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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung des Zugriffswettbewerbs
für an
ein Bussystem angeschlossene Stationen in Kommunikations-Vermittlungsanlagen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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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.
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In
der deutschen Patentschrift
DE
33 00 260 C2 sind in der Beschreibungseinleitung Verfahren beschrieben,
nach denen ein Zugriffswettbewerb stattfinden kann. In der Spalte
1 ist beschrieben, 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 vorgegebene Beziehung
zur logischen Summe der entsprechenden, im Augenblick von den anderen
Datenstellen angelegten Bits hat. Wenn sich herausstellt, daß eine oder mehrere
der anderen Datenstellen 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 Zugriffsverfahren,
wobei alle Bits einer Prioritätszahl oder
Wettbewerbsnummer nacheinander auf die einzige Konkurrenz-Sammelleitung
gesendet werden. Der Zugriffswettbewerb ist erst dann abgeschlossen, wenn
sämtliche
Bits der Prioritätszahl
oder Wettbewerbsnummer gesendet worden sind. Erst dann kann feststehen,
welche der Datenstellen oder Stationen den Zugriffswettbewerb gewonnen
hat und damit die Sendeberechtigung auf das gemeinsame Bussystem
hat.
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Bei
einem derartigen Verfahren wird in Abhängigkeit von der Länge einer
Prioritätszahl,
d. h. in Abhängigkeit
von der Anzahl von Bits eine relativ lange Zeit vergehen, bis der
Zugriffswettbewerb abgeschlossen ist. Die für einen Zugriffswettbewerb
erforderliche Zeit läßt sich
bei einem derartigen Verfahren durch Erhöhen der Taktfrequenz nicht
beliebig verkürzen.
Bei starkem Verkehrsaufkommen auf einem Bussystem kann es notwendig
sein, andere Maßnahmen
zur Beschleunigung des Zugriffswettbewerbs vorzusehen.
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In
einer vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
herausgegebenen Spezifikation mit dem Titel "Futurebus+" ist angegeben, daß für einen Zugriffswettbewerb
mehrere parallel 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 Zugriffswettbewerb-Verfahren angegeben.
In jedem Modul, der an ein Bussystem angeschlossen ist, befindet
sich ein Logikschaltkreis, womit der Zugriffswettbewerb automatisch
gesteuert wird. Ein derartiger Schaltkreis ist auf der Seite 22 abgebildet.
Das Beispiel eines Zugriffswettbewerbs mit Hilfe dieses vorgenannten
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 entstehen. Um eine sichere Auswertung zu gewährleisten,
muß eine
Schutzzeit 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, abhängig
von der Anzahl der Bits, die für
eine Wettbewerbsnummer erforderlich ist. Je mehr Bitwechsel entsprechend
dem Zeitdiagramm auf Seite 23 stattfinden können, desto länger dauert es,
bis der Gewinner eines Zugriffswettbewerbs ermittelt ist.
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Aus
der WO 90/15493 ist ein Verfahren für einen Zugriffswettbewerb
für an
ein Bussystem angeschlossene Stationen in einem Kommunikationssystem
bekannt, bei dem während
des Zugriffswettbewerbs eine oder mehrere sendewillige Stationen (Karten
bzw. Platinen) codierte Wettbewerbsadressen auf einer oder mehreren
dazu bestimmten Leitungen senden und diejenige Station den Zugriff
zu dem Bussystem erhält,
deren Adresse die höchst Wertigkeit
hat. Dieses Verfahren ist bei einer großen Anzahl von Stationen noch
relativ zeitaufwendig.
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Ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik besteht die Aufgabe 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.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist eine Merkmalskombination vorgesehen, wie sie
im Patentanpruch 1 angegeben ist.
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Damit
wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei einer gegebenen Anzahl
von Stationen entweder mit einer Vielzahl von Leitungen ein sehr
kurzer Zugriffswettbewerb oder mit weniger Leitungen ein etwas länger dauernder
Zugriffswettbewerb stattfinden 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.
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Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigt
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1 das
Anschlußschema
der Stationen und der Zugriffsleitungen
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2 das
Blockschaltbild von dem für
den Zugriffs Wettbewerb zuständigen
Teil einer Station
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3 einige
Codetabellen
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In
der 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. Diejenige Station, z.
B. ST1, welche eine Codierung sendet, die eine geringere Wertigkeit
hat als eine andere auf den Zugriffsleitungen L befindliche Codierung
scheidet sofort aus dem Zugriffswettbewerb aus. Somit ergibt sich
sofort, daß die
Codierung derjenigen Station ST sich durchsetzt, welche die Wettbewerbsnummer
mit der höchsten
Wertigkeit hat. Dies wird von der Bussystem-Steuerung BST sofort
beim Ende des Zugriffswettbewerbs erkannt.
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Das
in 2 dargestellte Blockschaltbild zeigt den Teil
einer Station ST, der für
den Zugriffswettbewerb zuständig
ist. Es ist eine Speicherlogik vorgesehen, die aus einem Wettbewerbsnummernspeicher
WNSP, einem Umcodierer UC und einem Multiplexer MUX besteht. Im
Wettbewerbsnummernspeicher WNSP ist die einer Station ST zugeordnete Wettbewerbsnummer
WN abgelegt. Wenn die Wettbewerbsnummer WN in einer anderen Codierung
gespeichert ist als sie für
das hier beschriebene Zugriffsverfahren notwendig ist, so wird im
Umcodierer UC ein anderer Code erzeugt, welcher die betreffende
Station ST eindeutig identifiziert. 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.
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Die
andere Gruppe von Eingängen
des Vergleichers VG ist direkt mit den Zugriffsleitungen L1 bis
Ln verbunden. Die Zugriffsleitungen sind, wie dies aus 1 hervorgeht,
parallel an die jeweils gleichartigen Eingänge aller Vergleicher VG der
am Bussystem angeschlossenen Stationen ST1 bis STn geschaltet.
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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.
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In
der 3 sind zwei Beispiele von Codetabellen angegeben,
woraus hervorgeht, in welcher Form die Codierung einer Wettbewerbsnummer
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 Zugriffswettbewerb
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, ausgenutzt. Die Verteilung der Bits
auf die einzelnen Zugriffsleitungen 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 Zugriffsleitungen
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 entstehen kann, wenn zwei
Stationen gleichzeitig ihre Wettbewerbsnummer WN als Code auf die
Zugriffsleitungen L1 bis L3 schalten. Dies bedeutet jedoch, daß bei nur
einem einzigen Zugriffsschritt S ebensoviele Zugriffsleitungen L
vorgesehen werden müssen,
wie Stationen ST vorhanden sind.
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Wenn
eine größere Anzahl
von Stationen ST1 bis STn am Bussystem betrieben werden soll, so ist
es zweckmäßig, für den Zugriffswettbewerb
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 Zugriffsschritt
S1 wird dabei erkannt, daß diese
Stationen ST4 und Stn die Codierung mit der höchsten Wertigkeit anbieten.
Alle anderen Stationen ST, welche eventuell auch die Codierung ihrer
Wettbewerbsnummer abgeben, scheiden schon im ersten Zugriffsschritt
S1 aus dem Zugriffswettbewerb aus. Beim zweiten Zugriffsschritt
S2 ergibt sich dann, daß die
Station STn mit der höchsten Wertigkeit
ihres Codes der Wettbewerbsnummer WN den Zugriffswettbewerb gewonnen
hat.
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Durch
die Art der Codierung ergibt sich, daß bei zwei Zugriffsschritten
wesentlich mehr Stationen, im Beispiel 20, angeschlossen 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
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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.
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Es
sei angenommen, daß die
Codierung, wie sie in der Codetabelle 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 Stationen, die bei einer Codierung
der Wettbewerbsnummer mit 6 Bit über
3 Leitungen betrieben werden können.
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Unter
der Annahme, daß die
in Codetabelle 2 angegebene Codierung verwendet wird und daß ein dritter
Zugriffsschritt hinzugefügt
wird, ergibt sich eine Anzahl von Stationen ST = 4(5)2 =
100. Die Codierung der Wettbewerbsnummer WN würde dann aus insgesamt 12 Bit
bestehen.
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Aus
den vorgenannten Beispielen ist zu ersehen, daß die Anzahl der in einen Zugriffswettbewerb
eingreifenden Stationen deutlich geringer ist, als dies bei einer
vorgegebenen Anzahl von Bits für die
Codierung der Wettbewerbsnummer WN bei Ausnutzung aller möglichen
Kombinationen erreichbar wären.
Wenn beispielsweise bei einer Codierung mit 8 Bit im Binärcode 256
Möglichkeiten
bestehen, so ergeben sich gemäß dem letztgenannten
Beispiel bei dem hier beschriebenen Verfahren nur 100 Möglichkeiten.
Es wird jedoch ein Zeitgewinn erzielt, weil bei einem Verfahren,
wie es beispielsweise unter dem Begriff "Futurebus" beschrieben ist, mindestens 4 Schritte
erforderlich sind, um einen eindeutigen Gewinner des Zugriffswettbewerbs
zu ermitteln.
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Bei
einer vorgegebenen Anzahl von Stationen ST, die an einem Bussystem
betrieben werden sollen und deshalb in den Zugriffswettbewerb eingreifen
müssen,
kann bestimmt werden, wie viel Zugriffsleitungen L vorgesehen werden
sollen. Daraus läßt ich errechnen,
wieviele Schritte notwendig sind, um den Zugriffswettbewerb für die vorgegebene
Anzahl von Stationen ST zu ermöglichen.
Es kann jedoch auch vorgegeben werden, wieviele Zugriffsschritte maximal
zulässig
sein sollen. Daraus ergibt sich dann, wieviele Zugriffsleitungen
L für die
vorgegebene Anzahl von Stationen ST erforderlich sind. Somit ist
bei diesem Verfahren eine freizügige
Wahl entweder der Anzahl von Zugriffsleitungen L oder der Anzahl
von Zugriffsschritten S möglich.