DE3878441T2

DE3878441T2 - Koaxialkabelkurzschlussdetektor fuer lokale netze.

Info

Publication number: DE3878441T2
Application number: DE8888906553T
Authority: DE
Inventors: C Mallard
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2008-06-25
Also published as: US4931791A; EP0324012B1; KR890702309A; DE3878441D1; BR8807116A; AU599509B2; MX165730B; EP0324012A1; AU2086788A; CA1299698C; WO1988010528A1; KR930004494B1; JPH02501025A; EP0324012A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen, die in lokalen Netzwerken verwendet werden. Sie ist insbesondere auf solche Vorrichtungen mit Mitteln zum Detektieren von Kurzschlüssen in den Netzwerken gerichtet.
Ein lokales Netzwerk ist ein Kommunikationsmedium zwischen einer Vielzahl von Daten verarbeitenden und Datenkommunikations-Geräten. Ein bekannter Typ weist die Verwendung entweder eines einzelnen Koaxialkabels, mit dem verschiedene Netzwerkgeräte verbunden sind, oder eine Vielzahl von Kabelabschnitten auf, die in Serie durch Zwischenverstärker verbunden sind. Beim Kommunizieren über das Kabel beachten die Vorrichtungen ein "Trägererfassung, Mehrfachzugriff mit Kollisionsdetektion" (CSMA/CD) Protokoll. Gemäß dem Protokoll wird nur einer einzigen Vorrichtung zu einem Zeitpunkt erlaubt, Informationen über das Netzwerk zu senden. Manchmal möchte mehr als eine Vorrichtung zur gleichen Zeit versuchen, eine Übertragung eines Informationspakets auszulösen, aber das CSMA/CD-Protokoll stellt einen Mechanismus bereit, durch den für verschiedene Vorrichtungen bestimmt wird, welche Vorrichtung ihr Paket senden darf.
Die verschiedenen Vorrichtungen an einem lokalen Netzwerk können räumlich durch große Entfernungen voneinander getrennt sein. Sie sind oft in voneinander getrennten Gebäuden. Desweiteren kann auch die menschliche Kontrolle über das System in soweit verteilt sein, daß unterschiedliche Leute Vorrichtungen hinzufügen bzw. entfernen können, ohne daß der Verwalter des lokalen Netzwerkes sofort davon unterrichtet wird oder dies steuert. Unter diesen Bedingungen können Kurzschlüsse in dem Kabel bedenkliche Probleme verursachen.
Man nehme z.B. an, daß ein Benutzer eine Vorrichtung installiert, die derart fehlerhaft ist, daß sie das Kabel kurzschließt. Ein typisches Ergebnis wäre dann, daß einige Symptome einer Kollision auftreten. Vorrichtungen, die beabsichtigen, dementsprechend zu senden, stoppen die Aussendung und starten dann erneut, bewirken aber Kollisionen. Die Systemsoftware antwortet typischerweise mit Nachrichten, die angeben, daß die Vorrichtungen beabsichtigte Übertragungen nicht beenden können, und der Netzwerkbetrieb geht schleifenmäßig in ein Anhalten über. Die verantwortliche Person für das Netzwerk weiß nicht, daß der Ausfall aufgetreten ist, wenn die fehlerhafte Vorrichtung angeschlossen wurde, und sie weiß nicht, welche Art von Problem den Ausfall verursacht, so daß sie dazu gezwungen ist, ein aufwendiges Problemerkennen durchzuführen, bevor sie das Problem identifizieren kann. In der Zwischenzeit ist das Netzwerk nicht nur im tatsächlich kurzgeschlossenen Kabelabschnitt betriebsunfähig, sondern auch in den anderen Kabelabschnitten. D.h., daß das Problem nur als Kurzschluß identifiziert werden kann, nachdem das Netzwerk heruntergefahren wurde.
Beträchtliche Anstrengungen sind durchgeführt worden, um Kurzschlüsse von Daten übertragenden Bussen zu detektieren. Die Vorrichtungen, die im US-Patent Nr. 4,084,070 von Reed et al. und im US-Patent Nr. 3,974,403 von Georgopolous z.B. beschrieben sind, führen eine solche Detektion durch, indem sie einen zu hohen Stromfluß erfassen, der aus Kurzschlüssen resultiert, und sie verwenden diese Informationen dafür, eine geeignete Maßnahme wie z.B. das Abschalten von Leitungstreibern, um sie vor einer Beschädigung zu schützen, auszulösen.
Diese Lösung ist nicht besonders für z.B. Netzwerke des Ethernet-Typs geeignet, auf die das US-Patent Nr. 4,647,912 von Bates et al. gerichtet ist. Signale werden über die Ethernet-Kabel mittels Stromtreibern übertragen, deren hohe Ausgangsimpedanzen einen signifikanten, zu starken Strom in Antwort auf einen Kurzschluß verhindern.
Während die Lösungen gemäß den US-Patenten US-4084070 und US- 3974403, die obenstehend beschrieben wurden, das Kabel nach Kurzschlüssen während des tatsächlichen Betriebs überwachen, ist die "on-line" Kurzschlußdetektion nicht zuverlässig in Systemen bereitgestellt worden, die das Übertragungsmedium mit Stromtreibern antreiben. In dem US-Patent Nr. 4,782,300 ist ein System beschrieben, das in einen Diagnosemodus umsteigen muß, um Kurzschlußschaltungen zu detektieren, obwohl es ersichtlich ist, daß die Absicht der Vorrichtung, die darin beschrieben wird, darin besteht, Fehler wenn möglich im normalen Betriebsmodus zu detektieren.
Eine weitere allgemeine Lösung für das Detektieren von Kurzschlüssen auf Übertragungsleitungen wird in "Echometre numerique pour localiser les derangements de lignes d'abonnes" von J. Lassaux; ISSLS 84, 1. bis 5. Oktober 1984, Seiten 227-232, angegeben, wo beschrieben wird, einen Impuls an das Übertragungsmedium anzulegen und Echos zu erfassen, die sich aufgrund der Impedanzunterschiede ergeben, die ein Kurzschluß darstellt. Die JP-60-167540 beschreibt die Verwendung dieser allgemeinen Lösung. Genauer beschreibt sie eine Testeinrichtung, die Impulse an eine Sende-Empfangseinheit anlegt und die entstehenden Impulse auf einem Bus zählt. Wenn eine Anzahl von empfangenen Impulsen gegenüber der Anzahl der gesammelten Impulse unterschiedlich ist, dann ist eine Reflexion aufgetreten. Der Entwickler hat aber ersichtlicherweise dadurch keinen Weg angegeben, um solche Unterschiede während des normalen Betriebs zu detektieren. Das bekannte Verfahren erfordert eine separate Testeinrichtung, die einen vorgegebenen Impulszug anlegt.
Die US-Patente Nr. 4,766,386 und 4,739,276 beschreiben beide eine Detektionseinrichtung, die durch Erfassen von Reflexionen, die sich aus Impulsübertragungen ergeben, arbeitet, beschreiben aber keinen Weg, um dies während eines normalen Sende/Empfangsbetriebs durchzuführen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Schwierigkeit, die sich aus einen Kurzschluß in einem lokalen Netzwerkkabel ergibt, zu vermindern. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Defekt als einen Kurzschluß unter bestimmten Umständen auch, wenn das lokale Netzwerk noch arbeitet, zu identifizieren.

Überblick über die Erfindung

Die obenstehende und ähnliche Aufgaben werden in einer Netzwerkvorrichtung erfüllt, die das Netzwerkkabel überwacht, während es überträgt, um Spannungsimpulse einer Polarität entgegengesetzt zu der zu detektieren, die sich bei einer normalen Signalübertragung ergibt. Da ein Kurzschluß auf dem Kabel einen Impuls wiedergibt, dessen Polarität entgegengesetzt zu der Polarität einer normalen Signalspannung ist, ermöglicht die Detektion solcher Spannungsimpulse mit entgegengesetzter Polarität der Vorrichtung zu bestimmen, daß der Kurzschluß vorhanden ist. Sie kann deshalb eine Anzeige bereitstellen, daß es einen Kurzschluß gibt, und dadurch den Aufwand reduzieren, der benötigt wird, um die Ursache der Fehlfunktion ausfindigzumachen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 ein Blockdiagrarnm einer Vorrichtung in einem lokalen Netzwerk ist, die die Lehren der vorliegenden Erfindung verwendet;
Figur 2 ein Blockdiagramm einer solchen Vorrichtung ist, die insbesondere als Zwischenverstärker (Repeater) verwendet wird; und
Figuren 3A und 3B zusammen ein schematisches Diagramm des Impulsdetektors bilden, der von der Vorrichtung des lokalen Netzwerks nach Figur 1 verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 eines lokalen Netzwerks (Local Area Network = LAN), die mit dem Zentralleiter 12 eines Koaxialkabels 14 verbunden ist, dessen Außenmantel 16 in bekannter Weise geerdet ist. Jede aus der Vielzahl von Vorrichtungen ist mit dem Koaxialkabel 14 in im wesentlichen der gleichen Art und Weise wie die Vorrichtung 10 verbunden. Jede Vorrichtung enthält einen Sender 16, der Signale entlang des Koaxialkabels 14 sendet. Die Signale sind digitale Signale und der Sender sendet die Signale, indem er Strom in einer vorgegebenen Richtung durch den Zentralleiter 12 zieht. Die Ströme haben zwei mögliche Amplituden, und der Sender 16 arbeitet derart, daß er manchester-kodierte Signale sendet, die einen Durchschnittsstromd.h., eine Gleichstromkomponente-- ergeben, der unabhängig von der Nachricht ist, die gesendet wird. Das Koaxialkabel 14 wird bezüglich seiner charakteristischen Impedanz an beiden Enden derart abgeschlossen, daß die Nachricht an den anderen Vorrichtungen in der Form einer Serie von zwei negativen Spannungsniveaus auftritt.
Der Sender 16 führt seine Funktion unter der Steuerung einer Schaltung durch, die als "Steuerschaltung" 18 in Figur 1 bezeichnet ist, und die vorrichtungsspezifische Schaltungen zum Ausführen der spezifischen Aufgaben der Vorrichtung 10 hat. Die Steuerschaltung weist weiterhin eine Schaltung auf, die ihr ermöglicht, in Übereinstimmung mit dem Protokoll des lokalen Netzwerk zu sein. In dieser Hinsicht ist es für die Steuerschaltung 18 notwendig, über Signale informiert zu werden, die entlang des Koaxialkabels 14 übertragen werden, und ein Empfänger 20 ist für diesen Zweck vorgesehen. Der Empfänger 20 überwacht die Aktivität auf dem Koaxialkabel 12 und führt gültige Datenpakete der Steuerschaltung 18 zu. Insbesondere antwortet die Empfangsschaltung auf gültige Signale auf dem Kabel 14, in dem sie ein Differenzempfangssignal auf den Empfangs-Ausgangsleitungen 22 erzeugt. Dieses Signal wird mittels eines Übertragers 24 entsprechenden, weiteren Empfangsleitungen 26 zugeführt, die sich von den Empfangsanschlüssen der Steuerschaltung 18 aus erstrecken. Die Empfangsschaltung 20 und die Senderschaltung 16 sind oft zusammen in einer einzigen integrierten Schaltung als Sende/Empfangs-Schaltung vorgesehen, obwohl getrennte, einzelne Komponentenschaltungen auch verwendet werden können.
In Übereinstimmung mit dem CSMA/CD-Protokoll ist es für die Vorrichtung 10 auch notwendig, daß sie über das Auftreten einer Kollision informiert wird, bei der mehr als eine Vorrichtung gleichzeitig versucht, Signale zu senden. Wenn eine Vorrichtung sendet, sind die Ströme, die sie zieht, derart, daß sie Spannungen verursachen, die normalerweise bei zwei Niveaus liegen, nämlich bei -0,2 Volt und -2,05 Volt, so daß die Durchschnittsspannung auf dem Kabel 14 -1,1 Volt beträgt. Wenn zwei oder mehr Vorrichtungen versuchen, gleichzeitig zu senden, ist jedoch der Durchschnittsstrom größer und die Durchschnittsspannung ist negativer als -1,1V. Während ein Vorrichtungssender 10 sendet, überwacht sein Empfänger 20 gleichzeitig das Kabel, um sicherzustellen, daß das Kabel tatsächlich die vorgesehenen Signale überträgt, und er detektiert diese zu hohe Spannung. In Antwort darauf sendet er auf die Leitungen 28 ein Differenzsignal bei 10 MHz aus, das ein zweiter Transformator 30 zu weiteren Leitungen 32 überträgt, um der Steuerschaltung 18 mitzuteilen, daß die Kollision auftritt. Die Steuerschaltung 18 unternimmt dann Schritte, um die Kollision auf herkömmliche Art und Weise zu beheben, was allerdings nicht ein Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Um die Empfangs- und Kollisionssignale über die Leitungen 22 und 28 zu senden, muß der Empfänger 20 eine Leistungszufuhr haben, die an diesen Leitungen anliegt. Im Fall der Leitung 28, wird die Energieversorgung durch die Verbindung über die Lastwiderstände 34 mit einer -9V Quelle angelegt. Dementsprechend kann der Empfänger 20 die Kollisionssignale immer dann erzeugen, wenn er eine Kollision detektiert. In einer herkömmlichen Anordnung würden die Empfangsleitungen 22 auf ähnliche Art und Weise mit Energie versorgt werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden diese Leitungen jedoch mit Lastwiderständen 36 mit einer geschalteten Spannungsquelle in der Form eines Schalttransistors Q12 verbunden, der mit einer -9V Quelle verbunden ist. Die Basis des Transistors Q12 empfängt ein Signal von einem Impulsdetektor 40, der das Kabel 14 überwacht, um positive Impulse zu erfassen. Wenn ein Kurzschluß auf dem Kabel 14 auftritt, verursachen vorauseilende Flanken der Spannungsübergänge, die sich aus der Übertragung mit zwei Niveaus ergeben, positive Spannungsimpulse, und der Impulsdetektor 40 detektiert diese Spannungsimpulse. In Antwort auf diese Impulse schaltet der Impulsdetektor 40, der normalerweise den Transistor Q12 eingeschaltet hält, den Transistor aus, um die Spannungsversorgung von den Empfangsleitung 22 des Empfängers 20 abzutrennen.
Die Steuerschaltung 18 überwacht normalerweise ihre Empfangsleitungen 26, während sie sendet. Sie stellt dadurch sicher, daß die Signale, für die sie den Sender mit dem Senden beauftragt hat, tatsächlich auf dem Kabel 14 erscheinen. Wenn der Impulsdetektor 40 den Transistor Q12 ausschaltet, wird die Spannungsversorgung von den Empfangsleitungen 22 abgetrennt, so daß die Steuerschaltung 18 keine Anzeige darüber empfängt, daß die vorgesehenen Signale auf dem Kabel 14 aufgetreten sind. Ein solcher Verlust an Empfangssignal kann auch durch eine Kollision entstehen, aber die Steuerschaltung 18 wird durch die Leitungen 32 benachrichtigt, wenn eine Kollision aufgetreten ist. Bei Abwesenheit eines solchen Kollisionssignals folgert deshalb die Steuerschaltung 18, daß ein Kurzschluß auf dem Kabel 14 vorhanden ist, und sie unternimmt alles, was geeignet ist, wie z.B. das Ausgeben einer Nachricht auf einer Anzeige 41, daß ein Kurzschluß vorhanden ist.
Dies reduziert stark die Schwierigkeiten, die die Korrektur des Problems begleiten, da die Vorrichtung selbst während ihrer beabsichtigten Übertragung bestimmt, daß das Problem ein Kurzschluß war, und Wartungspersonal kann deshalb das Problem schneller ausmachen.
Die Vorteile der Erfindung werden noch deutlicher, wenn davon ausgegangen wird, daß die Vorrichtung 10 ein Zwischenverstärker ist, der, wie Figur 2 zeigt, das Kabel 14 mit einem anderen Kabelabschnitt 14a verbindet. In einem System des Typs, das in Figur 2 dargestellt ist, empfängt der Zwischenverstärker 10 Signale von einem Kabelabschnitt 14 oder 14a zu einem Zeitpunkt, formt die Signale, um eine Dispersion und einen Kupferverlust auszugleichen, und führt die geformten Signale den weiteren Kabelabschnitt zu. Z.B. kann eine erste LAN-Vorrichtung 41a ein Informationspaket zu einer zweiten Vorrichtung 41b senden. Dazu gibt sie Signale auf den Kabelabschnitt 14 aus. Die zweite Vorrichtung 41b empfängt nicht nur die Signale, sondern auch alle anderen Vorrichtungen am Kabelabschnitt 14, einschließlich des Zwischenverstärkers 10, empfangen die Signale. Auch wenn die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung am gleichen Kabelabschnitt sind, führt der Zwischenverstärker 10 die Signale vom Abschnitt 14 dem Abschnitt 14a zu, da die Vorrichtungen, die am Kabelabschnitt 14a sind, davon abgehalten werden müssen, Pakete zu senden, die für Vorrichtungen am Kabelabschnitt 14 adressiert sind, der belegt ist. Beim Zuführen von Signalen zum Kabelabschnitt 14a veranlaßt der Zwischenverstärker die Vorrichtungen an diesem Abschnitt, Signale zu erfassen, und sich somit von einem Senden zu enthalten.
Der Zwischenverstärker 10 muß auch dazu in der Lage sein, Kollisionen zu übertragen. Man nehme z.B. an, daß die Vorrichtung 41a am Kabel 14 damit beginnt, Signale zu senden, und daß der Zwischenverstärker 10 damit beginnt, entsprechende Signale auf den Kabelabschnitt 14a aus zugeben, wobei er gleichzeitig diesen Abschnitt überwacht, um sicherzustellen, daß die vorgesehenen Signale vorhanden sind. Wenn eine Vorrichtung 41c am Kabelabschnitt 40a damit beginnt, zur gleichen Zeit zu senden, detektiert der Zwischenverstärker eine Kollision und antwortet, indem er seine Sendung am Kabel 14a unterbricht und momentan Signale auf das Kabel 14 sendet, um eine Kollision auf dem Kabel zu erzwingen. Die Vorrichtung 41c, die die Kollision detektiert, die durch den Sendevorgang des Zwischenverstärkers auf das Kabel 14a verursacht wird, stoppt das Aus senden, wie es auch die Vorrichtung 41a macht, die die Kollision detektiert, die durch den nachfolgenden Sendevorgang auf Kabel 14 vom Zwi-Schenverstärker verursacht wird. Eine Behebung der Kollision wird dann in der gewöhnlichen Art und Weise ausgeführt.
Wie abenstehend beschrieben wurde, besteht ein Weg, eine Kollision zu detektieren, darin, eine erhöhte, negative Gleichspannung auf dem Kabel zu detektieren. Einige Zwischenverstärker detektieren jedoch auch Kollisionen durch "Trägerabfall". Wie obenstehend erwähnt wurde, sind die Daten in einem gesendeten Paket manchester-kodiert, und das Ergebnis ist ein Signal, das eine bekannte Gleichstromkomponente und eine Wechselstromkomponente aufweist, deren Energie im wesentlichen in einem Frequenzband mit ungefähr einer Oktav-Breite bei und beginnend mit dem Kehrwert der System-Bitzeit liegt. Das Frequenzband kann z.B. 10-20 MHz betragen. Diese Signalkomponente kann als hochmodulierter Träger betrachtet werden, und ein gleichzeitiges Senden von zwei und mehr Vorrichtungen zwingt diesen Träger intermittierend "abzufallen", d.h. Start und Stop an Stelle einem ständigen Vorhandensein, wie es bei einem normalen Sendevorgang der Fall ist. Die Empfangsleitungen 22 des Zwischenverstärkers übertragen deshalb kein Zustandssignal, und einige Zwischenverstärker detektieren Kollisionen, indem sie eine Unterbrechung auf diesen Leitungen erfassen, während der Zwischenverstärker ein Senden versucht. In Antwort auf eine solche Unterbrechung beginnt deshalb der Zwischenverstärker mit der Kollisionssequenz, die obenstehend erläutert wurde.
Man nehme an, daß der Kabelabschnitt 14a einen Kurzschluß verursacht. Wenn die Vorrichtung 41a an dem Kabelabschnitt 14 versucht, ein Paket zur Vorrichtung 41b am gleichen Abschnitt ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung zu senden, würde sie davon abgehalten werden, auch wenn der Kurzschluß nicht am Kabelabschnitt 14 vorhanden wäre. Der Grund dafür liegt darin, daß die Reflexionen am Kurzschluß am Abschnitt 14a intermittierende Träger-Abfälle verursachen würden, als ob eine Kollision aufgetreten sein würde, und der Zwischenverstärker 10 wurde dementsprechend eine Kollision auf dem Abschnitt 14 erzwingen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung trennt jedoch der Impulsdetektor 40 die Spannungsversorgung von den Empfangsleitungen ab, so daß sie überhaupt kein Signal mehr befördern und dadurch stattdessen einen Kurzschluß wiedergeben, und nicht die intermittierenden Abfälle wiedergeben, die eine Kollision kennzeichnen. Der Zwischenverstärker 10 kann dementsprechend von einer Übertragung der "Kollision" zurück zum Abschnitt 14 absehen, und die Kommunikation zwischen den Vorrichtungen 41a und b kann stattfinden, trotzdem der Kurzschluß am Abschnitt 14a vorhanden ist. Die vorliegende Erfindung vereinfacht deshalb nicht nur die Fehlersuche, sondern ermöglicht auch einen Teilbetrieb eines lokalen Netzwerks, während ein Abschnitt seines Kabels kurzgeschlossen ist.
Die Figuren 3A und 3B zeigen den Impulsdetektor 40. Der Zentralleiter des Koaxialkabels ist mit dem Anschluß 42 verbunden, der das Kabelsignal über einen 1-Kiloohm-Widerstand mit der Basis eines Eingangstransistors Q1 koppelt. Der Transistor Q1 ist mit einer Emitterfolger-Konfiguratian verbunden und treibt 21 Kiloohm an Lastwiderstand, so daß der Impulsdetektor eine hohe Eingangsimpedanz wiedergibt. Die hohe Impedanz wird dazu benötigt, um dem Netzwerkerfordernis nachzukommen, daß eine Vorrichtung weniger als 2,5 Microampere aus dem Kabel zieht.
Der spannungsgeteilte Ausgang der ersten Emitterfolger-Stufe wird mit der Basis eines zweiten Transistors Q2 gekoppelt, der auch in einer Emitterfolger-Konfiguration verbunden ist. Das Ausgangssignal der zweiten Emitter-Folger-Stufe ist mit der Basis eines dritten Transistors Q3 gekoppelt, der ein Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers ist, der ein Differenzpaar von Transistoren Q3 und Q4 und eine Stromquelle 44 enthält, die mit dem Differenzpaar in einer herkömmlichen Differenzverstärkerkonfiguration verbunden ist. Der Differenzverstärker hat eine sehr hohe Verstärkung und keine negative Rückkopplung und wird als analoger Komparator verwendet, dessen anderer Eingang dem Ausgang einer -1,4 Volt Referenzspannungsquelle 46 entspricht. Der Komparatorausgang tritt entlang den Anschlüssen 48 und 50 auf.
Bei normalem Betrieb schalten die Signale, die am Anschluß 42 auftreten während des Sendevorgangs zwischen Nominalniveaus von -0,2 Volt und -2,0 Volt. Das -0,2 Volt Niveau ergibt eine Spannung von 0,9 Volt am Emitter von Q1 und von -2,1 Volt am Emitter von Q3. Da die Spannung an der Basis des Transistors Q3 um 0,7 Volt niedriger ist als die Spannung an der Basis von Q4, ist Q3 ausgeschaltet und Q4 ist in Übereinstimmung mit einem normalen Differenzverstärkerbetrieb eingeschaltet, so daß die Spannung am Anschluß 48 weniger negativ ist als die Spannung am Anschluß 50. Der gleiche Ausgang ergibt sich, wenn die Eingangsspannung am Anschluß 42 auf dem niedrigeren -2,05 Volt Niveau ist.
Wenn ein Kurzschluß auf der Leitung vorhanden ist, reflektiert er Impulse mit positiver Spannung in Antwort auf ins Negative gehende Signalübergänge. Die Amplitude der positiven Impulse, die erwartet werden kann, hängt von der Entfernung des Kurzschlusses von der Vorrichtung 10 ab. Noch für einen Kurzschluß, der 500 m entfernt ist, kann ein positiver Impuls in der Größenordnung von einem Volt in der Amplitude erwartet werden, und der typische Impuls hat ungefähr eine Dauer von 20 nsec. Wenn ein positiver 1 Volt Impuls am Anschluß 42 auftritt, kann eine Spannung von 0,3 Volt am Emitter von Q1 und eine Spannung von -0,7 Volt an der Basis von Q3 erwartet werden. Da diese Spannung die -1,4 Volt an der Basis von Q4 überschreitet, ist die Spannung am Anschluß 48 negativer als die Spannung am Anschluß 50, und zwar eher weniger negativ, als sie normalerweise ist. Dieses Ausgangssignal gibt das Vorhandensein eines positiven Impulses an, und es wird in der Schaltung nach Figur 3B weiter verarbeitet.
Die Anschlüsse 48 und 50 werden auch in der Figur 3B gezeigt, die einen weiteren Differenzverstärker zeigt, dessen Eingänge die Spannungsniveaus der Anschlüsse 48 und 50 sind. Die Signale an den Anschlüssen 48 und 50 werden an die Basen der zwei Emitterfolger-Transistoren Q8 und Q9 angelegt. Die Transistoren Q8 und Q9 ziehen die Niveaus der Differenzausgänge auf Niveaus herunter, die von den pnp-Transistoren Q10 und Q11 benötigt werden, die den zweiten Differenzverstärker bilden. Dieser Verstärker hat einen einseitigen Ausgang, der am Kollektor von Q11 auftritt, dieser Ausgang wird über ein RC-Netzwerk, das aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C1 besteht, der Basis eines weiteren Transistors Q12 zugeführt, dessen Zweck, d.h. die Spannungsversorgung für die Empfangsschaltung 20 ein- und aus zuschalten, zuvor in Verbindung mit Figur 1 beschrieben wurde.
Bevor die Impulsdetektor-Schaltung der Figuren 3A und 3B den positiven Impuls empfängt ist der Anschluß 48 auf hoch und der Anschluß 50 ist auf niedrig, wie zuvor beschrieben wurde, so daß der Transistor Q11 leitet, um eine Freigabespannung an der Basis von Q12 zu erzeugen. Der Transistor Q12 leitet deshalb und führt Versorgungsspannung den Empfangsleitungen 22 der Empfängerschaltung 20 zu. Diese Schaltung kann somit Empfangssignale der Steuerschaltung 18 zuführen.
Wenn der positive Impuls ankommt, geht der Anschluß 48 auf niedrig über und der Anschluß 50 geht auf hoch über, um den Transistor Q11 abzuschalten und den Transistor Q10 einzuschalten. Dies unterbricht den Stromfluß durch den Transistor Q11 und versucht, den Transistor Q12 abzuschalten. Der Kondensator C2 ist jedoch zwischen dem Emitter des Transistors Q2 und dem Kollektor des Transistors Q11 für Zwecke verbunden, die nachfolgend erläutert werden. Wenn der Kondensator C1 nicht vorhanden wäre, würde der Transistor Q12 nicht sotort abschalten. Er würde für eine Zeitdauer eingeschaltet bleiben, die durch die Zeitkonstante der Serienkombination aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 bestimmt ist. Um dieses Ergebnis zu vermeiden, ist der Kondensator C1 vorgesehen, der als ein Wechselstromkurzschluß für den Widerstand R2 wirkt, so daß Q12 sofort abschaltet. Wenn der Transistor Q12 anfangs eingeschaltet ist, besteht der Ladeweg für die Kondensatoren C1 und C2 aus den Kondensatoren C1 und C2 selbst, dem niedrigen Effektivwiderstand des Transistors Q2 und dem Basisemitter-Übergang des Transistors Q12. Dementsprechend schaltet der Transistor Q12 sobald ein Impuls ankommt ab, um die Versorgungsspannung von den Empfangsleitungen 22 abzutrennen, und um dadurch zu verhindern, daß die Steuerschaltung 18 eine Anzeige erhält, daß das Koaxialkabel 14 Signale des lokalen Netzwerks befördert.
Wenn die Impulsdetektorschaltung einen Impuls mit positiver Spannung detektiert, sollte sie die Versorgungsspannung lange genug für den nächsten ankommenden Impuls abgetrennt halten, wenn das Senden fortgesetzt wird. Dies ist der Sinn und Zweck des Kondensators C2. Wenn der positive Impuls zu Ende geht, fällt die Spannung an der Basis, aber die Kondensatoren C1 und C2 verhindern einen sofortigen, entsprechenden Spannungsabfall der Q2-Emitterspannung. Da die Transistoren Q11 und Q12 ausgeschaltet worden sind und der Abfall der Spannung an der Basis von Q2 verursacht hat, daß Q2 auch abgeschaltet ist, enthalten die Entladewege der Kondensatoren C1 und C2 den Widerstand R2, einen Widerstand R3 in der Emitterschaltung von Q2 und einen weiteren Widerstand R4 in der Basisschaltung von Q12. Der effektive Widerstand, der durch diese Widerstände erzeugt wird, ist viel größer als der effektive Widerstand der Ladeschaltungen, die diese Kondensatoren anfangs aufgeladen haben. Die Spannung an der Basis von Q3 nimmt deshalb nur langsam ab, und der Transistor Q12 bleibt deshalb ausgeschaltet, bis die Kondensatoren C1 und C2 Zeit dazu gehabt haben, entladen zu werden.
In Übereinstimmung mit der Manchester-Codierung tritt ein ins Negative gehender Übergang zumindest einmal für alle zwei Bitzeiten auf, so daß ein positiver Impuls so häufig auftritt, wenn das Koaxialkabel 14 kurzgeschlossen ist, und auch die Kondensatoren C1 und C2 werden demnach so oft wieder aufgeladen. Da es mehr als zwei Bitzeiten benötigt, um die Kondensatoren C1 und C2 zu entladen, bleibt die Spannungsversorgung von den Empfangsleitungen 22 solange abgetrennt, solange ein vorgesehenes Senden über das lokale Netzwerk fortgesetzt wird.
Die soeben beschriebene Erfindung stellt eine signifikante Verbesserung über herkömmliche Vorrichtungen lokaler Netzwerke dar. Eine Vorrichtung für ein lokales Netzwerk dieses Typs liefert Diagnoseinformationen, die die Anstrengungen des Wartungspersonals im großen Maße unterstützen. Zudem ermöglicht sie, daß das Netzwerk unter gewissen Umständen in Betrieb bleibt, auch wenn ein Kabelabschnitt kurzgeschlossen ist. Die vorliegende Erfindung stellt somit einen signifikanten Fortschritt im Stand der Technik dar.

Claims

1. Vorrichtung eines lokalen Netzwerks, die zur Verbindung mit einem Kabel (14) eines lokalen Netzwerks ausgelegt ist, wobei die Vorrichtung einen selektiv betreibbaren Sender (16) aufweist, um einen inaktiven Zustand anzunehmen, in welchem er keinen wesentlichen Strom durch das Kabel treibt, und einen aktiven Zustand anzunehmen, in welchem er binäre Signale sendet, indem er selektiv Strom durch das Kabel mit einer von zwei vorgegebenen Amplituden in der gleichen Richtung treibt, damit Spannungen innerhalb vorgegebener Spannungsbereiche von einer vorgegebenen Polarität auf dem Kabel verursacht werden, wenn das Kabel nicht kurzgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin aufweist: eine Kurzschluß-Detektionseinrichtung (40) zum Überwachen des Kabels des lokalen Netzwerks, um einen Impuls mit einer Polarität zu detektieren, die der vorgegebenen Polarität entgegengesetzt ist, während der Sender in seinem aktiven Zustand ist, und zum Erzeugen eines Kurzschluß-Anzeigesignals in Antwort auf einen solchen Impuls.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend:

A. einen Empfänger (20), der durch Anlegen einer Versorgungsspannung betreibbar ist, um das Kabel des lokalen Netzwerks zu überwachen, während der Sender in seinem aktiven Zustand ist, und um auf Spannungen in den vorgegebenen Spannungsbereichen zu antworten, indem Empfangssignale erzeugt werden, wobei der Empfänger keine Empfangssignale erzeugt, wenn die Spannungsversorgung nicht angelegt ist;

B. eine Spannungsversorgungsquelle (Erde, -9 Volt, Q12) zum Anlegen einer Spannung an den Empfänger, die auf das Kurzschluß-Anzeigesignal damit reagiert, die Spannungsversorgung von dem Empfänger zu entfernen, wenn die Kurzschluß-Detektionseinrichtung einen Kurzschluß detektiert, so daß das fehlen eines Empfangssignals während einer Übertragung ein Symptom für einen Kurzschluß ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin:

A. der Empfänger weiterhin eine Kollisions-Anzeigeeinrichtung zum Antworten auf Spannungen enthält, die die vorgegebenen Spannungsbereiche überschreiten, indem ein Kollisionssignal erzeugt wird; und

B. die Vorrichtung weiterhin aufweist eine Steuerschaltung (18), die verbunden ist, um die Empfangs- und Kollisionssignale zu empfangen, zum Erzeugen einer Kurzschluß-Anzeige in Antwort auf das gleichzeitige Fehlen der Empfangs- und Kollisionssignale, wenn der Sender in seinem aktiven Zustand ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin:

A. die Steuerschaltung den Sender selektiv in seinem aktiven Zustand und inaktiven Zustand betreibt, und wenn sie den Sender in seinem aktiven Zustand betreibt, betreibt sie den Sender in vorgegebenen Bit-Zeiten und veranlaßt ihn dazu, in jede Richtung den Strompegel, den er durch das Kabel (3) treibt, zumindest einmal alle zwei Bit-Zeiten zu ändern; und

B. die Kurzschluß-Detektionseinrichtung die Spannungsversorgungseinrichtung vom Anlegen von Spannung an den Empfänger für zumindest zwei Bit- Zeiten abhält, immer dann, wenn sie einen Impuls einer Polarität entgegengesetzt zu der vorgegebenen Polarität detektiert.