DE3720116A1

DE3720116A1 - Lokaldatennetz

Info

Publication number: DE3720116A1
Application number: DE19873720116
Authority: DE
Inventors: Morton B Herman
Original assignee: Standard Microsystems LLC
Current assignee: Standard Microsystems LLC
Priority date: 1986-08-07
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1988-02-11
Also published as: JPS6343444A; NL8701859A; GB2193864B; GB2193864A; CA1275464C; GB8712111D0; US4775864A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Datenübertragung, insbeson dere auf ein verbessertes Lokaldatennetz.

Lokaldatennetze, die Digitaldatenverbindungen zwischen Personal-Computern, Druckern, Arbeitsplätzen und ähnlichen Datenstationen ermöglichen, werden immer häufiger in Büros, Fabriken und ähnlichen Einrichtungen verwendet, um die Digitaldatenverbindung, typischerweise über Koaxialkabel oder verdrillte Doppel-Übertragungsleitungen, zwischen ver schiedenen Rechnern und zugeordneten peripheren Stationen, die räumlich getrennt in dem Büro oder der Fabrik vorge sehen sind, zu ermöglichen. So können mit Lokaldatennetzen z. B. die Benutzer von Personal-Computern Anwendungen, Programme, Drucker, Kurvenschreiber und Dateien teilen, während sie gleichzeitig unabhängig die Speicher und die Rechnerleistung der einzelnen Computer in Anspruch nehmen.

Derzeit werden verschiedene Arten von Lokaldatennetzen ver wendet, z. B. die CSMA/CD/CA- und Token-Passing-Netze, die unterschiedliche Methoden zur Steuerung der Digitaldaten übertragung auf den Übertragungsleitungen zwischen den Com putern derart verwenden, daß nicht zwei oder mehr ver schiedene Datenströme kollidieren, so daß die Daten die gewünschten Ziele im Netz erreichen.

Ein bekanntes Token-Passing-Lokaldatennetz umfaßt eine Mehrzahl von Multiport-Sender-Empfänger-Buchsen. Bei die sem System ist jeder Netzknoten bzw. jede Computerstation im Lokaldatennetz direkt an ein Port einer aktiven Buchse über einen Sender-Empfänger zu einem Ziel-Koaxialkabel in einer sogenannten modifizierten Baumstruktur angeschlossen. Jeder Sender-Empfänger im Netz ist so ausgelegt, daß seine Ausgangsimpedanz im wesentlichen gleich dem Wellenwider stand des Kabels ist, was der konventionellen Übertragungs leitungs-Theorie entspricht, wonach eine Signalreflexion vermieden wird, wenn ein Kabel mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen wird. Wenn jedoch zwei derartige Sender- Empfänger an ein Port einer Buchse angeschlossen sind, ist das Kabel nicht mehr ordnungsgemäß mit seinem Wellenwider stand abgeschlossen, und die Signalübertragung wird dann nachteilig beeinflußt. Der Konstrukteur des konventionellen Lokaldatennetzes muß daher für jeden Netzknoten im Netz ein Buchsenport vorsehen, und ein Zielkabel muß von jedem Netz knoten zu einem Buchsenport geführt werden. Diese Anforde rungen resultieren in einer erheblichen Steigerung der Kosten und der Komplexität des Lokaldatennetzes wegen der relativ großen Anzahl erforderlicher Kabel und der Anzahl aktiver Buchsenports, die für jeden Netzknoten im Netz not wendig sind.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Bereitstellung eines Lokaldatennetzes der eingangs genannten Art, das kosten günstiger und weniger komplex als die bekannten Lokaldaten netze ist; ferner soll es dabei möglich sein, mehrere Netz knoten mit einem einzigen Kabel an ein einziges Buchsenport anzuschließen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Lokaldatennetz nach der Erfindung im Gegensatz zum konventionellen Lokaldaten netz, bei dem jeder Netzknoten an ein zugehöriges einzelnes Port mittels eines Zielkabels über einen Sender-Empfänger mit relativ niedriger Ausgangsimpedanz, die gleich dem Wel lenwiderstand des Kabels ist, angeschlosen ist, eine Mehr zahl Netzknoten jeweils an ein einziges Port und ein ein ziges Kabel angeschlossen, das an beiden Enden richtig abgeschlossen ist, und zwar über Sender-Empfänger, deren Ausgangsimpedanz jeweils erheblich, und zwar wenigstens zehnmal, höher als der Wellenwiderstand des Kabels ist, ohne daß das Signal auf dem Kabel merklich verzerrt wird.

Das Lokaldatennetz nach der Erfindung mit einer wenigstens ein Port aufweisenden aktiven Buchse ist gekennzeichnet durch eine Übertragungsleitung, wobei wenigstens ein Ende derselben mit ihrem Wellenwiderstand abschließt, und einen an die Übertragungsleitung wirksam angeschlossenen Sender- Empfänger, dessen Ausgangsimpedanz wenigstens zehnmal so hoch wie der Wellenwiderstand der Übertragungsleitung ist, so daß eine Mehrzahl dieser Sender-Empfänger über die Über tragungsleitung an das eine Port anschließbar ist, ohne daß das Signal auf der Übertragungsleitung merklich verzerrt wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines konventionellen Lokaldatennetzes;

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Lokaldatennetzes, das gemäß der Erfindung ausgelegt ist;

Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild eines Teils des Netzes von Fig. 2;

Fig. 4 das Blockschaltbild einer anderen Ausführungs form des Lokaldatennetzes nach der Erfindung;

Fig. 5 das Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Lokaldatennetzes nach der Erfindung; und

Fig. 6 ein schematisches Schaltbild eines Hochimpe danz-Sender-Empfängers, der in dem Lokaldaten netz nach der Erfindung anwendbar ist.

Das repräsentative konventionelle Lokaldatennetz nach Fig. 1 umfaßt mehrere, im vorliegenden Fall zwei, aktive Multi portbuchsen H ₁ und H ₂. Selektive Ports jeder Buchse sind typischerweise durch ein Koaxialkabel wie etwa ein RG62- Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 93 Ω entweder an einen Netzknoten N oder an das Port einer weiteren Buch se angeschlossen. Gemäß Fig. 1 ist ein Port der Buchse H ₁ über ein Kabelstück 10 an einen Netzknoten N ₁, ein zweites Port der Buchse H ₁ über ein zweites Kabelstück 12 an einen zweiten Netzknoten N ₂ und ein drittes Port der Buchse H ₁ über ein Kabelstück 14 an ein Port einer weiteren Buchse H ₂ angeschlossen. Ein zweites Port der Buchse H ₂ ist über ein Koaxialkabelstück 16 an einen Netzknoten N ₃ angeschlossen.

Jeder Netzknoten in dem konventionellen Lokaldatennetz von Fig. 1 kann in üblicher Weise einen Sender-Empfänger, der mit dem Koaxialkabel gekoppelt ist, sowie ein mit dem Sender-Empfänger und einem Hauptrechner gekoppeltes Daten anschlußgerät bzw. einen Lokaldatennetz-Steuerteil umfas sen. Der Lokaldatennetz-Steuerteil wickelt das auf einer unteren Stufe stehende Protokoll des Sendens und Empfangens von Daten auf dem Koaxialkabel ab. (Als Lokaldatennetz- Steuerteil kann z. B. der COM 9026 von Standard Micro systems Corp. eingesetzt werden.)

Bei dem in Fig. 1 gezeigten bekannten Lokaldatennetz ist das Koaxialkabel an dem Buchsenport, an das es angeschlos sen ist, mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen, und die Ausgangsimpedanz des Sender-Empfängers ist so ausgelegt, daß sie im wesentlichen gleich dem Wellenwiderstand des Kabels ist, der bei dem RG62-Koaxialkabel 93 Ω beträgt. Auf diese Weise ist gemäß der konventionellen Übertragungs leitungs-Theorie das Koaxialkabel an seinen beiden Enden mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen, um dadurch uner wünschte Signalreflexionen auf dem Kabel zu beseitigen. Dies ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß an jedes einzelne Buchsenport nur ein Netzknoten und ein Sender- Empfänger angeschlossen werden können.

Bei dem Lokaldatennetz nach der Erfindung können ohne wei teres mehrere, typischerweise acht, verschiedene Netzknoten an ein einziges Buchsenport angeschlossen werden, indem von der konventionellen Theorie abgewichen wird und die Netz knoten durch Sender-Empfänger mit relativ hoher Ausgangs impedanz verbunden werden und das Kabel an seinen beiden Enden mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen wird. So ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ein Port einer einzigen aktiven Multiportbuchse H ₃ mit einem Koaxialkabel stück 18 gekoppelt, das an seinem von der Buchse fernen Ende mit einer passiven Impedanz 20 abgeschlossen ist, die im wesentlichen dem Wellenwiderstand des Kabels entspricht. Das Kabel 18 ist ferner am Buchsenport mit seinem Wellen widerstand abgeschlossen. So ist nicht, wie bei dem kon ventionellen Netz von Fig. 1, nur ein einziger Netzknoten mit dem Buchsenport gekoppelt, sondern gemäß Fig. 2 sind mehrere, im vorliegenden Fall acht, Netzknoten N ₁-N ₈ an das Kabel 18 und damit an das Port der Buchse H ₃ angeschlossen, ohne daß das Signal auf dem Kabel merklich verzerrt wird.

Die Steigerung der Anzahl Netzknoten, die zuverlässig an ein einziges Port einer aktiven Buchse in einem Lokaldaten netz angeschlossen werden können, wird in dem vorliegenden Netz dadurch ermöglicht, daß die Ausgangsimpedanz des Sen der-Empfängers an jedem der Netzknoten auf einen relativ hohen Pegel im Vergleich zum Wellenwiderstand des Kabels eingestellt wird. Z. B. kann bei einem Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 93 Ω die Ausgangsimpedanz jedes der Netzknoten-Sender-Empfänger N ₁-N ₈ - wie bei dem Aus führungsbeispiel nach Fig. 2 - in der Größenordnung von 5000 Ω, vorteilhaft bei wenigstens dem zehnfachen Wellen widerstand des Kabels oder 930 Ω, aber bevorzugt bei wenigstens 2000 Ω liegen. Ebenso kann die Übertragungs leitung, an die die Hochimpedanz-Sender-Empfänger ange schlossen sind, als verdrillte Doppelleitung vorliegen, die typischerweise einen Wellenwiderstand in der Größenordnung von 150 Ω hat.

Fig. 3 zeigt mehr im einzelnen die Art und Weise, in der ein Netzknoten, z. B. N ₁, an ein Kabel 18 in dem Netz von Fig. 2 angeschlossen ist. Wie Fig. 3 zeigt, weist das Kabel 18 eine Reihe von T-Verbindern 22 auf, und der Eingang des Hochimpedanz-Sender-Empfängers 24 ist sowohl an den Kabel schirm als auch an den Kabelkern des Koaxialkabels 18 über Leiter angeschlossen. Der Ausgang des Sender-Empfängers 24 ist in bekannter Weise auch an einen Lokaldatennetz-Steuer teil 26 angeschlossen, der in ebenfalls bekannter Weise an eine Datenübertragungsstation, z. B. einen Hauptrechner (nicht gezeigt), angeschlossen ist.

Die Grundauslegung des Lokaldatennetzes gemäß Fig. 2 kann modifiziert werden, so daß verschiedene Netzauslegungen erhalten werden. Eine solche Abwandlung ist in Fig. 4 ge zeigt, bei der Buchsenports von zwei aktiven 8-Port-Buchsen H ₄ und H ₅ mit einem Kabelabschnitt 28 (der an jedem Ende richtig mit passiven 93-Ω-Endabschlüssen abgeschlossen ist) zusammen mit mehreren Netzknoten N ₁, N ₂, N ₃ und N₄ gekoppelt sind, die jeweils einen Hochimpedanz-Sender- Empfänger der unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 be schriebenen Art enthalten. Um diesen Anschluß der Buchsen auf diese Weise zu ermöglichen, unterscheiden sich die Buchsen von konventionellen Buchsen, wie sie z. B. in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, dadurch, daß jede einen Hoch impedanz-Sender-Empfänger der beschriebenen Art aufweist.

Bei der alternativen Netzauslegung von Fig. 5 ist ein einen Sen der-Empfänger aufweisender aktiver 2-Port-Koppler 30 an zwei Koaxialkabel 32, 34 angeschlossen, deren jedes mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen ist, und eine Mehr zahl Netzknoten, die jeweils den Hochimpedanz-Sender-Emp fänger enthalten, sind an die Kabel angeschlossen. Eine solche Anordnung erlaubt dem Anwender die Unterhaltung eines Netzes aus 30 oder mehr Netzknoten, ohne daß eine teure aktive 8-Port-Buchse benötigt wird. Diese Ausbildung ist auch in größeren Lokaldatennetzen brauchbar. In einer solchen Umgebung könnte ein Port der aktiven Buchse an meh rere Netzknoten und an ein Port eines 2-Port-Kopplers ange schlossen sein. Das zweite Port des Kopplers könnte an ein Kabel angeschlossen sein, das mehrere weitere Netzknoten enthält. Auf diese Weise könnte ein Buchsenport eine noch größere Anzahl Netzknoten bedienen.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform eines Hochimpedanz-Sen der-Empfängers für das angegebene Lokaldatennetz. Wie ge zeigt, umfaßt der Sender-Empfänger einen Empfänger, der aus einem Bandpaßfilter, das an seinem Eingang Daten R _XIN vom Senderausgang empfängt, und einem Grenzsignalglied besteht, das das gefilterte Signal mit einem Bezugssignal V _REF ver gleicht und ein Ausgangssignal bildet, das jeder Hälfte des Sendereingangs als Puffereingang zugeführt wird. Jede Stufe des Senders ist an eine Seite einer Primärwicklung eines Trenntransformators angeschlossen, der zwischen seiner Primär- und seiner Sekundärwicklung ein Wicklungsverhältnis von 2:1 hat. Die Sekundärwicklung ist an dem Empfängerteil der Schaltung sowie an den Kern und den Schirm des Koaxial kabels angeschlossen. Der Empfänger beobachtet die Aktivi tät auf dem Kabel über diesen Transformator (mit der halben Amplitude aufgrund des Wicklungsverhältnisses) und ver gleicht, wie gesagt, die Datensignale R _XIN mit der Signal bezugsspannung. Jeder Impuls, der größer als dieser Bezugs wert ist, wird als echte Information behandelt, so daß der Empfänger Störsignale auf dem Kabel ausfiltern kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungs formen der Erfindung ist ersichtlich, daß das angegebene Lokaldatennetz größere Flexibilität, einfachere Auslegung und den Betrieb mit verminderten Kosten bietet. Ferner ist ersichtlich, daß Modifikationen dieser Ausführungsformen, etwa hinsichtlich der speziellen Auslegung des Hochimpe danz-Sender-Empfängers, im Rahmen der Erfindung liegen.

Claims

1. Lokaldatennetz mit einer wenigstens ein Port aufweisen den aktiven Buchse, gekennzeichnet durch eine Übertragungsleitung (18), wobei wenigstens ein Ende derselben mit ihrem Wellenwiderstand abschließt, und einen an die Übertragungsleitung wirksam angeschlossenen Sender-Empfänger (24), dessen Ausgangsimpedanz wenigstens zehnmal so hoch wie der Wellenwiderstand der Übertragungs leitung (18) ist, so daß eine Mehrzahl dieser Sender-Empfänger über die Über tragungsleitung (18) an das eine Port anschließbar ist, ohne daß das Signal auf der Übertragungsleitung merklich verzerrt wird.

2. Lokaldatennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpedanz des Sender-Empfängers (24) größer als 1000 Ω ist.

3. Lokaldatennetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Sender-Empfänger gemeinsam an die Übertragungsleitung angeschlossen sind.

4. Lokaldatennetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung ein Koaxialkabel bzw. eine ver drillte Doppelleitung mit einem Wellenwiderstand von 93 Ω bzw. 150 Ω ist.

5. Lokaldatennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender-Empfänger über einen Transformator (T ₁) mit der Übertragungsleitung gekoppelt ist.