DE3788601T2 - Anordnung zur Datenflussregelung für ein lokales Netz. - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Diese Erfindung bezieht sich auf ein lokales Datenverteilungssystem und sein Steuersystem, sowie im Speziellen auf eine Verteilungsarchitektur, die eine zentralsierte und lokale virtuelle Leitungsvermittlung zur Verbindung einer Vielzahl von Datenverteilungsbussen verwendet, von denen jeder derart konstruiert ist, daß er einen geteilten oder multiplexten Zugang zu einer Vielzahl von Datenstationen oder -einrichtungen erlaubt. Die Erfindung ist auch auf einen Paketvermittlungsknoten mit einer Steuerung der Datenflußanordnung zur Verbindung einer Vielzahl von unabhängigen Datenverteilungsbussen an ein Datennetzwerk gerichtet.
Hintergrund der Erfindung
• Bei der derzeitigen Expansion der Verwendung von Computern und Computerendgeräten, ist es nicht unüblich, daß sich eine große Anzahl von Computern und Endgeräten in einem eng umgrenzten, lokalen Raum befinden. Es ist äußerst wünschenswert diese Einheiten miteinander zu verbinden, um die gemeinsame Benützung von Ressourcen zu ermöglichen und die Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, daß ein einziges Terminal zu einer Vielzahl von anderen Terminals und Computern Zugang hat. Die Umgebung welche diese Eigenschaften erlaubt, ist ein lokales Netzwerksystem, das die Vermittlung und die Datenverteilung für eine speziell auf lokale Übertragungsentfernungen zugeschnittene Kommunikationsumgebung zur Verfügung stellt und es Computern erlaubt, miteinandner zu kommunizieren und ferner jedem einzelnen Terminal den Zugang zu einer Vielzahl von Computern und peripheren Einheiten gestattet.
• Ein wichtiger Aspekt eines jeden lokalen Datenverteilungssystems ist seine Netzwerktopologie oder sein Verbindungsplan zwischen den Datenverarbeitungseinheiten und den Netzwerkknoten. Diese topologischen Aspekte sind äußerst wichtig, da die speziell ausgewählte Topologie sich auf die Verwaltung, die Komplexität und die Gesamtkosten des Aufbaus und Betriebs des Systems auswirkt. Für ein lokales Datenverteilungsnetzwerk sind viele annehmbare Verbindungstopologien denkbar, die von willkürlichen, komplexen Topologien bis zu grundlegend strukturierten Topologien reichen können. Die grundlegend strukturierten Topologien sind zur Begrenzung der Steuerkomplexität der Netzknoten auf bestimmte Grundarten beschränkt, wobei die verbreitetsten Grundarten der Stern, der Ring und eine Busübertragungstopologie sind.
• In einer Sternnetzwerktopologie wird jede datenverarbeitende Einheit an einen gemeinsamen zentralen Vermittlungsknoten angeschaltet, der die Datenverarbeitungsstationen untereinander verbindet oder an einen Eingangsweg bzw. Gateway anschaltet, wobei der Gateway diesen an ein Fernnetz, das eine Vielzahl von lokalen Datenverteilungsnetzwerken und Computern umfaßt, anschaltet. Das vorherrschende Verdrahtungsmuster ist ein Punkt-zu-Punktmuster, das bedeutet, eine Verbindung von einer Vielzahl von einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen zu einem zentralen Hostvermittlungsknoten. Die Sternnetzwerktopologie hat den Vorteil, daß sie die höchste Geheimhaltung bietet, da jede Anschlußleitung gesondert zugeordnet ist, und eine hohe Sicherheit bietet, da der Steuervermittlungsknoten sicher eingeschlossen und zentral gesteuert werden kann und das Netzwerk zentral unterhalten wird und zudem eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
• Die Ring- und Bus-Netzwerktopologien sind verteilte Topologien, und beseitigen den zentralen Vermittlungsknoten, der das Herz der Sternnetzwerktopologie ist. Folglich enthalten diese Topologien einige der Steuerfunktionen innerhalb jeder der daran angeschalteten Datenverarbeitungseinrichtungen. Die Netzwerkwartung ist aufgrund der verteilten Natur des Netzwerkes normalerweise schwieriger als bei der Sterntopologie.
• Bei der Ringnetzwerktopologie findet die Übertragung von Knoten zu Knoten entlang einer geschlossenen Schleife statt, und jeder Knoten kann die durchlaufenden Daten ändern. Jede Datenverarbeitungseinrichtung ist an einen seperaten Knoten angeschaltet und hört nur speziell an ihn gerichtete Datennachrichten ab. Da die Daten durch jeden Knoten fließen und die Knoten verteilt sind, kann kein zentraler Knoten einzeln gesichert werden. Folglich ist die Sicherheit und der Geheimhaltung in einer Ringnetzwerktopologie etwas niedriger als bei der Sternnetzwerktopologie. Da sich alle Knoten in einem geschlossen Ring befinden, kann ein Ausfall eines einzigen Knotens das gesamte Ringnetzwerk außer Betrieb setzen. Die geschlossene Ringtopologie begrenzt zudem die Flexibilität in einigen Anordnungen, bei denen das Hinzufügen neuer Knoten oder Datenverarbeitungseinrichtungen zu einem Datenverlust führen kann.
• Die Datenübertragung in einer Bus-Netzwerktopologie wird normalerweise von einer Quelle an alle anderen Einrichtungen am gleichen Bus übertragen, typischerweise aber nur von der Einheit akzeptiert an die sie speziell addressiert ist. Einzelne Datenverarbeitungseinrichtungen sind derart programmiert, daß sie Datennachrichten, die an sie gerichtet oder für sie bestimmt sind, während sie den Bus passieren, erkennen. Die Zuverlässigkeit der Bus- Netzwerktopologie in Bezug auf den Ausfall von Netzwerkknoten ist größer als bei der Ring-Netzwerktopologie, obwohl sich ein Zusammenbruch des Busses katastrophal auswirken kann. Außerdem besteht eine größere Flexibilität beim Hinzufügen neuer Datenverarbeitungseinrichtungen zum System als typischerweise bei der Sternkonfiguration, da keine Verdrahtungsneukonfiguration nötig ist.
• Eine weitere, andere Datenverteilungstopologie, die derzeit benutzt wird, ist die "Blumenblatt"- oder Stern-Ring-Hybridanordnung, bei der der Ringdaten-Übertragungsbus eine sternförmige Konfiguration annimmt. Jede einzelne Datenstation ist in einem seperaten "Blumenblatt" angeordnet, in dem der Datenübertragungsweg beginnt und der zu einem Relaisschalter zurückgeführt wird, die in einem zentralen Steuerknoten angeordnet ist, während er eine im "Blumenblatt" angeordnete Datenstation durchläuft. Der Relaisschalter wird dazu benutzt, jedes "Blumenblatt", das eine fehlerhafte Station enthält, kurzzuschließen und dadurch vom Ring-Netzwerk abzukoppeln und somit die Fortsetzung des Betriebes des übrigen Ring- Übertragungsweges zu erhalten. Die Steuerung der Datenflußanordnung ist im wesentlichen die gleiche wie die bei einer konventionellen Ring-Topologie.
• In einer Abänderung der obigen Anordnung kann ein einzelnes "Blumenblatt" mehr als eine Datenstation umfassen, jedoch bleibt die "Blumenblatt"-Übertragungsschleife Teil des Ringes und der Datenfluß ist in Übereinstimmung mit der Richtung des Datenmflusses im Ringnetzwerk in den abgehenden und ankommenden Übertragungswegen einseitig gerichtet. In beiden Anordnungen ist die erreichbare Leistungsfähigkeit und sind die Überlegungen zur Geheimhaltung ähnlich denen bei der grundlegenden Ring-Datenverteilungstopologie.
• Bei einer weiteren Datenverteilungstopologie wird die sternförmige Verdrahtung zusammen mit einer funktionalen Gating-Busanordnung vom ODER-Typ benutzt, bei der eine Vielzahl von Datenstationen an einen ODER-Gating-Bus angeschaltet sind. Der ODER-Gating-Bus wiederum ist an einen Brückenknoten angeschaltet, der einige solcher ODER-Busse zu einem busstrukturiertes Netzwerk verbindet. In dieser Anordnung sucht jede Station, die nach der Erlaubnis zur Datenübertragung strebt, nach der Anwesenheit anderer übertragender Station in der ODER-Ring- Busanordnung, bevor sie beginnt, Daten zu übertragen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß es die Verzögerung der Signalausbreitung ermöglichen kann, daß verschiedene Stationen eine Datenübertragungserlaubnis annehmen, was zur Datenkollision von zwei oder mehren Stationen führen kann. Der Brückenknoten stellt darüberhinaus auch keine Steuerung des Datenflusses zur Verfügung. Weiterhin besteht kein zentralisierte Wartung, wohingegen der Verdrahtungsplan die Flexibilität der Systemanordnung ermöglicht.
• Aus dem vorangegangenen ist ersichtlich, daß jede der oben beschrieben Netzwerktopologien ihr eigene Vorteile und Nachteile besitzt, und daß die Charakteristika, die die Geheimhaltung, die Sicherheit und die Zuverlässigkeit betreffen, für jede der Netzwerktopologien unterschiedlich sind. Jede Topolgie besitzt ihre eigenen Anforderungen betreffend die Netzwerkverwaltung und Netzwerkwartung. In vielen Fällen erfordern die zuvor beschriebenen Netzwerke jedoch eine aktive Verwaltung bei der Hinzufügung oder Löschung von Nutzern und meist wird eine einheitliche Software für alle verbundenen Datenverarbeitungseinrichtungen benötigt.
• Es ist wünschenswert, ein Datenverteilungssystem zu besitzen, das die zentrale Steuerung und Wartung eines sterntopologischen Netzwerkes, und die Flexibilität sowie die Verdrahtungsverteilung eines Busnetzwerkes aufweist, zudem kostengünstig ist, und das an veränderte Anforderungen, und geänderte Verteilungspläne eines aktiv benutzten und sich ändernden lokalen Datenverteilungsnetzwerkes angepaßt werden kann, bei dem Datenverarbeitungseinrichtungen und/oder -stationen häufig hinzugefügt werden oder wegfallen. Außerdem ist erwünscht, daß die Verteilungspläne ausreichend flexibel sind, um das Hinzufügen und den Wegfall verschiedener Komponenten des Systems zu ermöglichen, ohne daß ein aktiver Wartung durch einen Verwalter nötig ist. Jeder solcher Verteilungsplan muß auch den Wunsch nach Hardware-Sicherheit, Geheimhaltung der Daten und Einfachheit der Verwaltung berücksichtigen. Weiter ist zu bedenken, ob ein Gebäude neu verdrahtet werden muß, um ein lokales Datenverteilungsnetzwerk aufzubauen, anstatt eine existierende Verdrahtung im Gebäude zu nutzen.
• In dem Aufsatz mit dem Titel "G/NET-The Unviversal Local Area Network For Office Communication" von G. Kafka, veröffentlicht in der Zeitschrift Elektronik [Band 35, Nr. 5, Seiten. 120-2, 124-6, 128 vom 7. März 1986], wird ein zentralisiertes sternartiges Daten(paket)verteilungssystem erörtert, welches eine Vielzahl von busartigen Datenverteilungsleitungen besitzt. Es beschäftigt sich insbesondere mit einem ISO 7-Schicht- Referenzkommunikationsmodell. Speziell wird ein Vergleich mit einer G/NET Architektur, die fünf Schichten besitzt und die für MS-DOS Personal-Computer Netzwerke empfohlen wird, zur Verfügung gestellt. Dort wird die Notwendigkeit der Anpassung an andere Netzwerke über Gateway-Server erwähnt und ein Entwurf für ein G/NAM Adapter-Softwaremodul erläutert. G/NET arbeitet als Grundbandsystem und verfügt über die Kollisionsverhinderung CSMA/CA mit automatischer Fehlerdetektion. Die Verbindung erfolgt über ein Koaxialkabel.
• Die EP-A-0 141 241 mit dem Titel "Metod and Device for Selecting One Station From a Set of Stations Dialoguing with a Main Station offenbart ein Kommunikationsnetzwerk vom zentralisierten Typ, bei dem die Stationen Endgeräteinrichtungen sind, die an eine bestimmte Anzahl von Anschlußleitungen und an eine mit einer Hauptstation, die Stationen konsultierenden Hauptstation ausgestatteten Steuereinheit angeschaltet, wobei diese Steuereinheit selbst an den Telekommunikationsaustausch über eine Multiplex-Leitung angeschaltet ist. Die Stationen bilden Gruppen von Stationen, wobei jede Stationsgruppe an eine herkömmliche Zweiweg-Multiplex-Leitung angeschaltet ist. Die Kommunikation mit den einzelnen Stationen findet mit einer Kombination aus Wahl- und Konkurrenzmethoden statt. Jede Multiplex-Leitung besitzt ihren eigenen, besonderen Zeitschlitz. Einzelne Stationen einer Gruppe sind synchronisiert und teilen sich den Zeitschlitz, der der Multiplex-Leitung zugeordnet ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine System nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
• Bei einer lokalen Datenverteilungsnetzwerkkonfiguration, die die Prinzipien der Erfindung verkörpert, weist ein zentralisiertes, sternartiges Datenverteilungssystem eine zentralisierte Datenvermittlung auf, die eine Vielzahl von busartigen Datenverteilungssystem besitzt, die an seine verschiedene radiale Verbindungen angeschaltet sind. Jedes busartige Datenverteilungssystem besitzt eine lokalisierte Datenvermittlung und eine Vielzahl von Datenverteilungsbussen, die von einer gemeinsamen Verwaltungs- bzw. Wartungseinrichtung betrieben werden, die die lokale Datenvermittlung der Datenverteilungsbussen steuert. Insbesondere sind eine Vielzahl von doppelt gerichteten Datenverteilungsbussen jeweils an eine Bus-Master-Steuerschaltung an einem terminalen Ende des Bus angeschaltet. Jeder Datenverteilungsbus ist an einer Vielzahl von passiven Steckdosen angeschaltet, an die intelligente Verbinder oder Stationen angeschaltet werden können. Jede Station besitzt eine besondere Adresse, und wird für die einzelne Anschaltung von Datenverarbeitungseinrichtungen an den Bus verwandt. Eine gruppierte Vielzahl von Bus-Master-Steuerschaltungen sind innerhalb einer Busanschlußknoteneinrichtung angeordnet. Daten von jeder Bus-Master-Steuer-Schaltung können durch den Busanschlußknoten unter Verwendung virtueller Leitungsvermittlungstechniken über eine Datenverbindungsleitung als Teil einer sternartigen Konfiguration zu einer zentralen Leitungsvermittlung übertragen werden. Die zentrale Leitungsvermittlung verbindet eine Vielzahl von Busanschlußknoteneinrichtungen und andere Recheneinrichtungen und wird ebenfalls mit virtuellen Leitungsvermittlungstechniken betrieben. Die Richtung des Datenflusses auf jedem der doppelt gerichteten Busse und die temporäre, periodische Synchronisation der Stationen werden als Antwort auf die an den Bus übertragenen Signale durch die mit diesem Bus verbundene Bus-Master-Steuerschaltung gesteuert. Eine Busanschlußknotenschalteinrichtung arbeitet mit der eingeschlossenen Gruppe von Bus-Mastersteuerschaltungen zusammen, um die Datenverarbeitungsstationen der verschiedenen Busse mit der zentralen Leitungsvermittlung über eine Verbindungsleitung oder miteinander zu verbinden.
• Die Station oder der intelligente Verbinder ist ein aktiver Anschluß, der eine Datenverarbeitungseinrichtung an den Bus anschaltet und eine Busschnittstelle bzw. ein Bus-Interface sowie eine Datenverarbeitungseinrichtungsschnittstellenschaltung umfaßt. Diese Datenschnittstellenschaltung ist für die Art der Datenverarbeitungseinrichtung an die er angeschaltet ist, kennzeichnend, und führt, um eine Protokollumwandlung zwischen der Einrichtung und dem Bus aus. Die Busschnittstelle ist für alle Stationen bzw. Einrichtungen identisch ausgeführt, und legt Daten auf den Bus und nimmt Daten vom Bus. Jede Station unterstützt aktiv die Aufrechterhaltung der Geheimhaltung im System, da sie nur Daten empfangen kann, die speziell an sie adressiert sind. Darüberhinaus stellt es eine verbesserte Zuverlässigkeit und eine leichtere Verwaltung zur Verfügung, da die Busanschlußknoten so konstruiert wurde, daß sie als Verwaltungs- bzw. Unterhaltungspunkt für das Verteilungssystem dienen.
• Gruppen von Bus-Mastersteuerschaltungen sind jeweils in einem zugeordneten Busanschlußknoten lokalisiert, welcher eine virtuelle Leitungsvermittlung zur Verbindung verschiedener Bus-Mastersteuerschaltungen mit einer zentralen Leitungsvermittlung oder untereinander, umfaßt. Der Busanschlußknoten arbeitet als lokale Paketvermittlung, die Datenverarbeitungseinheiten miteinander über Datenverteilungsbusse oder mit der zentralen Leitungsvermittlung verbindet. Die zentrale Leitungsvermittlung ist ein außerhalb liegende virtuelle Leitungsvermittlung im Gegensatz zu den lokalen virtuellen Leitungsvermittlungen der Busanschlußknoteneinrichtung. Die Bus-Master-Steuerschaltung dient dazu die Richtung des Datenflusses auf dem zugeordneten Bus zusätzlich zu steuern und stellt ein synchronisiertes Startsignal zur Verfügung, um eine Datenpaketübertragung sowohl zu als auch von den einzelnen Stationen zu starten.
• Der Datenfluß innerhalb der Datenverteilungssystems findet in einem Datenpaketformat statt. Jedes Paket umfaßt einen Header, eine Nachricht und ein Rahmenteil. Der Header umfaßt die Synchronisationsinformation, die Datenflußrichtungsinformation und ein Adreßfeld. Während bestimmter Betriebszustände des Systems umfaßt der Header auch Abrufkommandos und die Nachricht enthält die Statusinformation. Diese Abrufkommandos sowie die Status- und Synchronisationsinformation erlauben das gesteuerte Unterhalten der Datenverteilungsbusse, die an einen Busanschlußknoten angeschaltet sind. Der Nachrichtenteil kann auch einen Fehlerabfragecode enthalten. Die genaue Ausprägung und der Inhalt des Paketes hängt von seiner ursprünglichen Quelle ab, sei es für den Abruf, für das Empfangen von Information oder die Datenübertragung bzw. Datenaussendung. Die Vorteile der zuvor beschriebenen Anordnung umfassen einen Busanschlußplan, der eine größere Flexibilität beim Hinzufügen und Wegfall von Datenverarbeitungseinrichtungen erlaubt, während die Größe der Gruppen die gemeinsam ausfallen können, begrenzt ist, und eine beachtliches Niveau an Geheimhaltung bei der Information sowie Sicherheit der beabsichtigten Datenzieladresse erzielt wird.
• Ein weiterer Gesichtspunkt dieser Anordnung ist, daß dann, wenn die Konkurrenz zwischen den konkurrierenden Stationen gelöst wurde, die einzelne Station, die nachfolgend Daten an den Busanschlußknoten überträgt bzw. sendet, einen Synchronisationsimpulse an die Leitung anlegt, um den Busanschlußknoten zu synchronisieren: es können dann Daten mit einer höheren Taktrate als der Taktrate des Datenflusses auf dem Bus während der Konkurrenz, zwischen konkurrierenden Stationen übertragen werden.
• Ein geeignete virtuelle Leitungsvermittlung für eine lokales Datenverteilungsnetzwerk nach den Prinzipien der Erfindung, ist zuvor von A. G. Fraser im U.S.-Patent 3.749.845, ausgegeben am 31. Juli 1973, offenbart worden und kann auf verschiedene lokale Datenverteilungsnetzwerktopologien angewendet werden. Insbesondere ist sie für Stern-Netzwerktopologien geeignet und erzeugt, wenn sie erzeugen, wenn sie derart betreiben werden, eine virtuelle Schaltung zwischen zwei bestimmten Datenverarbeitungseinrichtungen, die an den gemeinsamen Zentralknoten oder Controller des Sterns angeschaltet sind. Diese virtuelle Verbindung ist tatsächlich eine temporäre Verbindung zu irgendeinem Zeitpunkt, die als eine den miteinander in Kommunikation befindlichen beiden Datenverarbeitungseinrichtungen gesondert zugeordneten Verbindung in Erscheinung tritt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung kann leicht mit Bezug auf die Zeichnungen und die folgende Beschreibung verstanden werden.
• Es zeigen
• Fig. 1 ein Blockschaltbild eines lokalen Datenverteilungsnetzwerkes, bei dem die Prinzipien der Erfindung verwirklicht sind;
• Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Paketformen, die von dem lokale Datenverteilungsnetzwerk gemäß Fig. 1 verwandt werden;
• Fig. 5 einen einzelnen Block, der die Eingangs- und Ausgangsleitungen einer Busschnittstellenschaltung darstellt;
• Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Busschnittstellenschaltung gemäß Fig. 5;
• Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Busanschlußknotens und der dazugehörigen Bus-Master-Steuerschaltung;
• Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Bus-Master-Steuerschaltung;
Detaillierte Beschreibung
• In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines lokalen Datenverteilungsnetzwerkes, das die Prinzipien der Erfindung verwirklicht, dargestellt. Eine Vielzahl von Datenübertragungsbussen 110 werden zusammen mit der zugehörigen Vielzahl von Datenverarbeitungseinrichtungen 120, die mit dem Datenübertragungsbus 110 verbunden sind, gezeigt. Jeder Datenübertragungsbus 110 ist ist an eine Bus-Mastersteuerschaltung 129 angeschlossen, die von einem Busanschlußknoten umfaßt wird. Jeder Busanschlußknoten 130 umfaßt eine Verbindungsschaltung 131, die über die Datenverbindungsleitung 111 an eine zentrale virtuelle Leitungsvermittlung 150 angeschaltet ist. Der Busanschlußknoten und die zentrale Leitungsvermittlung umfassen jeweils eine virtuelle Leitungsvermittlung, wie sie in dem oben erwähnten U.S.-Patent 3.749.845 offenbart ist, und die je virtuelle Verbindungsleitungen zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen oder zu einem Host- Computer 140 oder zu einer Gateway-Verbindungsleitung 141 zur Verfügung stellt. Jede einzelne Datenverarbeitungseinrichtung 120 kann über das Netzwerksystem mit einem Host-Computer 140 oder über eine Verbindungsleitung 141 mit einer Zugangsvermittlung oder mit irgendeiner der anderen Datenverarbeitungseinrichtung 120 kommunizieren.
• Jede Datenverarbeitungseinrichtung 120 ist an den Bus 110 über eine intelligente Verbindereinheit oder Station 160 angeschaltet. Zwischen dem Bus 110 und der intelligenten Verbindereinheit 160 wird eine passive Steckeranordnung 161 angeordnet, die es ermöglicht, daß eine intelligente Verbindereinheit 160 an irgendeiner beliebigen Stelle entlang eines Busses angeschlossen werden kann, an der eine passive, nicht belegte Bussteckdose vorhanden ist. Jede intelligente Verbindereinrichtung oder -station umfaßt eine Schnittstelleneinheit 162 und eine Busschnittstelleneinheit 163. Die Schnittstelleneinheit 162 ist für die jeweilige Bauteilart, die daran angeschlossen ist, charakteristisch und umfaßt einen Stationsidentifiziercode und einen Typcode, so daß eine gesteuerte Wartungseinrichtung das Datenverarbeitungsbauteil bzw. die Datenverarbeitungseinrichtung identifizieren kann. Beide Stationen umfassen Datenpuffermöglichkeiten.
• Jeder Bus 110 endet an einer Busmastersteuerschaltung 129, die in einem Busanschlußknoten 130 enthalten sind. Die Busmastersteuerschaltung 129 umfaßt Datenspeicher zur Pufferung von Daten zwischen den Vermittlungsschaltungen im Busanschlußknoten 130 und dem Bus 110. Der Busanschlußknoten 130 umfaßt Adressübersetzungsschaltungen, die als virtuelle Leitungsvermittlung zur lokalen Datenvermittlung an Ziele dienen, die an den Bussen an die sie angeschlossen sind, angeordnet sind, und zu Zielen, die über eine Verbindungsschaltung 131 und eine Datenverbindungsleitung 111 an die zentrale virtuelle Leitungsvermittlung 150 angeschaltete sind. Diese baut Schaltmuster auf, um Daten an die gewünschten, außerhalb liegenden Ziele durch eine Programmsteuerung zu leiten. Die Datenvermittlungsschaltung des Busanschlußknotens 130 arbeitet als lokale virtuelle Leitungsvermittlung und erlaubt sowie steuert die Verbindung irgendeiner Datenverarbeitungseinrichtung 120 zu irgendeiner anderen Datenverarbeitungseinrichtung 120, unabhängig davon, ob sie an den gleichen Bus 110 oder einen anderen Bus 110, der an den gleichen Busvermittlungsknoten angeschaltet ist, angeschlossen sind. Diese schaltet auch jede ihrer Datenverarbeitungseinrichtungen an die zentrale virtuelle Leitungsvermittlung 150 an, wodurch diese mit anderen Busanschlußknoten und ihre zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtungen oder einem Hauptzugang verbunden werden.
• Die Datenübertragung in einem lokalen Datenverteilungssystem gemäß Fig. 1, umfaßt typischerweise zufällig gestreut konzentrierte Datenbündel. Folglich ist es vorteilhaft, Daten im Paketformat zu übertragen. Die charakteristischen Formate der Datenpakete, die von dem lokalen Datenverteilungsnetzwerk gemäß Fig. 1 verwandt werden, sind in schematischer Form in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt. Diese Datenpakete sind derart ausgebildet, daß sie eine Nachrichtensteuerung, eine Nachrichtenzielinformation zusätzlich zur Nachricht selbst übertragen. Die charakteristische Anordnung eines gegebenen Datenpaketes hängt von der beabsichtigten Verwendung und der Richtung der Übertragung ab; jedoch haben alle dargestellten Ausführungsformen gemeinsame Eigenschaften. Die in den Fig. 2, 3 und 4 erläuterten Datenpakete umfassen alle einen Kopf- bzw. Headerteil, einen Nachrichtenteil und eine Fehlerprüfinformation, die den Paketteil darstellen, sowie ein Rahmenteil in einer bestimmten Abfolge. Der Headerteil des Paketes umfaßt ein Startbit, auf das ein Richtungsbit und dann ein spezielles Verwendungsbit folgen. Dieser Anfangssequenz folgt ein Adreßfeld und in geeigneten Fällen (Fig. 3 und 4) ein Pausefeld und ein zweites Startbit. Der Nachrichtenteil des Datenpaketes umfaßt eine Kanalnummer der eine Datennachricht folgt, die in ihrer Größe abhängig von der Information ,die übertragen wird, variieren kann. Ein Fehlerprüf- und Rahmencode schließen das Datenpaket ab. Während einige der Paketeinheiten hier als Bits beschrieben werden, ist verständlich, daß diese Einheiten auch Multibit-Einheit umfassen können. Darüberhinaus ist einsichtig, daß andere Formatvariationen als die charakteristischen, offenbarten Paketformate verwandt werden können, ohne daß von der erfindungsgemäßen Lehre abgewichen wird.
• Das Paket 200, das in Fig. 2 dargestellt ist, wird dazu verwandt, Daten von der Bus-Mastersteuerschaltung 129 zu einer Station 160 und seine zugeordnete, an den Bus 110 angeschaltete Datenverarbeitungseinrichtung 120 zu senden. Das gesamte, gezeigte Paket 200 wird durch die Bus-Mastersteuerschaltung 129 und den Busanschlußknoten 130 zur Verfügung gestellt. Fig. 3 stellt die Paketsegmente 300 und 303 dar. Diese beiden Paketsegmente tragen Umständen Rechnung, bei denen Daten von einer Datenverarbeitungseinrichtung 120 zu einer Bus-Mastersteuerschaltung 129 gesandt werden. Der Anfangsteil 301 des Paketsegmentes 300 (d. h. die Start- und Richtungsbits 311 und 312) werden von der Bus- Mastersteuerschaltung zur Verfügung gestellt. Das nachfolgende Prioritätsbit oder Bit für spezielle Zwecke 313 und das Adreßfeld 314 werden durch konkurrierende Stationen oder Einrichtungen zur Verfügung gestellt, bei denen eine Station mit einer Prioritätsadresse Zugang zum Bus erhält. Die bestimmte Station, die den konkurrierenden Prozeß gewinnt, legt das nachfolgende Paketsegment 303 an den Bus an. Dieses Paketsegment umfaßt ein Startbit 306, eine Kanalnummer 307 und einen Nachrichten- oder Datenteil 308. Das Paketsegment 401 gemäß Fig. 4 ist ein Steuer- oder Abfragepaket mit einem Headerteil 401, das von der Bus- Mastersteuerschaltung 129 zur Verfügung gestellt wird und mit dem Paketsegment 402, das eine Antwort von der Station, an den der Headerteil adressiert war, umfaßt.
• Die führenden zwei Bits des Paketes 200 in Fig. 2 sind das Startbit 211 und das Richtungsbit 212. Diese zwei Bits stammen beide von dem Busanschlußknoten 130. Das Startbit 211 wird, wie oben ausgeführt, dazu verwandt die Taktgeber aller Stationen 160 die an den Bus angeschaltet sind zu synchronisieren, wohingegen das Richtungsbit 212 die Richtung des folgenden Datenflusses auf den Bus anzeigt. Ein auf "EINS" gesetztes Richtungsbit 212, wie in Fig. 2 gezeigt, zeigt an, daß der Datenfluß von der Bus-Mastersteuerung 129 zu einer Datenverarbeitungseinrichtung 120, die die bestimmte Adresse 214 besitzt, stattfindet. Das in Fig. 3 gezeigte "NULL"-Richtungsbit zeigt an, daß der folgende Datenfluß von einer Datenverarbeitungseinrichtung 120 zu der Bus-Mastersteuerschaltung 129 stattfindet.
• Ein auf "EINS" gesetztes Richtungsbit gefolgt von einem auf "EINS" gesetzten Sonderzweck oder Abfragebit 413 gemäß Fig. 4 zeigt an, daß das Paketsegment 401 darauf gerichtet ist, Statusinformationen in einer Antwortnachricht 402 von einer bestimmten
• Datenverarbeitungseinrichtung bzw. -station 160 zu erhalten.
• Während der Übertragung von Daten von einer Busmastersteuerschaltung 129 zu einer Datenverabeitungseinrichtung 120 antworten alle Stationen 160 an dem Bus auf das Richtungsbit 212 und werden in einen Empfangsbetriebsmodus gesetzt. Nachfolgend prüft jede Station 160 den Adreßteil 214 des Paketes, um zu ermitteln, ob diese mit ihrer eigenen, individuellen Adresse übereinstimmt. Die Station 160 mit der in den Paketen definierten, bestimmten Adresse, taktet sich in die nachfolgenden Kanalnummern 215 und den Daten 216 ein. Alle anderen Stationen ignorieren die Nachricht und warten auf ein Datenübertragungsintervall, das durch ein nachfolgendes Startbit definiert wird.
• Die Konkurrenz einer Station um den Buszugang wird individuell als Antwort darauf eingeleitet, daß eine unabhängige Datenverarbeitungseinrichtung 120 Daten zum Senden enthält. Im Fall eines Datenflusses zu der Bus-Mastersteuerschaltung 129, sucht eine Station mit Informationen, die gesendet werden sollen, nach einem Zugang zu dem Datenverteilungsbus 110 als Antwort auf den Empfang eines Startbits 311 und eines geeigneten Richtungsbits 312, das in dem Paketsegment 300 eingeschlossen ist, das von der Bus- Mastersteuerung erzeugt wird. Nach dem Aufbau des Datenrichtungsflusses konkurrieren die einzelnen Stationen individuell um den Zugang zum Datenübertragungsbus 110. Jeder individuellen Datenverarbeitungseinrichtung 120, die an den Bus 110 angeschaltet ist, ist eine Station 160 mit einer besonderen Adresse, zugeordnet. Diese legt ihre eigene besondere Adresse (d. h. ihren Prioritätscode) Bit für Bit an den Bus an, und überwacht zur gleichen Zeit den logischen Zustand des Busses 110 mit einer internen Empfängereinrichtung. Während dieses Adreß- oder Konkurrenzintervalls, das mit dem Bezugszeichen 314 in dem Paket bezeichnet wird, wird der Bus auf einen vorbestimmten schwachen logischen Zustand "NULL" durch den Busmaster 129 gezogen, der durch Anlegen eines logische Zustandes "EINS" irgendeiner der daran angeschalteten Stationen überschrieben werden kann. Jede Busschnittstelleneinrichtung 163 an jeder Station 160 umfaßt einen Bustreiber mit Dreizustandslogik, um den Bus auf die gewünschten logischen Zustände zu ziehen. Eine logische "NULL" wird an den Bus angelegt, während der Treiber in seinen Dreizustandslogikzustand gesetzt wird (d. h. Einstellen seines Ausgangs in einen Zustand mit hoher Impedanz), und dadurch ermöglicht, daß der Bus in dem schwachen logischen Zustand "NULL" bleibt, die durch den Busmaster 129 aufgebaut wurde. Ein logischer "EINS" Zustand wird dadurch erreicht, daß der Bus 110 in einen logischen "EINS" Zustand gezogen wird. Jede einzelne Station 160 vergleicht den logischen Zustand des Busses mit dem logischen Zustand, den sie in diesem Zeitpunkt an den Bus anlegt. Wenn der logische Zustand des Busses eine "EINS" ist, während der logische Ausgangszustand einer bestimmten Station 160 "NULL" ist, so hört diese bestimmte Station auf, um den Zugang zu dem Bus zu konkurrieren. Wenn eine bestimmte Stationsschnittstelle 160 Zugang zu dem Datenübertragungsbus erhalten hat (d. h. indem sie alle anderen konkurrierenden Stationen überdauert hat), so sendet sie eine spezielles Bitkombination, die mit einem zweiten Startbit 306 zur Synchronisation abgeschlossen wird, das in der Antwort 303, wie in Fig. 3 gezeigt, eingeschlossen ist. Diesem Startbit 306 folgt ein Kanalnummernteil 307 und ein Nachrichtenteil 308 des Datenpaketes, dem ein Fehlerprüfung- und Rahmensequenz 309 folgt.
• Während eines Abrufintervalls, wird die Identität der momentan an den Datenübertragungsbus 110 angeschlossenen Stationen bestimmt und bestimmte Wartungsfunktionen werden automatisch ausgeführt. Das in Fig. 4 dargestellte Datenpaketsegment 401 umfaßt ein Startbit 411, ein Richtungsbit 412 und ein spezielles Abfragebit 413, das in einem logischen "EINS"-Zustand dargestellt wird, um anzuzeigen, daß eine Abrufprozedur sofort erfolgen wird. Ein nachfolgender Adreßteil 414 wird gesendet, um eine bestimmte Station 160 zu identifizieren bzw. zu erkennen. Jede Station wird periodisch und einzeln auf ihren Zustand hin abgefragt. Diese Stationen senden jeweils einzeln einen Nachrichtenteil 402 an die Busmastersteuerung 129 und an den Busanschlußknoten 130, um ihren aktuellen oder derzeitigen individuellen Zustand, die Art der Datenverarbeitungseinrichtung 120, die daran angeschaltet ist und den besonderen Identifizierungscode anzuzeigen. Jeder Busmaster 129 und jede Station 160 haben zugeordnete Anzeigeeinrichtungen bzw. Indikatoren 179 und 180 wie in Fig. 1 dargestellt. Diese Anzeigeeinrichtungen 179 und 180 können LED- Einrichtungen sein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Der Indikator 179 zeigt an, ob der an den Busmaster 129 angeschaltete Bus 110 arbeitet bzw. funktioniert und der Indikator 180 zeigt an, ob eine bestimmte Station 160 in Betrieb ist. Dadurch wird ein Nutzer oder Verwalter sofort einen nicht funktionierenden Teil des Systems identifizieren. Stationen, die in den Bus eingesteckt sind, und die inaktiv oder ohne Versorgung sind, antworten nicht auf die Abfrage.
• Wie oben dargestellt, baut der Busanschlußknoten 130 die Zeitintervalle bzw. -abschnitte auf, während der die einzelnen Datenverarbeitungsstationen um einen Zugang konkurrieren können und legt Daten an den Bus zur Übertragung an die Busmastersteuereinrichtung bzw. -einheit an. Der Konkurrenzprozeß umfaßt den Vergleich der Adressen oder der Prioritätscodes der einzelnen Stationen 160, bei dem jede Station ihre Adresse an den Bus Bit für Bit anlegt (wenn nur eine Station konkurriert, so gewinnt sie automatisch). Jede Station vergleicht ihr aktuelles bzw. derzeitiges Bitausgangssignal mit dem logischen Zustand des Busses. Der logische Zustand des Busses ist eine logische "EINS" wenn irgendeine Station eine logische "EINS" daran anlegt. Da die Signalübertragung nicht sofort erfolgt, müssen Ausbreitungsverzögerungen entlang eines Busses berücksichtigt werden. Folglich erzeugt jede einzelne Station ein Adreßbit, das eine Pulsdauer besitzt, die mindestens gleich der doppelten Ausbreitungsverzögerungszeit der Länge des Übertragungsbusses ist. Dieser ausgedehnte Zeitdauerimpuls kann dann durch jede Schnittstellenstation entlang des Datenübertragungsbusses während ihres eigenen individuellen Abtast- bzw. Samplingfensters untersucht werden, unabhängig davon, ob der Impuls durch eine Station am nahen oder entfernten Ende des Busses erzeugt wurde. Eine besonderer Vorteil der zuvor beschriebenen Konkurrenzanordnung besteht darin, daß das Konkurrenzintervall mit einer niedrigen Datenraten betrieben werden kann, um die Busübertragungszeit anzupassen, während jede konkurrierende Station ihren Prioritätscode anlegt und ihn Bit für Bit mit dem Buszustand vergleicht, und daß die nachfolgende Datenübertragung, die als Antwort auf das durch die Station, die gewonnen hat, erzeugte zweite Startbit erfolgt, mit einer höheren Datenrate übertragen wird.
• Ein Blockschaubild, das die Eingangs- und Ausgangsleitungen des Busschnittstellenteils eines typischen intelligenten Verbinders oder einer Station zeigt, ist in Fig. 5 dargestellt. Der Block 500 kann in einem einzigen integrierten Schaltkreischip ausgeführt werden, obwohl die funktionalen, internen Bestandteile bzw. Komponenten hierin mit Bezug auf Fig. 6 als eine Vielzahl von Funktionsblöcken erläutert werden. Diese Busschnittstelle sendet und empfängt Datenpakete und führt Konkurrenzfunktionen aus. Beim Empfang von Datenpaketen muß diese ihre Adresse in dem ankommenden Datenpaket erkennen, die Daten erfassen und dann die ankommenden Daten auf Fehler überprüfen. Beim Senden von Daten muß diese an dem Konkurrenzprozeß teilnehmen und Daten senden, die einen Fehlerprüfcode umfassen. Da alle Stationen leicht an den Bus durch eine passive Steckeinrichtung an- oder abgeschlossen werden können, umfaßt diese Busschnittstelle die Installationsprozesse, die das startbereite Hinzufügen einer neuen Verarbeitungsstation an den Bus ermöglichen. Eine weitere Funktion der Busschnittstelle besteht in ihrem periodischen Ansprechen auf Abfragen, um Verwaltungsfunktionen zu erfüllen.
• Die Busschnittstelle 500 ist an einen Sendeempfänger 505 über die BUSOUT-Leitung 501, die BUSIN-Leitung 502 und die BUSEN-Enable- Leitung 503 angeschaltet. Der Sendeempfänger ist in Reihe an den Bus 110 angeschaltet. Die BUSIN-Leitung akzeptiert ankommende Daten von dem Sendeempfänger 505 und die BUSOUT-Leitung 501 sendet Daten an den Sendempfänger 505. Die BUSEN-Leitung 503 gibt die Schnittstelle frei, um den Bus in die gewünschten logischen Zustände zu ziehen. Die Leitungen 511 bis 514 (WR, RD, CS, A0-A1) sind Eingangsbefehlsleitungen zu der Busschnittstelleneinrichtung. Diese Befehle werden jeweils durch eine bestimmte Kombination logischer Zustände der Signale, die an jede der Leitungen 511 bis 514 zu irgendeiner bestimmten Zeit angelegt werden, definiert. Die Leitung 516 (D0-D7) ist ein doppelt gerichteter Datenübertragungsbus, der an die Datenverarbeitungseinrichtung angeschaltet ist. Ein neuntes Bit, das den Daten, die auf der Leitung 516 gesandt werden, zugeordnet ist, wird an die Schnittstelle auf der Leitung 517 (DCTO) übertragen und von der Schnittstelle an die Datenverarbeitungseinrichtung auf der Leitung 518 (DCFROM). Die Leitung 520 akzeptiert ein lokales Taktsignal das in der beispielhaften Ausführungsform viermal so schnell wie die Datenrate des Busses gesetzt wird und die Leitung 521 ist eine Reseteingangssignal, das zum Startzeitpunkt angelegt wird. Zu jedem Zeitpunkt, an dem die Schnittstelle ein Datenpaket sendet oder empfängt stellt sie ein Interruptsignal auf der Leitung 525 zur Verfügung, das an die Datenverarbeitungsstation, die an die Schnittstelle angeschlossen ist, angelegt wird. Die Leitungen 530 und 531 sind Versorgungsleitungen, die eine Gleichspannung aufnehmen, um die Schnittstellenschaltung zu versorgen.
• Ein Blockschaltbild der Busschnittstelle wird in Fig. 6 dargestellt. Der Busschnittstellen-Sendeempfänger 505 liegt rechts der gestrichelten Linie 601, und die Busschnittstellenlogikschaltung links davon. Eine Datenumwandlunglogikschaltung 610 wird angeschaltete, um Daten zu senden und Daten vom Datenverteilungsbus über den Sendeempfängertreiber 505 zu empfangen. Daten zu und von dem Sendeempfängertreiber 505 werden in seriellem Format zum Bus gesandt und von dort empfangen und durch die Datenverarbeitungseinrichtung in und aus dem parallelen Format durch die Datenumwandlungslogikschaltung 610 umgewandelt. Die ankommenden und abgehenden Daten werden zeitweise in dem Eingangs/Ausgangspufferspeicher 625 gespeichert. Der Pufferspeicher 625 ist ein Pufferspeicher vom FIFO-Typ und speichert vorübergehend Pakete, die empfangen oder die gesendet werden sollen. Diese Pufferspeicherung wird dafür verwandt, verschiedene Datenübertragungsraten beliebiger Datenverarbeitungseinrichtungen und die Übertragungsrate des Datenverteilungssystems anzupassen. Dem Speicher 625 zugeordnet ist ein Statusregister 626, eine Stationsregister 627 und Abfrageregister 628. Das Stationsregister 627 enthält die spezifische Adreßinformation dieser bestimmten Station. Die Abfrageregister 628 stellen eine Abfrageantwortnachricht auf eine Abfragenachfrage zur Verfügung. Daten zu und von der Datenverarbeitungseinrichtung werden über die Leitungen 635 und 636 an den Speicher 625 angeschaltet.
• Steuersignale werden von der Datenverarbeitungseinrichtung über die Leitung 640 an die Adreßdecodierschaltung 641 angelegt. Die Adreßdecodierschaltung erzeugt Steuersignale mit Bezug auf die Eingangssignalkombinationen, die Daten in und aus dem Speicher 625 und den Registern 626, 627 und 628 markieren. Die Taktgeberschaltung 649 erzeugt Zeitsignale, die die Steuerschaltung 651 dafür verwendet, synchron die Zugangsschaltungen innerhalb der Stationsschnittstelle zu steuern und den Sendeempfängertreiber 505 freizugeben.
• Ein Blockschaltbild des Busanschlußknotens 701 und der eingeschlossenen Busmastersteuerschaltungen 706 und 707 wird in Fig. 7 dargestellt. Der Busanschlußknoten 701 umfaßt eine Überwachungsbzw. Monitoreinrichtung 702 und eine zugeordnete Bussteuer- und Adreßübersetzungsschaltung 703. Die Bussteuer- und Adreßübersetzungsschaltung ist an einen Steuerbus 704 und eine Datenbus 705 angeschaltet. An den Steuerbus 704 und den Datenbus 705 sind die Busmastersteuerschaltung 706 und 707 angeschaltete sowie eine Verbindungsschaltung 708. Die Busmastersteuerschaltung 706 und 707 sind jeweils an die lokalen Datenverteilungsbusse 110 angeschaltet und die Verbindungsschaltung ist an eine Verteilungsverbindungsleitung 111 angeschaltet. Es ist einsichtig, daß wenn auch nur zwei Busmastersteuerschaltungen gezeigt sind, eine Vielzahl solcher Schaltungen untergebracht werden können.
• Der Busanschlußknoten 701 wird durch die Überwachungseinrichtung 702 als Verwaltungssteuerung für das die Verteilungsbusse 110, die an den Busanschlußknoten angeschaltet sind umfassende sehr lokale Verteilungssystem betrieben.
• Die Überwachungseinrichtung besteht aus einem Mikrocomputer, der zur Ausführung der wichtigsten Steuer- und Verwaltungsfunktionen bezüglich der Stationen, die an die Datenverteilungsbusse angeschlossen sind, programmiert ist. Diese unterstützt die Detektion und Isolation fehlerhafter Stationen. Diese wird durch die Bussteuerung und Adreßübersetzung 703 betrieben und umfaßt einen zweckbestimmten Prozessor, der die Busmastersteuerschaltung 706, 707 etc. periodisch abfrägt und über diese die Stationen, die an den Datenverteilungsbus 110 angeschaltet sind. Die Busmastersteuerung kann angewiesen werden, jede Adresse auf dem Bus nach ihrem derzeitigen Zustand abzufragen. Durch Abfrage kann die Verwaltungsfunktionen zur Bestimmung des An- und Abschließen von Stationen vom Bus überwacht werden. Der Busanschlußknoten gibt eine Busmastersteuerung frei, wenn eine der daran angeschalteten Stationen defekt ist oder nicht ordnungsgemäß arbeitet und desaktiviert den Indikator 716, womit das einzelne Busverteilungssystem, das ausgefallen ist und eine Hardwarewartung benötigt, identifiziert wird. Dadurch können viele Verwaltungsfunktionen automatisch ausgeführt werden. Die Bussteuer- und Adreßübersetzungsschaltung 703 arbeitet als lokale, virtuelle Paketvermittlungsschaltung, die eine Paketvermittlungsfunktion zur Verfügung stellt, um die Datenübertragung zwischen Bussen, Verbindungsleitungen und Stationen zu steuern.
• In einer Datenübertragungsoperation wird jede Busmastersteuerung über einen Steuerbus 704 auf Ringwander- bzw. Robinart abgefragt, um festzustellen, ob diese kurz zuvor empfangene Daten des Busses 110 in seinem Puffer besitzt. Wenn solche Daten existieren, werden die Stations- und Kanaladressen zum Bus 705 durchgelassen und an die Adreßübersetzungseinrichtung 703 übertragen. Die Adreßübersetzungsschaltung verwendet eine Abfrage bzw. look-up- Tabelle um die passenden Zieladressen des Pakete zu ermitteln und die Bussteuerung läßt es zu dem Datenübertragungsbus 705 durch. Wenn die Zielbusmastersteuerung oder die Verbindungsschaltung über genügend Platz in ihrem Speicher verfügt, um das Paket unterzubringen, so wird dies über den Steuerbus angezeigt. Die Zieladresse und die zugeordneten Daten können dann über den Datenbus an das Ziel übertragen werden. Wenn das Ziel nicht über genügend Platz in seinem Puffer verfügt, findet keine Übertragung statt. Die Daten bleiben in dem Puffer der Quellmastersteuerung und können während eines nachfolgenden Datenübertragungszyklus übertragen werden.
• Da alle Daten in dem Busmaster 706 gepuffert werden, können die Verbindungsschaltung 701, der Datenübertragungsbus 110 und die Verbindungsleitungen mit unterschiedlichen Datenübertragungsraten arbeiten. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, Bussysteme mit unterschiedlichen Datenraten in einem kombinierten lokalen Netzwerk zu verbinden.
• Daten, die von einer zentralen Vermittlung, wie beispielsweise der zentralen virtuellen Vermittlung gemäß Fig. 1, gesendet oder empfangen werden sollen, werden durch die Verbindungsschaltungssteuerung 708, welche an die Verbindungsleitung angeschaltete ist, gehandhabt. Ihr Betrieb ist ähnlich dem der Busmastersteuerung und wird nicht detailliert erörtert.
• Ein Blockschaubild einer Busmastersteuerschaltung, die an einen lokalen Datenübertragungsbus 110 über eine Sendeempfängertreiberschaltung 811 angeschaltet ist, die alle notwendigen elektrischen Pegelanpassungen zwischen der Busmastersteuerschaltung und dem Bus einschließlich des Ziehens des Busses auf einen vorbestimmten logischen Zustand während der Konkurrenz zwischen den Stationen zur Verfügung stellt, wird in Fig. 8 gezeigt. Die Busmastersteuerschaltung ist an den Datenbus 705 über eine Sendeempfängerschaltung 815 angeschaltet bzw. gekoppelt. Die Sendeempfängerschaltung 815 ist an einen FIFO-Pufferspeicher 816 angeschaltet, der auch zum Senden und Empfangen von Daten von der Paketsteuerlogik 817 angeschaltet bzw. gekoppelt ist. Die Paketsteuerlogikschaltung 817 ist angeschaltet, um Daten an den Sendeempfänger 811 über die Leitung 812 zu senden, und um Daten vom Sendeempfänger über die Leitung 813 zu empfangen. Die Paketsteuerlogik 817 stellt einen Seriell/Parallel-Umwandlung der Pakete zur Verfügung und stellt Paketarten auf, die das Hinzufügen geeigneter Fehlercodes umfassen, sowie die Synchronisation, die Richtungsabfrage und die Signalrahmen, die zu den einzelnen Paketen hinzugefügt werden, zur Verfügung stellen.
• Dem Speicher 816 zugeordnet ist ein Abfrageregister 821, ein Paritätserzeugungsprüfer 822 und ein Zustands- bzw. Statusregister. Das Abfrageregister hält die Adresse, die die Station identifiziert, die während des nächsten Abfrageintervalls abgefragt werden soll. Es wird durch die Überwachungseinrichtung bzw. den Monitor über den Datenbus 705 und den Steuerbus 704 geladen. Die Antwort auf die Abfrage wird im Speicher 816 gehalten bevor sie zur Überwachungseinrichtung bzw. den Monitor über den Datenbus 705 in einer Art und Weise, die identisch der der Datenpaketübertragung ist, übertragen wird. Die Parität für ausgehende Daten ist spezifiziert und wird für die ankommenden Daten durch die Schaltung 822 geprüft. Das Zustands- bzw. Statusregister stellt ein Zustands- bzw. Statusindikatorsignal zur Verfügung, das die Überwachungs- bzw. Monitorschaltung 702 gemäß Fig. 7 lesen kann.
• Eine Auswahllogikschaltung ist angeschaltet, um eine hardwaremäßig verdrahtete Adresse wahrzunehmen, die in den Schlitzen des Steckers eingebaut ist, der die Busmastersteuerung an den Bus 705 anschaltet. Die Adresse wird dafür verwandt, sequentiell die Busmasterschaltungen zur Verbindung bzw. Anschaltung der in dem Busanschlußknoten 701 enthaltenen Bussteuerung und des Adreßübersetzers auszuwählen. Die Rückverdrahtungschnittstellensteuerung 826 antwortet auf die Steuersignale, die durch die Bussteuerung zur Steuerung des Betriebes der Busmastersteuerschaltung zur Verfügung gestellt werden.
• Eine Paketzeitgeberschaltung 828 ist ebenfalls enthalten, um die Betriebssynchronisation des Sendeempfängers 811 mit den ein- und ausgehenden Paketen freizugeben. Die Paketzeitgeberschaltung 828 erzeugen Zeitgebersignale, welche die Paketsteuerlogikschaltung 817 verwendet, um die Steuerzugangsschaltungen innerhalb der Busmastersteuerschaltung synchron zu steuern und den Sendeempfängertreier freizugeben.

Claims (10)

1. Lokales Datenverteilungssystem mit einer Vielzahl von Busanschlußknoten (130), die je mit einer lokalen virtuellen Leitungsvermittlungseinrichtung (150) verbunden sind und eine Busüberwachungseinrichtung (179) aufweisen,

einem doppelt gerichteten Datenübertragungsbus (110) und ersten und zweiten Stationen (160), die mit dem doppelt gerichteten Datenübertragungsbus verbunden sind und je eine Einrichtung (163) zur Aussendung und zum Empfang von Daten aufweisen, ferner eine Datenspeichereinrichtung zur Anpassung unterschiedlicher Eingangs- und Ausgangsdatenraten und eine Adressier- und Verbindungseinrichtung (162) zur Anschaltung eines Datenverarbeitungsgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß der Busanschlußknoten (130) eine mit dem Datenübertragungsbus (110) verbundene Bus-Mastersteuerung (129), eine Einrichtung zur Verbindung mit externen Datenverarbeitungseinheiten (131, 111), eine lokale virtuelle Leitungsvermittlungseinrichtung (703) und eine Busüberwachungseinrichtung (179) enthält, die den Betriebszustand des doppelt gerichteten Datenübertragungsbus und der daran angeschalteten, ersten und zweiten Stationen (160) überwacht,

daß die Bus-Mastersteuerung eine Datensende- und Empfangseinrichtung (811) und eine Datenpuffereinrichtung (701) zur Anpassung unterschiedlicher Eingangs- und Ausgangsdatenraten aufweist, und

daß die lokale virtuelle Leitungsvermittlungseinrichtung den Datenfluß zwischen der ersten und zweiten Station und zwischen einer dieser Stationen und einer externen Datenverarbeitungseinheit steuert.

2. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Busanschlußknoten ferner eine zweite Bus-Mastersteuerung (129) mit einer Datensende- und Empfangseinrichtung (811) und einer Datenpuffereinrichtung (701) zur Anpassung unterschiedlicher Eingangs- und Ausgangsdatenraten enthält,

daß ein zweiter Datenübertragungsbus (110) an die zweite Bus- Mastersteuerung angeschlossen ist,

daß dritte und vierte Stationen (160) mit dem zweiten Datenübertragungsbus verbunden sind und jede Station eine Einrichtung (505) zur Aussendung und zum Empfang von Daten, eine Datenspeichereinrichtung (625) zur Anpassung unterschiedlicher Eingangs- und Ausgangsdatenraten und eine besondere Adressier- und Eingangseinrichtung (635, 636) zur Anschaltung eines Datenverarbeitungsgerätes und daß die lokale virtuelle Leitungsvermittlungseinrichtung ferner den Datenfluß zwischen den dritten und vierten Stationen und zwischen einer dieser Stationen und der externen Datenverarbeitungseinheit sowie zwischen dem ersten und dem zweiten Datenübertragungsbus steuert.

3. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Busanschlußknoten ferner eine Verbindungsleitungsschaltung (131) mit einer Ausgangsverbindung und einer Datenspeichereinrichtung zur Anpassung an unterschiedliche Eingangs- und Ausgangsdatenraten enthält,

daß eine Verbindungsleitung (111) für eine Datenübertragung an die Ausgangsverbindung angeschaltet ist, daß die externe Datenverarbeitungseinheit einen zentralen virtuellen Leitungsvermittlungsknoten (150) enthält, der an die Verbindungsleitung angeschaltet ist, und

daß die Datenvermittlungseinrichtung den Datenfluß zwischen den Datenübertragungsbussen, ihren zugeordneten Stationen und dem zentralen virtuellen Leitungsvermittlungsknoten steuert.

4. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Busanschlußknoten vorgesehen ist, der mit einer Vielzahl von zusätzlichen Datenübertragungsbussen verbunden ist, und daß der zentrale virtuelle Leitungsvermittlungsknoten den Datenfluß zwischen dem ersten und dem zweiten Busanschlußknoten steuert.

5. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bus-Mastersteuerung eine Einrichtung (821) zur Abfrage von an den Datenübertragungsbus angeschalteten Stationen und eine Datenpaket-Steuerschaltung (817) zur Steuerung von an den Datenübertragungsbus angelegten Datenpaketen aufweist.

6. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Busüberwachungseinrichtung eine Einrichtung zur Abfrage des Zustandes jeder an den Datenübertragungsbus angeschalteten Station enthält.

7. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenfluß im Paketformat erfolgt.

8. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale virtuelle Leitungsvermittlungseinrichtung eine Adressenumsetzschaltung (703) enthält.

9. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paket ein erstes Bit (211) zur Synchronisation zwischen der Bus-Mastersteuerung und der angeschalteten Station sowie ein zweites Bit (212) zur Angabe der Richtung des Datenflusses zwischen einer Bus- Mastersteuerung und einer angeschalteten Station enthält.

10. Lokales Datenverteilungssystem nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Busüberwachungseinrichtung so ausgelegt ist, daß sie eine fehlerhafte, doppelt gerichtete Datenübertragung oder eine Datenübertragung, an die eine fehlerhafte Station angeschlossen ist, trennt und identifiziert.