DE3853808T2

DE3853808T2 - System zur Steuerung des Verbindungsmanagements von Ringnetzen.

Info

Publication number: DE3853808T2
Application number: DE3853808T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Higuchi; Akira Jinzaki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2008-12-10
Also published as: JPH063933B2; EP0319998B1; EP0319998A3; EP0319998A2; US5404134A; CA1338450C; DE3853808D1; JPH01154652A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Durchführung eines Verbindungsmanagements eines Ringnetzes mit einer Vielzahl von Knoten, die über eine Ringleitung in Reihe geschaltet sind.
In einem Ringnetz muß das Verbindungsmanagement effektiv durchgeführt werden, um den Betrieb des Netzes zu stoppen, wen in demselben Unregelmäßigkeiten auftreten und es wieder zu starten, wenn die Unregelmäßigkeit ausgeschaltet ist, indem festgestellt wird, ob das Netz über alle darin enthaltenen Knoten korrekt aufgebaut ist.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Ringnetz mit einer Ringleitung, d.h. einer ringförmigen Datenübertragungsleitung. Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise bei einem Netz angewandt, das eine einzige Ringleitung aufweist, aber es wird nachfolgend hieraus verständlich werden, daß die vorliegende Erfindung auch bei einem Ringnetz anwendbar ist, das, obwohl es doppelte Ringleitungen aufweist, häufig als ein Ringnetz betrieben wird, das eine einzelne Ringleitung hat. Die einzelne Ringleitung verbindet eine Vielzahl von Knoten, wie Endstellen, um zwischen diesen eine Datenübertragung und einen Datenempfang zu realisieren. Jeder Knoten ist mit mindestens einem Prozessor ausgestattet
Im allgemeinen erhöht die Verwendung von Doppelringleitungen die Zuverlässigkeit eines Ringnetzes, aber eine Einzelringleitung reicht für bestimmte Ringnetze, wie verteilte Multiprozessorsysteme, aus. In einem solchen Multiprozessorsystem besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit eines Schadens der Übertragungsleitung, d.h. der Ringleitung im Vergleich mit der Zuverlässigkeit bei Langstrecken- Datenübertragungssystemen zur Verbindung zwischen verschiedenen Städten.
Dementsprechend ist eine Einzelringleitung für derartige verteilte Multiprozessorsysteme unter ökonomischen Gesichtspunkten vorzuziehen, wenn man sie als Ringnetz aufbaut. Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise bei einem Netz vom Einzelringtyp, beispielsweise einem verteilten Multiprozessorsystem, wie oben erwähnt, angewandt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es sind zwei Systeme zur Durchführung eines Verbindungsmanagements eines Ringnetzes, das eine Vielzahl von Knoten enthält, bekannt, nämlich beispielsweise ein Token-Ring-System und ein System mit faserverteilten Schnittstellen (FDDI). Das erstgenannte Token-Ring-System nach IEEE 802.5 wird beispielsweise erläutert in: "ANSI/IEEE Standard for Local Area Networks: Token Ring Access Method and Physical Layer Specifications, April 29, 1985 4. Token Ring Protocols". Das zuletzt genannte FDDI-System von ANSI wird beispielsweise erläutert in "FIDI TOKEN RING STATION MANAGEMENT (SMT) DRAFT PROPOSED AMERICAN NATIONAL STANDARD X3T9.5, JULY 25, 1985 6. Connection Management".
Diese beiden bekannten Verbindungsmanagement-Systeme werden nachfolgend noch detaillierter erläutert, jedoch sollen zuerst die bei diesen Systemen auftretenden Probleme diskutiert werden.
Das bekannte Token-Ring-System führt das Verbindungsmanagement aus, indem ein spezieller Steuerdatenblock rund um das Ringnetz umläuft. Daher werden die Feststellung eines Fehlers, d.h. einer Unregelmäßigkeit und die Feststellung der Beseitigung der Unregelmäßigkeit um einen Zeitraum verzögert, der für den Umlauf des speziellen Steuerblocks rund um das Ringnetz erforderlich ist. Deshalb wird der zuvor erwähnte Zeitraum, der zur Feststellung eines Fehlers und zur Feststellung der Beseitigung der Unregelmäßigkeit umso größer, je größer das Ringnetz ist.
Wenn weiterhin an einem Monitorknoten zur Ausführung des konzentrierten Managements des Ringnetzes eine Unregelmäßigkeit auftritt, muß ein komplizierter Verarbeitungsvorgang durchgeführt werden, der eine Software abarbeitet, die es ermöglicht, daß einer der anderen, normalen Knoten als neuer Monitorknoten benutzt wird. Daher ist es schwierig, das Token-Ring-System für sich genommen auf ein Ringnetz anzuwenden, das mit einer hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit von über 100 Mb/s betrieben wird, weil dann eine Überlastung des Verbindungsmanagements eintritt.
Ferner hält jeder Knoten des Ringnetzes gewöhnlich eine Information hinsichtlich der Größe des Netzes. Wenn daher das Netz beispielsweise durch Hinzufügung neuer Knoten ausgebaut wird, muß diese Information zum Zeitpunkt des erwähnten Ausbaues erneuert werden. Ein beispielsweise zur Feststellung eines Fehlers sowie zur Feststellung der Beseitigung der Unregelmäßigkeit verwendeter Taktwert muß erneuert werden, um diesen Mangel zu beheben. Es ist möglich, den Taktwert nicht zu erneuern, indem er so eingestellt wird, daß er der maximal zu erwartenden Größe des Netzes entspricht. Ein solche Größe verursacht jedoch insofern ein Problem, daß der oben erwähnte Zeitraum zur Fehlerfeststellung sowie zur Feststellung, daß eine Unregelmäßigkeit behoben ist, in einem Netz kleinen Umfanges unnötig verlängert wird.
Bezugnehmend auf das bekannte FDDI-System wird das Verbindungsmanagement zwischen zwei benachbarten Knoten ausgeführt und daher entspricht das System einer Verteilungssteuerung. In einem solchen FDDI-System ist es nicht erforderlich, die Steuerdaten, wie beim Token-Ring-System, rund um das Ringnetz umlaufen zu lassen und folglich ist ein Management mit hoher Geschwindigkeit möglich. Auch ist es nicht notwendig, wie beim Token-Ring-System einen Monitorknoten zu schaffen und demzufolge ist die Steuerung des FDDI-Systems einfacher als die Steuerung des Token- Ring-Systems.
Beim Token-Ring-System muß das System jedoch als ein Doppelringnetz ausgebildet werden und daher ist es unmöglich, das Verbindungsmanagement des Token-Ring- Systems auf ein System wie das FDDI-System anzuwenden. Wenn ein Einzelringnetzwerk teilweise nach dem FDDI-System ausgebildet ist, dann ist das Verbindungsmanagement für den Teils des Netzes, der ein Einzelringnetz bildet, mit dem Verbindungsmanagement des Token-Ring-Systems identisch und dementsprechend tritt ein Problem ähnlich dem zuvor erwähnten Problem des Token-Ring-Systems auf.
Ein weiteres bekanntes System wird im IEEE Journal on selected areas in communication, vol. 4, Nr. 9, Dez. 1986, Seiten 1474 - 1483 durch J.W. Reedy vorgestellt. Es weist Verteilungsalarmsignale rund um den Ring auf und sichert im Falle des Auftretens von Fehlern die Neuausbildung. In Abhängigkeit von Alarmen, die von Nachbarknoten ausgehen, wird auf einen Reservekanal geschaltet oder die Bildung einer Ringschleife durchgeführt.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochgeschwindigkeits-Verbindungsmanagement eines Ringnetzes mit einem einfachen Hardware-Aufbau einem einfachen Steuerungsablauf durchzuführen.
Nach der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Durchführung eines Verbindungsmanagements eines Ringnetzes mit einer Vielzahl von Knoten, die über eine Ringleitung in Reihe geschaltet sind, vorgesehen mit einer Einrichtung zur Bestimmung, ob sie mit Datenkommunikation zu betreiben sind oder nicht, unter Verwendung einer von einem stromauf gelegenen Knoten übertragenen Information, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Knoten eine Einrichtung zur eigenständigen Unterscheidung eines Kommunikationszustandes unter Verwendung sowohl einer Information, die einen eigenen Knotenzustand angibt, als auch der Information von der stromauf gelegenen Station aufweist, wobei diese Einrichtung zur Bestimmung, ob sie mit Datenkommunikation zu betreiben ist oder nicht, in jedem Knoten in Übereinstimmung mit seinem betreffenden Kommunikationszustand arbeitet.
Speziell in einem Einzelringnetz ist der Zeitraum zur Erreichung eines Zustandes, der eine Kommunikation an jedem Knoten ermöglicht, nachdem ein unregelmäßiger Zustand festgestellt und behoben worden ist, kurz gehalten, wenn das Netz mit Energie versorgt wird. Dementsprechend versetzt sich ein Knoten selbst in einen Zustand, der eine Kommunikation ermöglicht, wenn er bestätigt hat, daß mindestens zwei stromauf gelegene Knoten im normalen Zustand sind und dies wird ohne Gebrauch eines Monitoroder Überwachungsknotens ermöglicht.
Weitere unabhängige Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 5, 14 und 21 angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obige Aufgabe sowie Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher werden, wobei diese darstellen:
Fig. 1 zeigt ein Einzelringnetz nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt ein Doppelringnetz nach dem Stand der Technik.
Fig. 3 zeigt einen Grundaufbau eines Verbindungsmanagement-Systems nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das eine erste Ausführungsform eines Knotens nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist ein schematisches Blockschaltbild einer bekannten Synchronfolgeschaltung.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das den Hauptteil der in Fig. 4 dargestellten Verbindungsmanagement-Einheit zeigt.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das eine zweite Ausführungsform eines Knotens nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das den Hauptteil der in Fig. 7 dargestellten Verbindungsmanagement-Einheit zeigt.
Fig. 9 führt verschiedene Arten von Zustandsänderungen auf, die in jedem Knoten nach der vorliegenden Erfindung auftreten.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines Übertragungsblocks, der auf einer Ringleitung übertragen wird.
Fig. 11 zeigt ein Ringnetz, das dem System nach der vorliegenden Erfindung unterliegt.
Fig. 12 zeigt eine Zeitfolge zur Erläuterung der normalen Einstellung eines Ringnetzes.
Fig. 13 zeigt eine Zeitfolge zur Erläuterung des Falles, wenn eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist.
Fig. 14 zeigt eine Zeitfolge zur Erläuterung des Falles, daß eine Unregelmäßigkeit behoben wurde und der Ablauf wieder gestartet wird.
Die Fig. 15A bis 15J sind Darstellungen des Ringnetzes, die zur Erläuterung von Änderungen sowohl des Zustandes (S) als auch des Steuermusters (CP) verwendet werden.
Fig. 16 führt ein Beispiel von auf einer digitalen Ringleitung übermittelten Übertragungscodes auf.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Vor der Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Stand der Technik mit seinen Nachteilen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Einzelringnetz nach dem Stand der Technik dar. Das oben beschriebene Token-Ring-System ist auf das in Fig. 1 dargestellte Einzelringnetz anwendbar. In diesem Einzelringnetz ist eine Vielzahl von Knoten 71, 72, 73 ... 7n in Ringform über eine Ringleitung verbunden, die eine Koaxialleitung, eine verdrillte Doppelleitung oder dergleichen sein kann. Die Ringleitung führt gewöhnlich eine Einrichtungs- Datenübertragung mit etwa 4 Mb/s durch. Einer der Knoten, beispielsweise der Knoten 72 wird als Monitorknoten benutzt. Der Monitorknoten 72 sendet einen Steuerdatenblock aus. Der Steuerdatenblock umläuft die Ringleitung und kehrt zum Monitorknoten 72 zurück. Wenn der Knoten 72 die Rückkehr des Steuerdatenblocks bestätigt hat, ist das Verbindungsmanagement beendet. Dementsprechend ist das Ringnetz jetzt in einem Zustand der Kommunikation ermöglicht und der Knoten 72 sendet ein Kurzzeichen auf die Ringleitung. Jeder Knoten, der das übertragene Kurzzeichen empfängt, kann daraus das Recht herleiten, Daten zu übertragen. Man beachte, daß das Kurzzeichen vom Monitorknoten reproduziert wird.
Figur 2 stellt ein Doppelringnetz nach dem Stand der Technik dar, bei dem das FDDI- System anwendbar ist. In diesem Doppelringnetz ist eine Vielzahl von Knoten 81, 82, 83 ... 8n in Ringform über einen Doppelring verbunden, der aus einer Lichtleitfaserleitung oder dergleichen besteht. Der Doppelring überträgt gewöhnlich Daten mit einer hohen Geschwindigkeit von etwa 100 Mb/s und über die Doppelleitungen kann zwischen zwei benachbarten Knoten eine Zweirichtungs-Datenübertragung erfolgen. Dementsprechend kann das Verbindungsmanagement zwischen zwei benachbarten Knoten so durchgeführt werden, daß der Aufbau eines die Kommunikation ermöglichenden Zustandes bestätigt wird.
Das oben erläuterte Token-Ring-System und das FDDI-System, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, rufen jedoch im einzelnen die oben erwähnten Probleme hervor.
Nach der vorliegenden Erfindung wird das Verbindungsmanagement grundsätzlich durch Übertragung eines von verschiedenen Steuermustern vom eigenen Knoten aus durchgeführt, das in Übereinstimmung mit dem Kommunikationsstatus des eigenen Knotens selektiert und zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird, während vom stromauf gelegenen Knoten ein Steuermuster empfangen und unterschieden wird, um den Verbindungszustand des betroffenen Ringnetzes festzustellen.
Fig. 3 zeigt einen Grundaufbau eines Verbindungsmanagement-Systems nach der vorliegenden Erfindung. Im allgemeinen benutzt dieses Verbindungsmanagement-System eine Einrichtung zur eigenständigen Unterscheidung eines Kommunikationszustandes unter Verwendung einer Information, die den Zustand des eigenen Knotens angibt und einer Information, die vom stromauf gelegenen Knoten übertragen wird und wodurch jeder Knoten mittels einer eigenständigen Unterscheidungseinrichtung selbst feststellt, ob Datenkommunikation erlaubt ist oder nicht.
Genauer gesagt ist in Fig. 3 eine Vielzahl von Knoten 1 über eine Ringleitung in Reihe geschaltet, d.h. in Ringform. Jeder Knoten 1 enthält. Ein beliebiger Knoten 1 wird im Detail dargestellt. Jeder Knoten 1 enthält eine Steuermuster-Übertragungseinrichtung 2, eine Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 und eine Verbindungsmanagement- Steuereinrichtung 4. Die Steuermuster-Übertragungseinrichtung 2 selektiert eines von mindestens drei Steuermustern und überträgt das so selektiert Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten 1. Die drei Steuermuster sind ein erstes Steuermuster, welches anzeigt, daß der eigene Knoten normal 1 ist, ein zweites Steuermuster, welches anzeigt, daß sowohl der eigene Knoten 1 als auch der stromauf gelegene Knoten 1 normal ist und ein drittes Steuermuster, welches anzeigt, daß eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist. Die Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 empfängt das vom stromauf gelegenen Knoten übertragene Steuermuster und unterscheidet die Art des empfangenen Steuermusters. Die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung 4 hält einen Kommunikationszustand des eigenen Knotens, ändert den gehaltenen Kommunikationszustand in Übereinstimmung mit der Art des von der Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 der eigenen Seite empfangenen Steuermusters und steuert die Steuermuster-Übertragungseinrichtung 2 in Übereinstimmung mit dem auf diese Weise geänderten Kommunikationszustand.
Wenn im eigenen Knoten oder im stromauf gelegenen Knoten eine Unregelmäßigkeit auftritt oder wenn der eigene Knoten das dritte Steuermuster empfängt, welches anzeigt, daß der stromauf gelegene Knoten unregelmäßig ist, dann überträgt die Steuermuster- Übertragungseinrichtung 2 des eigenen Knotens das dritte Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten.
Wenn ferner der eigene Knoten normal ist, aber es keine Bestätigung gibt, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat, dann überträgt die Steuermuster-Übertragungseinrichtung 2 das erste Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten.
Wenn das empfangene Steuermuster als das erste Steuermuster festgestellt wird, überträgt die Übertragungseinrichtung 2 das zweite Steuermuster. Wenn das empfangene Steuermuster als das zweite Steuermuster festgestellt wird, dann wird das zweite Steuermuster auch zum stromab gelegenen Knoten übertragen. Wenn eine Unregelmäßigkeit in einem Knoten behoben wird, dann überträgt die Steuermuster- Übertragungseinrichtung des Knotens wiederholt viele Male das zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten, wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung des wiederherzustellenden Knotens vom stromauf gelegenen Knoten das erste Steuermuster empfängt.
Wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 des Knotens 1 das zweite Steuermuster wiederholt eine vorbestimmte Anzahl Male empfängt, dann stellt die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung 4 dieses Knotens fest, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat.
Jeder der in Fig. 3 dargestellten Knoten 1 hat den gleichen Aufbau und arbeitet demzufolge in der gleichen Weise und zeigt die gleiche Funktion. Jede Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung 4 bestimmt selbst den oben genannten Kommunikationszustand. Der Kommunikationszustand umfaßt beispielsweise einen ersten Kommunikationszustand, d.h. einen Überprüfungszustand, in welchem festgestellt wird, ob die die Knoten 1 verbindende Einzelleitung zu einem Ring geschaltet ist oder nicht; einen zweiten Kommunikationszustand, d.h. einen Verbindungszustand, in welchem bestätigt wird, daß die Ringleitung vollständig ist und einen dritten Kommunikationszustand, d.h. einen Unregelmäßigkeitszustand, in welchem das Auftreten einer Unregelmäßigkeit festgestellt wird und der Knoten darauf wartet, daß diese Unregelmäßigkeit behoben wird. Die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung 4 ändert den ihr gehaltenen, oben erwähnten Kommunikationszustand in Übereinstimmung mit der Art des von der Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 empfangenen und unterschiedenen Steuermusters und überträgt dann ein entsprechend dem so geänderten Kommunikationszustand entsprechendes Steuermuster von der Steuermuster- Übertragungseinrichtung zum stromab gelegenen Knoten.
Das dritte Steuermuster wird zum stromab gelegenen Knoten als der oben erwähne unregelmäßige Zustand in einem der folgenden Fälle übertragen: der eigene Knoten befindet sich im unregelmäßigen Zustand; es ist kein Signal empfangen worden, seit sich der stromauf gelegene Knoten im unregelmäßigen Zustand befindet und das dritte, vom stromauf gelegenen Knoten übertragene Steuermuster wird empfangen. In einem der obigen Fälle wird, wenn der eigene Knoten im Normalzustand ist, das erste Steuermuster auf die Übertragung des dritten Steuermusters folgend zum stromab gelegenen Knoten übertragen.
Nach der Übertragung des ersten Steuermusters wird der Überprüfungszustand ausgelöst, wenn der eigene Knoten normal ist, aber es keine Bestätigung gibt, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat, was beispielsweise dem für die anfängliche Einstellung des Netzes nach der Einschaltung seiner Stromversorgung erforderlichen Ausdruck entspricht.
Wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 das erste Steuermuster empfängt und feststellt, erkennt sie wiederum, daß der stromauf gelegene Knoten normal ist und demzufolge sendet der eigene Knoten des zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten. Dementsprechend wird der stromab gelegene Knoten durch dieses zweite Steuermuster informiert, daß in diesem Fall nicht nur der eigene Knoten sondern auch der stromauf gelegene Knoten normal ist. Wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 wieder das erste Steuermuster empfängt und feststellt, so überträgt der betroffene Knoten das erste Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten. Wenn die Steuermuster- Empfangseinrichtung 3 das zweite Steuermuster empfängt und feststellt, dann informiert der betreffende Knoten den stromab gelegenen Knoten, daß sowohl der eigene Knoten als auch der stromauf gelegene Knoten normal sind. Unter Betrachtung des Knotens 1, der sich im unregelmäßigen Zustand befand, aber dieser Zustand behoben wurde, sendet dieser Knoten wiederholt viele Male das zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten, wenn er das vom stromauf gelegenen Knoten übertragene erste Steuermuster empfängt und feststellt. Daher wird das danach vom stromauf gelegenen Knoten ausgegebene erste Steuermuster ausgeblendet und nicht an den stromab gelegenen Knoten gegeben. Dies ermöglicht eine Kürzung des zur Behebung einer Unregelmäßigkeit erforderlichen Ausdrucks. Es ist zu beachten, daß wenn nach der Übertragung des zweiten Steuermusters das erste Steuermuster wiederholt übertragen wird, dieses erste Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird.
Wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung 3 eine vorbestimmte Anzahl Male wiederholt das zweite Steuermuster empfängt und feststellt, ändert die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung 4 den Kommunikationszustand des eigenen Knotens in den Verbindungszustand. Die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung 4 stellt nämlich fest, daß der Verbindungszustand im Ringnetz hergestellt und damit die innere Datenkommunikation gestartet wurde.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen nachfolgend an Hand von Beispielen beschrieben werden und zwar zuerst der Analogsignalmodus und dann der Digitalsignalmodus.
Figur 4 ist ein Blockschaltbild, das eine erste Ausführungsform eines Knotens nach der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Knoten 10, der repräsentativ für alle in Fig. 3 gezeigten Knoten 1 ist, verarbeitet Analogsignale in einer Analogsignalmodus- Ringleitung. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 11 eine Übertragungseinheit mit einem Signaltreiber, 12 eine Empfangseinheit mit einem Signalempfänger, 13 einen Schalter (SW), 14 eine Verbindungsmanagementeinheit, 15 eine Übertragungssteuereinheit, 16 eine Empfangssteuereinheit und 17 eine Datenverarbeitungseinheit, welche, wie es gut bekannt ist, mindestens einen Mikroprozessor (uP), Speicher (ROM, RAM) und einen gemeinsamen Bus aufweist. Die Einheit 14 enthält eine Steuermuster-Übertragungsschaltung 18, eine Steuermuster- Feststellungsschaltung 19 sowie eine Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20.
Entsprechend einer Musterbefehlsinformation von der Verbindungsmanagement- Steuereinheit 20 erzeugt Steuermuster-Übertragungsschaltung 18 ein erstes Steuermuster CP1, welches anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist, ein zweites Steuermuster CP2, welches anzeigt, daß sowohl der eigene Knoten als auch der stromauf gelegene Knoten normal ist oder ein drittes Steuermuster CP3, welches anzeigt, daß eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist.
Die Steuermuster-Feststellungsschaltung 10 unterscheidet das vom stromauf gelegenen Knoten empfangene Steuermuster, um eine Steuermuster-Analyseinformation zu erzeugen, welche zur Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 übertragen wird. Die Steuermuster-Feststellungsschaltung 19 informiert die Verbindungsmanagement- Steuereinheit 20 nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraumes, wenn der eigene Knoten kein Steuermuster vom stromauf gelegenen Knoten empfangen kann, durch Ausgabe einer Musteranalyseinformation, die konstatiert, daß kein Steuermuster empfangen worden ist.
In der Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 sind mindestens drei Kommunikationszustände definiert, nämlich folgende: Ein erster Kommunikationszustand, d.h. ein Überprüfungszustand, in welchem bestimmt wird, ob die die Knoten verbindende Einzelleitung zu einem Ring geschaltet ist oder nicht; ein zweiter Kommunikationszustand. d.h. ein Verbindungszustand, in welchem bestätigt wird, daß die Ringleitung vollständig ist und ein dritter Kommunikationszustand, d.h. ein Unregelmäßigkeitszustand, in welchem das Auftreten von Unregelmäßigkeiten festgestellt wurde und der Knoten auf die Behebung dieser Unregelmäßigkeit wartet. Der in der Einheit 20 definierte Kommunikationszustand wird in Übereinstimmung mit der vom der Feststellungschaltung 19 gesandten Musteranalyseinformation geändert und entsprechend des so geänderten Kommunikationszustandes wird zu jedem vorbestimmten Zeitraum T eine Musterbefehlsinformation an die Steuermuster-Übertragungsschaltung 18 geliefert. Wenn nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraumes T kein Steuermuster vom stromauf gelegenen Knoten empfangen worden ist, wird der Kommunikationszustand in den unregelmäßigen Zustand geändert und von der Steuermuster-Übertragungsschaltung 18 das dritte Steuermuster ausgegeben, um das Auftreten einer Unregelmäßigkeit anzuzeigen. Die oben beschriebene Funktion zur Definition des Kommunikationszustandes wird durch die Verbindungsmanagement- Steuereinheit 20 ausgeführt und diese Einheit 20 kann beispielsweise eine bekannte Synchronfolgeschaltung sein, die in Fig. 5 dargestellt ist.
Figur 5 ist ein schematisches Blockschaltbild einer bekannten Synchronfolgeschaltung. Die Synchronsegmentschaltung enthält funktionsmäßig einen Zustandsentscheidungsteil 7, einen Zustandshalteteil 8 und einen Ausgabeteil 9. Der Zustandshalteteil 8 hält den gegenwärtigen Kommunikationszustand, d.h. Überprüfungszustand, Verbindungszustand und unregelmäßigen Zustand usw. (wie später erläutert wird). Der gegenwärtige Kommunikationszustand wird vom Zustandsentscheidungsteil 7 geliefert, der als eine Eingabe ("INPUT") das vom stromauf gelegenen Knoten gesandte Steuermuster CP und weiterhin vom Zustandshalteteil 8 die gegenwärtige Zustandsinformations-Rückkopplung empfängt. Der auf diese Weise gehaltene Kommunikationszustand wird über einen Ausgabeteil 9 geliefert. Dieses Beispiel der Synchronfolgeschaltung verarbeitet etwa neun Kommunikationszustände, wie später unter Bezugnahme auf Figur 9 dargelegt werden wird, sowie 4 Bit-Daten. Praktisch können die drei Teile 7, 8 und 9 mittels einer bekannten programmierbaren Logikanordnung (PLA) realisiert werden.
Unter Bezugnahme wiederum auf Fig. 4 überträgt die Übertragungssteuereinheit 15 die empfangenen Übertragungsdaten über den Schalter 13 zur Übertragungseinheit 11. Der Schalter 13 wird durch die Datenverarbeitungseinheit 17 oder die Übertragungssteuereinheit 15 gesteuert, um selektiv zwischen dem Datenübertragungsmodus und dem Steuermustermodus umzuschalten. Die Empfangssteuereinheit 16 überträgt die von der Empfangseinheit 12 empfangenen Daten zur Datenverarbeitungseinheit 17, welche unterscheidet, ob die empfangen Daten für den eigenen Knoten bestimmt sind oder nicht. Wenn die empfangenen Daten nicht für den eigenen Knoten bestimmt sind, so werden sie durch die Einheit 17 hindurch geleitet und über die Übertragungssteuereinheit 15 zum stromab gelegenen Knoten gesandt.
Figur 6 ist ein Blockschaltbild, das den Hauptteil der in Fig. 4 dargestellten Verbindungsmanagementeinheit zeigt. In Fig. 6 werden drei verschiedene Frequenzen f&sub1;, f&sub2; und f&sub3; als erstes, zweites beziehungsweise drittes Steuermuster benutzt. Die Steuermuster-Übertragungsschaltung 18 besteht aus drei Oszillatoren 21, 22 und 23 mit den Frequenzen f&sub1;, f&sub2; und f&sub3; und einem Schalter 24. Eines der Steuermuster der Frequenzen f&sub1;, f&sub2; und f&sub3; wird durch den Schalter 24 selektiert, der in Übereinstimmung mit der Mustersteuerinformation von der Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 gesteuert wird und das so selektierte Steuermuster wird zur Übertragungseinheit 11 übertragen. Andererseits besteht die Steuermuster-Feststellungsschaltung 19 aus Filtern 25, 26 und 27 mit Mittenfrequenzen f&sub1;, f&sub2; und f&sub3;. Wenn ein anderes Steuermuster benötigt wird, dann kann das entsprechende Paar von Oszillator und Filter benutzt werden.
In einer Anfangseinstellung jedes Knotens infolge einer Einschaltung der Stromversorgung oder wenn eine Unregelmäßigkeit eines Knotens behoben worden ist, ändert die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 im entsprechenden Knoten den Kommunikationszustand in den Überprüfungszustand. Während des Überprüfungszustandes steuert die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 den Schalter 24 so, daß er den Oszillator 21 selektiert, um dessen Frequenz f&sub1; zu erzeugen, aus der das erste Steuermuster CP1 besteht.
Wenn das erste Steuermuster CP1 vom stromauf gelegenen Knoten empfangen wird, wird dieses Muster CP1 durch das Filter 25 in der Steuermuster-Feststellungsschaltung 19 festgestellt. Im Falle des obigen Beispiels wird das erste Steuermuster CP1 während des Überprüfungszustandes empfangen und deshalb steuert die Verbindungsmanagement- Steuereinheit 20 den Schalter 24 so, daß der Oszillator 22 zur Erzeugung der Frequenz f&sub2; selektiert wird, aus der das zweite Steuermuster CP2 besteht.
Wenn das zweite Steuermuster CP2 wiederholt eine vorbestimmte Anzahl Male empfangen wird, während der Kommunikationszustand der Überprüfungszustand ist, ändert die Einheit 20 den Kommunikationszustand in den Verbindungszustand, um den Zustand zu starten, der eine Kommunikation ermöglicht. Während des Zustandes der eine Kommunikation ermöglicht, steuert die Einheit 20 den Schalter 24 zur Auswahl der Frequenz f&sub2;, d.h. des zweiten Steuermusters CP2.
Wenn in einem Knoten eine Unregelmäßigkeit auftritt, ändert die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 den Kommunikationszustand des eigenen Knotens in den unregelmäßigen Zustand und steuert den Schalter 24 derart, daß er dem unregelmäßigen Zustand entspricht. Damit wird die Ausgabefrequnez f&sub3; des Oszillators 23 wiederholt übertragen, was dem dritten Steuermuster CP3 entspricht. Ferner ändert die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 den Kommunikationszustand in den unregelmäßigen Zustand, wenn vom stromauf gelegenen Knoten nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraumes kein Steuermuster ausgesandt worden ist. Der Schalter 24 wird diesem Zustand entsprechend gesteuert und wählt die Ausgabefrequenz f&sub3; des Oszillators 23 als das dritte Steuermuster CP3. Wenn in diesem Fall der eigene Knoten normal ist, wird nach der Übertragung des Steuermusters CP3 das erste Steuermuster CP1 übertragen.
Ferner überträgt, wenn das dritte Steuermuster CP3 vom stromauf gelegenen Knoten empfangen wird, die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 20 des eigenen Knotens das dritte Steuermuster CP3 und ändert gleichzeitig den Kommunikationszustand in den Überprüfungszustand.
Figur 7 ist ein Blockschaltbild, das eine zweite Ausführungsform eines Knotens nach der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Knoten 30, welcher repräsentativ für alle in Fig. 3 gezeigten Knoten 1 ist, verarbeitet digitale Signale über eine Digitalsignalmodus- Ringleitung. In der Figur bezeichnen die Bezugszahlen 31 eine Übertragungseinheit, 32 eine Empfangseinheit, 33 einen Schalter (SW), 34 eine Verbindungsmanagementeinheit, 35 eine Übertragungssteuereinheit, 36 eine Empfangssteuereinheit, 37 eine Datenverarbeitungseinheit, die in gut bekannter Weise zumindest einen Mikroprozessor (uP), Speicher (RAM, ROM) und einen gemeinsamen Bus aufweist, 38 eine Steuermuster-Übertragungsschaltung, 39 eine Steuermuster-Feststellungsschaltung, 41 eine Parallel-Serien-Umwandlungsschaltung, 43 und 44 Code-Umwandlungsschaltungen, welche jeden Code der Übertragungs- und Empfangsdaten umwandeln und 45 eine Datenblock-Feststellungsschaltung.
Bei der zweiten Ausführungsform wird das Verbindungsmanagement mittels digitaler Verarbeitung durchgeführt, aber die Gesamtwirkungsweise des Knotens 30 ist im wesentlichen die wie die oben erläuterte des Knotens 10. Die Steuermusterübertragungs- Steuerschaltung 38 sowie die Steuermuster-Feststellungsschaltung 39 sind so aufgebaut, daß erste, zweite und dritte Steuermuster, deren jedes aus einer vorbestimmten Bitanordnung besteht, voneinander unterschieden werden können. Die Codeumwandlungsschaltungen 43 und 44 werden jeweils eingesetzt, um den Code der Daten aus der Datenverarbeitungseinheit 37 in den auf der Ringleitung zu übertragenden Code und andererseits den Code auf der Ringleitung in eine Codeformat umzuwandeln, das zur Verarbeitung in der Datenverarbeitungseinheit 37 geeignet ist. Beispielsweise wird ein 4B5B-Code für die Umwandlung verwendet, wodurch ein 4 Bit-Code in einen 5 Bit-Code umgewandelt wird und umgekehrt. Der 5 Bit-Code ist zur Datenübertragung geeignet und der 4 Bit-Code zur Datenverarbeitung.
Die Datenblock-Feststellungsschaltung 45 stellt in den empfangenen Daten ein Datenblocksignal fest und erkennt, daß der Knoten 30 nun von dem stromauf gelegenen Knoten Daten empfängt. Sie informiert dann die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 40 von dieser Erscheinung, worauf die Einheit 40 jegliche Änderung des Kommunikationszustandes beendet, weil in diesem Moment kein Steuermuster gesendet wird. Insbesondere ist in dieser Stufe eine innere Datenkommunikation zu realisieren. Die Parallel-Serien-Umwandlungsschaltung 41 wandelt parallele Daten oder eine parallel Steuermusterausgabe vom Schalter 33 in serielle Daten oder ein serielles Steuermuster um, das an die Übertragungseinheit 41 anzulegen ist. Andererseits wandelt die Serien- Parallel-Umwandlungsschaltung 42 die von der Empfangseinheit 32 empfangenen seriellen Signale in parallele Signale um, die an die Steuermuster-Feststellungsschaltung 39, an die Codeumwandlungsschaltung 44 und an die Datenblock-Feststellungsschaltung 45 anzulegen sind.
Figur 8 ist ein Blockschaltbild, das den Hauptteil der in Fig. 7 dargestellten Verbindungsmanagement-Einheit darstellt. Die Steuermuster-Übertragungsschaltung 38 umfaßt einen Wähler 54 sowie Steuermuster-Erzeugungsschaltungen 51, 52 und 53 deren jede beispielsweise ein Register zur Speicherung erster, zweiter und dritter Steuermuster CP1, CP2 und CP3 aufweist. Die Steuermuster-Feststellungsschaltung 39 umfaßt Steuermuster-Feststellungseinheiten 55, 56 und 57, deren jede beispielsweise eine logische Torschaltung enthält, durch die das entsprechende Steuermuster (CP1, CP2, CP3) festgestellt wird.
Wenn das Datenblocksignal durch die Datenblock-Feststellungsschaltung 45 festgestellt wird, wird ein Set-Signal von dort an ein Flip-Flop 47 angelegt und ein Preset-Signal wird von dort an den Datenblockzähler 46 angelegt. Der empfangene, im empfangenen Signal enthaltene Takt wird auch an den Datenblockzähler 46 angelegt. Nach der Voreinstellung des Datenblockzählers 46 durch das Preset-Signal startet der Zähler 46 das Zusammenzählen der darin befindlichen Anzahl mit dem empfangenen Takt und wenn der Zählwert eine Zahl gleich der Länge eines Datenblocks erreicht, legt der Zähler 46 ein Reset-Signal an das Flip-Flop 47 an. Wenn dementsprechend das Datenblocksignal durch die Feststellungsschaltung 45 festgestellt wird, wird das Flip- Flop 47 zum Erzeugen einer logischen "1" an seinem Ausgang Q eingestellt, der an eine Torschaltung (G) 48 angelegt wird, um diese zu öffnen. Die erwähnte logische "1" zeigt an, daß ein inneres Datensignal im Knoten empfangen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Zustandsänderungstakt nicht gestattet, das Tor 48 zu passieren, um zu verhindern. daß der Verbindungszustand in der Verbindungsmanagement-Steuereinheit 40 geändert wird, weil innere Daten verarbeitet werden. Daher verhindert die Torschaltung 48 die Änderung des Kommunikationszustandes in einen irrtümlichen Kommunikationszustand, sogar wenn die empfangenen Daten teilweise ein Datenmuster aufweisen, das zufällig einem der Steuermuster gleicht.
Wenn die Empfangseinheit 32 das serielle Signal (serielles Bitsignal) vom stromauf gelegenen Knoten empfängt, dann wird das empfangene serielle Signal durch die Serien- Parallel-Umwandlungsschaltung 42 in ein Parallelsignal (paralleles Bit-Signal) umgewandelt. Die Klassifikation des in dem Parallelsignal enthaltenen Steuermusters wird durch die Steuermuster-Feststellungsschaltung 39 festgestellt und die resultierende Musterklassifikationsinformation wird an die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 40 gesandt. Nach Empfang dieser Information wird der in der Einheit 40 definierte Kommunikationszustand geändert. Das in Übereinstimmung mit dem so geändertem Kommunikationszustand selektierte Steuermuster wird von der Steuermuster- Übertragungsschaltung 38 erzeugt, wenn nicht nach dem Takt der inneren Datenübertragung das erzeugte Steuermuster über den Schalter 33 an die Parallel-Serien- Umwanmdlungsschaltung 41 zur Umwandlung in ein serielles Signal angelegt wird, das von der Übertragungseinheit 31 zum stromab gelegenen Knoten zu senden ist.
Es ist zu beachten, daß verschiedene im Knoten realisierte Funktionen nicht nur, wie zuvor offenbart, mittels Hardware realisiert werden können, sondern auch durch Software über einen Prozessor. In diesem Falle kann jeder Knoten durch einen Prozessor repräsentiert werden, um wie oben erwähnt, ein Multiprozessorsystem aufzubauen unter Benutzung einer Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitung als Ringleitung, welche die Prozessoren zu einem Ring verbindet.
Figur 9 zeigt verschiedene Arten von Zustandsänderungen. die in jedem Knoten nach der vorliegenden Erfindung auftreten. Insbesondere zeigt die Figur die Übertragung und den Empfang des in der ersten und zweiten Ausführungsform verwendeten ersten, zweiten und dritten Steuermuster CP1, CP2 und CP3 sowie den auf den jeweils gegenwärtigen Zustand folgenden Zustand, in dem die Zustandsarten beispielsweise in neun Kategorien, d.h. von S1 bis S9 klassifiziert sind.
Der Überprüfungszustand ist beispielsweise in einen ersten Zustand S1, in welchem der eigene Knoten normal ist und einen zweiten Zustand S2 unterteilt, in welchem sowohl der eigene Knoten als auch der stromauf gelegene Knoten normal sind sowie einen dritten Zustand S3, bei dem die Verbindung des Rings der Bestätigung unterliegt und daher die Verbindung noch nicht vollständig ist (Verbindungsbestätigungszustand). Der Verbindungszustand wird durch einen vierten Zustand S4 dargestellt, in welchem der Ring normal verbunden ist (Verbindungszustand). Der unregelmäßige Zustand wird beispielsweise klassifiziert in einen fünften Zustand S5, in welchem ein Signal von einem stromauf gelegenen Knoten nicht empfangen werden kann, einen sechsten Zustand S6, in welchem eine Wartezeit zum Beheben eines unregelmäßigen Zustandes eingelegt wird, einen siebenten und achten Zustand S7 und S8, in welchen ein Signal vom stromauf gelegenen Knoten empfangen werden kann und die Unregelmäßigkeit behoben wird sowie einen neunten Zustand S9, in welchem eine Warnung vor einer Unregelmäßigkeit, die vom stromauf gelegenen Knoten ausgesandt ist, an den stromab gelegenen Knoten gegeben wird.
In Übereinstimmung mit den verschiedenen Kommunikationszuständen S1 bis S9 wird eines der ersten, zweiten und dritten Steuermuster CP1, CP2 und CP3 selektiert und der Kommunikationszustand wird in Übereinstimmung mit dem empfangenen Steuermuster CP1, CP2 oder CP3 geändert. Anzumerken ist, daß ein Empfangsfehler im unregelmäßigen Zustand S6 angibt, daß ein Signal vom stromauf gelegenen Knoten nicht empfangen werden kann. Wenn dieser Zustand, daß ein Signal nicht empfangen werden kann, in einem anderen Zustand als dem unregelmäßigen Zustand S6 auftritt, dann wird der Kommunikationszustand in den Zustand S5 zur Feststellung von Unregelmäßigkeiten geändert.
Wenn sich beispielsweise der Kommunikationszustand im Verbindungszustand S4 befindet, während dessen das zweite Steuermuster CP2 übertragen wird und wenn das zweite Steuermuster unter dem gleichen Zustand empfangen wird, wird der Kommunikationszustand nicht geändert. Wenn jedoch unter dem gleichen Zustand anstatt des Musters CP2 das dritte Steuermuster CP3 empfangen wird, dann wird der Kommunikationszustand in den Unregelmäßigkeits-Warnzustand S9 versetzt. Man beachte, daß die in der "Empfangsmuster"-Spalte aufgeführten "CP1 und CP2" die S1- Zeile überschreiten, was kennzeichnet, daß entweder CP1 oder CP2 empfangen worden ist. In gleicher Weise überschreitet der "Empfängsfehler", bezeichnet mit CP2 und CP3 in der gleichen Spalte die Zeile S6, was angibt, daß ein Empfangsfehler oder CP2 oder CP3 vorliegt. Die in Fig. 9 gezeigte Verknüpfung wird zur Bezugnahme in der folgenden Erläuterung der Fig. 12, 13 und 14 benutzt.
Figur 10 zeigt ein Beispiel eines Übertragungsblocks, der auf einer Ringleitung übertragen wird. Es ist zu beachten, daß der dargestellte Übertragungsblock auf der Digitalsignalmodus-Ringleitung und nicht auf der Analogsignalmodus-Ringleitung auftritt. Die zu übertragenden Daten ("DATA") werden zu Beginn und an ihrem Ende von Blockbegrenzermustern (FDP) begleitet, um einen Datenblock zu bilden. Während der Zeit, in der kein solcher Datenblock existiert, wird zu jedem vorbestimmten Zeitraum das zweite Steuermuster CP2 wiederholt übertragen. Dieser kontinuierliche Datenfluß von CP2 ermöglicht eine einfache und schnelle Feststellung, des Fehlens eines von einer Unregelmäßigkeit verursachten Signals. Es ist zu beachten, daß die Länge des Datenblocks der maximalen Zählanzahl des in Fig. 8 gezeigten Datenblockzählers 46 entspricht.
Figur 11 zeigt ein Ringnetz, das dem System nach der vorliegenden Erfindung unterliegt. Das Ringnetz nach der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von den in Fig. 1 und 2 dargestellten, obwohl das Ringnetz von Fig. 1 unter dem Aspekt der Ringstruktur demjenigen von Fig. 11 gleicht, d.h. es ist eine Einzelringleitung, die sich darin unterscheidet, daß ein Monitorknoten 72 erforderlich ist. Das Ringnetz von Fig. 2 gleicht demjenigen von Fig. 11 unter dem Aspekt, daß der Monitorknoten 72 nicht erforderlich ist, aber es hat eine andere Ringstruktur, d.h. Doppelringleitungen.
In Fig. 11 haben Knoten N1 bis N7 den gleichen Aufbau, wie in den Fig. 4 und 7 beispielhaft dargestellt. Sie sind beispielsweise über eine optische Faserleitung in Reihe geschaltet, um einen Ring zu bilden. Wenn in dem Ringnetz mit der Anfangseinstellung desselben begonnen wird, dann werden die Stromversorgung der Knoten N1 bis N7 zumeist gleichzeitig in den EIN-Zustand geschaltet. Dies soll schematisch nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur erläutert werden.
Figur 12 zeigt eine Zeitfolge zur Erläuterung der normalen Einstellung eines Ringnetzes. Dabei ist zu beachten, daß diese Erläuterung unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 erfolgt, daß die gleiche Erläuterung aber auch auf die Fig. 4 und 6 anwendbar ist.
Nach der Einschaltung der Stromversorgung der Knoten N1 bis N7 wir der Zustandsänderungstakt über die Torschaltung 48 für einen vorbestimmten Zeitraum an die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 40 angelegt. Wenn der eigen Knoten normal ist, wird der Kommunikationszustand in den ersten Zustand S1 versetzt, welcher anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist. In diesem Fall steuert die Verbindungsmanagement- Steuereinheit 40 den Wähler 54 in der Steuermuster-Übertragungsschaltung 38 derart, daß die Ausgabe des ersten Steuermusters CP1 aus der Steuermuster-Erzeugungseinheit 51 selektiert wird und das so selektierte CP1 wird zum stromab gelegenen Knoten übertragen.
Jeder der Knoten N1 bis N7 empfängt das vom entsprechenden stromauf gelegenen Knoten ausgesandte erste Steuermuster CP1 und dementsprechend stellt jeder Knoten das Muster CP1 in der Steuermuster-Feststellungseinheit 55 der Steuermuster- Feststellungsschaltung 39 fest. Die so festgestellte Musterklassifikationsinformation wird an die Verbindungsmanagement-Steuereinheit 40 angelegt und deshalb nach Anwendung des nächsten Zustandsänderungstakts der Kommunikationszustand vom ersten Zustand S1, in welchem der eigene Knoten normal ist, in den zweiten Zustand geändert, in welchem der stromauf gelegenen Knoten normal ist. Da der Kommunikationszustand jetzt der zweite Zustand S2 ist, wird im Zeitraum T2 (Fig. 12) die Ausgabe des zweiten Musters CP2 aus der Steuermuster-Erzeugungseinheit 52 in der Steuermuster- Übertragungsschaltung 38 durch den Wähler 54 selektiert und zum stromab gelegenen Knoten übertragen. Zum Verständnis dieser Zustandsänderung wird auf die äußerste rechte Spalte von Fig. 9 verwiesen.
Jeder der Knoten N1 bis N7 empfängt eine Signal vom entsprechenden stromauf gelegenen Knoten und stellt das zweite Steuermuster CP2 fest und daher wird in jedem Knoten nach Anwendung des nächsten Zustandsänderungstakts der Kommunikationszustand vom zweiten Zustand S2, in welchem der entsprechende stromauf gelegenen Knoten normal ist in den dritten Zustand S3 geändert, d.h. in den Verbindungsbestätigungszustand. Im Zeitraum 3T (Fig. 12) überträgt jeder Knoten das zweite Steuermuster CP2 zum entsprechenden stromab gelegenen Knoten. Ferner empfängt jeder der Knoten N1 bis N7 das vom entsprechenden stromauf gelegenen Knoten ausgesandte Signal und stellt fest, daß es das zweite Steuermuster CP2 ist. Somit wird bei Anwendung des nächsten Zustandsänderungstaktes der Kommunikationszustand jedes Knotens vom dritten Zustand S3, d.h. dem Verbindungsbestätigungszustand in den vierten Zustand, d.h., den Verbindungszustand geändert. Im Zeitraum 4T (Fig. 12) sendet jeder Knoten das zweite Steuermuster CP2 an den entsprechenden stromab gelegenen Knoten. Wenn nach dem Zeitraum 4T das zweite Steuermuster CP2 noch empfangen wird, erfolgt in dem Kommunikationszustand eines jeden Knotens keine Änderung und daher wird der vierte Zustand S4, d.h. der Verbindungszustand, aufrechterhalten, solange zu jedem vorbestimmten Zeitraum T das zweite Steuermuster CP2 wiederholt übertragen wird, wie in Fig. 10 dargestellt. Dementsprechend wird 4 Zeiträume (4T) nach dem Einschalten der Stromversorgung der Kommunikationszustand in jedem Knoten in den Kommunikation ermöglichenden Zustand versetzt. Dazu ist zu bemerken, daß die vier Zeiträume (4T) allen Knoten N1 bis N7 gemeinsam sind und ungeachtet einer Vergrößerung (oder Verkleinerung) der Anzahl der Knoten auch nicht verändert wird.
Figur 13 zeigt eine Zeitfolge zur Erläuterung des Falles, wenn eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist. In diesem Fall ist eine Unregelmäßigkeit in Form eines Bruches der Ringleitung zwischen den Knoten N1 und N7 aufgetreten, was durch einen senkrechten Pfeil in Fig. 13 gekennzeichnet und durch das Symbol "X" in Fig. 13 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt überträgt jeder Knoten N1 bis N7 im vierten Zustand S4, d.h. im Verbindungszustand, das zweite Steuermuster CP2. Danach kann der Knoten N1 infolge der Unregelmäßigkeit "X" nicht länger das zweite Steuermuster CP2 vom stromauf gelegenen Knoten N7 empfangen und danach wird, zum Zeitpunkt des nächsten Zustandsänderungstaktes, der Verbindungszustand der Verbindungsmanagement- Steuereinheit 40 des Knotens N1 in den fünften Zustand S5, d.h. in den Zustand der Feststellung einer Unregelmäßigkeit, geändert. Dementsprechend selektiert im Zeitraum 1T (Fig. 13) der Wähler 54 des Knotens N1 das von der Steuermuster-Erzeugungseinheit 53 in der Steuermuster-Übertragungsschaltung 38 erzeugte dritte Steuermuster CP3 und dieses CP3 wird dann zum entsprechenden stromab gelegenen Knoten, d.h. N2, übertragen.
Im nächsten Zeitraum 2T (Fig. 13) wird der Kommunikationszustand des Knotens N1 in den sechsten Zustand S6, d.h. den unregelmäßigen Zustand, geändert. Während des Zustandes S6 überträgt der Knoten 1 das erste Steuermuster CP1 zum stromab gelegenen Knoten N2 und danach wird der sechste Zustand S6 aufrechterhalten, bis der Knoten N1 ein Signal vom stromauf gelegenen Knoten N7 empfängt. Während dieser Serie von sechs Zuständen S6 überträgt der Knoten N1 in jedem vorbestimmten Zeitraum T wiederholt das erste Steuermuster CP1.
Der Knoten N2 empfängt das Signal und stellt im Zeitraum 1T (Fig. 13) das vom Knoten N1 ausgesandte dritte Steuermuster CP3 fest. Dementsprechend wird der Kommunikationszustand des Knotens N2 vom vierten Zustand S4, d.h. dem Verbindungszustand, in den neunten Zustand S9, d.h. den Warnzustand vor Unregelmäßigkeiten, geändert und überträgt im Zeitraum 2T (Fig. 13) das dritte Steuermuster CP3 zum stromab gelegenen Knoten. Dann wird der Kommunikationszustand des Knotens N2 in den ersten Zustand S1 geändert, was anzeigt, daß der eigene Knoten (N2) normal ist. Dann setzt der Knoten N2 den Empfang des ersten Steuermusters CP1 allein vom Knoten N1 fort, wie in Fig. 13 gezeigt. Wenn der Knoten N2 während der Übertragung von CP1 von ihm aus das erste Steuermuster CP1 vom Knoten N1 empfängt, wird der Kommunikationszustand des Knotens N1 in den zweiten Zustand S2 geändert und der Knoten N2 überträgt das zweite Steuermuster CP2. Wenn umgekehrt der Knoten N2 während der Übertragung des zweiten Steuermusters CP2 von ihm aus wiederum das erste Steuermuster CP1 empfängt, dann kehrt der Knoten N1 in den ersten Zustand S1 zurück und der Knoten N2 überträgt das erste Steuermuster CP1.
Folglich wird der Kommunikationszustand des Knotens N2 abwechselnd in die Zustände S1 und S2 geändert, wie in Fig. 13 dargestellt und deshalb werden die entsprechenden Steuermuster CP1 und CP2 abwechselnd zyklisch in jedem vorbestimmten Zeitraum T vom Knoten N1 zum Knoten N2 übertragen.
Jeder stromab vom Knoten N2 gelegene Knoten, d.h. N3, N4, N5 usw. arbeitet in der gleichen Weise, wie oben für den Knoten N2 erläutert wurde. Insbesondere wiederholt jeder der Knoten N2 bis N7 abwechselnd den ersten Zustand S1, der anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist und den zweiten Zustand S2, der anzeigt, daß der eigene Knoten und der stromauf gelegene Knoten normal sind, obwohl der Kommunikationszustand des Knotens N1 im sechsten Zustand S6 gehalten wird.
Vor der Wiederholung von CP1 und CP2, wird, wie in Fig. 13 gezeigt, das dritte Steuermuster CP3 fortlaufend vom Knoten N1 zum Knoten N7 verschoben. Insbesondere werden die Knoten nacheinander durch das Muster CP3 vom Auftreten einer Unregelmäßigkeit unterrichtet und schließlich wird die Tätigkeit des Ringnetzes als Ganzes gestoppt. Die für den Stop der Arbeit des Ringes erforderliche Zeit ist n*T, wobei n die Anzahl der Knoten bezeichnet (in diesem Beispiel ist n = 7) und T den vorbestimmten Zeitraum. Der oben beschriebene Arbeitsablauf wird selbstverständlich auch auf einen Fall angewandt, wo eine Unregelmäßigkeit innerhalb eines Knotens auftritt und nicht, wie oben erwähnt, außerhalb desselben. Der unregelmäßige Knoten wird nämlich in der gleichen Weise arbeiten wie der Knoten N1.
Figur 14 zeigt eine Zeitfolge zur Erläuterung des Falles, daß eine Unregelmäßigkeit behoben wurde und der Ablauf wieder gestartet wird. Es wird angenommen, daß die Unregelmäßigkeit zwischen den Knoten N1 und N7 (dargestellt durch "X") durch einen Bediener behoben worden ist. Die behobene Unregelmäßigkeit wird in Fig. 14 durch "O" dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt empfängt der Knoten N1 das Signal vom stromauf gelegenen Knoten N7 und stellt das erste Steuermuster CP1 fest. Der Kommunikationszustand des Knotens N1 wird vom sechsten Zustand S6, d.h. dem unregelmäßigen Zustand in den siebenten Zustand S7, d.h. den Zustand behobener Unregelmäßigkeit geändert. In diesem Zustand wird nach dem Empfang des ersten Steuermusters CP1 zuerst beispielsweise dreimal das zweite Steuermuster CP2 vom Knoten N7 zum stromab gelegenen Knoten N2 übertragen, was der Knoten N1 wiederholt übermittelt. Das zweite Muster CP2 wird in den Zeiträumen 1T, 2T und 3T dreimal übertragen. In diesem Fall wird das vom Knoten N7 im Zeitraum 2T übertragene erste Steuermuster CP1 durch den Knoten N1 ignoriert und daher wird der Kommunikationszustand des Knotens N1 wie folgt geändert: in 1T in den siebenten Zustand S7, in 2T in den achten Zustand S8 und in dieser Reihenfolge in 3T in den zweiten Zustand S3. Der Zustand S7 ist der Zustand der Behebung der Unregelmäßigkeit 1, der Zustand S8 ist der Zustand der Behebung der Unregelmäßigkeit 2 und der Zustand S2 zeigt an, daß in diesem Fall die beiden Knoten N1 und N7 normal sind.
Im Zeitraum 3T in Fig. 14 empfängt der Knoten N1 (in S2) vom stromauf gelegenen Knoten N7 das zweite Steuermuster CP2 und dadurch wird der Kommunikationszustand des Knotens N1 vom zweiten Zustand S2 in den dritten Zustand S3 geändert, d.h. in den Verbindungsbestätigungszustand. Im Zustand S3 überträgt der Knoten N1 im Zeitraum 4T (Fig. 14) das zweite Steuermuster CP2 zum stromab gelegenen Knoten N2. Jedoch wird in diesem Zeitraum 4T der Knoten N1 in den ersten Zustand S1 zurückgeschaltet, der anzeigt, daß der eigene Knoten (N1) normal ist, weil der Knoten N1 im Zustand S3 vom Knoten N7 das erste Steuermuster CP1 empfangen hat. Daher überträgt der Knoten N1 im Zeitraum 5T (Fig. 14) das erste Steuermuster CP1 zum stromab gelegenen Knoten N2.
Der in Fig. 14 gezeigte Knoten N2 wird wiederholt, d.h. mindestens dreimal, vom stromauf gelegenen Knoten N1 mit dem zweiten Steuermuster CP2 beliefert. Nach dem Empfang der CP2-Serie wird der Kommunikationszustand des Knotens N2 beispielsweise im Zeitraum 1T in den ersten Zustand S1 (N2 ist normal) geändert, im Zeitraum 2T in den zweiten Zustand S2 (N2 und N1 sind normal), im Zeitraum 3T in den dritten Zustand S3 (Bestätigung der Verbindung) und in dieser Reihenfolge im Zeitraum 4T in den vierten Zustand S4. Der Zustand S4 ist der endgültige Verbindungszustand. Als nächstes empfängt im Zeitraum 5T der Knoten N2 das erste Steuermuster CP1 vom Knoten N1. In diesem Fall empfängt der Knoten N2 das Steuermuster CP1 im vierten Zustand S4, d.h. im Verbindungszustand. In diesem Falle wird der Knoten N2 im Zeitraum 6T in den zweiten Zustand S2 zurückgeschaltet (was anzeigt, daß der Knoten N2 normal ist). Zur gleichen Zeit überträgt der Knoten N2 das zweite Steuermuster CP2 zum stromab gelegenen Knoten N3. Das erste Steuermuster CP1 vom Knoten N1 wird nämlich durch das zweite Steuermuster CP2 ersetzt.
Im Zeitraum 7T, in welchem der Knoten N2 das vom Knoten N1 übertragene erste Steuermuster CP1 empfängt, wird der Zustand des Knotens N2 im Zeitraum 8T in den ersten Zustand S1 geändert, der anzeigt, daß der Knoten N2 normal ist, weil der Kommunikationszustand des Knotens N2 der dritte Zustand S3, d.h. der Verbindungsbestätigungszustand, war. Daher überträgt der Knoten N2 im Zeitraum 8T das erste Steuermuster CP1 zum stromab gelegenen Knoten N3. In diesem Fall wird das auf diese Weise übertragene Steuermuster CP1 vom Knoten N3 empfangen, der sich gerade im vierten Zustand S4, d.h. im Verbindungszustand, befindet. Dementsprechend wird der Verbindungszustand des Knotens N3 von S4 in S2 geändert (bezugnehmend auf die äußerste rechte Spalte von Fig. 9). Daher überträgt im Zeitraum 9T der Knoten N3 das zweite Steuermuster CP2 zum stromab gelegenen Knoten N4. Das erste Steuermuster CP1 vom Knoten N2 (8T) wird nämlich im Knoten N2 durch das zweite Steuermuster CP2 ersetzt (9T).
Der oben beschriebene Vorgang wird auch auf die restlichen Knoten N4 bis N7 angewandt und wenn dementsprechend das vom Knoten N1 übertragene zweite Steuermuster CP2 während des Vorganges zur Behebung der Unregelmäßigkeit (1T, 2T, 3T) wiederholt (dreimal) durch jeden stromab gelegenen Knoten läuft, wird das erste Steuermuster CP1 in jedem Knoten durch das zweite Steuermuster CP2 ersetzt. Deshalb ist die Anzahl aufeinanderfolgender zweiter Steuermuster CP2 gleich m * 2 + 3, wobei m die Anzahl durchlaufener Knoten bezeichnet. Beispielsweise setzt sich das den Knoten N3 durchlaufende zweite Steuermuster CP2 9mal fort (4T bis 11T doppelt). Beim diesem Beispiel eines Ringnetzes (bezugnehmend auf Fig. 11) ist die Anzahl "9" größer als die Anzahl der Knoten "7" (N1 bis N7) und deshalb werden die Koppelpunkte von ((5T, N1) und (8T, N2)) des ersten Steuermusters CP1 (siehe Fig. 14) nicht weiter zu den stromab gelegenen Knoten N3 bis N7 verschoben.
Deshalb wird der Zeitraum von dem Zeitpunkt, zu dem der Knoten N1 die Beseitigung der Unregelmäßigkeit festgestellt hat bis der Verbindungszustand S4 im Knoten N4 hergestellt ist, 6T, d.h. 3T + 3T, wobei das erste Glied 3T von der Verschiebungsverzögerung des zweiten Steuermusters CP2 abgeleitet wird und das zweite Glied 3T wird von der Zeit abgeleitet, die erforderlich ist, um vom zweiten Zustand S2 in den vierten Zustand S4, d.h. in den Verbindungszustand zu gelangen. Auf diese Weise wird der Verbindungszustand S4 in den Knoten N5, N6 und N7 einer nach dem anderen, in dieser Reihenfolge bestätigt. Schließlich wird der Verbindungszustand S4 im Knoten N4 bestätigt und damit sind im Zeitraum 11T alle Knoten im Verbindungszustand und die Arbeit des Ringnetzes als Ganzes wird wieder gestartet.
Die erforderliche Bearbeitungszeit für die Anfangseinstellung des Ringnetzes beträgt 4T, wobei, wie in Fig. 12 gezeigt, die Einschaltung der Stromversorgung aller Knoten gleichzeitig erfolgt. Wenn umgekehrt die Einschaltung der Stromversorgung der Knoten zu verschiedenen Zeiten durchgeführt wird, dann wird die Bearbeitungszeit beginnend von der Einschaltung des letzten Knotens bis sich alle Knoten im Verbindungszustand befinden im wesentlichen gleich der oben erwähnten Zeit zur Behebung einer Unregelmäßigkeit. Die Bearbeitungszeit zur Behebung einer Unregelmäßigkeit wird als (3k + 5)T ausgedrückt, wobei k als eine minimale ganze Zahl definiert ist, die nicht kleiner ist als ein k, das die Gleichung 2k + 3 > n erfüllt, wobei n die Anzahl der Knoten bezeichnet. Wenn dementsprechend im obigen Beispiel n = 7 ist, d.h. k = 2, dann wird die Verarbeitungszeit für die Behebung einer Unregelmäßigkeit 11T, wie in Fig. 14 gezeigt.
Ferner wird der vorbestimmte Zeitraum T von verschiedenen Bedingungen bestimmt, wie Entfernung zum benachbarten Knoten, zur Feststellung und Unterscheidung eines Steuermusters (CP) erforderliche Zeit, Arbeitsgeschwindigkeit der Synchronfolgeschaltung (Fig. 5) usw. Die oben genannten Bedingungen sind von der Größe des betroffenen Netzes ansich unabhängig. Wenn beispielsweise die Entfernung zwischen den Knoten kurz ist, ist die Datenübertragungsgeschwindigkeit hoch und die Arbeitsgeschwindigkeit der Synchronfolgeschaltung ist gleichfalls hoch, so daß der vorbestimmte Zeitraum T als ein sehr kleiner Wert angesetzt werden kann.
Ganz speziell ist die Zeit zur Feststellung der Steuermusters (CP), das beispielsweise aus einem 5-Bit-Code zusammengesetzt ist, mit 40 ns für eine 125 Mb/sÜbertragungsringleitung gering und die Übertragungsverzögerung bleibt beispielsweise für eine Entfernung von 500 m zwischen zwei benachbarten Knoten unter 500 ns. Unter den oben spezifizierten Bedingungen kann der in der Verbindungsmanagement- Steuereinheit 40 (Fig. 7 und 8) realisierte Zustandsänderungszeitraum, d.h. der vorbestimmte Zeitraum T mit etwa 600 ns (= 40 ns + 500 ns) angesetzt werden. In diesem Fall wird die Verarbeitungszeit, wenn die Anzahl der Knoten "16" und die Gesamtlänge des betreffenden Ringnetzes 1,6 km ist, 2,4 bis 15,6 us betragen und schließlich beträgt sie 9,6 us während des Zeitraumes vom Auftreten einer Unregelmäßigkeit bis zum Stop der Bearbeitung und sie beträgt 15,6 us während des Zeitraumes von der Behebung einer Unregelmäßigkeit bis zum Wiederstart der Arbeit des Netzes. Diese Größenordnung (us) der Verarbeitungszeit kann vernachlässigt werden, da etwa 1 ms für die Durchführung einer synchronen Eingabe in eine optische Signalübertragung benötigt wird.
Die Figuren 15A bis 15J sind Darstellungen des Ringnetzes zur Erläuterung von Änderungen sowohl des Zustandes (S) als auch des Steuermusters (CP). Die verschiedenen Arten der in Fig. 9 gezeigten Zustandsänderungen und der Steuermuster werden durch Verwendung der in den Fig. 12, 13 und 14 dargestellten Zeitfolgen klargestellt. Die Inhalte von Fig. 9 werden unter Bezugnahme auf die Fig. 15A bis 15J als abweichend von den Fig. 12, 13 und 14 verständlich. Es sei angemerkt, daß die unter Bezugnahme auf die Fig. 12, 13 und 14 erläuterte Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung grundsätzlich die gleiche ist, wie die unter Bezugnahme auf die Fig. 15A bis 15J erläuterte Arbeitsweise. Es versteht sich, daß nicht alle in Fig. 9 offenbarten Betriebsarten durch die Fig. 15A bis 15J ausgedrückt werden können und dort nur wichtige Betriebsarten offenbart werden. Ferner wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit dort nur die Knoten N1 bis N4 aufgeführt.
Figur 15A zeigt einen Zustand, bei dem alle diese Knoten normal sind und die entsprechenden Übertragungen von Steuermustern (CP) gleichzeitig gestartet werden. Anzumerken ist, daß das Zeichen S in Verbindung mit einer Zahl den zuvor erläuterten Zustand anzeigt.
Figur 15B zeigt einen Zustand, bei dem jeder Knoten selbst feststellt, daß jeder stromauf gelegene Knoten normal ist.
Figur 15C zeigt einen Zustand, bei dem jeder Knoten feststellt, daß zwei aufeianderfolgende, stromauf gelegene Knoten normal sind.
Figur 15D zeigt einen Zustand, bei dem jeder Knoten in Verbindung mit dem Verbindungsbestätigungszustand S3 das Steuermuster empfängt, welches anzeigt, daß jeder stromauf gelegene Knoten normal ist. In diesem Zustand ist jeder Knoten in einem die Kommunikation ermöglichenden Zustand und daher kann das zugehörige Netz die innere Datenübertragung starten.
Figur 15E zeigt einen unregelmäßigen Zustand. Beispielsweise ereignet sich ein Bruch in der Ringleitung, wie durch "X" gekennzeichnet. In diesem Fall tritt der Empfangsfehler im Knoten N1 auf, der dann in den Zustand zur Feststellung einer Unregelmäßigkeit versetzt wird.
Figur 15F zeigt einen Zustand, bei dem der Kommunikationszustand des Knotens N1 vom Zustand zur Feststellung einer Unregelmäßigkeit S5 in den unregelmäßigen Zustand S6 geändert wird. Die übrigen Knoten befinden sich im Unregelmäßigkeits- Warnzustand.
Figur 15G zeigt einen Zustand, bei dem jeder Knoten selbst feststellt, ob er normal ist oder nicht.
Figur 15H zeigt einen Zustand, bei dem die Unregelmäßigkeit durch Reparatur des Bruchs in der Ringleitung behoben wird und der Kommunikationszustand des Knotens N1 wird vom unregelmäßigen Zustand S6 in den Zustand zur Behebung der Unregelmäßigkeit 1, d.h. S7, geändert, da der Knoten N1 das Steuermuster CP1 (welches anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist) vom stromauf gelegenen Knoten N4 empfangen hat. Das Steuermuster CP1 vom Knoten N4 wird dann in CP2 geändert.
Figur 15I zeigt in der oberen Reihe einen Zustand, bei dem der Kommunikationszustand des Knotens N1 vom Zustand der Behebung einer Unregelmäßigkeit 1, d.h. S7, in den Zustand der Behebung einer Unregelmäßigkeit 2, d.h. S8, geändert wird und in der unteren Reihe einen Zustand, bei dem der Kommunikationszustand von Knoten N1 vom Zustand zur Behebung einer Unregelmäßigkeit 2, d.h. S8, in den zweiten Zustand S2 geändert wird, der anzeigt, daß beide Knoten N1 und N4 normal sind.
Figur 15J zeigt in der oberen Reihe einen Zustand, bei dem der Kommunikationszustand des Knotens N1 durch den Empfang des zweiten Steuermusters CP2 vom stromauf gelegenen Knoten N4 in den Verbindungsbestätigungszustand S3 geändert wird und in der unteren Reihe zeigt sie einen Zustand, bei dem alle Knoten in den entsprechenden Verbindungszustand S4 wiederhergestellt sind, was mit dem Zustand von Fig. 15D übereinstimmt.
Figur 16 zeigt ein Beispiel von auf einer digitalen Ringleitung übermittelten Übertragungscodes. Jeder Übertragungscode des Beispiels ist unter Verwendung des oben erwähnten 4B5B-Codes zusammengesetzt worden. Der 5 Bit-(5B-)Code kann 16 (= 2&sup4;) Möglichkeiten des inneren Datenmusters 0 bis 15 darstellen sowie drei Möglichkeiten des Steuermusters CP1 bis CP3, das Datenblock-Begrenzermuster FDP (siehe Fig. 10), das Kurzzeichenmuster und unbenutzte Muster und zwar im Ganzen 22 (< 2&sup5;) Codevarianten. Der 4B5B-Code ist zum Aufbau von Codes mit einer Vielzahl logischer "1" vorteilhaft. Wie allgemein bekannt ist, wird jede logische "1" zum Reproduzieren eines Taktsignals aus den empfangenen Datencodes benutzt und daher enthalten die Übertragungscodes eine ausgeglichene logische "1", wie die Nr. 2 bis 7, 9, 11 bis 18 und 20, welche inneren Datenmustern zugeordnet sind.
Es sollen nun die Steuermuster CP1, CP2 und CP3 betrachtet werden, weil diese Codes wie aus Fig. 13 verständlich wird, deutlich von allen anderen unterschieden werden müssen. Zu diesem Zweck müssen die Übertragungscodes von CP1, CP2 und CP3 solche Bitmuster haben, daß zum ersten in den Serien CP1 oder CP2 keine Serie von 5 Bits mit einem mit CP3 identischen Bitmuster existiert, zum zweiten in den Serien CP1 oder CP2 keine Serie von 5 Bits mit einem mit CP2 identischen Bitmuster existiert, zum dritten in den Serien CP3 oder CP2 keine Serie von 5 Bits mit einem mit CP1 identischen Bitmuster existiert und schließlich in den abwechselnd erscheinenden Serien CP1 und CP2, d.h. CP1 T CP2 T CPI T CP2, wie in den Fig. 13 und 14 dargestellt, keine Serie von 5 Bits mit einem mit CP3 identischen Bitmuster existiert. Selbstverständlich hat eine Unterdrückung eines fehlerhaften Bitmusters zu erfolgen, wenn ein solches identisches Bitmuster existiert.
Dessen ungeachtet enthält das Datenblock-Begrenzermuster (FDP) keine logische "1", weil FDP nicht häufig erscheint und mehr dazu dient, aus dem kontinuierlichen Strom der Bitmuster den Anteil des Datenblocks herauszunehmen.
Die erste und zweite Ausführungsform wurden erläutert, indem der Fall eines Einzelringnetzes in Betracht gezogen wurde. Wie jedoch in der Beschreibung zuvor angemerkt wurde, kann die vorliegende Erfindung, wenn nötig, auch auf ein Doppelringnetz angewandt werden, indem entweder der eine oder der andere Ring des Doppelrings als Einzelring benutzt wird. Ferner werden bei den Ausführungsformen nur drei Steuermuster CP1, CP2 und CP3 verwendet, aber selbstverständlich können auch andere Steuermuster zusätzlich zu CP1, CP2 und CP3 verwendet werden. Diese zusätzlichen Steuermuster oder Muster können für ein Verfahren mit einem Bypass oder dergleichen während des unregelmäßigen Zustandes benutzt werden. Weiterhin kann die Anzahl der Zustände in der Verbindungsmanagement-Steuereinheit 4, 20 und 40 in Übereinstimmung mit einer größeren Anzahl Steuermuster verändert werden.
Wie oben im einzelnen erläutert, wird nach der vorliegenden Erfindung der in der Verbindungsmanagement-Steuereinheit definierte Kommunikationszustand in Übereinstimmung sowohl mit der Art des empfangenen Steuermusters als auch mit dem Zustand des eigenen Knotens verändert und dann das entsprechende Steuermuster selektiert und zum stromab gelegenen Knoten übertragen. Dementsprechend kann das Verbindungsmanagement, wie beispielsweise eine Arbeitsunterbrechung des Netzes, eine Wiederaufnahme der Arbeit und so weiter mit einem verteilten Steuersystem realisiert werden. Somit ist es möglich, ein Ringnetz durch ein relativ einfaches Verfahren zu steuern und dies sogar beispielsweise in einem Hochgeschwindigkeits-Ringnetz mit optischen Fasern über 100 Mb/s, das eine Vielzahl von Knoten aufweist. Anzumerken ist, daß die Vorteil der vorliegenden Erfindung nicht durch die Größe des Ringnetzes beeinträchtigt werden.

Claims

1. System zur Durchführung eines Verbindungsmanagements eines Ringnetzes mit einer Vielzahl von Knoten (1), die über eine Ringleitung in Reihe geschaltet sind und mit einer Einrichtung (3) zur Bestimmung, ob sie mit Datenkommunikation zu betreiben sind oder nicht unter Verwendung einer von einem stromauf gelegenen Knoten übertragenen Information, versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Knoten eine Einrichtung (4) zur eigenständigen Unterscheidung eines Kommunikationszustandes unter Verwendung sowohl einer Information, die einen eigenen Knotenzustand angibt, als auch der Information von der stromauf gelegenen Station aufweist, wobei diese Einrichtung zur Bestimmung, ob sie mit Datenkommunikation zu betreiben ist oder nicht, in jedem Knoten in Übereinstimmung mit seinem betreffenden Kommunikationszustand arbeitet.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zur eigenständigen Unterscheidung eine Steuermuster-Übertragungseinheit (2), eine Steuermuster-Empfangseinheit (3) und eine Verbindungsmanagement-Steuereinheit (4) enthält,

die Steuermuster-Übertragungseinheit selektiv eines von mindestens drei Steuermustern überträgt, d.h. ein erstes Steuermuster, welches anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist, ein zweites Steuermuster, welches anzeigt, daß sowohl der eigene Knoten als auch der stromauf gelegene Knoten normal sind sowie eine drittes Steuermuster, welches das Auftreten einer Unregelmäßigkeit anzeigt und das selektierte Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt,

die Steuermuster-Empfangseinheit das vom stromauf gelegenen Knoten übertragene Steuermuster empfängt und die Art empfangenen Steuermusters feststellt und die Verbindungsmanagement-Steuereinheit den Kommunikationszustand des eigenen Knotens hält; diesen in Übereinstimmung mit der Art des von der Steuermuster- Empfangseinheit des eigenen Knotens empfangenen Steuermusters ändert und die Steuermuster-Übertragungseinheit des eigenen Knotens in Übereinstimmung mit dem geänderten Kommunikationsstatus steuert.

3. System nach Anspruch 1, bei dem das Ringnetz als ein Analogsignalmodus-Netz mit drei Analogsignalen mit unterschiedlicher, vorbestimmter, jeweils dem ersten, zweiten und dritten Steuermuster zugeordneter Frequenz betrieben wird.

4. System nach Anspruch 1, bei dem das Ringnetz als ein Digitalsignalmodus-Netz mit drei Digitalsignalen mit unterschiedlichem, vorbestimmtem, jeweils dem ersten, zweiten und dritten Steuermuster zugeordnetem Übertragungscode betrieben wird.

5. System zur Durchführung eines Verbindungsmanagements eines Ringnetzes mit einer Vielzahl von Knoten, die über eine Ringleitung in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die drei folgenden Steuermuster vorgesehen sind:

ein erstes Steuermuster, welches anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist;

ein zweites Steuermuster, welches anzeigt, daß sowohl der eigene Knoten als auch der stromauf gelegene Knoten normal sind und ein drittes Steuermuster, welches anzeigt, daß eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist,

wobei jeder der Knoten eine Steuermuster-Übertragungseinrichtung (2) zur selektiven Übertragung eines der drei Steuermuster zur stromab gelegenen Knoten;

eine Steuermuster-Empfangseinrichtung (3) zum Empfang des vom stromauf gelegenen Knoten übertragenen Steuermusters sowie zur Unterscheidung der Art des empfangenen Steuermusters und eine Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung (4) zum Halten des Kommunikationszustandes des eigenen Knotens; Ändern des gehaltenen Kommunikationszustandes in Übereinstimmung mit der Art des von der Steuermuster- Empfangseinheit des eigenen Knotens empfangenen Steuermusters und zum Steuern der Steuermuster-Übertragungseinheit des eigenen Knotens in Übereinstimmung mit der Änderung des Kommunikationszustandes aufweist.

6. System nach Anspruch 5, bei dem das Steuermuster durch die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung so gesteuert wird, daß das erste Steuermuster übertragen wird, wenn der eigene Knoten normal ist.

7. System nach Anspruch 5, bei dem die Steuermuster-Empfangseinrichtung feststellt, daß das empfangene Signal das erste Steuermuster ist und die entsprechende Steuermuster-Übertragungseinrichtung dann das zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt.

8. System nach Anspruch 5, bei dem die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung nach dem Empfang des zweiten Steuermusters vom stromauf gelegenen Knoten, den eigenen Knoten in einen eine Kommunikation ermöglichenden Zustand versetzt.

9. System nach Anspruch 5, bei dem die Steuermuster-Übertragungseinrichtung das dritte Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn der eigene Knoten unregelmäßig ist oder wenn im stromauf gelegenen Knoten eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist.

10. System nach Anspruch 5, bei dem die Steuermuster-Übertragungseinrichtung das dritte Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn sich der eigene Knoten in einem die Kommunikation ermöglichendem Zustand befindet und gleichzeitig im stromauf gelegenen Knoten eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist oder wenn das dritte Steuermuster vom stromauf gelegenen Knoten übertragen und im eigenen Knoten empfangen wird.

11. System nach Anspruch 5, bei dem das dritte Steuermuster von der Steuermuster- Übertragungseinrichtung des eigenen Knotens zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird, wenn der eigene Knoten oder der stromauf gelegene Knoten unregelmäßig ist und wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung feststellt, daß das vom stromauf gelegenen Knoten empfangene Signal das dritte Steuermuster ist, die Steuermuster-Übertragungseinrichtung das erste Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn der eigene Knoten normal ist und die Bestätigung empfangen worden ist, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat,

die Steuermuster-Übertragungseinrichtung das zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung feststellt, daß das empfangene Signal das erste Steuermuster ist und das zweite Steuermuster wiederholt überträgt, wenn die Unregelmäßigkeit behoben ist, wodurch die entsprechende Steuermuster-Empfangseinrichtung das erste Steuermuster empfängt und die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung feststellt, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat.

12. System nach Anspruch 5, bei dem das Ringnetz als ein Analogsignalmodus-Netz mit drei Analogsignalen mit unterschiedlicher, vorbestimmter, jeweils dem ersten, zweiten und dritten Steuermuster zugeordneter Frequenz betrieben wird.

13. System nach Anspruch 5, bei dem das Ringnetz als ein Digitalsignalmodus-Netz mit drei Digitalsignalen mit unterschiedlichem, vorbestimmten, jeweils dem ersten, zweitem und dritten Steuermuster zugeordnetem Übertragungscode betrieben wird.

14. System zur Durchführung eines Verbindungsmanagements eines Ringnetzes mit einer Vielzahl von Knoten, die über eine Ringleitung in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Knoten enthält:

eine Steuermuster-Übertragungseinrichtung (2) zum Selektieren eines von drei Steuermustern und Übertragen des selektierten Musters zum stromab gelegenen Knoten, wobei diese drei Steuermuster ein erstes Steuermuster, welches anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist, ein zweites Steuermuster, welches anzeigt, daß sowohl der eigene Knoten als auch der stromauf gelegene Knoten normal sind und ein drittes Steuermuster, welches anzeigt, daß eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist, sind, eine Steuermuster-Empfangseinrichtung (3) zum Empfang des vom stromauf gelegenen Knoten übertragenen Steuermusters und zur Unterscheidung der Art des empfangenen Steuermusters und eine Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung (4) zum Halten des Kommunikationszustandes des eigenen Knotens; Ändern des gehaltenen Kommunikationszustandes in Übereinstimmung mit der Art des von der Steuermuster- Empfangseinrichtung des eigenen Knotens empfangenen Steuermusters und zum Steuern der Steuermuster-Übertragungseinrichtung des eigenen Knotens in Übereinstimmung mit der Änderung des Kommunikationszustandes.

15. System nach Anspruch 14, bei dem das dritte Steuermuster von der Steuermuster- Übertragungseinrichtung des eigenen Knotens zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird, wenn der eigene Knoten oder stromauf gelegene Knoten unregelmäßig ist und wenn die Steuermuster-Empfangseinrichtung feststellt, daß das vom stromauf gelegenen Knoten empfangene Signal das dritte Steuermuster ist.

16. System nach Anspruch 14, bei dem die Steuermuster-Übertragungseinrichtung das erste Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn der eigene Knoten normal ist und die Bestätigung, daß das Ringnetz als einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat, nicht empfangen worden ist.

17. System nach Anspruch 14, bei dem

das zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird, wenn das erste Steuermuster empfangen wird,

das zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird, wenn das zweite Steuermuster empfangen wird,

das zweite Steuermuster von dem Knoten, welcher unregelmäßig war, aber die Unregelmäßigkeit behoben worden ist, wiederholt zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird, wenn jener das erste Steuermuster vom stromauf gelegenen Knoten empfängt.

18. System nach Anspruch 14, bei dem die Verbindungsmanagement-Steuereinrichtung feststellt, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat, wenn der Knoten das wiederholt übertragene zweite Steuermuster empfängt.

19. System nach Anspruch 14, bei dem das Ringnetz als eine Analogsinalmodus-Netz mit drei Analogsignalen unterschiedlicher, vorbestimmter, jeweils dem ersten, zweiten und dritten Steuermuster zugeordneter Frequenz betrieben wird.

20. System nach Anspruch 14, bei dem das Ringnetz als ein Digitalsignalmodus-Netz mit drei Digitalsignalen mit unterschiedlichem, vorbestimmten, jeweils dem ersten, zweiten und dritten Steuermuster zugeordnetem Übertragungscode betrieben wird.

21. System zur Durchführung eines Verbindungsmanagements eines Ringnetzes mit einer Vielzahl von Knoten, die über eine Ringleitung in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Knoten enthält:

eine Steuermuster-Übertragungseinheit (2), welche eines der drei Steuermuster selektiert und das selektierte Muster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wobei diese drei Steuermuster ein erstes Steuermuster, welches anzeigt, daß der eigene Knoten normal ist, ein zweites Steuermuster, welches anzeigt, daß sowohl der eigene Knoten als auch der stromauf gelegene Knoten normal sind und ein drittes Steuermuster, welches anzeigt, daß eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist, sind,

eine Steuermuster-Empfangseinheit (3), welche das vom stromauf gelegenen Knoten übertragene Steuermuster empfängt und die Art des empfangenen Steuermusters unterscheidet und eine Verbindungsmanagement-Steuereinheit (4), welche den Kommunikationszustand des eigenen Knotens hält; den gehaltenen Kommunikationszustand in Übereinstimmung mit der Art des von der Steuermuster-Empfangseinheit des eigenen Knotens empfangenen Steuermusters ändert und Steuermuster-Übertragungseinheit des eigenen Knotens in Übereinstimmung mit der Änderung des Kommunikationszustandes steuert,

die Steuermuster-Übertragungseinheit ferner das dritte Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn der eigene Knoten oder der stromauf gelegene Knoten unregelmäßig ist und wenn die Steuermuster-Empfangseinheit feststellt, daß das vom stromauf gelegenen Knoten empfangene Signal das dritte Steuermuster ist,

die Steuermuster-Übertragungseinheit das erste Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn der eigene Knoten normal ist und die Bestätigung empfangen worden ist, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat,

die Steuermuster-Übertragungseinheit das zweite Steuermuster zum stromab gelegenen Knoten überträgt, wenn das erste Steuermuster empfangen wird und das zweite Steuermuster wiederholt zum stromab gelegenen Knoten übertragen wird, wenn der eigene Knoten, der unregelmäßig war und dieses behoben wurde, das erste Steuermuster vom stromauf gelegenen Knoten empfängt und die Verbindungsmanagement-Steuereinheit ferner feststellt, daß das Ringnetz als Ganzes einen inneren Verbindungszustand aufgebaut hat, wenn der Knoten das wiederholt übertragene zweite Steuermuster empfängt.