DE4304187A1

DE4304187A1 - Verfahren zur Beschleunigung des Zugriffswettbewerbs für an ein Bussystem angeschlossene Stationen in Kommunikations-Vermittlungsanlagen

Info

Publication number: DE4304187A1
Application number: DE19934304187
Authority: DE
Inventors: Werner Schmidt
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Tenovis GmbH and Co KG
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2013-02-13
Also published as: DE4304187B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung des Zu griffswettbewerbs für an ein Bussystem angeschlossene Stationen in Kommunikations-Vermittlungsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wenn mehrere dezentral angeordnete Stationen an ein gemeinsames Bussystem angeschlossen sind, welches zum Informationsaustausch dient, so darf nicht mehr als eine Station gleichzeitig Daten auf das Bussystem senden. Um zu gewährleisten, daß nur eine einzige Station jeweils die Sendeberechtigung hat, findet ein Zugriffswettbewerb statt, nach dessen Beendigung nur eine der Stationen die Zugriffsberechtigung zum gemeinsamen Bussystem erhält.

In der deutschen Patentschrift DE 33 00 260 C2 sind in der Be schreibungseinleitung Verfahren beschrieben, nach denen ein Zu griffswettbewerb stattfinden kann. In der Spalte 1 ist be schrieben, daß jeder Datenstelle eine feste Prioritätszahl mit einer Vielzahl von Binärziffern zugeordnet sein kann. Diese Prioritätszahl wird nacheinander Bit für Bit synchron auf eine sogenannte Konkurrenz-Sammelleitung gesendet. In Spalte 2, 1. Absatz ist beschrieben, daß jede Datenstelle so lange im Wettbewerb bleibt, bis jedes von ihr zugeführte Bit die vorge gebene Beziehung zur logischen Summe der entsprechenden, im Au genblick von den anderen Datenstellen angelegten Bits hat. Wenn sich herausstellt, daß eine oder mehrere der anderen Datenstel len eine höhere Prioritätszahl hat, schaltet sich diejenige Da tenstelle mit einer niedrigeren Prioritätszahl selbst aus dem Wettbewerb aus. Es handelt sich hierbei um ein serielles Zu griffsverfahren, wobei alle Bits einer Prioritätszahl oder Wettbewerbsnummer nacheinander auf die einzige Konkurrenz-Sam melleitung gesendet werden. Der Zugriffswettbewerb ist erst dann abgeschlossen, wenn sämtliche Bits der Prioritätszahl oder Wettbewerbsnummer gesendet worden sind. Erst dann kann festste hen, welche der Datenstellen oder Stationen den Zugriffswettbe werb gewonnen hat und damit die Sendeberechtigung auf das ge meinsame Bussystem hat.

Bei einem derartigen Verfahren wird in Abhängigkeit von der Länge einer Prioritätszahl, d. h. in Abhängigkeit von der An zahl von Bits eine relativ lange Zeit vergehen, bis der Zu griffswettbewerb abgeschlossen ist. Die für einen Zugriffswett bewerb erforderliche Zeit läßt sich bei einem derartigen Ver fahren durch Erhöhen der Taktfrequenz nicht beliebig verkürzen. Bei starkem Verkehrsaufkommen auf einem Bussystem kann es not wendig sein, andere Maßnahmen zur Beschleunigung des Zugriffs wettbewerbs vorzusehen.

In einer vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) herausgegebenen Spezifikation mit dem Titel "Futurebus+" ist angegeben, daß für einen Zugriffswettbewerb mehrere paral lel geführte Leitungen vorgesehen sind. Im Kapitel 5 ab Seite 17, wo die sogenannte Arbitration beschrieben ist, sind nähere Einzelheiten über das auf mehreren Leitungen stattfindende Zu griffswettbewerb-Verfahren angegeben. In jedem Modul, der an ein Bussystem angeschlossen ist, befindet sich ein Logikschalt kreis, womit der Zugriffswettbewerb automatisch gesteuert wird. Ein derartiger Schaltkreis ist auf der Seite 22 abgebildet. Das Beispiel eines Zugriffswettbewerbs mit Hilfe dieses vorgenann ten Schaltkreises wird anhand eines Zeitdiagramms ab Seite 23 beschrieben. Ein Zugriffswettbewerb über parallele Leitungen wird zwar in kürzerer Zeit beendet sein als bei einem seriellen Verfahren über nur eine einzige Leitung, jedoch treten auch hier Verzögerungszeiten auf. Diese Zeiten sind auf Seite 24 im einzelnen angegeben und werden in der Hauptsache durch die Laufzeiten verursacht, welche in den Logikschaltkreisen entste hen. Um eine sichere Auswertung zu gewährleisten, muß eine Schutz zeit vorgegeben werden, welche sich nach der auf Seite 24 unter Punkt 5.1.10 angegebenen Formel berechnen läßt. Erst wenn diese Schutzzeit abgelaufen ist, steht eindeutig fest, welches Modul den Zugriffswettbewerb gewonnen hat. Außerdem ist die Zeit, welche für einen Zugriffswettbewerb benötigt wird, abhän gig von der Anzahl der Bits, die für eine Wettbewerbsnummer er forderlich ist. Je mehr Bitwechsel entsprechend dem Zeitdia gramm auf Seite 23 stattfinden können, desto länger dauert es, bis der Gewinner eines Zugriffswettbewerbs ermittelt ist.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik besteht die Auf gabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Zugriffswettbewerb in kürzester Zeit abgeschlossen werden kann. Mit dem Verfahren soll außerdem erreicht werden, daß die Anzahl der Leitungen und die Anzahl der Zugriffsschritte freizügig wählbar ist, ohne daß die Anordnung geändert werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Merkmalskombination vorgese hen, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei einer gege benen Anzahl von Stationen entweder mit einer Vielzahl von Lei tungen ein sehr kurzer Zugriffswettbewerb oder mit weniger Lei tungen ein etwas länger dauernder Zugriffswettbewerb stattfin den kann, wobei auch dann eine relative kurze Zeit erreichbar ist, wenn mehrere Schritte notwendig sind. Umgekehrt können auch bei einer vorgegebenen Anzahl von Leitungen mehr Stationen betrieben werden, wenn die Zahl der Zugriffsschritte erhöht wird.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 das Anschlußschema der Stationen und der Zugriffsleitungen

Fig. 2 das Blockschaltbild von dem für den Zugriffs wettbewerb zuständigen Teil einer Station

Fig. 3 einige Codetabellen

In der Fig. 1 ist dargestellt, wie die Zugriffsleitungen L1 bis Ln parallel an die einzelnen Stationen ST1 bis STn parallel angeschlossen sind. Die von einer oder mehreren Stationen ST1 bis STn gesendeten Codierungen der jeweiligen Wettbewerbsnummer können demnach sowohl von jeder anderen Station ST1 bis STn und auch von einer Bussystem-Steuerung BST empfangen werden. Dieje nige Station, z. B. ST1, welche eine Codierung sendet, die eine geringere Wertigkeit hat als eine andere auf den Zugriffslei tungen L befindliche Codierung scheidet sofort aus dem Zu griffswettbewerb aus. Somit ergibt sich sofort, daß die Codie rung derjenigen Station ST sich durchsetzt, welche die Wettbe werbsnummer mit der höchsten Wertigkeit hat. Dies wird von der Bussystem-Steuerung BST sofort beim Ende des Zugriffswettbe werbs erkannt.

Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild zeigt den Teil ei ner Station ST, der für den Zugriffswettbewerb zuständig ist. Es ist eine Speicherlogik vorgesehen, die aus einem Wettbe werbsnummernspeicher WNSP, einem Umcodierer UC und einem Multi plexer MUX besteht. Im Wettbewerbsnummernspeicher WNSP ist die einer Station ST zugeordnete Wettbewerbsnummer WN abgelegt. Wenn die Wettbewerbsnummer WN in einer anderen Codierung ge speichert ist als sie für das hier beschriebene Zugriffsverfah ren notwendig ist, so wird im Umcodierer UC ein anderer Code erzeugt, welcher die betreffende Station ST eindeutig identifi ziert. Der an den Umcodierer UC angeschlossene Multiplexer MUX ist nur dann erforderlich, wenn beim Zugriffswettbewerb mehr als ein Zugriffsschritt S vorgesehen werden muß. Die von einer Station ST abzusendende Codierung der Wettbewerbsnummer WN wird an eine Gruppe von Eingängen eines Vergleichers VG angelegt.

Die andere Gruppe von Eingängen des Vergleichers VG ist direkt mit den Zugriffsleitungen L1 bis Ln verbunden. Die Zugriffslei tungen sind, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, parallel an die jeweils gleichartigen Eingänge aller Vergleicher VG der am Bus system angeschlossenen Stationen ST1 bis STn geschaltet.

Wenn ein Zugriffswettbewerb stattfindet, erfolgt ein paralleler Bit-Vergleich, so daß innerhalb des Vergleichers festgestellt werden kann, ob die sich auf den Zugriffsleitungen L1 bis Ln gebildete Summe größer ist als die von der Station ST gesendete Summe der Codierung der Wettbewerbsnummer WN. Wenn dies der Fall ist, wird ein Abschaltbefehl AB an die Zugriffssteuerung ZST der Station ST gesendet, so daß von dort aus die Codierung der Wettbewerbsnummer WN abgeschaltet wird. Die Station ST ist damit aus dem Zugriffswettbewerb ausgeschieden.

In der Fig. 3 sind zwei Beispiele von Codetabellen angegeben, woraus hervorgeht, in welcher Form die Codierung einer Wettbe werbsnummer WN auf die Zugriffsleitungen L1 bis Ln geschaltet werden. In der Codetabelle 1 ist angegeben, daß bei nur wenigen Stationen, z. B. ST1 bis ST3, ebensoviele Zugriffsleitungen L1 bis L3 vorgesehen sind. In diesem Fall wird der Zugriffswettbe werb in nur einem einzigen Schritt durchgeführt. Wie aus der Codetabelle 1 zu ersehen ist, werden nicht alle Möglichkeiten der binären Codierung, welche sich bei 3 Bit ergeben, ausge nutzt. Die Verteilung der Bits auf die einzelnen Zugriffslei tungen L1 bis L3 geschieht in der Weise, daß die erste Station ST1 nur auf der ersten Zugriffsleitung L1 ein Bit sendet. Die zweite Station ST2 sendet jeweils ein Bit auf den Zugriffslei tungen L1 und L2. Die dritte Station ST3 sendet jeweils ein Bit auf allen drei Zugriffsleitungen L1 bis L3. Dadurch ergibt sich, daß niemals die Adresse einer weiteren Station ST entste hen kann, wenn zwei Stationen gleichzeitig ihre Wettbewerbsnum mer WN als Code auf die Zugriffsleitungen L1 bis L3 schalten. Dies bedeutet jedoch, daß bei nur einem einzigen Zugriffs schritt S ebensoviele Zugriffsleitungen L vorgesehen werden müssen, wie Stationen ST vorhanden sind.

Wenn eine größere Anzahl von Stationen ST1 bis STn am Bussystem betrieben werden soll, so ist es zweckmäßig, für den Zugriffs wettbewerb mehrere Zugriffsschritte S vorzusehen. Dabei wird, wie dies aus der Codetabelle 2 hervorgeht, eine aus insgesamt 8 Bit bestehende Codierung der Wettbewerbsnummer WN sozusagen in zwei Etappen auf vier dafür vorgesehene Zugriffsleitungen L1 bis L4 geschaltet. Es sei angenommen, daß die Stationen ST4 und STn gleichzeitig die Codierung ihrer Wettbewerbsnummern WN auf die Zugriffsleitungen L1 bis L4 abgeben. Im ersten Zugriffs schritt S1 wird dabei erkannt, daß diese Stationen ST4 und Stn die Codierung mit der höchsten Wertigkeit anbieten. Alle ande ren Stationen ST, welche eventuell auch die Codierung ihrer Wettbewerbsnummer abgeben, scheiden schon im ersten Zugriffs schritt S1 aus dem Zugriffswettbewerb aus. Beim zweiten Zu griffsschritt S2 ergibt sich dann, daß die Station STn mit der höchsten Wertigkeit ihres Codes der Wettbewerbsnummer WN den Zugriffswettbewerb gewonnen hat.

Durch die Art der Codierung ergibt sich, daß bei zwei Zugriffs schritten wesentlich mehr Stationen, im Beispiel 20, ange schlossen werden können, als dies bei der Anwendung nur eines einzigen Zugriffsschrittes, im Beispiel 4 Stationen, der Fall wäre. Die Anzahl der anschließbaren Stationen läßt sich nach folgender Formel leicht berechnen:

ST = L(L + 1)^S-1

Anhand einiger Berechnungsbeispiele soll nun aufgezeigt werden, wie groß die Anzahl der anschließbaren Stationen ST bei einer vorgegebenen Anzahl von Zugriffsleitungen L und/oder bei einer vorgegebenen Anzahl von Zugriffsschritten S ist.

Es sei angenommen, daß die Codierung, wie sie in der Codeta belle 1 angegeben ist, in zwei Zugriffsschritten S1 und S2 auf die drei Zugriffsleitungen L1 bis L3 geschaltet wird, wobei sich eine Codierung der Wettbewerbsnummer WN mit insgesamt sechs Bit ergibt. Wenn die Anzahl der Zugriffsleitungen L in die Formel eingesetzt wird, und wenn die Anzahl der Schritte mit S bezeichnet wird, so ergibt sich der Ausdruck 3(4)¹ = 12. Es ergibt sich also dann die Anschlußmöglichkeit für 12 Stati onen, die bei einer Codierung der Wettbewerbsnummer mit 6 Bit über 3 Leitungen betrieben werden können.

Unter der Annahme, daß die in Codetabelle 2 angegebene Codie rung verwendet wird und daß ein dritter Zugriffsschritt hinzu gefügt wird, ergibt sich eine Anzahl von Stationen ST = 4(5)² = 100. Die Codierung der Wettbewerbsnummer W& würde dann aus insgesamt 12 Bit bestehen.

Aus den vorgenannten Beispielen ist zu ersehen, daß die Anzahl der in einen Zugriffswettbewerb eingreifenden Stationen deut lich geringer ist, als dies bei einer vorgegebenen Anzahl von Bits für die Codierung der Wettbewerbsnummer WN bei Ausnutzung aller möglichen Kombinationen erreichbar wären. Wenn beispiels weise bei einer Codierung mit 8 Bit im Binärcode 256 Möglich keiten bestehen, so ergeben sich gemäß dem letztgenannten Bei spiel bei dem hier beschriebenen Verfahren nur 100 Möglichkei ten. Es wird jedoch ein Zeitgewinn erzielt, weil bei einem Ver fahren, wie es beispielsweise unter dem Begriff "Futurebus" be schrieben ist, mindestens 4 Schritte erforderlich sind, um ei nen eindeutigen Gewinner des Zugriffswettbewerbs zu ermitteln.

Bei einer vorgegebenen Anzahl von Stationen ST, die an einem Bussystem betrieben werden sollen und deshalb in den Zugriffs wettbewerb eingreifen müssen, kann bestimmt werden, wie viel Zugriffsleitungen L vorgesehen werden sollen. Daraus läßt ich errechnen, wieviele Schritte notwendig sind, um den Zugriffs wettbewerb für die vorgegebene Anzahl von Stationen ST zu er möglichen. Es kann jedoch auch vorgegeben werden, wieviele Zu griffsschritte maximal zulässig sein sollen. Daraus ergibt sich dann, wieviele Zugriffsleitungen L für die vorgegebene Anzahl von Stationen ST erforderlich sind. Somit ist bei diesem Ver fahren eine frei zügige Wahl entweder der Anzahl von Zugriffs leitungen L oder der Anzahl von Zugriffsschritten S möglich.

Claims

1. Verfahren zur Beschleunigung des Zugriffswettbewerbs für an ein Bussystem angeschlossene Stationen in Kommunikations- Vermittlungsanlagen, wobei während des Zugriffswettbewerbs eine oder mehrere sendewillige Stationen ihre Wettbewerbs nummern auf einer oder mehreren dazu bestimmten Leitungen senden, und diejenige Station den Zugriff zu dem Bussystem erhält, deren Wettbewerbsnummer die höchste Wertigkeit hat,
dadurch gekennzeichnet,
daß die codierte Wettbewerbsnummer (WN) jeweils ganz oder teilweise parallel auf mehrere Zugriffsleitungen (L) ge schaltet wird,
daß in jeder Station (ST1 bis STn) ein Vergleicher (VG) vor gesehen ist, der an die Zugriffsleitungen (L1 bis Ln) ange schlossen ist und feststellt, ob eine gesendete Wettbewerbs nummer (WN) eine kleinere Wertigkeit hat als eine auf den Zugriffsleitungen (L1 bis Ln) befindliche Codierung,
daß in diesem Fall eine Station (z. B. ST1) vom weiteren Zu griffswettbewerb sofort ausgeschlossen wird
und daß die Codierung so gewählt wird, daß die auf den Zu griffsleitungen (L1 bis Ln) sich bildende Summe direkt der höchstwertigen gesendeten Wettbewerbsnummer (WN) entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigen, z. B. drei Stationen (ST1 bis ST3), der Zu griffswettbewerb mit nur einem einzigen Zugriffsschritt (S) abgeschlossen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei vielen Stationen (ST1 bis STn) eine aus viele Bits bestehende Wettbewerbsnummer (WN) in mehrere Bitgruppen auf geteilt wird, deren jeweilige Anzahl von Bits der Anzahl von Zugriffsleitungen (L) entspricht,
daß diese Bitgruppen der Wettbewerbsnummer (WN) nacheinander auf die Zugriffsleitungen (L) beschaltet werden,
so daß für eine größere Anzahl von Stationen (ST1 bis STn) der Zugriffswettbewerb nach wenigen Zugriffsschritten (S) abgeschlossen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zugriffsleitungen (L) und/oder die Anzahl der Zugriffsschritte (S) in Abhängigkeit von der Anzahl der Stationen (ST1 bis STn), bzw. der Länge der Wettbewerbsnum mer (WN) und der zur Verfügung stehenden Zeit und in Bezie hung zueinander frei wählbar ist.