′s usw.) würde dies Übertragungen nicht beeinflussen, solange nur die Funktionen des Endgeräts abgeschaltet wurden. Wenn jedoch die Betriebsstörung von der Art ist, daß unerwartete Signale übertragen werden, würden dadurch Signale aller Nachrichten­ verbindungen zerstört. Ferner kann dieses System häufig Kollisionen verursachen, da es auf dem Prinzip "Konkurrenz für einen Einzelbus" basiert; bei jeder Kollision muß Information unter Verzicht auf (den übrigen) Verkehr wieder übertragen werden.

Bei einem lokalen Glasfaserschleifen-Netzwerk mit einem Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA) werden alle Nach­ richtenverbindungen abgeschaltet, wenn eine Verbindungsleitung getrennt wird. Um dies zu vermeiden, ist ein solches lokales Netzwerk üblicherweise mit einer Doppel-Verbindungsleitung versehen, so daß eine Nachrichtenverbindung über eine neue Schleife durchgeführt werden kann, bevor sie eine Trennstelle erreicht. Auch hier werden alle Nachrichtenverbindungen abgeschaltet, wenn ein Knoten, welcher nicht in eine bestehende Übertragung eingebunden ist, ausgefallen ist (die Funktionen werden abgeschaltet). Üblicherweise wird eine solche Schwierigkeit dadurch bewältigt, daß die Verbindungsleitung verdoppelt wird, so daß eine Nachrichtenverbindung über eine neue Schleife durchgeführt werden kann, bevor sie den gestörten Knoten erreicht. Ferner werden, wenn ein Knoten, welcher nicht an einer Nachrichtenübertragung teilnimmt, ausgefallen ist, und ein unerwartetes Signal gesendet hat, Signale aller Nachrichtenverbindungen zerstört. Verschiedene Steuerungen, die angewendet sind, um die vorstehend beschriebenen Fälle in den Griff zu bekommen, erhöhen jedoch die Gesamtkosten des Netzwerks. Wenn ein einziger Überwachungsknoten in dem Netzwerk zur Steuerung des gesamten Netzwerks installiert ist, ergibt sich ein anderes Problem dadurch, daß, wenn dieser Knoten ausfällt, alle Verbindungen abgeschaltet werden. Da im Hinblick auf Kollisionen das Leistungsvermögen im wesentlichen auf die Netzknoten verteilt ist, besteht keine Gefahr, daß es zu einer Kollision kommt, obwohl dadurch das Leistungsvermögen beschränkt wird.

Wie vorstehend ausgeführt, können in den herkömmlichen lokalen Netzwerken im Hinblick auf den strittigen Punkt bezüglich einer gemeinsamen Sammelleitung oder eines Bus häufige Kollisionen nicht vermieden werden, und infolge einer erneuten Übertragung, welche bei jedem Kollisionszeitpunkt erforderlich ist, wird der Gesamtverkehr geringer. Außerdem würde im Falle eines Systems, welches eine Kollision nicht feststellen kann, beim Auftreten eines Fehlers das gesamte System ausfallen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Steueranordnung für ein Kommunikationsnetz mit einem hohen Datendurchlauf zu schaffen, bei welchem eine Kollision von Datenpaketen festgestellt werden kann, so daß trotz einer Anhäufung von Nachrichten die Nachrichtenverbindungen wirksam durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale ge­ löst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Diagramm eines herkömmlichen Netzwerks,

Fig. 2 eine Darstellung von Anordnungen von Datenpa­ keten,

Fig. 3 ein der Fig. 1 ähnliches Diagramm eines weiteren herkömmlichen Netzwerks,

Fig. 4A und 4B Blockdiagramme des Aufbaus und der Arbeitsweise eines optischen Sternnetzes im Vergleich zu der Erfindung,

Fig. 5 und 6 Diagramme verschiedener Konstruktionen eines in Fig. 4A dargestellten Sternkopplers,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Steueranordnung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 8A bis 8E schematische Diagramme, welche eine Folge von Verbindungsoperationen darstellen, wie sie in der Steueranordnung nach Fig. 7 durchgeführt sind,

Fig. 9 ein Blockdiagramm des inneren Aufbaus eines in Fig. 7 dargestellten Knotens,

Fig. 10A bis 10H Diagramme einer Schaltfolge des in Fig. 9 dargestellten Knotens,

Fig. 11 ein Diagramm einer speziellen Ausführung einer in Fig. 9 dargestellten Steuerverknüpfungs­ einrichtung,

Fig. 12 ein Diagramm einer speziellen Ausführungsform einer in Fig. 9 dargestellten Steuerver­ knüpfungseinrichtung,

Fig. 13 ein Diagramm von Haltegliedern oder Signalspeichern, wie sie in Fig. 9 und 10A bis 10H dargestellt sind,

Fig. 14 ein Diagramm einer erweiterten Ausführung eines Netzwerks mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 15 ein Diagramm einer in Fig. 9 dargestellten, ein erstes Eingangssignal feststellenden Ein­ heit,

Fig. 16 ein Diagramm von in Fig. 15 dargestellten Haltegliedern oder Signalspeichern,

Fig. 17 ein Diagramm einer in Fig. 9 dargestellten, ein Eingangssignal überwachenden Einheit,

Fig. 18A bis 18K Schaltfolgediagramme einer modifizierten Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 19 ein Diagramm einer weiteren speziellen Aus­ führungsform eines Knotens,

Fig. 20 ein Diagramm einer speziellen Ausführung einer in Fig. 19 dargestellten, zweiseitig gerichteten Ansteuerstufe,

Fig. 21 ein Diagramm eines Knotens gemäß einer weiteren Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 22 ein Diagramm einer speziellen Ausführung einer in Fig. 21 dargestellten Schaltmatrix,

Fig. 23 ein Diagramm einer speziellen Ausführung einer in Fig. 21 dargestellten, ein Eingangssignal feststellenden Einheit,

Fig. 24 ein Diagramm einer speziellen Ausführungsform einer in Fig. 21 dargestellten, ein Eingangssignal überwachenden Einheit,

Fig. 25 ein Diagramm einer speziellen Ausführung einer in Fig. 21 dargestellten Steuerverknüpfungs­ einheit,

Fig. 26A bis 26L Diagramme eines Steuerverfahrens zum Feststellen einer Kollision,

Fig. 27A bis 27E Diagramme, anhand welcher Faktoren erläutert werden, um eine maximale Phasenabweichung eines Bezugssignals festzustellen, welches sich über verschiedene Wege ausbreitet,

Fig. 28A bis 28C Diagramme eines Verfahrens, um ein Bezugssignal mit einem zu vergleichenden Signal zu vergleichen,

Fig. 29A bis 29C Diagramme eines Verfahrens, um ein tatsächliches Bezugssignal mit einem zu vergleichenden Signal zu vergleichen, und

Fig. 30 ein Diagramm einer Vergleichsschaltung, welche eine weitere Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung darstellt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden kurz herkömmliche Netzsteuersysteme beschrieben. In Fig. 1 ist der Aufbau des Netzwerks (d) dargestellt, das eingangs besprochen und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 57-1 04 339 beschrieben ist. Das System in Fig. 1 ist durch eine Anordnung mit Vielfachverbindungen mit einer Logik "wer zuerst kommt, wird zuerst bedient" und durch Festlegen eines Wegs durch ein Element charakterisiert, das mehrere Eingänge, aber nur einen einzigen Ausgang aufweist. Wie dargestellt, sind eine Anzahl Anschlußstellen 12 a, 12 b und 12 c usw. durch Verbindungswege 10 miteinander verbunden, wodurch ein Netzwerk gebildet ist. Die Anschlußstellen, welche dazu dienen, einen Nachrichtenverkehr aufrechtzuerhalten, tauschen vier Grunddatenpakete aus, d. h. ein Rufpaket, ein Rückrufpaket, ein Nachrichtenpaket und ein Bestätigungspaket, wie in Fig. 2 dargestellt ist, welche zum Steuern von Knoten 14 a, 14 b, 14 c usw. verwendet werden. Jeder der Knoten steuert nur eine Nachrichtenverbindung entsprechend der Reihenfolge des Eintreffens der Datenpakete, während die anderen warten, wodurch ein Betrieb mit Mehrfacheingang und einem einzigen Ausgang erreicht ist. Der Knoten legt durch Ändern der Übertragungsrichtung einen einzigen Übermittlungsweg fest, so daß die Datenpaketfolge der Fig. 2 in der Transferrichtung sequentiell umgekehrt wird. Ferner hat der Knoten die Funktion, eine Zieladresse zu identifizieren, so daß er eine Zieladresse feststellen kann, welche zu einem Datenpaket addiert wird und wenn sie eine Adresse einer Anschlußstelle ist, welche mit ihm selbst verbunden ist, gibt er das Datenpaket an die Anschlußstelle ab. Wenn das Paket nicht für eine Anschlußstelle bestimmt ist, welche mit dem Knoten verbunden ist, wird die Zieladresse nicht für irgendeine Steuerung verwendet.

Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht das Rufpaket aus einer Präambel, einer Adresse, welche auf die Präambel folgt, und einer Nachricht, welche auf die Adresse folgt. Üblicherweise hat das Nachrichtenfragment eines Rufpakets keinen Inhalt, da die Funktion eines Rufpakets nicht mehr ist als das Rufen eines Ziels. Zu dem Rückrufpaket wird nur eine Präambel hinzugefügt. Eine gerufene Anschlußstelle oder eine Rückrufseite sendet das Rückrufpaket zu einer rufenden Anschlußstelle oder Seite, wenn die Zieladresse mit ihrer eigenen Adresse übereinstimmt. Da einer der Knoten, durch welchen das Rufpaket durchgelassen worden ist, die Transferrichtung nach Verstreichen eines vorherbestimmten Zeitabschnitts umkehrt, wird zugelassen, daß das Rückrufpaket sicher die Rufseite entlang des Leitweges, über welchen sich das Rufpaket ausgebreitet hat, jedoch in der entgegengesetzten Richtung erreicht. Das Nachrichtenpaket, welches von der Rufseite zu der Rückrufseite gesendet wird, enthält eine Präambel und eine Nachricht. Da einer der Knoten, über welchen sich das Rückrufpaket ausbreitet, die Transferrichtung nach Verstreichen eines vorherbestimmten Zeitabschnitts umkehrt, wird das Nachrichtenpaket sicher an die Rückrufseite geliefert, selbst wenn eine Adresse fehlt. Das Bestätigungspaket wird von der Rückrufseite zu der Rufseite zurückgeleitet, wenn erstere mit Erfolg die Nachricht empfangen hat. Das Bestätigungspaket erreicht dann sicher die Rufseite, selbst wenn eine Adresse fehlt. Auf diese Weise ist in einfacher Weise ein Weg festgelegt, indem eine Adresse zu dem ersten Paket hinzugefügt wird, wodurch ein Datenpaket durch zwei volle Runden ausgetauscht wird.

Das System (e), das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 58-1 39 543 beschrieben ist, ist im wesentlichen dasselbe wie das vorstehend beschriebene System, außer daß bei dem System (e) alle Adressen durch Terminals und nicht durch Netzknoten zu identifizieren sind, um so die Systemkosten zu verringern.

Jedes der beiden bekannten, vorstehend besprochenen Systeme wird so betrieben, daß, wenn Rufanforderungen von einer Anzahl Anschlußstellen oder Terminals empfangen worden sind, ein Netzknoten nur die erste Anforderung annimmt, um einen Ruf von einer einzigen Anschlußstelle zu übertragen. Somit kann eine Verbindungssteuereinrichtung, welche in jedem Netzknoten untergebracht ist, gleichzeitig nicht eine Vielzahl von Verbindungen versorgen, und dies ist ziemlich unbequem. Es soll nunmehr ein Weg in einem bestimmten Muster zwischen den Anschlußstellen 12 a und 12 b festgelegt werden, wie in Fig. 1 durch eine Schraffur angezeigt ist. Obwohl jeder der drei Netzknoten 14 a bis 14 c, über welche der Weg verläuft, weitere verfügbare Verbindungsleitungen hat, sind die Verbindungsleitungen außer der einen, welche belegt worden ist, unterbrochen, mit dem Ergebnis, daß das Netzwerk in Hälften aufgeschnitten ist. Unter dieser Voraussetzung können beispielsweise die Anschlußstellen 12 c und 12 d keine Verbindung miteinander haben, bis die Verbindung zwischen den Anschlußstellen 12 a und 12 b beendet ist.

Das System (f), das in der japanischen Patentschrift Nr. 62-30 445 beschrieben und eingangs angeführt ist, ist eine Lösung für die vorstehend beschriebene Schwierigkeit. Bei dem System (f) kann eine Anzahl Verbindungen gleichzeitig behandelt werden, um so zu verhindern, daß ein Weg, der in einem ganz bestimmten Muster gebildet ist, andere Verbindungen stört. Insbesondere kann, wie in Fig. 3 dargestellt ist, da jeder Netzknoten zur selben Zeit eine Anzahl Verbindungen behandeln kann, noch beispielsweise eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 12 d und 12 e, 12 c und 12 f oder auch zwischen 12 g und 12 h realisiert werden, ohne durch das festgelegte Wegmuster beeinflußt zu werden. Sobald die erste Vorwärtsinformation und die erste Rückinformation vollständig zwischen irgendwelchen Netzknoten ausgetauscht sind, werden alle anderen Kanäle, welche dem Netzknoten zugeordnet sind, in Verbindung gebracht, damit nur der Kanal, auf welchen ein am frühesten eingetroffenes Eingangssignal vorhanden ist, In­ formation abgibt. Wie vorstehend ausgeführt, ist diese Art System bezüglich seiner Größe in seinem Anwendungsbereich beschränkt.

Nachstehend werden nunmehr bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, welche frei von den Nachteilen sind, welche den herkömmlichen, vorstehend beschriebenen Systemen anhaften.

Erste Ausführungsform

Diese Ausführungsform dient der Lösung der ersten, eingangs angeführten Aufgabenstellung. Zuerst wird das Prinzip dieser Ausführungsform und dann das eines herkömmlichen Systems beschrieben, um sie miteinander zu vergleichen. In Fig. 4A ist ein herkömmliches optisches Sternnetz dargestellt, welches Anschlußstellen 16 a bis 16 d und einen Sternkoppler 18 auf­ weist. Da ein Netzwerk gemäß der ersten Ausführungsform eine sternförmige Topologie hat, wird es zu Vergleichszwecken in Verbindung mit einem herkömmlichen optischen Sternnetzwerk beschrieben. Obwohl die physische Konfiguration eines optischen Sternnetzwerks sternförmig ist, wird dessen Anschluß leichter verständlich, wenn es in einer Seitenansicht wie in Fig. 4A dargestellt ist. Ein Eingabeanschluß IN und ein Ausgabeanschluß OUT jeder der Anschlußstellen 16 a bis 16 d ist jeweils mit einem Ausgangsanschluß OUT und einem Eingangsanschluß IN des Sternkopplers 18 verbunden. Fig. 4A zeigt eine Zugriffsmethode, welche bei dem Netzwerk der Fig. 4A angewendet ist. Ein Datenpaket, welches von der Sendeanschlußstelle 16 a gesendet wird, wird an den Einganganschluß IN des Sternkopplers 18 übertragen und dann von dessen Ausgangsanschluß OUT den Kanälen zugeführt, welche mit den Anschlußstellen 16 a bis 16 d verbunden sind. Aus Fig. 4B ist zu ersehen, daß die logische Topologie ein Sammelleitungs- oder Bus-Typ ist. Da üblicherweise ein Streit bei einem einzelnen Bus auftritt, wird das CSMA/CD-System verwendet, um Zugriffe durchzuführen.

In Fig. 5 und 6 sind verschiedene spezielle Ausführungsformen des Sternkopplers der Fig. 4A dargestellt. Der in Fig. 5 dargestellte Netzknoten ist mit derselben Anzahl optisch-elektronischer Umsetzabschnitte (O/E) und elektronisch-optischer Umsetzabschnitte (E/O) versehen, wie Ein- und Ausgabekanäle vorhanden sind. Der Netzknoten der Fig. 6 ist dagegen mit derselben Anzahl von O/E-Abschnitten wie Ein- und Ausgabekanälen mit einem einzigen E/O-Abschnitt versehen, welcher eine große Ausgangsenergie aufweist. Andererseits kann auch ein O/E-Abschnitt mit hoher Empfindlichkeit oder ein Richtungskoppler verwendet werden, bei welchem Glasfasern an den Eingangskanälen gebündelt sind, um die Anzahl O/E-Abschnitte auf eins zu reduzieren. In Fig. 5 und 6 sind Glasfasern 20, Photodioden/Transistoren 22, ein Umsetzer 24, Metalloxid­ halbleiter (MOS)-Transistoren 26, lichtemittierende Dioden (LEDs) 28 und Glasfasern 30 vorgesehen. Datenpakete von bei­ spielsweise vier Anschlußstellen werden über die Glasfasern 20 dem Eingangsanschluß des Sternkopplers 18 zugeführt. Die Datenpakete werden durch die zugeordneten vier Dioden 22 in elektrische Signale umgesetzt, welche in Richtung einer gemeinsamen Leitung geleitet werden. An dem in Fig. 5 dargestellten Ausgangsanschluß werden durch die elektrischen Signale über den Inverter 24 die Transistoren 26 angesteuert, welche zum Ansteuern der LEDs 28 verwendet werden; hierdurch wird Licht, das von jeder LED 28 abgegeben wird, über die zugeordneten Glasfasern 30 an alle Anschlußstellen 16 a bis 16 d gesendet. An dem in Fig. 6 dargestellten Ausgangsanschluß betreibt dagegen der Inverter 24 einen einzigen Transistor 26, so daß Licht, das von einer einzigen LED 28 abgegeben wird, über die vier Glasfasern 30 zu den jeweiligen Anschlußstellen 16 a bis 16 d geleitet wird.

In Fig. 7 sind die Funktionen dieser speziellen Ausführungsform schematisch dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein einziger Netzknoten 32 in dem Netzwerk untergebracht, um eine Anzahl Verbindungen zu steuern. In Fig. 7 sind eine erste bis fünfte Anschlußstelle mit 34 a bis 34 e bezeichnet und können durch eine Tastaturanzeige, einen Wortprozessor mit einer Kommunikationsfunktion, einen Personalcomputer, usw. ausgeführt sein. Ferner sind ein Plattenbediener 36, ein optischer Plattenbediener 38 und ein Druckerbediener 40 vorgesehen. In dieser Ausführungsform gibt die erste Anschlußstelle 34 a Daten an den Druckerbediener 40 ab, und die zweite Anschlußstelle 34 b liest Dateidaten aus dem optischen Plattenbediener 38. Auf diese Weise ist ein einziger Netzknoten 32 in der Lage, gleichzeitig und parallel eine Anzahl Verbindungen zu steuern.

In Fig. 8A bis 8E ist eine Folge zum Steuern des Anschlusses des in Fig. 7 dargestellten Netzknotens wiedergegeben. In Fig. 8A bis 8E sind dieselben Einrichtungen wie diejenigen, welche in Fig. 7 dargestellt, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Netzknoten 32 unterscheidet nicht eine Knoten-Knoten- und eine Knoten-Anschlußstellen-Verbindung voneinander, so daß die Anzahl Netzknoten ohne irgendeine Beschränkung vergrößert werden kann. Selbst wenn das System durch Erhöhen der Anzahl Netzknoten erweitert wird, braucht das Protokoll nicht modifiziert zu werden. In Fig. 8A ist eine feste Verbindung zwischen der ersten Anschlußstelle 34 a und dem Druckerbediener 40 zum Austausch von Information über den Netzknoten 32 ausgebildet. Es soll nun zuerst ein Rufpaket von der zweiten Anschlußstelle 34 b an dem Netzknoten 32 eingetroffen sein. Der Netzknoten 32 liefert dann das Rufpaket von der Anschlußstelle 34 b an die anderen Anschluß­ stellen 34 c bis 34 e, den Plattenbediener 36 und den optischen Plattenbediener 38, wie in Fig. 8B dargestellt ist. Wie in Fig. 8C dargestellt, kehrt der Netzknoten 32 nach dem Durchlauf der ersten Vorwärtsinformation (Rufpaket) und nach Verstreichen eines vorherbestimmten Zeitabschnitts die Verbindungs­ richtung um. In Fig. 8D ist dargestellt, wie den Knoten 32 nur eine erste Rücklaufinformation passiert (das Rückrufpaket von der Zielanschlußstelle 36). Diese Rücklauf­ information erreicht sicher die Anschlußstelle 34 b, selbst wenn keine Zieladresse hinzugefügt wird. Schließlich wird, wie in Fig. 8E dargestellt, zusätzlich zu der festen Verbindung für die erste Nachrichtenübertragung (zwischen der Anschlußstelle 34 a und dem Druckerbediener 40) eine feste Verbindung für die zweite Übertragung (zwischen der Anschlußstelle 34 b und dem Plattenbediener 36) aufgebaut. Das heißt, über den einzigen Netzknoten 32 werden zwei unabhängige Verbindungen erhalten.

In Fig. 9 ist eine spezielle Anordnung im Inneren des Netzknotens 32 der Fig. 7 dargestellt. Der Netzknoten 32 weist Eingabeanschlüsse I₀ bis I₇, Ausgabeanschlüsse O₀ bis O₇, eine Schaltmatrix 42, welche zum Verbinden von Ein- und Ausgabe­ kanälen verwendet ist, welche den Anschlüssen I₀ bis I₇ und O₀ bis O₇ zugeordnet sind, eine ein erstes Eingangssignal feststellende Einheit 44 zum Feststellen eines ganz bestimmten Eingabekanals, auf welchem ein am frühesten eingetroffenes Eingangssignal erschienen ist, eine ein Eingangssignal überwachende Einheit 46 zum ständigen Überwachen von Eingangssignalen, eine Steuerverknüpfungseinheit 48, um wahlweise die Eingangskanäle mit der Einheit 44 zu verbinden, und eine Schaltsteuereinheit 50 zum Steuern des gesamten Netzknotens auf. Der Netzknoten 32 soll acht Eingangskanäle, die Schaltmatrix 42 soll acht Module aufweisen, welche im Verhältnis eins-zu-eins den Ausgangskanälen zugeordnet sind, während jede der Einheiten 44, 46 und 48 einen einzigen Modul aufweist. Diese Module sind durch einen Auswahlbus 52, einen Verknüpfungssetzbus 54 und einen Datenbus 56 (die Ausgangssignalleitungen der Module) mit der Schaltsteuereinheit 50 verbunden. Wenn Ausgangssignale der Einheiten 44 und 46 über den Datenbus 56 empfangen werden, steuert die Einheit 50 die Auswahl eines Moduls der Schaltmatrix 42 über den Modulauswahlbus 52 sowie den Betrieb der Einheiten 44 und 46, während sie gleichzeitig die Einheiten 42 und 48 steuert.

In Fig. 10A bis 10H ist die Betriebs- und Schaltfolge jeder der in Fig. 9 wiedergegebenen Einheiten dargestellt. Wie in Fig. 10A dargestellt, verbindet im Anfangszustand des Netz­ knotens 32 die Schaltsteuereinheit 50 alle Eingabekanäle der Steuerverknüpfungseinheit 48 durch ein Steuersignal C₁ mit der Fühleinheit 44 und verbindet gleichzeitig die Eingabekanäle I₀ bis I₇ der Schaltmatrix 42 durch ein Steuersignal C₂ mit den Ausgabekanälen O₀ bis O₇. Wenn ein Eingangssignal beispielsweise auf dem Eingabekanal I₂ erschienen ist, wie in Fig. 10B dargestellt, wird das Eingabesignal über alle Ausgabekanäle O₀ bis O₇ ausgesendet. Das Eingangssignal auf dem Eingabekanal I₂, welches an die Einheit 48 angelegt ist, wird an die Feststelleinheit 44 übertragen. Ferner wird das Eingangssignal zu der Überwachungseinheit 46 geleitet.

In Fig. 10C ist ein Zustand dargestellt, bei welchem Eingangssignale außer über den Kanal I₂ auch über die Eingabekanäle eingetroffen sind. Die Einheit 44 stellt fest, daß ein Eingangssignal zuerst an dem Eingabekanal I₂ erschienen ist, während die Schaltsteuereinheit 50 es durch die Steuersignale C₁ und C₂ liest, um eine erste Speicherung durchzuführen. Wenn anschließend Eingangssignale an einem anderen Kanal erschienen sind, werden sie auch über die Ausgabekanäle O₀ bis O₇ ausgegeben. In diesem Augenblick kommt es zu einer Störung in den Ausgangssignalen. Fig. 10D zeigt einen Zustand, bei welchem die Eingabekanäle außer dem einen, auf welchem ein Eingangssignal am frühesten eingetroffen ist, von den Ausgangskanälen getrennt werden. Insbesondere die Einheit 50 schaltet die Verbindung der Eingabekanäle der Einheit 42, außer dem Eingabekanal I₂, d. h. die Eingabekanäle I₀, I₁ und I₃ bis I₇, durch das Steuersignal C₁ zu den Ausgabekanälen O₀ bis O₇ ab.

Fig. 10E zeigt eine Abwandlung des in Fig. 10D dargestellten Betriebs. Die modifizierte Folge der Fig. 10E macht es möglich, einen Eingabekanal mit einem zuerst eingetroffenen Eingangssignal von einem ganz bestimmten Kanal der Abgabekanäle zu trennen, welcher dem Eingabekanal oder irgend einem anderen Ausgabekanal entspricht, welcher einer Verbindungs­ leitung zugeordnet ist, welche ausgefallen ist. Zu diesem Zweck ist die Anschlußstelle bzw. das Terminal ähnlich wie der Netzknoten so ausgeführt, daß, wenn er die erste Vorwärtsinformation auf seinem Eingabekanal erhalten hat, er die Information von seinem Ausgabekanal aussendet. Obwohl insbesondere der Eingabekanal I₂ der Einheit 42 mit allen Ausgabekanälen verbunden ist, um das Eingangssignal zu übertragen, wird das Signal, das an den Ausgabekanal O₂ angelegt worden ist, welcher dem Eingabekanal I₂ zugeordnet ist, einfach zu der Rufseite zurückgeleitet, was keinem anderen Zweck als der Bestätigung dient, und aus diesem Grund wird der spezielle Eingabekanal von dem zugeordneten Ausgabekanal getrennt. Inzwischen soll ein Signal, das von diesem Netzknoten zu einem benachbarten Netzknoten gesendet worden ist, oder die erste Vorwärtsinformation, die zu einer Anschlußstelle mit einer ganz speziellen Ausführung, wie sie oben beschrieben ist, gesendet worden ist, nicht zu irgend einem der Eingabekanäle zurückgeleitet werden, auf welchem erwartet wird, daß das Signal unmittelbar erscheint, d. h. zu dem Eingabekanal I₆. In diesem Zustand ist es möglich, die Verbindung zu dem Ausgabekanal O₆ zu sperren, welcher dem Eingabekanal I₆ entspricht, wobei in Betracht zu ziehen ist, daß ein Fehler in dieser Verbindungsleitung aufgetreten ist, oder daß der benachbarte Netzknoten oder die Anschlußstelle nicht mit Energie versorgt ist. Dies wird durch ein Steuersignal C₃ bewirkt, welches von der Schaltsteuereinheit 50 erzeugt wird.

In Fig. 10F ist ein Zustand dargestellt, bei welchem nach der Beendigung der Vorwärtsinformation die Transferrichtung umzuschalten ist, um eine Rücklaufinformation vorzubereiten. Insbesondere wenn die Eingangssignal-Überwachungseinheit 46 das Ende des eingegebenen Signals festgestellt hat, fühlt es die Schaltsteuereinheit 50 mit Hilfe der Steuersignale C₁ und C₂ und steuert dann die Schaltmatrix 42 durch das Steuersignal C₃, um dadurch die Eingabekanäle I₀ bis I₇, die Eingabekanäle I₀, I₁ und I₃ bis I₇ oder die Eingabekanäle I₀ (I₂), I₃ bis I₅ und I₇ mit dem Ausgabekanal I₂ zu verbinden. Hierdurch kann dann die Rücklaufinformation sicher zu dem Sender der Vorwärtsinformation ohne Rücksicht auf den Eingabekanal geliefert werden. Fig. 10G zeigt einen Zustand, bei welchem die Rücklaufinformation an dem Netzknoten eingetroffen ist. Insbesondere wenn die Rücklaufinformation, welche eine Antwort auf die vorher gelieferte Vorwärtsinformation ist, über einen bestimmten Eingabekanal, z. B. den Eingabekanal I₀ in einer vorherbestimmten Zeit eingetroffen ist, wird sie zu dem Ausgabekanal O₂ geleitet, welcher bereits mit dem Eingabekanal I₀ verbunden worden ist. Wenn die erste Verbindung durch die vorher gelieferte Vorwärtsinformation und die zu diesem Zeitpunkt zu liefernde Rücklaufinformation hergestellt ist, stellt die Überwachungseinheit 46 das Eintreffen der ersten Rücklaufinformation der ersten Verbindung an dem Eingabekanal I₀ fest, während die Steuereinheit 50 sie mit Hilfe der Steuersignale C₁ und C₂ liest, um eine zweite Speicherung durchzuführen. Die Einheit 50 verbindet die Eingabekanäle I₁ und I₂ bis I₇ der Steuerverknüpfungseinheit 48 durch das Steuersignal C₃ mit der Signalfeststelleinheit 44, setzt die Einheit 44 durch ein Steuersignal C₄ zurück und verbindet die Eingabekanäle I₁ und I₃ bis I₇ mit den Ausgabe­ kanälen I₁, O₃ bis O₇. Unter dieser Voraussetzung wartet dann der Netzknoten auf Eingangssignale über alle Kanäle außer den Eingabekanälen I₀ und I₂ und den Ausgabekanälen O₀ und O₂, welche zu besetzen sind.

Ferner zeigt Fig. 10H ein Zustand, bei welchem eine Anzahl Nachrichtenverbindungen gleichzeitig zu verarbeiten sind. Während ein Eingangssignal auf dem Eingabekanal I₀ aus den Ausgabekanal O₂ angekoppelt wird, soll ein Eingangssignal an einem anderen Eingabekanal, z. B. I₄, anliegen. Das Eingangssignal auf dem Eingabekanal I₄ wird dann, wie vorstehend ausgeführt, über alle Abgabekanäle außer den Kanälen O₀ und O₂, welche besetzt sind, abgegeben. Natürlich kann das Eingangssignal an alle Abgabekanäle außer den in Verbindung stehenden Abgabekanälen und dem Abgabekanal angekoppelt werden, welcher dem Eingabekanal zugeordnet ist, auf welchem das Eingangssignal eingegeben wird. Danach wird, wenn die erste Vorwärtsinformation der zweiten Nachrichtenverbindung beendet ist, der Eingabekanal, welcher dem speziellen Ausgabekanal entspricht, an den Ausgabekanal (O₄) angekoppelt, welcher dem Eingabekanal (I₄) entspricht, an welchen das Eingangssignal angelegen hat. Hierbei wartet der Netzknoten auf ein Eingangssignal. Wenn das Signal der ersten Nachrichtenverbindung vorher beendet ist, schaltet der Netzknoten die Transferrichtung der Ein- und Ausgabekanäle.

In Fig. 11 ist eine spezielle Ausführung der Schaltmatrix 42 der Fig. 9 dargestellt. Es sollen acht Eingabekanäle und acht Ausgabekanäle vorgesehen sein; ferner soll die Einheit 42 aus acht Modulen gebildet sein, welche im Verhältnis eins-zu-eins den Ausgabekanälen zugeordnet sind. Jeder der Module weist acht Schaltglieder 58, acht Halteglieder oder Speicherelemente 60, die jeweils mit einem der Schaltglieder 58 verbunden sind, und ein einziges ODER-Glied 62 mit acht Eingängen auf, mit welchem Ausgänge 58 c der Schaltglieder 58 verbunden sind. Die Module benutzen gemeinsam acht Eingangssignal­ leitungen, welche von einem Eingangsanschluß ausgehen, und den Verknüpfungssetzbus 54. Ein D-Anschluß 60 a jedes Halteglieds 60 ist mit dem Bus 54, ein Q-Anschluß 60 c mit einem Eingangsanschluß des Schaltgliedes 58 und ein G-Anschluß 60 b durch eine gemeinsame Freigabeleitung 64 mit dem Modul-Auswahlbus 52 verbunden. Ein Eingangsanschluß 58 a des Schaltgliedes 58 ist mit der Eingangssignalleitung und sein Ausgangsanschluß 58 c ist mit dem Eingang des ODER-Gliedes 62 verbunden.

In Fig. 12 ist eine spezielle Ausführung der Steuerverknüpfungseinheit 48 der Fig. 9 dargestellt. Wieder sollen acht Eingabekanäle vorgesehen sein und die Einheit 48 soll aus acht Verknüpfungsgliedern 66 und acht Haltegliedern 68 aufgebaut sein, welche jeweils mit den acht Verknüpfungsgliedern 66 verbunden sind. Die Einheit 48 ist entsprechend ausgebildet, um die Verbindung von acht Eingangssignalleitungen, welche von dem Eingangsanschluß ausgehen, und von acht Ausgangssignalleitungen zu steuern, welche den Eingangs­ signalleitungen zugeordnet sind und zu der das erste Eingangssignal feststellenden Einheit 44 geführt sind.

Ein D-Anschluß 68 a jedes Halteglieds 68 ist mit dem Setzbus 54, ein Q-Anschluß 68 c mit einem Eingangsanschluß 66 a des Verknüpfungsglieds 66 und ein G-Anschluß 68 b durch eine ge­ meinsame Freigabeleitung 70 mit dem Auswahlbus 52 verbunden. Der Eingangsanschluß 66 a des Glieds 66 ist mit der Eingangs­ signalleitung und ein Ausgangsanschluß 66 c ist mit dem Eingang der Einheit 44 verbunden.

In Fig. 13 ist ein logischer Aufbau der Halteglieder dargestellt, welche in der Schaltmatrix 42 der Fig. 11 und der Steuereinheit 48 der Fig. 12 untergebracht sind. Der Aufbau weist zwei vorgeschaltete NAND-Glieder 72 und 74 mit einer Schaltfunktion und zwei anschließende NAND-Glieder 76 und 78 mit einer Speicherfunktion auf. Die in Fig. 11 bis 13 dargestellten Anordnungen stellen keine Beschränkung dar und können auf verschiedene Weise modifiziert werden. Die Abwandlungen hängen hauptsächlich von dem Verhältnis zwischen Soft- und Hardware ab, welche die Steuervorgänge durchführen, wie vorstehend beschrieben ist.

Da in dieser speziellen Ausführungsform die Schaltsteuereinheit 50 durch einen Mikroprozessor durchgeführt ist, stützt sich eine Steuerung über diesen Abschnitt auf Hardware und folglich sind die Schaltmatrix 42 und die Steuereinheit 48 bezüglich ihrer Funktion unabhängig voneinander. Sollte die vorstehend erwähnte Steuerung nur mit Hardware durchgeführt werden, würden solche Einheiten untrennbar bezüglich ihrer Funktion ausgeführt werden.

In Fig. 14 ist ein Netzwerk dargestellt, welches eine erweiterte Version dieser Ausführungsform ist. Insbesondere kann, obwohl das Netzwerk dieser Ausführungsform im Prinzip ein kleines lokales Netzwerk (LAN) ist, welches nur einen Netzknoten 32 aufweist, die Anzahl Netzknoten erhöht werden, um erforderlichenfalls ein großes Netzwerk aufzubauen. Das erweiterte Netzwerk kann eine entsprechende Konfiguration haben, wie beispielsweise eine lineare, eine schleifenförmige, oder ein zweidimensionales Gitter, wie in Fig. 14 dargestellt ist, ein dreidimensionales Gitter oder eine Kombination hieraus. Irgendwelche gewünschte Netzknoten 80 sowie die Netzknoten 80 und die Anschlußstellen 82 können durch Verbindungsleitungen miteinander verbunden sein, welche eine Anzahl Kanäle enthalten. Obwohl eine Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden ist, welche zumindest ein Eingabe- und zumindest ein Ausgabesignal in einer Verbindungsleitung 84 aufweist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß eine Vielzahl Kanäle oder ein einziger Ein-/Ausgabekanal untergebracht sein können.

Anhand von Fig. 2 werden nunmehr die Datenpakete beschrieben, welche bei dieser Ausführungsform verwendbar sind. Bezüglich der Datenpakete der Fig. 2 sind die Voraussetzungen für ein Terminal bzw. eine Anschlußstelle und andere Sende/Empfangsstationen folgende:

• (a) Die erste Vorwärtsinformation (das Rufpaket) ist mit einer Präambel, welche eine Länge (Zeit) hat, welche gleich oder größer als eine vorherbestimmte Größe ist, und mit eine Zieladresse (Prüfadresse) versehen;
• (b) jedes Sende-/Empfangsterminal empfängt die erste Vorwärts­ information (das Rufpaket) und nach Beendigung dieser Information sendet sie das erste Rücklaufsignal (das Rückrufpaket) unmittelbar nachdem der erste vorherbestimmte Zeitabschnitt (T₁) verstrichen ist. Der Zeitabschnitt T₁ ist ein Zeitabschnitt, der für eine Verbindungssteuereinrichtung in einem Netzknoten benötigt wird, um eine Steuerung für die Eingabe der ersten Rücklaufinformation (das Rückrufpaket) zu beendigen und wird im allgemeinen als eine Netzknoten-Zeitkonstante oder einfach als eine Knotenkonstante bezeichnet, und
• (c) wenn das Sende-/Empfangsterminal Information empfangen hat, welche dafür nicht bestimmt gewesen ist (wobei nur die erste Vorwärtsinformation empfangen worden ist) muß sie seit dem Ende der Information nicht irdendeine Information senden, bis ein zweiter, vorherbestimmter Zeitabschnitt T₂ verstreicht. Der Zeitbbschnitt T₂ ist ein Zeitabschnitt, der notwendig ist, daß sich ein Datenpaket in einem Netzwerk ausbreitet und wird als eine Netzwerk-Zeitkonstante oder einfach als Netzkonstante bezeichnet. Hierdurch ist sichergestellt, daß selbst wenn eine Anzahl Netzknoten in dem Netz vorhanden ist, ein Knoten, welcher einer Rufseite am nächsten liegt, die erste Rücklaufinformation (das Rückrufpaket) in dem zweiten Zeitabschnitt T₂ nach dem Ende der ersten Vorwärtsinformation (des Rufpakets) empfängt.

Solange die vorstehend beschriebenen, dem Übertragsverfahren zugeordneten Voraussetzungen erfüllt sind, ist die Freiheit in anderer Hinsicht groß genug, um die folgenden Möglichkeiten zu schaffen:

• (a) Die Datenpaketlänge ist unbegrenzt.
• (b) Eine Anzahl von Vorwärts- und Rücklaufinformationen kann ausgetauscht werden, indem erforderlichenfalls der Kanal belegt wird, und
• (c) die Datenrate kann gewünschtenfalls zwischen Sende-/Empfangsterminals insoweit ausgewählt werden, als sie kleiner als die maximale Datenrate ist, welche von der Hardware des Netzes abhängt.

Die in Fig. 2 dargestellten Datenpakete sind die charakteristischsten Stellen von zwei Vorwärts- und zwei Rücklaufinformationen. Die erste Vorwärts- und die erste Rücklaufinformation werden dazu verwendet, um einen Verbindungsweg in dem Netz sicherzustellen, während überflüssige Teile zu den anderen Verbindungen geöffnet werden, und folglich keine von ihnen eine Nachricht enthält.

In Fig. 15 ist eine spezielle Ausführung der das erste Eingangs­ signal feststellenden Einheit 44 der Fig. 9 dargestellt. Wieder sollen acht Eingabekanäle vorgesehen sein und die Einheit 44 soll acht Halteglieder oder Speicher 86 und acht Verknüpfungsglieder 88 aufweisen, welche jeweils auf die Glieder 86 folgen. Wenn ein Eingangssignal 86 a an eines der Halteglieder 86 angelegt wird, werden die Verknüpfungsglieder 86 b aller Halteglieder 86 gesperrt, so daß das Signal 86 a über einen Ausgang 86 d abgegeben wird. Die Halteglieder 86 werden durch ein Löschsignal 86 c rückgewonnen. D-Anschlüsse 86 a der Halteglieder 86 sind mit dem Ausgang der Steuerverknüpfungseinheit 48 und CLR-Anschlüsse 86 c sind mit dem Modul-Auswahlbus 52 durch eine einzige gemeinsame Leitung 90 verbunden. Ferner sind Q-Anschlüsse 86 d jeweils mit einem Ausgangsanschluß 88 a des Verknüpfungsglieds 88 verbunden, welches auf das Halteglied 86 folgt. Der andere Eingangsanschluß 88 b jedes Gliedes 88 ist mit dem Auswahlbus 52 durch eine einzige gemeinsame Freigabeleitung 92 verbunden, während ein Ausgangsanschluß 88 c mit dem Datenbus 56 (einer Modul-Ausgangssignalleitung) verbunden ist.

In Fig. 16 ist der logische Aufbau des Halte- oder Speicherglieds 86 der Fig. 15 dargestellt. In Fig. 16 haben zwei vor­ geschaltete NAND-Glieder 94 und 96 eine Schaltfunktion, und zwei folgende NAND-Glieder 98 und 100 haben eine Speicher­ funktion.

In Fig. 17 ist eine spezielle Ausführung der Eingangssignal- Überwachungseinheit 46 der Fig. 9 dargestellt, welche acht Eingabekanäle haben soll. Die Einheit 46 weist acht Halte- oder Speicherglieder 102 und acht Verknüpfungsglieder 104 auf. Ein D-Anschluß 102 a jedes Halteglieds 102 ist mit einem Eingangsanschluß verbunden, und ein Q-Anschluß 102 d ist über einen Inverter 104 mit einem G-Anschluß 102 b und mit einem Eingangsanschluß 104 a des Glieds 104 verbunden. Ein Aus­ gangsanschluß 104 c des Glieds 104 ist mit dem Datenbus 56 verbunden. Ein CLR-Anschluß 102 c des Halteglieds 102 ist durch eine gemeinsame Löschleitung 106 mit dem Auswahlbus 52 verbunden, und der andere Eingangsanschluß 104 b des Glieds 104 ist über eine gemeinsame Freigabeleitung 108 mit dem Auswahlbus 52 verbunden.

Die Schaltsteuereinheit 50 wählt einen der Module der Schaltmatrix 42 über den Auswahlbus 52 aus, während Verbindungen der Verknüpfungsglieder über den Setzbus 54 hergestellt werden. Ferner liest die Einheit 50 Information aus der das erste Eingangssignal feststellenden Einheit 44 oder der Eingangssignal-Überwachungseinheit 46 über den Auswahlbus 52 aus, während sie deren Halteglieder löscht. Noch eine andere Rolle, welche die Einheit 50 spielt, besteht darin, wahlweise die Glieder der Steuerverknüpfungseinheit 48 über die Buse 52 und 54 auszuwählen.

In Fig. 18A bis 18K ist der Betrieb eines Netzknotens dargestellt, welcher eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform darstellt. In dieser Abwandlung oder Modifikation wird die Matrix der Einheit 42 teilweise so modifiziert, daß Schnittstellen einer Diagonalen nicht miteinander verbunden werden, um zu verhindern, daß ein Eingabekanal mit seinem zugeordneten Ausgabekanal verbunden wird. Im allgemeinen kann, wenn die Einheit 42 aus N×N Schaltelementen aufgebaut ist, ein Eingabekanal mit allen Ausgabekanälen außer dem ihm zugeordneten Ausgabekanal verbunden werden, bevor ein Eingangssignal an den Netzknoten angelegt wird. Ferner ist, wenn die Einheit 44 aus N×(N-1) Schaltelementen aufgebaut ist, ein Eingabekanal nicht von sich aus mit einem Ausgabekanal verbunden, welcher ihm zugeordnet ist. Folglich wird, wenn die Einheit 42 einen solchen Aufbau aufweist, die Betriebsfolge, wie sie in Fig. 10A bis 10H dargestellt ist, durch die in Fig. 10A bis 10K dargestellte Folge ersetzt. Obwohl die Einheit 42 der Fig. 18A bis 18K mit einer 8×8-Matrix versehen ist, so daß nur die Schnittpunkte auf einer Diagonalen nicht verbunden sind, kann eine 8×7-Matrix verwendet werden.

In Fig. 18A ist ein Anfangszustand dargestellt, welcher der Fig. 10A entspricht. Die Schaltsteuereinheit 50 steuert die Schaltmatrix 42 und die Steuereinheit 48 durch die Steuer­ signale C₁ und C₂, so daß alle Eingabekanäle mit der das erste Eingangssignal feststellenden Einheit 44 und die Eingabe­ kanäle I₀ bis I₇ der Einheit 42 mit allen Ausgabekanälen O₀ bis O₇ außer auf der Diagonalen verbunden sind. Fig. 18B entspricht Fig. 10B, in welcher ein Eingangssignal eingetroffen ist. Wenn ein Eingangssignal an dem Eingabekanal I₂ erschienen ist, wird es über die Ausgabekanäle O₀, O₁ und O₃ bis O₇ abgegeben. Das Signal wird auch an die Einheiten 44 und 46 angelegt. Fig. 18C entspricht Fig. 10C, in welcher andere Eingangssignale eingetroffen sind. Wenn Eingangssignale an den Eingabekanälen I₁ und I₃ nach dem Eingangssignal an dem Eingabekanal I₂ erschienen sind, werden sie auch über alle Ausgabekanäle abgegeben, außer über diejenigen, welche den beiden Eingabekanälen I₁ und I₃ entsprechen. In diesem Augenblick kommt es zu einer Störung bei den Ausgangs- sowie bei den Eingangssignalen.

Fig. 18D zeigt einen Zustand, welcher demjenigen der Fig. 10C entspricht, d. h. einen Zustand, bei welchem eines einer Vielzahl von Signalen, welche zuerst eingetroffen sind, festgestellt wird. Insbesondere soll ein Eingangssignal an dem Eingabekanal I₂ zuerst angelegen haben und dann sollen Eingangssignale an den Kanälen I₀, I₄, I₅ und I₆ angelegen haben; die Schaltmatrix 42 verbindet einmal diese Eingabekanäle mit allen Ausgabekanälen außer denjenigen, welche diesen Eingabekanälen zugeordnet sind. Da die Kanäle I₀, I₄, I₅ und I₇ nicht mit ihren zugeordneten Ausgabekanälen verbunden sind, werden die Eingangssignale auf diesen Kanälen nicht abgegeben. Die das erste Eingangssignal feststellende Einheit 44 hat bereits den Eingabekanal I₂ festgestellt, auf welchem zuerst ein Eingangssignal angelegen hat; die Schalt­ steuereinheit 50 liest es aus, um so die erste Speicherung durchzuführen. Fig. 18E und 18F zeigen einen Zustand, welcher demjenigen der Fig. 18D entspricht, d. h. einen Zustand, bei welchem die Eingabekanäle außer dem einen, an welchem ein Eingangssignal zuerst erschienen ist, abgeschaltet werden. Insbesondere die Einheit 50 liest den ersten Eingabekanal I₂ aus der Einheit 44 aus, um ihn zu speichern und steuert die Einheit 42, um die Eingabekanäle I₀, I₁, I₃ bis I₅ und I₇ von den Ausgabekanälen O₀ bis O₇ zu trennen. Fig. 18G und 18H stellen einen Zustand dar, welcher demjenigen der Fig. 10F entspricht, d. h. einen Zustand, bei welchem die Transferrichtung bei Beendigung des ersten Eingangssignals umgekehrt wird. Wenn in Fig. 18G und 18H die Eingangssignal- Überwachungseinheit 46 das Ende des Signals auf dem Eingabekanal I₂ feststellt, liest es die Einheit 50 aus und steuert die Einheit 42 durch das Steuersignal C₁, um die Eingabekanäle I₀, I₁ und I₃ bis I₇ mit dem Ausgabekanal O₂ zu verbinden. Das heißt, die Eingabekanäle, welche mit Nachrichtenverbindungen bedient worden sind, werden auf die Ausgabekanäle geschaltet, so daß Rücklaufinformation, welche auf einem der Eingabekanäle erscheinen kann, zu einer Anschlußstelle zurückgeleitet werden kann, von welchem sie ausgegangen ist.

Fig. 18I und 18J zeigen einen Zustand, welcher demjenigen der Fig. 10G entspricht, d. h. einen Zustand, bei welchem Rücklauf­ information eingegeben wird. Wenn das vorherige Eingangssignal die Vorwärtsinformation war, welche einen Teil der ersten Nachrichtenverbindung bildet, trifft die Rücklaufinformation der ersten Nachrichtenverbindung an einem der Eingabekanäle innerhalb der vorherbestimmten Zeitspanne T₁ ein. Bei dem in Fig. 18I und 18J dargestellten Beispiel ist Rücklaufinformation an dem Eingabekanal I₀ erschienen, und wird folglich über den Ausgabekanal O₂ abgegeben. Während die Überwachungseinheit 46 das Eintreffen des Eingangssignals an dem Eingabekanal I₀ feststellt, liest es die Steuereinheit 50 aus, um eine zweite Speicherung durchzuführen (Steuersignale C₁ und C₂). Als nächstes steuert die Steuereinheit 50 die Verknüpfungseinheit 48, um die Eingabe­ kanäle I₁ und I₃ bis I₇ der Einheit 48 mit der Feststell­ einheit 44 zu verbinden und setzt die Einheit 44 zurück, um den vorherigen ersten Eingabekanal zu löschen. Hierdurch wird der Netzknoten für die Eingabe der zweiten und dritten Nachrichtenverbindung, d. h. ein gleichzeitiges Behandeln einer Anzahl von Nachrichtenverbindungen, vorbereitet. Fig. 18K zeigt einen der Fig. 10H entsprechenden Zustand, d. h. einen Zustand, bei welchem eine Anzahl Nachrichtenverbindungen gleichzeitig behandelt werden. Im Hinblick auf die zweite Verbindung werden Signale über die Kanäle O₀ und O₂, welche in Verbindung stehen, und über die Abgabekanäle ausgegeben, welche den Kanälen entsprechen, auf welchen Eingangssignale erschienen sind.

In Fig. 19 ist eine Abwandlung der Netzknotenausführung der Fig. 9 dargestellt. Der Netzknoten der Fig. 9 ist unter der Annahme ausgelegt, daß jede Verbindungsleitung 84 eine Anzahl Kanäle aufweist, welche wiederum zumindest einen Eingabe- und einen Ausgabekanal enthalten. Die Alternative der Fig. 19 ist bei dem Fall anwendbar, bei welchem die Verbindungsleitung 84 nur einen Eingabe-/Ausgabekanal enthält. Insbesondere ist eine in zwei Richtungen wirkende Ansteuereinheit 112 mit einem einzigen Ein-/Ausgabekanal 110 verbunden, welche wiederum mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß der Schaltsteuereinheit 50 des Netzknotens verbunden ist. Wenn acht Verbindungsleitungen mit einem Netzknoten verbunden sind, sind mit ihm auch acht Ansteuereinheiten 112 verbunden.

In Fig. 20 ist ein spezieller Aufbau der Ansteuereinheit 112 (RS 422) dargestellt. Die Ansteuereinheit 112 hat Anschlüsse A und B, welche mit der Verbindungsleitung verbunden sind, und Anschlüsse D (Ansteueranschluß), R (Empfangsanschluß), DE (Ansteuerfreigabeanschluß) und RE (Empfangsfreigabeanschluß), welche mit dem Netzknoten verbunden sind. Ein positives Signal, das von einer Ansteuereinheit D abgegeben worden ist, wird an den Anschluß A angekoppelt, und ein negatives Signal wird an den Anschluß B angekoppelt. An einem An­ schluß wird ein Signal auf der Basis einer Spannungsdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen A und B abgenommen. Dagegen ist der Anschluß D mit einem Ausgangsanschluß, und der Anschluß R mit einem Eingangsanschluß verbunden. Die Anschlüsse DE und RE werden durch die Steuereinheit 50 gesteuert, so daß verhindert werden kann, daß das Senden und das Empfangen gleichzeitig freigegeben wird.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung ein einziger Netzknoten eine Anzahl Nachrichtenverbindungen gleichzeitig behandeln, ohne daß zusätzliche Kosten entstehen. Außerdem ist das System, ohne daß das Protokoll zu modifizieren ist, von einem kleinen lokalen Netz, das einen einzigen Netzknoten aufweist, auf ein großes lokales Netz erweiterbar.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung zur Lösung der eingangs angeführten Aufgabenstellung wird nunmehr beschrieben, wobei mit dem Prinzip begonnen wird. Alle eingangs erörterten Systeme (d) bis (h) haben eine Gitterstruktur und legen einen Weg jedesmal dann fest, wenn eine Verbindung geschaffen wird. Wenn jedoch eine Verbindungsleitung abgeschaltet wird, oder wenn eine Anschlußstelle oder ein Netzknoten fehlerhaft ist, leiden sie nur unter einer teilweisen Störung und lassen zu, daß andere Teile die üblichen Nachrichtenverbindungen durchführen. Diese Redundanz ist von beachtlicher Wichtigkeit und wird größer, wenn das Netzwerk vergrößert wird. Eine Schwierigkeit bei den Systemen (d) bis (h) besteht jedoch darin, daß sie nicht das Abschalten einer Verbindungsleitung und die Störung in dem Netzknoten oder das Abschalten einer Anschlußstelle feststellen können. Wenn ein Netzknoten, welcher nicht in eine Verbindung eingebunden ist, auf einen Fehler trifft, werden alle Nachrichtenverbindungen beeinflußt, nachdem Wege festgelegt worden sind, und somit kommt es zu keiner Störung. Trotzdem kommt, wenn ein Weg festgelegt ist, eine Störung vor, und daher wird eine bestimmte Zeit benötigt.

Kollisionen können in zwei verschiedene Arten eingeteilt werden, d. h. eine erste Kollisionsart, welche auftritt, wenn eine Anzahl Anschlußstellen ihre erste Vorwärtsinformation gleichzeitig gesendet haben, und eine zweite Art von Kollision, welche darin besteht, daß in dem Fall, wenn eine Anschlußstelle, welche die erste Vorwärtsinformation empfangen hat, die zweite Rücklaufinformation sendet, ein Netz, welches unterteilt worden ist, zurückgewonnen wird und eine andere Anschlußstelle, welche auf der anderen Seite der Unterteilung festgelegt worden ist, die erste Vorwärtsinformation sendet. Die erste Art Kollision kommt nur vor, wenn die erste Vorwärtsinformation gesendet wird. Die Wahrscheinlichkeit hinsichtlich ersten Art von Kollision ist verhältnismäßig gering, da das Senden der ersten Vorwärtsinformation nicht so häufig durchgeführt wird. Wenn die erste Art Kollision durch zwei verschiedene erste Vorwärtsinformationen verursacht ist, wird jeder Abschnitt des Netzes jeweils einer der ersten Informationen gefüllt, mit dem Ergebnis, daß eine Art Abgrenzung oder Rand in dem Netzwerk entwickelt wird. Wenn eine Anschlußstelle, um die Information zu empfangen, auf dieser Seite der Abgrenzung angeordnet ist, wird der Weg sicher festgelegt; wenn jedes Empfangsterminal auf dieser Seite der Abgrenzung angeordnet ist, werden beide Wege sicher festgestellt. Aus diesem Grund hat die erste Art Kollision selbst nicht immer eine Störung zur Folge.

Nunmehr soll die erste Art Kollision zwischen zwei verschiedenen ersten Vorwärtsinformationen aufgetreten sein, von welchen die eine hinsichtlich der Datenpaketlänge größer als die andere ist. Selbst wenn die kürzere Vorwärtsinformation einen Empfangsterminal erreichen kann, kann die zweite Hälfte der längeren Information in den Weg eintreten, welcher der ersten Rücklaufinformation zugeteilt ist, welcher der kürzeren Information zugeordnet ist. Unter dieser Voraussetzung kann ein Terminal, das die kürzere Vorwärtsinformation gesendet hat, nicht sehen, warum der Weg beispielsweise durch eine Kollision oder aus irgend einem anderen Grund nicht geschaffen werden konnte. Hierdurch wird es im Sendeterminal unmöglich gemacht, irgendeine Maßnahme außer einer unangemessenen Steuerung zu ergreifen, welche die anderen Nachrichtenverbindungen beeinflussen würde, wodurch der Datendurchlauf durch das Netz erniedrigt würde. Die Voraussetzung, daß die zweite Art Kollision stattfindet, ist dadurch weiter begrenzt und somit ist deren Wahrscheinlichkeit sogar noch geringer als diejenige der ersten Art Kollision. Oder anders ausgedrückt, die Wahrscheinlichkeit der zweiten Art Kollision ist im wesentlichen auf null reduziert, wenn alle Ein- und Ausgabekanäle eines Netzknotens verbunden werden können. Die zweite Art Kollision betrifft nicht diese Ausführungsform und ist daher auch nicht näher beschrieben. Daher wird die erste Art Störung, wie sie oben angegeben ist, einfach nachstehend als eine Kollision bezeichnet.

Bei dieser Ausführungsform ist die bisher erreichte Zuverlässigkeit dadurch weiter erhöht, daß (a) ein Knotenpunkt und ein Sende- sowie Empfangsterminal eine Kollision einzeln feststellen kann, und (b) verhindert ist, daß eine Kollision eine Störung in nachfolgenden Nachrichtenverbindungen zur Folge hat. In dieser speziellen Ausführungsform weist eine Verbindungssteuereinrichtung, welche in jedem Netzknoten untergebracht ist, im allgemeinen einen Fühlabschnitt zum Feststellen einer Kollision und einen Steuerabschnitt auf, um eine Eingabe in einen Eingabekanal, welcher auf eine Kollision gestoßen ist, eine Ausgabe von einem Ausgabekanal, welcher diesem Eingabekanal entspricht oder beides zu verhindern. Andererseits weist eine Verbindungssteuereinrichtung, welche in jedem Terminal untergebracht ist, einen Fühlabschnitt zum Feststellen der ersten Rücklaufinformation und einen ersten Backoff-Steuerabschnitt auf, der verwendet wird, um einen Zustand vorzubereiten, bei welchem ein erster Rücklaufhub nicht empfangen wird.

Der Fühlabschnitt jedes Netzknotens vergleicht ein Eingangssignal, welches auf der Basis "wer zuerst kommt, wird zuerst bedient" ausgewählt wird (ein einzelnes ausgewähltes Eingangssignal, welches nicht immer ein am frühesten eingetroffenes Signal sein kann) und ein anderes Eingangssignal, um so dazwischen eine Differenz zu erzeugen. Ein solches weiteres Eingangssignal kann eines sein, welches von derselben Anschlußstelle oder demselben Terminal wie das andere erzeugt wird und über einen anderen Weg geleitet wird, oder es kann eines sein, welches von einer anderen Anschlußstelle erzeugt wird. Während es bei dem zuerst angeführten Fall nur zu einer minimalen Phasenverzögerung kommt, da es von einem Netzknoten auf dem Weg auf der Basis "wer zuerst kommt, wird zuerst bedient" ausgewählt worden ist, kann in dem zweiten Fall ein beträchtlicher Unterschied nur dann erzeugt werden, wenn ein Signalteil oder ein Bereich eines zu vergleichenden Datenpakets in entsprechender Weise ausgewählt wird. Wenn der Backoff-Steuerabschnitt entschieden hat, daß die erste Rücklaufinformation nicht innerhalb eines vorherbestimmten Zeitabschnitts empfangen worden ist, legt er fest, ob der Fehler einer Kollision oder irgendeiner anderen Ursache zuzuschreiben ist und führt dann eine sogenannte Backoff-Funktion (eine Steuerung für eine Wiederübertragung) durch. Die Backoff-Funktion ist keine Besonderheit dieser Ausführungsform und kann beispielsweise durch einen binären exponentiellen Backoff-Algorithmus (Xerox) durchgeführt werden.

In Fig. 21 ist eine in jedem Netzknoten untergebrachte Verbindungs­ steuereinrichtung oder eine Nachrichtenverbindungs- Steuereinrichtung, welche gemäß der Erfindung in jedem Terminal oder jeder Anschlußstelle untergebracht ist, in Form eines Blockdiagramms dargestellt. Die Einrichtung weist eine Schaltmatrix 120 auf, deren Kapazität groß genug ist, um alle Eingangsanschlüsse I₀ bis I₇ und alle Ausgangsanschlüsse O₀ bis O₇ und deren zugeordnete Eingabekanäle I₀ bis I₇ und Ausgabekanäle O₀ bis O₇ gleichzeitig miteinander zu verbinden. Eine ein Eingangssignal feststellende Einheit 122 hat die Funktion, einen speziellen Kanal der Eingabekanäle festzulegen, auf welchem ein Eingangssignal zuerst erschie­ nen ist und hat eine Funktion, um eine Kollision festzustellen und um die Einheit 128 davon zu informieren. Eine Ein­ gangssignal-Überwachungseinheit 124 ist vorgesehen, um das Vorhandensein/Fehlen eines Signals zu überwachen. Eine Steuer­ verknüpfungseinheit 126 dient dazu, einen der Eingabekanäle und den Eingabekanal miteinander zu verbinden, auf welchem ein Eingangssignal zuerst an der Einheit 122 erschienen ist. Der gesamte Netzknoten einschließlich dieser verschiedenen Einheiten wird durch eine Schaltsteuereinheit 128 gesteuert. Wenn wieder acht Eingabekanäle vorgesehen sind, kann die Einheit 120 aus neun Modulen (deren Anzahl um eins größer ist als die der Kanäle) gebildet sein, welche in einem Verhältnis eins-zu-eins den Eingabekanälen zugeordnet sind. Jede der Einheiten 122, 124 und 126 weist einen einzigen Modul auf. Die Einheit 128 ist mit diesen Modulen durch einen Modulauswahlbus 130, einen Verknüpfungsglied-Aussetzbus 133 bzw. einen Datenbus 134 (Modul-Ausgangssignalleitungen) ver­ bunden.

In Fig. 22 ist eine spezielle Ausführung der Schaltmatrix 120 dargestellt. Die Einheit 120 ist aus neun Modulen gebildet (da ein Kollisionssignal-Transferkanal hinzugefügt ist), welche im Verhältnis eins-zu-eins den Eingabekanälen zugeteilt sind. Jeder der Module besteht aus acht Schaltgliedern 136 und acht Halte- oder Speicherelementen 138 (welche jeweils mit D-, G- und Q-Anschlüssen versehen sind). Ausgänge 136 c der Schaltglieder 136 jedes Moduls sind mit dem Eingang eines einzigen ODER-Glieds 140 mit neun Eingängen verbunden. Die acht Module sind mit den Eingabekanälen verbunden. Der Kollisionssignal-Transferkanal ist über die ein Eingangssignal feststellende Einheit 120 mit einer Kollisionssignalleitung 142 verbunden. Die Zustände der Schaltglieder 136 werden über den Auswahlbus 130 ausgewählt und über den Verknüpfungsglied- Setzbus 132 Modul für Modul eingerichtet.

In Fig. 23 ist eine spezielle Ausführung der das Eingangssignal feststellenden Einheit 122 dargestellt, welche aus acht Haltegliedern 124 (die jeweils mit D-, G-, CLR- und Q-Anschlüssen versehen sind), aus acht Verknüpfungsgliedern 146, welche auf die Halteglieder 144 folgen, und aus acht Verknüpfungs­ gliedern 148 gebildet, welche den Haltegliedern 144 vorgeschaltet sind. Der Ausgang jedes Halteglieds 144 (ein Ausgang 144 d am Q-Anschluß) ist mit einem Eingang 146 a des zugeordneten Verknüpfungsglieds 146 und mit einem Eingang eines NOR-Glieds 150 mit acht Eingängen verbunden, während der Ausgang mit der entgegengesetzten Polarität (ein Ausgang 144 e an einem -Anschluß) mit einem Eingang 152 b des zuge­ ordneten UND-Glieds 152 verbunden ist. Ein Ausgang 152 c des UND-Glieds 152 ist mit dem Gate-Anschluß (dem G-Anschluß 144 b) des Halteglieds 144 verbunden. Der Ausgang des NOR- Glieds 150 ist aufgeteilt und führt einerseits zu einem Eingang 154 a eines ODER-Glieds 154 und andererseits zu einem Eingang 156 a eines Verknüpfungsglieds 156. Der Ausgang 154 c des ODER-Glieds 154 ist mit den Eingängen 152 a der UND-Glieder 152 verbunden. Die CLR-Eingänge der Halteglieder 144 sind mit dem Modul-Auswahlbus 130 durch eine gemeinsame Löschsignalleitung 158 verbunden. In ähnlicher Weise ist ein Eingang 154 b des ODER-Glieds 154 und ein Eingang 156 b des Verknüpfungsglieds 160 mit dem Bus 130 über eine Kollisions- Steuersignalleitung 160 verbunden. Eingänge 146 b der Glieder 146 sind mit dem Modul-Auswahlbus 30 über eine Freigabesignalleitung 162 verbunden. Der Ausgang des Glieds 176 ist mit der Schaltmatrix 120 über eine Kollisionssignalleitung 164 verbunden. Ausgänge 146 c der Glieder 146 sind mit dem Datenbus 134 verbunden. Eingänge 148 a der Glieder 148 sind mit der Steuerverknüpfungseinheit 126 und Eingänge 128 sind mit einer Bezugs-Eingangssignalleitung 166 verbunden, welche von der Einheit 126 ausgeht. Eingänge 148 c der Verknüpfungsglieder 148 verzweigen sich und führen einerseits zu einem Eingang 168 a des UND-Glieds 168 und andererseits über ein Ver­ zögerungselement 170 zu einem Eingang 168 b des Glieds 168. Der Ausgang 168 c des UND-Glieds 168 ist mit dem Eingang (einem Eingang 144 a an dem D-Anschluß) des Halteglieds 144 verbunden. Wenn bei dem Fühlmode für das erste Eingangssignal die Kollisionssteuersignalleitung 160 auf niedrigem Pegel liegt und ein Eingangssignal an eines der Halteglieder 144 (den Eingang 144 a am D-Anschluß) angelegt ist, werden alle Glieder (über den Eingang 144 b am G-Anschluß) über das NOR-Glied 150 und das UND-Glied 152 gesperrt, so daß das Ausgangssignal (ein Ausgang 144 d am Q-Anschluß) abgegeben wird und zu einem entsprechenden Zeitpunkt durch das Ver­ knüpfungsglied 146 ausgelesen wird. Da in diesem Augenblick der Eingang 148 b des Glieds 148 auf hohem Pegel liegt, wird das Eingangssignal an dem Eingang 148 a so, wie es ist, geliefert. Inzwischen dienen das UND-Glied 168 und das Verzögerungselement 170 dazu, zu verhindern, daß das Halteglied 144 infolge eines impulsförmigen Rauschens verriegelt wird. Das Verzögerungselement 170 hat daher eine Zeitkonstante, welche für eine solche Funktion angemessen ist, und sie kann gleich einer Zeitkonstante eines Kollisionsfühlmodes sein, was noch beschrieben wird.

In einem Kollisionsfühlmode zum Feststellen einer Kollision (erster Art, wie vorstehend ausgeführt ist) wird eine invertierte Version eines zuerst eingetroffenen Eingangssignals dem Eingang 148 b des Glieds 148 über die Bezugssignalleitung 166 zugeführt, so daß ein Signal, welches einen Unterschied zwischen dem ersten Signal und dem Signal am Eingang 148 a darstellt, an dem Ausgang 148 c anliegt. Das heißt, nur ein Zeitunterschied zwischen den beiden kollidierenden Eingangssignalen (vor oder nach dem ersten Eingangssignal oder beides) werden über das UND-Glied 148 abgegeben. Wenn das Differenzsignal kürzer als eine vorherbestimmte Länge ist, löscht es das Verzögerungselement 170 und das UND-Glied 168; wenn das Differenzsignal länger als die vorherbestimmte Länge ist, erregt sie es, nachdem eine vorherbestimmte Länge von dem Signal subtrahiert ist. Die vorherbestimmte Länge, welche von dem Signal zu subtrahieren ist, wird in Anbetracht einer Phasenabweichung festgelegt, welche auftritt, wenn dasselbe von dem gleichen Terminal stammende Datenpaket über verschiedene Wege geleitet wird.

Da bei der vorstehenden Voraussetzung die Kollisions-Steuer­ signalleitung 160 auf hohem Pegel liegt, setzt jedes der Halteglieder 144, an welchem ein Eingangssignal angelegt wird (ein Eingang 144 a an dem D-Anschluß), dessen Tor (144 b an dem G-Anschluß) außer Bereitschaft. Folglich wird der Ausgang des Halteglieds 144 durch das Tor-Glied 146 zu einem entsprechenden Zeitpunkt ausgelesen und dann über das NOR-Glied 150 und das Glied 156 zu einem entsprechenden Zeitpunkt an die Schaltmatrix 120 abgegeben. Die Zeitkonstante des Verzögerungselements 170 wird entsprechend gewählt. Die Zustände der Halteglieder 144, der Glieder 146, des UND-Glieds 152 und des Tor- Glieds 146 werden über die Löschsignalleitung 158 des Modul Auswahlbus 130, die Kollisions-Steuersignalleitung 160 und die Freigabesignalleitung 162 ausgewählt. Auf diese Weise wird bei dieser Ausführungsform ein Signal, welches das Feststellen der ersten Art Kollision anzeigt, über das Glied 156 der Schaltmatrix 120 zugeführt.

Fig. 24 ist eine spezielle Ausführung der Eingangssignal- Überwachungseinheit 124 dargestellt. Die Einheit 124 weist acht Halteglieder 172 (von denen jedes mit D-, G-, CLR- und Q-Anschlüssen versehen ist), und acht Verknüpfungsglieder 174 auf, welche den Haltegliedern 172 nachgeschaltet sind. Der Ausgang jedes Halteglieds 172 (eine Ausgangsleitung 172 d am Q-Ausgang) ist mit dem Eingang eines Inverters 176 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des Halteglieds (einer Eingangsleitung 172 b am G-Anschluß) verbunden ist. Die Einheit 124 kann die Zustände der Eingabekanäle zu einem entsprechenden Zeitpunkt durch Steuern der Löschsignalleitung 178 und der Freigabesignalleitung 180 des Modulauswahlbus 130 auslesen. Eingangssignale an den Eingabekanälen werden dem Datenbus 134 zugeführt.

In Fig. 25 ist eine spezielle Ausführung der Steuerverknüpfungs­ einheit 126 dargestellt, welche aus acht Verknüpfungsgliedern 182, acht Haltegliedern 184 (die jeweils D-, G- und Q-Anschlüsse haben), welche jeweils mit den Gliedern 182 verbunden sind, aus acht Verknüpfungsgliedern 186, aus acht Haltegliedern 188 (die jeweils D-, G- und Q-Anschlüsse haben), welche mit den Eingängen der Glieder 186 verbunden sind, und aus einem NOR-Glied 190 mit acht Eingängen besteht, welche mit den Ausgängen der Glieder 186 verbunden sind. Jedes Glied 182 steuert den Anschluß des Eingabekanals und den Eingang der dem Eingabekanal zugeordneten Fühleinheit 122, während die Glieder 186 dazu dienen, einen einzelnen Eingabekanal auszuwählen und über das NOR-Glied 190 mit einer Bezugssignalleitung 192 der Einheit 122 verbunden sind. Die Einheit 126 wird über die Freigabesignalleitungen 194 und 196 des Modul-Auswahlbus 130 und des Verknüpfungs­ setzbus 132 gesteuert, um dadurch die vorerwähnten verschiedenen Elemente zu steuern.

Auch diese Ausführungsform kann auf verschiedene Weise hauptsächlich durch das Verhältnis von Software und Hardware modifiziert werden, durch welche die oben beschriebenen Steuervorgänge durchgeführt werden. Die Schaltsteuereinheit 128 wird mittels eines Mikroprozessors durchgeführt und daher durch Software gesteuert, so daß die anderen Einheiten 120 und 126 im Hinblick auf ihre Funktion unabhängig voneinander sind. Sollten solche Steuerungen nur mit Hardware durchgeführt werden, würden verschiedene Einheiten hinsichtlich ihrer Funktion untrennbar ausgeführt sein.

In Fig. 26A bis 26L ist ein Netzsteuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform dargestellt. Hierbei sollen ein Weg für die erste Nachrichtenverbindung, z. B. Kanäle 4 und 7 bereits festgelegt und belegt sein und Information soll von dem Eingabekanal 4 an den Ausgabekanal 7 übertragen werden. In Fig. 26A konditioniert die Schaltsteuereinheit 128 die Fühleinheit 122 für einen ersten Eingangssignal-Feststellmode, trennt die Kanäle 4 und 7 der Steuerverknüpfungseinheit 26, welche belegt worden sind, und verbindet die anderen Kanäle 0 bis 3, 5 und 6. Ferner löscht die Einheit 128 die Einheit 122, und um die zweite Verbindung vorzubereiten, verbindet sie die Eingabekanäle I₀ bis I₃, I₅ und I₆ mit den Ausgabe­ kanälen O₀ bis O₃, O₅ und O₆. Die Einheit 128 hat bereits den Eingabekanal I₄ mit dem Ausgabekanal O₇ und den Eingabekanal I₇ mit dem Ausgabekanal O₄ verbunden, um die erste Verbindung herzustellen (Schritt 1).

Wenn, wie in Fig. 26B dargestellt, ein zuerst eingetroffenes Eingangssignal auf einem der Eingabekanäle I₀ bis I₃, I₅ und I₆ (in dem vorliegenden Beispiel am Kanal I₂) vorhanden ist, wird es über die Ausgabekanäle O₀ bis O₃, O₅ und O₆ (Schritt 2) abgegeben. In Fig. 26C stellt die Fühleinheit 122 den speziellen Eingabekanal I₂ fest. Wenn Eingangssignale an anderen Kanälen vorhanden sind, werden sie auch über die Ausgabekanäle O₀ bis O₃, O₅ und O₆ wie beim Schritt 2 abgegeben. In diesem Augenblick kommt es dann zu einer Störung bei den Ausgangssignalen (Schritt 3).

In Fig. 26D liest die Schaltsteuereinheit 128 Information aus der Fühleinheit 122, um die erste Speicherung durchzuführen. Wenn Eingangssignale an weiteren Eingabekanälen anliegen, werden sie auch wie beim Schritt 1 über die Abgabekanäle ausgegeben. Das heißt, andere Netzknoten empfangen auch die Datenpakete um die Steuerung durchzuführen, wie sie beim Schritt 3 dargestellt ist. In diesem Augenblick können mittels der Überwachungseinheit 124 die jeweiligen Eingabekanäle I₀ bis I₃, I₅ und I₆ festgestellt werden, auf welchen kein Eingangssignal erschienen ist (Schritt 4).

In Fig. 26E schaltet die Einheit 128 die Eingabekanäle der Schaltmatrix 120 außer den Kanal I₂, d. h. Eingabekanäle I₀, I₁ und I₃ bis I₇, von allen übrigen Ausgabekanälen ab, während der Eingabekanal I₂ von seinem zugeordneten Ausgabekanal O₂ getrennt wird. Erforderlichenfalls kann die Verbindung zu einem Ausgabekanal (dem Kanal 6 in diesem Beispiel), welcher einem Eingabekanal entspricht, auf welchem kein Eingangssignal erschienen ist, annulliert werden (Schritt 5).

In Fig. 26F verbindet die Einheit 128 den Eingabekanal (I₂) der Steuerverknüpfungseinheit 128, an welcher der erste Eingang eingetroffen ist, mit der Bezugssignalleitung, konditioniert die Fühleinheit 122 für einen ersten Kollisionsfeststellmode und fühlt und speichert einen der Eingabekanäle, auf welchem eine Kollision vorgekommen ist. Erforderlichenfalls kann einer der Eingabekanäle der Überwachungseinheit 124, an welcher ein Eingangssignal verschwunden ist, festgestellt werden. Insbesondere ist das Eingangssignal verschwunden, da andere Netzknoten die Steuerung durchgeführt haben, wie beim Schritt 5 dargestellt ist; ein Signal, welches über den Ausgabekanal gesendet worden ist, welcher diesem Eingabekanal zugeordnet ist, läuft darauf hinaus, daß das Signal als ein zuerst eingetroffenes Signal festgestellt wird (Schritt 6).

In Fig. 26G verbindet die Einheit 128 den Kollisions-Signal­ transferkanal der Schaltmatrix 120 mit einem Ausgabekanal, welcher der ersten Speicherung zugeordnet ist (mit dem Kanal O₂), um so das Kollisionssignal über den Kanal O₂ zu liefern. Gleichzeitig schaltet die Einheit 128 diese Eingabekanäle, auf welchen eine Kollision stattgefunden hat, von ihren zugeordneten Ausgabekanälen ab (Schritt 7).

Wenn in Fig. 26H ein Kollisionssignal auf einem der Eingabekanäle (in diesem Beispiel Kanal I₃) anliegt, wird ein neues Kollisionssignal wie im Fall der ersten Art von Kollision erzeugt. Jedoch setzt die Einheit 128 es nicht als die erste Art von Kollision fest (Schritt 8).

In Fig. 26I stellt die Überwachungseinheit 124 das Ende des Eingangssignals fest, während die Schaltsteuereinheit 128 es ausliest (Schritt 9).

In Fig. 26J trennt die Einheit 128 den Kollisions-Signal­ transferkanal der Schaltmatrix 120 von dem Ausgabekanal O₂ ab, und verbindet stattdessen die Eingabekanäle I₀, I₁, I₃ und I₅ mit dem Ausgabekanal O₂ (Schritt 10).

Da in Fig. 26K das vorher erwähnte Eingangssignal die erste Vorwärtsinformation der zweiten Nachrichtenverbindung ist, erscheint die erste Rücklaufinformation der zweiten Verbindung in einem vorherbestimmten Zeitabschnitt auf einem der Eingabekanäle (in diesem Beispiel auf dem Kanal I₀), welcher beim Schritt 10 angeschlossen worden ist, wobei die Rücklaufinformation über den Ausgabekanal O₂ gesendet wird. Die Überwachungseinheit 124 stellt das Eintreffen der ersten Rücklaufinformation der zweiten Nachrichtenverbindung auf dem Eingabekanal I₀ fest, während die Schaltsteuereinheit 128 es ausliest und die zweite Speicherung durchführt (Schritt 11).

In Fig. 26L verbindet die Einheit 128 die Eingabekanäle I₁, I₃, I₅ und I₆ der Steuereinheit 126 mit der Fühleinheit 122, konditioniert die Einheit 122 für einen Signalfeststellungsmode, verbindet den Eingabekanal I₀ der Schaltmatrix 120 mit dem Ausgabekanal O₂ und den Eingabekanal I₂ mit dem Ausgabekanal O₀ für die zweite Nachrichtenverbindung und verbindet die Eingabekanäle I₁, I₃, I₅ und I₆ der Einheit 120 mit den Ausgabekanälen O₁, O₃, O₅ und O₆ um die dritte Nachrichten­ verbindung vorzubereiten, welche als nächstes erzeugt werden kann. Durch die erste Verbindung werden die Eingabekanäle I₄ und I₇ in Verbindung mit den Ausgabekanälen O₇ bzw. O₄ gehalten (Schritt 12).

In Fig. 27A bis 27E ist das Feststellungsprinzip der ersten Art von Kollision gemäß dieser Ausführungsform schematisch dargestellt. Damit ein zuerst eingetroffenes Signal mit einem anderen Signal verglichen werden kann, wobei das erstere ein Bezugssignal darstellt, ist eine Voraussetzung, daß dasselbe Signal, welches von dem Bezugssignal aus über einen anderen Weg geleitet wird (wobei dazwischen eine Phasendifferenz besteht), von einem anderen Signal unterschieden wird, welches von einem anderen Terminal gesendet wurde. Zu diesem Zweck werden Faktoren, von welchen der Maximalwert der Phasendifferenz abhängt, geprüft. Zuerst trifft (a) ein Datenpaket A an einem Netzknoten A ein (Schritt 1). Anschließend wird (b) das Datenpaket A durch den Netzknoten A um eine Zeit Tn verzögert und wird dann von diesem aus abgegeben (Schritt 2). Danach wird (c) das Datenpaket A durch eine Verbindungsleitung um eine Zeit Tl verzögert und dann in einen Netzknoten B eingegeben, während gleichzeitig ein Datenpaket B in den Netzknoten B eingegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt stellt dann der Knoten B das Datenpaket B als den ersten Eingang fest (Schritt 3). Dann wird das Datenpaket B von dem Knoten B abgegeben, nachdem es um eine Zeit Tn verzögert worden ist (Schritt 4). Schließlich wird das Datenpaket B von dem Knoten A empfangen, nachdem es durch die Verbindungsleitung um eine Zeit Tl verzögert ist (Schritt 5).

Im Ergebnis wird somit an dem Knoten A ein Zeitspalt Td zwischen dem Eingang des Datenpakets und demjenigen des Datenpakets B auf maximal

Td = 2 (Tn+Tl) (1)

erzeugt. Beispielsweise soll dann Tn = 50 ns und Tl = 500 ns sein; daraus ergibt sich dann Td = 1,1µs. Das heißt, solange die Datenpakete A und B jeweils dieselben sind, kommt es, wie oben dargestellt, zu einer Phasenabweichung. Die Abweichung hängt nur von der Verzögerungszeit Tn in jedem Knoten und dem größten Abstand zwischen Knoten (wovon die Verzögerungszeit Tl der Verbindungsleitung abhängt) und nicht von der Konfiguration oder der Größe des Netzwerks ab. Dies gilt auch für ein Sendeterminal, außer daß das Bezugssignal durch dessen eigenes Ausgangssignal gebildet ist. Insbesondere im Falle eines Sendeterminals kommt es zu einer Phasendifferenz, welche gleich einem Zeitspalt

Td′ = Tn+2 Tl′ (2)

ist. Da der Zeitspalt Td′ im allgemeinen kürzer als der Zeitspalt Td ist, wird der letztere als ein Bezugswert ver­ wendet.

In Fig. 28A bis 28C ist ein Verfahren dargestellt, um ein Bezugssignal und 18836 00070 552 001000280000000200012000285911872500040 0002003700492 00004 18717 ein zu vergleichendes Signal miteinander zu vergleichen. Wie in Fig. 28A dargestellt, werden ein Bezugssignal A und ein zu vergleichendes Signal B/B′ an ein exklusives ODER-(EXOR-)Glied 148 A angelegt, welches dann ein Ausgangssignal C/C′ erzeugt. Das Signal C/C′ wird dann aufgeteilt, um zwei verschiedenen Wegen zu folgen, von denen einer unmittelbar zu einem UND-Glied 168 A und der andere über ein Zeitelement 170 A mit einer Verzögerungszeit Td führt. Das UND-Glied 168 A erzeugt ein Ausgangssignal E/E′ entsprechend dem Ausgangssignal C/C′ des EXOR-Glieds 128 A und ein Ausgangssignal D/D′ des Verzögerungselementes 170 A. Die Verzögerungszeit wird nunmehr ausgedrückt als

T ≧Td (3)

und eine minimale Zeiteinheit Ts, welche den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel eines Signals festlegt, soll sein:

Ts ≧(TD+Td) (4)

Wenn dann das Bezugssignal und das zu vergleichende Signal jeweils dieselben sind, erscheinen Wellenformen C, D und E, wie in Fig. 28B dargestellt ist; wenn sie voneinander verschieden sind, erscheinen Wellenformen C′, D′ und E′, wie in Fig. 28C dargestellt ist, welche sich deutlich von den Wellen­ formen C, D und E unterscheiden.

in Fig. 29A bis 29C ist ein praktisches Verfahren dargestellt, um ein Bezugssignal und ein anderes Signal gemäß dieser Ausführungsform zu vergleichen. Wie aus Fig. 23 und 25 zu ersehen ist, wird dieses Verfahren mit einem NOR-Glied so, wie in Fig. 29A dargestellt (siehe 190 in Fig. 25), wodurch das EXOR-Glied 148 A der Fig. 28A ersetzt ist, und mit einem UND-Glied (siehe 128 in Fig. 23) durchgeführt. Wenn das EXOR-Glied 148 A verwendet wird, wird eine Entscheidung, daß die erste Kollision vorgekommen ist, selbst dann getroffen, wenn ein zu vergleichendes Signal fehlt. Um dies zu verhindern, muß eine Entscheidung durch das Feststellen des Vorhandenseins/Fehlens eines zu vergleichenden Signals unterstützt werden. Ausgangssignale C und C′ des UND-Glieds 128 B, Ausgangssignale D und D′ eines Verzögerungselements 170 B und Ausgangssignale E und E′ eines UND-Glieds 128 B sind in Fig. 29B bzw. 29C dargestellt. In diesem Fall wird die Gl.(4) modifiziert in

Ts ≧(TD+Td)/2 (5)

In Fig. 30 ist ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Vergleichen eines Bezugssignals mit einem zu vergleichenden Signal dargestellt. Eine Vergleichssignalleitung 198 und eine Bezugssignalleitung 196, welche jedem Kanal zugeteilt sind, werden mit einem G-Eingangsanschluß und einem Lade- Eingangsanschluß eines voreinstellbaren, synchronen, binären Auf-Abwärtszählers 200 verbunden (beispielsweise einem von TI verfügbaren Zähler 74 LS 191). Die Welligkeitstakt- (RC) Ausgangsanschlüsse der Zähler 200 sind mit Eingangsanschlüssen 1 CK und 2 CK von dualen JK-Flip-Flops 202 verbunden (welche Löschanschlüsse aufweisen; z. B. 74 LS 107, das von TI verfügbar ist). Jeder der Ausgangsanschlüsse 1 Q und 2 Q jedes Flip-Flops 202 ist aufgeteilt, um mit einem Eingangsanschluß A-H eines NAND-Glieds 204 mit 13 Eingängen (z. B. 74 LS 133 von TI) und mit einem Eingangsanschluß 1 A 1-2 A 4 eines Oktal-Buspuffers 206 mit drei Zuständen verbunden zu werden (z. B. 24 LS 244 von TI).

Da Eingangsanschlüsse A-D und U/D des Zählers 200 ständig auf hohem Pegel gehalten werden, wenn die Bezugssignalleitung 166 (Ladeeingangsanschluß) auf hohem Pegel liegt (aktiv hoch ist), sind die dadurch erhaltenen Daten immer "16 (vier Bits)". Wenn die Bezugssignalleitung 166 auf niedrigem Pegel liegt und die Vergleichssignalleitung 198 (der Eingangsanschluß G) auf niedrigem Pegel liegt (aktiv niedrig ist), wird der Zähler 200 durch Taktimpulse dekrementiert, welche an dessen Eingangsanschluß CK angelegt werden. Wenn der Zähler 200 null erreicht, erzeugt er ein Signal an dem Anschluß RC und somit ist es möglich, einen bestimmten Eingabekanal festzulegen, an welchem die erste Art Kollision vorgekommen ist.

Nachstehend wird die Ausführung des Netzwerkes gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Das Netzwerk in dieser Ausführungsform kann im wesentlichen irgendeine geeignete Konfiguration, beispielsweise eine Linearkonfiguration, eine Schleifenkonfiguration, eine zweidimensionale Gitterkonfiguration, welche aus den Netzknoten 800 und Anschlußstellen 82 gebildet ist, wie in Fig. 14 dargestellt ist, eine drei­ dimensionale Gitterkonfiguration oder eine Kombination hieraus haben. Außerdem können gewünschte Netzknoten 80 durch die Verbindungsleitungen 84, welche eine Anzahl Kanäle haben, miteinander verbunden sein und es können sich so die Netzknoten 80 und die Anschlußstellen 82 ergeben. Die Daten­ paketformate, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, sind auch bei dieser Ausführungsform verwendbar.

Hinsichtlich einer Nachrichtenverbindung sind die Voraussetzungen bei den Sende/Empfangsstationen 82, wie den Anschluß­ stellen bzw. Terminals, die folgenden:

• (a) Eine Sendestation sendet die erste Vorwärtsinformation (ein Rufpaket), welches eine Präambel, welche länger als eine vorherbestimmte Länge (Zeit) ist und eine Zieladresse enthält.
• (b) Die Präambel, welche von der Sendestation erzeugt worden ist, enthält einen Bruchteil oder einen Bereich, welcher zum Feststellen der ersten Art von Kollision verwendet wird.
• (c) Eine Sende/Empfangsstation empfängt die erste Vorwärts­ information (das Rufpaket), welches hierfür bestimmt ist, und bei Beendigung der Information sendet sie das erste Rücklaufsignal (das Rückrufpaket). Ein erster Zeitabschnitt T₁ ist ein Zeitabschnitt, den der Verbindungssteuerabschnitt eines Netzknotens benötigt, um eine Steuerung zu beenden, welche durchgeführt wird, um die Eingabe des nächsten Datenpakets vorzubereiten, d. h. in diesem Fall die erste Rücklauf­ information (das Rückrufpaket); hierbei wird der Zeitabschnitt T₁ als eine Netzknoten-Zeitkonstante bezeichnet.
• (d) Wenn eine Sende/Empfangsstation Information empfangen hat, welche hierfür nicht bestimmt gewesen ist (wenn nur die erste Vorwärtsinformation oder das Rufpaket empfangen worden ist), muß es nicht eine Information senden, bis seit dem Ende der Information ein zweiter vorherbestimmter Zeitabschnitt T₂ verstreicht. Der Abschnitt T₂ ist ein Zeitabschnitt, den ein Datenpaket benötigt, um sich in dem Netzwerk auszubreiten und wird daher als Netzwerk-Zeitkonstante bezeichnet. Folglich ist bei einem Knoten, der sehr nahe bei einer Sendestation liegt, sichergestellt, daß die erste Rücklauffunktion (das Rückrufpaket) innerhalb der Zeitspanne T₂ nach dem Ende der ersten Vorwärtsinformation (dem Rufpaket) empfangen wird.

In dieser speziellen Ausführungsform spielt der Bruchteil der Präambel der ersten Vorwärtsinformation (des Rückrufpakets), die zum Feststellen der ersten Art von Kollision verwendet worden ist, eine wichtige Rolle. Was hierbei wichtig ist, ist, daß die Phasenabweichung der ersten Vorwärtsinformation (des Rufpakets), welches über einen anderen Weg geleitet wird, wie vorstehend ausgeführt ist, von der ersten Art Kollision unterschieden wird. Daher muß sich das Bitmuster des exklusiven Kollisionsfeststellbereichs der Präambel deutlich von einer ersten Vorwärtsinformation (einem Rufpaket) unterscheiden. Dieser Forderung kann durch eine der folgenden Darstellungen genügt werden:

• (a) Füllen des Bereichs mit einem Bitmuster, welches durch Kodieren der Adresse einer Sendestation (der Quellenadresse) geschaffen ist, und
• (b) Füllen des Bereichs mit einem Bitmuster, welches durch Kodieren einer Zufallszahl geschaffen ist.

Solange den vorstehend angeführten Voraussetzungen genügt ist, ist ein wesentlicher Freiheitsgrad bei den anderen Gesichtspunkten gewährleistet und es ergeben sich die folgenden Möglichkeiten:

• (a) Die minimalen und maximalen Datenpaketlängen sind unbe­ grenzt;
• (b) Vorwärts- und Rücklaufinformationen können eine Anzahl Mal wiederholt werden und können sogar die Kanäle besetzen, und
• (c) irgendeine gewünschte Datenrate kann zwischen einer Sende- und einer Empfangsstation insoweit gewählt werden, als sie kleiner ist als eine maximale Datenrate, welche durch die Hardware festgelegt ist.

Bei dieser Ausführungsform hat der Bereich des Datenpakets, welcher dem Feststellen der ersten Art von Kollision zugeteilt ist, eine praktische Größe. Da beispielsweise Ts≧1,1 bis 2,2 µs ist, braucht der Bereich für eine Feststellung nur etwa 20 µs sein, und dies entspricht nicht mehr als 20 Bits bei einer Datenrate von 1 Mbps.

Obwohl die Ausführungsform anhand von Fig. 21 beschrieben worden ist, welche einen Netzknoten zeigt, der vorgesehen ist, um die erste Art von Kollision festzustellen, kann der Netzknoten durch ein Sende/Empfangsterminal ersetzt werden, welches mit dem Knoten verbunden ist. Insbesondere kann jeder oder ein gewünschter Terminal die Ausführung aufweisen, wie sie in Fig. 21 dargestellt ist, um so nicht nur das Senden und Empfangen von Signalen, sondern auch das Feststellen der ersten Art von Kollision, d. h. einer Kollision eines Signals der eigenen Station und eines Signals festzustellen, welches von einem anderen Terminal oder von einem anderen Netzknoten gesendet wird.

Wie oben beschrieben, hängt bei dieser Ausführungsform die erste Art Kollision nur von dem Abstand zwischen den Knotenpunkten und nicht von der Größe eines Netzwerks ab, so daß das System sehr praktisch ist. Außerdem wird, selbst wenn Nachrichtenverbindungen einander überlappen, der Systemdurchlauf größer.

Dritte Ausführungsform

Diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen der zweiten Ausführungsform. Die folgende Beschreibung konzentriert sich daher auf die Unterschiede zwischen der dritten und der zweiten Ausführungsform.

Um gemäß der dritten Ausführungsform die Zuverlässigkeit zu erhöhen, die mit herkömmlichen Systemen erreichbar ist, kann (a) ein Netzknoten die erste Art Kollision feststellen, (b) ist verhindert, daß eine erste Kollision eine Störung in den anschließenden Kommunikationen zur Folge hat, und (c) wird ein Terminal oder eine Anschlußstelle von dem Auftreten einer Kollision informiert, um eine angemessene Backoff-Verarbeitung durchzuführen. In der dritten Ausführungsform weist eine in einem Knoten untergebrachte Verbindungssteuereinrichtung einen Fühlabschnitt zum Feststellen der ersten Art Kollision, einen Steuerabschnitt, um ein Signal oder sowohl ein Eingangs- und ein Ausgangssignal an und von einem Eingabekanal an welchem die erste Art Kollision aufgetreten ist, und von einem ersten diesem zugeordneten Ausgabekanal zu verhindern, und einen Steuerabschnitt zum Erzeugen eines Kollisionssignals auf, welches das Auftreten der ersten Art Kollision anzeigt und ein Sendeterminal davon informiert. Eine Kommunikationssteuereinrichtung, welche in einem Sende/Empfangsterminal untergebracht ist, weist im allgemeinen einen Fühlabschnitt zum Feststellen der ersten Rücklaufinformation und des Kollisionssignals und einen Backoff-Steuerabschnitt auf, um, wenn die erste Rücklaufinformation nicht empfangen worden ist, eine erneute Aussendung in Ab­ hängigkeit von dem Vorhandensein/Fehlen eines Kollisionssignals durchzuführen.

Der Kollisionsfühlabschnitt vergleicht ein Eingangssignal, das auf der Basis "wer zuerst kommt, wird zuerst bedient" (und nicht auf ein am frühesten eingetroffenes Signal beschränkt ist) ausgewählt ist, und ein anderes Eingangssignal, um so dazwischen eine Differenz zu erzeugen. Das andere vorstehend erwähnte Signal kann eines sein, welches von demselben Terminal stammt und über einen anderen Weg geleitet wird, oder kann eines sein, welches von einem anderen Terminal stammt. Das zuerst erwähnte Signal hat eine minimale Verzögerung (in der Phase), da es von derselben Logik durch einen Knoten auf dem Weg ausgewählt worden ist. Bei dem an zweiter Stelle erwähnten Signal ist ein ausreichender Unterschied erreichbar, indem ein Bereich eines Datenpakets, welches dem Vergleich zugeteilt ist, entsprechend ausgewählt wird. Der Backoff-Steuerabschnitt legt, wenn die erste Rück­ laufinformation nach dem Feststellen eines Kollisionssignals in einem vorherbestimmten Zeitabschnitt nicht empfangen worden ist, fest, daß die erste Art Kollision vorgekommen ist, um dadurch zu verhindern, daß die erste Vorwärtsinformation ein Empfangsterminal erreicht, und führt ein Backoff-Verfahren durch. Wenn die erste Rücklaufinformation innerhalb der vorherbestimmten Zeitspanne nach dem Feststellen eines Kollisionssignals empfangen worden ist, führt der Backoff-Steuerabschnitt das Backoff-Verfahren nicht durch und vernachlässigt das Kollisionssignal. Es kann vorkommen, daß die erste Rücklaufinformation innerhalb des vorherbestimmten Zeitabschnitts nicht erhalten wird, obwohl ein Kollisionssignal fehlt. So beispielsweise, wenn der Verkehr übermäßig stark ist und wenn ein Empfangsterminal nicht empfangsbereit ist. In einem solchen Fall kann der Backoff-Steuerabschnitt einen Sendevorgang durchführen, nachdem gegenüber der ersten Kollision ein längerer Zeitabschnitt als im Falle des Backoff-Verfahrens verstrichen ist oder es kann die Verbindung unterbrechen und eine Bedienungsperson an dem Sendeterminal warnen. Das Backoff-Verfahren gilt nicht besonderes für diese Ausführungsform und kann beispielsweise auch durch den binären exponentiellen Backoff-Algorithmus durchgeführt werden, welcher bei Ehternet (Xerox) angewendet wird. Die Paketformate, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, sind auch bei dieser Ausführungsform verwendbar.

Hinsichtlich des Übertragungsverfahrens sind die Konditionen, die von den Sende/Empfangsstationen 82, wie beispielsweise Terminals oder Anschlußstellen, gefordert werden, fol­ gende:

• (a) Eine Sendestation sendet die erste Vorwärtsinformation (das Rufpaket), welches eine Präambel, welche länger als eine vorherbestimmte Länge (Zeit) ist, und eine Zieladresse einschließt;
• (b) Eine Sendestation legt einen Bereich zum Feststellen der ersten Art Kollision in der Präambel fest;
• (c) Wenn eine Sendestation die erste Rücklaufinformation (das Rückrufpaket) empfangen hat, sendet sie die zweite Vorwärtsinformation (das Nachrichtenpaket) ohne Rücksicht auf das Vorhandensein/Fehlen eines Kollisionssignals und unmittelbar nach Verstreichen einer ersten vorherbestimmten Zeitspanne T₁. Die Zeispanne T₁ ist für eine Verbindungssteuereinrichtung in einem Netzknoten notwendig, um eine Steuerung für die Eingabe des nächsten Datenpakets durchzuführen, und wird im allgemeinen als Netzknoten-Zeitkonstante oder als Netzkonstante bezeichnet. Welche Art von Kommunikation danach durchgeführt werden sollte, ist an einer Sende/Empangsstation oder auf einer Systembasis frei wählbar und wird durch das Netzwerk überhaupt nicht beschränkt. Bei Beendigung der Übertragung ist es nur notwendig, daß der Sendevorgang für einen längeren Zeitabschnitt als ein zweiter vorherbestimmter Zeitabschnitt unterbrochen wird, damit sich ein Datenpaket in einem Netzwerk ausbreiten kann; dies wird im allgemeinen als Netzwerk-Zeitkonstante oder als Netzkonstante bezeichnet;
• (d) Wenn eine Sendestation nach dem Empfang eines Kolli­ sionssignals die erste Rücklaufinformation nicht empfangen hat, führt sie eine vorherbestimmte Backoff-Steuerung durch. Hierbei ist offen, ob das System bei dieser Steuerung auf einer Stationsbasis oder auf einer Systembasis wählt;
• (e) Das Verfahren, wie eine Sendestation zu beeinflussen ist, wenn weder ein Kollisionssignal noch die erste Rücklaufinformation (das Rückrufpaket) festgestellt worden ist, kann ebenfalls frei auf einer Stations- oder einer Systembasis gewählt werden.
• (f) Wenn eine Empfangsstation die erste Vorwärtsinformation (das Rufpaket) empfangen hat, sendet sie die erste Rücklaufinformation (das Rückrufpaket), sobald der Zeitabschnitt T₁ seit dem Ende der Vorwärtsinformation verstrichen ist, und
• (g) Wenn eine Sende/Empfangsstation Information empfangen hat, welche hierfür nicht bestimmt ist (wenn nur die erste Vorwärtsinformation (das Rufpaket) empfangen worden ist), muß es keine Information übertragen, bis der Zeitabschnitt T₂ seit dem Ende der empfangenen Information verstrichen ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß die erste Rücklaufinformation (das Rückrufpaket) innerhalb der Zeitspanne T₂ eingegeben wird.

Wie vorstehend beschrieben, hängt bei dieser Ausführungsform das Feststellen der ersten Art von Kollision nur von dem Abstand zwischen Netzknoten und nicht von der Größe eines Netzwerks ab, wodurch die Anwendbarkeit vergrößert ist. Da eine Kollisionsinformation an eine Sendestation geliefert wird, selbst wenn die Sendestation die erste Vorwärtsinformation (das Rufpaket) sendet, ist die Sendestation in der Lage, wieder zu senden, und noch dazu bleibt der Übertragungswirkungsgrad im wesentlichen derselbe wie in dem Fall ohne eine Kollision.