DE4424511A1 - Verfahren und Gerät zum Betreiben von Datennetzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Datennetzen mit einem Einschubkarten-Steckpätze aufwei­ senden Verteilgerät. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gerät zum Betreiben von Datennetzen.

Für Datenverteilnetze werden heutzutage im wesentlichen zwei Buszugriffsverfahren verwendet, nämlich das CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)- und das sogenannte Token-Passing-Verfahren. Derartige Bussy­ steme sind beispielsweise in "Regelungstechnische Pra­ xis", 26. Jahrgang, 1984, Heft 6 und 7 beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein nach dem CSMA/CD-Zugriffsverfahren ar­ beitendes Datennetz, etwa ein Ethernet-Netz, gemäß der IEEE 802.3-Norm in schematischer Darstellung. Die einzel­ nen Rechner oder Teilnehmer T_i sind jeweils mit einem Bus 1 bzw. 2 verbunden, wobei die Bus 1, 2 gegebenenfalls über einen Zwischenverstärker oder Repeater R miteinander in Verbindung stehen. Bei derartigen Datenverteilnetzen greifen alle Teilnehmer gleichzeitig auf ein logisches Netz zu. Ein sendewilliger Teilnehmer hört das Medium auf Datenverkehr ab. Wenn dieser Teilnehmer bzw. Rechner feststellt, daß kein Datenverkehr auf dem Netz auftritt, beginnt seine Übertragung. Sollten gleichzeitig mehrere Teilnehmer zu senden beginnen, wird diese Kollision er­ kannt und das Senden unterbrochen. Nach einer zufälligen Wartezeit wird erneut versucht, zu senden.

Fig. 2 zeigt schematisch ein ringförmiges Netz, das nach dem Token Passing-Zugriffsverfahren arbeitet. Bei diesem Verfahren läuft ein Datenrahmen, das sogenannte "Token" 21 als Freitoken durch ein ringförmiges Netz 22, an dem Teilnehmer bzw. Rechner 23, 24, 25, 26 angeschlossen sind (vgl. Fig. 2a). Die sendewillige Station 23 (vgl. Fig. 2b) muß warten, bis sie an dem Ringnetz 22 das Token 21 empfängt. Das Token wird gelöscht und der Teilnehmer 23 beginnt zu senden, d. h. Daten 27 in das Ringnetz 22 ein­ zuspeisen, die umlaufen und von einem der anderen Teil­ nehmer 24, 25 oder 26 vom Ringnetz 22 genommen werden können. Nach Übertragung der Daten 27 wird wiederum ein neues Token 21 (vgl. Fig. 3c) auf dem Ringnetz 22 gene­ riert. Wenn einer der übrigen Teilnehmer 24, 25, 26 die vom Teilnehmer 23 gesendeten Daten 27 nicht vom Ringnetz 22 nimmt, müssen diese Daten auf dem Ringnetz 22 nach ei­ nem Umlauf vom sendenden Teilnehmer 23 gelöscht werden.

Als weitere Beispiele für ringförmige Netze seien weiter­ hin Datennetze mit Doppelring-Struktur (zum Beispiel das Netz ANSI-X3T9.5 FDDI) genannt, die prinzipiell genau so wie die ringförmigen Netze entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Zugriffsverfahren arbeiten. Derartige Dop­ pelringnetze unterscheiden sich demgegenüber lediglich dadurch, daß ein redundanter zweiter Ring vorgesehen ist, auf den im Fehlerfalle, beispielsweise bei Ausfall einer Station oder bei Unterbrechung einer Verbindung, umge­ schaltet werden kann, um die Ausfallsicherheit zu verbes­ sern.

Für derartige zuvor beschriebene Datennetze sind Verteil­ geräte bekannt, um mehrere Datennetze gleichzeitig be­ treiben zu können. Fig. 3 zeigt als Verteilgerät einen Sternkoppler für Datennetze, die nach dem CSMA/CD Zu­ griffsverfahren arbeiten. Bei derartigen auch als Stern­ koppler bezeichneten Verteilgeräten ist - wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist - eine durchgehende Busleitung 31 vorgesehen, auf die sämtliche Einschubkar­ ten E1 bis E10 direkt zugreifen. Ein derartiger Stern­ koppler arbeitet also im Prinzip auf dieselbe Weise wie das einzelne Bussystem selbst, so daß dann, wenn die Ein­ schubkarten E1, ES und E7 den CSMA/CD-Datennetzen 32, 33, 34 zugeordnet sind, eine Verbindung unter diesen Daten­ netzen hergestellt wird. Ein Beispiel für einen derarti­ gen Sternkoppler ist das Gerät BICC/3COM ISOLAN Modular Repeater. Derartige Verteilgeräte lassen jedoch die Auf­ teilung der Einschubkarten in mehrere unabhängige Teil­ netze nicht zu, was häufig wünschenswert ist.

Fig. 4 zeigt ein modulares Verteilgerät für ringförmige Netze 42, 43, 44, 45 in schematischer Darstellung, wel­ ches beispielsweise von der Firma National Semiconductor angeboten wird. An jedem Steckplatz ist jeweils ein akti­ ves Schaltelement 41i vorgesehen. Ist nun eine Einschub­ karte, zum Beispiel E1 an einem Steckplatz vorhanden, so schaltet das Schaltelement 41-1 dieses Steckplatzes die Daten vom Ausgang der benachbarten Karte, in diesem Falle der Karte E10, auf den Eingang der Karte E1 und den Aus­ gang der Steckkarte E1 auf den Eingang der nächsten, vor­ handenen Karte E2, und sofort. Ist ein Steckplatz nicht mit einer Einschubkarte bestückt, vergleiche die Steck­ plätze E3, ES, E6, E7 und E9, so schaltet das diesen Steckplätzen zugeordnete Schaltelement 41-3, 41-5, 41-6, 41-7, 41-9, 41-10 das Signal jeweils auf den nächsten Steckplatz weiter. Auch bei einem derartigen Verteilgerät ist eine Aufteilung der Einschubkarten bzw. der ringför­ migen Netze in mehrere unabhängige Teilnetze nicht mög­ lich. Darüber hinaus sind aktive Schaltelemente erforder­ lich, die auch auf die weiteren Parameter, wie die Bit­ rate, die Taktfrequenz usw., des Datennetzes angepaßt sein müssen, die am Verteilgerät angeschlossen sind.

Weiterhin sind Verteilgeräte bekannt, die für den gleich­ zeitigen Betrieb von Datennetzen unterschiedlicher Zu­ griffsverfahren vorgesehen sind. Ein Beispiel ist in Fig. 5 gezeigt und wird in Zusammenhang mit den erfindungsge­ mäßen Merkmalen später beschrieben. Derartige Verteilge­ räte verwenden üblicherweise eine Kombination aus den in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellten Konzepten. So kann beispielsweise ein Verteilgerät, das drei getrennte Busleitungen für CSMA/CD-Datennetze enthält, sowie zwei getrennte Leitungen mit aktiven Schaltelementen eben ge­ nauso viele getrennte Netze realisieren, wobei jedoch die Eigenschaften jedes einzelnen Datennetzes festliegen. Durch die festgelegte Struktur des Verteilgerätes ist keine frei wählbare Einteilung möglich. Darüber hinaus ist der Fertigungsaufwand hoch, da für n getrennte Daten­ netze auch n unabhängige Busleitungen auf dem Bussystem vorhanden sein müssen.

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung von Verteilge­ räten für mehrere Netze gleicher oder unterschiedlicher Zugriffsverfahren liegt in der Verwendung von Zeitmulti­ plex-Verfahren. Hierbei wird die Übertragungskapazität der Busleitung in kleine Zeitschlitze unterteilt und je­ der Einschubkarte sind gewisse Zeitschlitze fest zuge­ teilt. Durch unterschiedliche Nutzung der Zeitschlitze können daher mehrere Datennetze, auch Datennetze mit un­ terschiedlichen Zugriffsverfahren realisiert werden. Der Nachteil einer solchen Lösung besteht jedoch darin, daß der Zugriff auf den Bus mit einer sehr hohen Übertra­ gungsrate erfolgen muß.

Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: Ein Verteilgerät mit zehn Steckplätzen für zehn Einschubkarten soll ring­ förmige Netze mit einer Bitrate von 125 MBit/s unterstüt­ zen können. Werden alle Steckplätze mit Einschubkarten für ein solches Netz bestückt, so müssen insgesamt 1,25 GBit/s übertragen werden, es liegt nämlich jeweils eine 125 MBit/s-Übertragung zwischen jeder Steckkarte vor. Der Zugriff jeder Steckkarte auf den Bus muß daher mit dieser sehr hohen Bitrate erfolgen, selbst wenn das dieser Steckkarte zugeordnete Datennetz zum Beispiel nur mit 4 MBit/s arbeitet. Der technische Aufwand für derartige Verteilgeräte ist daher extrem hoch. Darüber hinaus ist eine nachträgliche Erweiterung auf schnellere Datennetze nicht möglich.

Aus der DE-A-41 29 332 ist ein Bussystem für bestückbare Baugruppenträger bekannt, wobei ein die Baugruppen ver­ bindender globaler Bus sowie ein die benachbarten Steck­ plätze einer Baugruppe verbindender lokaler Bus vorgese­ hen ist. Über eine Einschubkarte wird dabei der lokale Bus jeweils zum benachbarten Steckplatz verlängert. Eine Verbindung zwischen Einschubkarten auf beliebige Steck­ plätze ist damit nicht möglich. Ein nicht mit einer Schubkarte belegter Steckplatz unterbricht nämlich zwangsläufig die Verbindung zwischen den sich links und rechts der Lücke befindenden Karten.

Aus der WO-A-93/03442 ist ein Multiboard-Multiprozessor- Verbindungssystem zum Verbinden mehrerer im wesentlichen übereinstimmender Schaltungsbaugruppen möglich, die nebeneinander angeordnet sind und durch entsprechende Kontaktierungen zwischen den Baugruppen in Verbindung stehen. Die Schaltungsbaugruppen befinden sich dabei physikalisch in einer Reihe, sind jedoch logisch zweidimensional angeordnet. Die Verbindung zwischen den einzelnen Schaltungsbaugruppen erfolgt dabei über ein Steckersystem an der Schaltungs-Baugruppe ohne Backplane, also ohne eine gemeinsame Bus-Leitung. Die Bestückung der Schaltung mit den jeweils benötigten Steckverbindungen erfolgt dabei manuell vor Inbetriebnahme dieses Geräts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben von Datennetzen und ein Verteilgerät, auch Konzentrator genannt, anzugeben bzw. zu schaffen, mit dem Datennetze gleicher oder auch unterschiedlicher Zugriffs­ verfahren und Struktur gleichzeitig und unabhängig von­ einander betrieben werden können.

Die gestellte Aufgabe wird mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 gelöst. Durch diese erfindungsgemäße Maß­ nahme ist es nun mehr möglich, Einschubkarten gleichzei­ tig zu verwenden, die Datennetzen unterschiedlichster Zu­ griffsverfahren zugeordnet sind, wobei unabhängig vonein­ ander mehrere Netze gleicher oder unterschiedlicher Zu­ griffsverfahren gleichzeitig betrieben werden können. Ein nach diesem Verfahren arbeitendes Verteilgerät ist daher für bus-, stern- und/oder ringförmige Datennetze glei­ chermaßen geeignet. Dadurch, daß jeder Steckplatz und da­ mit auch jede Einschubkarte Daten aller anderen Steck­ plätze und damit aller anderen Einschubkarten - soweit sie vorhanden sind - erhält, ist ein gleichzeitiger Be­ trieb von Datennetzen sowohl gleicher als auch unter­ schiedlicher Zugriffsverfahren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich. Durch unterschiedliche Auswahlkriteri­ en oder -mechanismen auf den Einschubkarten können gleichzeitig mehrere unabhängige Datennetze in Bus-, Stern- oder Ringform gebildet und betrieben werden.

Bei Einstecken einer Einschubkarte in einen beliebigen Steckplatz des Verteilgeräts tritt diese Karte in Kommu­ nikation mit den Einschubkarten, die in den anderen Steckplätzen stecken. Die anderen Steckkarten stellen da­ bei der neu eingeschobenen Einschubkarte ihre Identifi­ zierungsdaten, vorzugsweise die Steckplatznummer und die Art der Netzstruktur, also ob es sich beispielsweise um eine Bus-, eine Ring-, oder eine Stern-Systemkarte han­ delt, bereit. Auf die gleiche Weise erhält die neu einge­ schobene Einschubkarte die Identifizierungsdaten der üb­ rigen, bereits eingesteckten Einschubkarten bereitge­ stellt. Die Verbindung mit der entsprechenden Einschub­ karte bzw. den entsprechenden Einschubkarten mit gleicher Topologie wird dabei einschubkartenseitig gesteuert, d. h. die Einschubkarten weisen aktive Schaltungsteile auf, die diese Steuerung und die Verbindung mit den jeweiligen an­ deren, topologiegleichen Steckplätzen über das gemein­ same, passive Bussystem herstellen.

Im Falle, daß mehrere Datennetze mit gleicher Struktur bzw. gleichem Zugriffsverfahren vorhanden sind, wird der Einsteckkarte eine Netznummer zugewiesen, die der Netz­ nummer des entsprechenden Netzes entspricht. Die Netznum­ mer ist entweder hardwaremäßig an der Einsteckkarte, beispielsweise über Dipschalter, aber auch softwaremäßig über einen Rechner einstellbar werden.

Mit dem neuen Verfahren kann ein Verteilgerät mit passiven Bussystemen oder Verteilbackplanes betrieben werden, wobei das Bussystem, welches auf einer Busplatine angeordnet ist, keinerlei aktive Bauelemente oder Schal­ ter aufweisen muß. Das Bussystem für ein derartiges er­ findungsgemäßes Verfahren ist daher denkbar einfach und für alle Topologien und Netzstrukturen gleichermaßen geeignet. Das Zugriffsverfahren bzw. die Verbindung der Einschubkarten untereinander erfolgt dabei in Abhängig­ keit von der Topologie bzw. der Netzstruktur der jeweili­ gen Einschubkarten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind unterschiedliche Zugriffsverfahren und Strukturen gleichzeitig und insbesondere auch unabhängig voneinander betreibbar. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Verteilgerät also sowohl für bus-, ring- als auch stern­ förmige Verteilsysteme bzw. Datensätze geeignet.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen gruppieren sich die Datennetze gleicher Struktur automatisch zusammen. Mehrere Datennetze gleicher Struktur können dabei gleich­ zeitig und unabhängig voneinander betrieben werden. Durch Hardware- bzw. Schaltereinstellungen, aber auch durch Softwareeinstellungen können die jeweiligen Einschubkar­ ten bestimmten Datennetzen zugeordnet werden.

Die einzelnen Einschubkarten tauschen untereinander Kon­ figurationsinformationen, beispielsweise über eine globa­ le Busleitung aus, mittels denen der Zugriff der jeweili­ gen Einschubkarten auf das passive Bussystem bzw. das Backplane gesteuert wird.

Vorzugsweise erhält jeder Steckplatz über jeweils einen vorgegebenen Empfangsanschluß Daten von jedem anderen Steckplatz. Durch den vorgegebenen, definierten Empfangs­ anschluß für die Daten, die von den jeweils anderen Steckplätzen gesendet werden, ergibt sich eine eindeutige Zuordnung jedes Empfangssignals zu der entsprechenden Einschubkarte, die das Signal gesendet hat. Die Zuordnung erfolgt in diesem Falle relativ zum jeweiligen Steck­ platz.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Zuordnung der Empfangssignale zu den entsprechenden Einschubkarten, die das Signal gesen­ det haben, auch absolut zugeordnet werden, indem jeder Steckplatz eine Adresse besitzt, über die die Empfangssi­ gnale dem jeweiligen sendenden Steckplatz zugeordnet wer­ den.

Dadurch, daß erfindungsgemäß jeder Steckplatz Daten von jedem anderen Steckplatz zugeleitet erhält, ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung möglich, daß die Emp­ fangssignale eines Steckplatzes einem Auswahlkriterium und/oder einer logischen Verknüpfung unterzogen werden. Auf diese Weise können durch entsprechende Auswahl der für die jeweilige Karte relevanten Empfangssignale belie­ big viele Netze in beliebigen Strukturen zusammengefaßt werden. Dadurch fallen alle Einschränkungen hinsichtlich der Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Datennetze mit unterschiedlichen Zugriffsverfahren weg, und zwar so­ wohl hinsichtlich der Netzstruktur selbst als auch hin­ sichtlich weiterer Paramater, wie zum Beispiel der Bit­ rate, der Datenformate usw. Darüber hinaus können auch zukünftige Datennetze, egal welcher Struktur gleichzeitig bzw. zusätzlich mit diesem Verfahren betrieben werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist also auch für zukünf­ tige Entwicklungen offen. Durch rein kombinatorische Aus­ wahl der relevanten Empfangssignale können also unter­ schiedliche Plätze auch mit völlig unterschiedlichen Da­ tenraten oder Protokollen arbeiten.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, wenigstens ein Empfangssignal eines Steckplatzes auszuwählen. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Steckplätzen für Einschub­ karten von ringförmigen Netzen, wobei vorzugsweise das­ jenige Empfangssignal exklusiv ausgewählt wird, das von der nächstbenachbarten Einschubkarte in Datenflußrichtung oberhalb des jeweiligen Steckplatzes gesendet wird.

Im Falle von Datennetzen nach dem CSMA/CD-Zugriffsverfah­ ren werden die Empfangssignale eines Steckplatzes durch Veroderung zusammengefaßt, die von Einschubkarten für nicht ringförmige Netze gesendet werden.

Mit einem Gerät zum Betreiben von Datennetzen mit Steck­ plätzen wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß auch durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Die im Zusam­ menhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegebenen Vorteile ergeben sich auch mit diesem erfindungsgemäßen Gerät. Jedem Steckplatz steht eine oder mehrere Sendelei­ tungen exklusiv zur Verfügung, die von allen anderen Kar­ ten als Empfangsleitungen genützt werden.

Obgleich die Verbindungen zwischen den Sendeanschlüssen der Steckplätze und deren Empfanganschlüssen auch mittels einer logischen Schaltung vorgenommen werden kann, ist es besonders vorteilhaft, diese Verbindung durch eine feste Verdrahtung zu realisieren.

Vorzugsweise sind n Steckplätze vorgesehen und jeder Steckplatz weist jeweils einen Sendeanschluß und (n-1) Empfangsanschlüsse auf. Auf diese Weise ergibt sich eine matrixähnliche Struktur der Anschlüsse des erfindungsge­ mäßen Konzentrators.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Sendeanschluß des i-ten Steckplat­ zes über eine gemeinsame Leitung mit dem ersten Empfangs­ anschluß des (i+1)-ten Steckplatzes, dem zweiten Emp­ fangsanschluß des (i+2)-ten Steckplatzes, . . . , und dem (n-1)-ten Empfangsanschluß des (i-n)ten Steckplatzes ver­ bunden ist. Es ergeben sich dadurch also n schräg verlau­ fende Matrixleitungen auf der matrixähnlichen Struktur. Dadurch ergibt sich eine eindeutige Zuordnung jedes Emp­ fangssignals zu den entsprechenden Einschubkarten, die das Sendesignal gesendet hat.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jedem Steckplatz eine Adresse zugeord­ net. Durch die Berücksichtigung einer auf dem Bussystem vorhandenen Steckplatz-Adresse ergibt sich eine absolute Zuordnung der jeweiligen Empfangssignale zu den entspre­ chenden Einschubkarten, das Sendesignale senden.

Besonders vorteilhaft ist eine Signalauswahlschaltung zur Auswahl der Empfangssignale jedes Steckplatzes. Vorzugs­ weise sind die Signalauswahlschaltungen auf den Einschub­ karten vorgesehen. Wie bereits beschrieben, sind dadurch rein kombinatorische Auswahlmöglichkeiten der relevanten Empfangssignale erreichbar, so daß unterschiedliche Netze auch mit völlig unterschiedlichen Zugriffsverfahren, Da­ tenraten oder Protokollen mit den erfindungsgemäßen Ver­ teilgerät betrieben werden können. Insbesondere ist auch eine spätere Erweiterung des Systems um Einschubkarten möglich, die neue Protokolle oder höhere Datenraten auf­ weisen, wobei der Datenrate lediglich durch die physika­ lischen Übertragungsgrenzen der Leitungen des Systems Grenzen gesetzt sind. Dies ist deshalb möglich, weil kei­ nerlei Schaltungsteile der bisherig verwendeten Einschub­ karten mit verwendet werden müssen.

Insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung einer Busnetz-Einschubkarte etwa nach dem CSMA/CD-Zugriffsver­ fahren ist ein ODER-Glied zur Veroderung der ausgewählten Empfangssignale an wenigstens einem Steckplatz bzw. auf der Einschubkarte dieses Steckplatzes vorgesehen. Auf diese Weise können alle Empfangssignale, die von den Ein­ schubkarten derselben Datennetzart, nämlich von busförmi­ gen Netzen kommen, durch Veroderung zusammengefaßt wer­ den.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfin­ dung besteht darin, daß ein Multiplexer zur Auswahl je­ weils desjenigen Empfangssignals vorgesehen ist, daß von der nächsten benachbarten Karte in Datenflußrichtung oberhalb des jeweiligen Steckplatzes gesendet wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere im Zusammenhang einen ringförmigen Datennetz zugehörigen Einschubkarten vor­ teilhaft.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß mehrere Verteilgeräte in einer Verteileinrichtung in­ tegriert sind. Das heißt, die beschriebenen Matrixstruk­ turen sind entsprechend mehrfach vorhanden, wodurch ent­ sprechend viele unabhängige Datenwege pro Datenkarte zum Beispiel für eine Doppelring-Struktur, mehrere unabhän­ gige Datennetze pro Einschubkarte, unabhängige Wege für Steuerinformationen usw., geschaffen werden.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn eine zweite zur ersten Matrix gespiegelte Matrix vorgesehen ist. Dadurch lassen sich gegenläufige Ringe schaffen.

Die Erfindung, sowie weitere Merkmale und Vorteile wird bzw. werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines herkömmli­ chen Bus-Datennetz es mit CSMA/CD-Zugriffsver­ fahrens,

Fig. 2a bis 2d ein herkömmliches Ringnetz mit Token Passing-Zugriffsverfahren,

Fig. 3 ein herkömmliches Verteilgerät in Form eines Sternkopplers für CSMA/CD-Busnetze, in schema­ tischer Darstellung,

Fig. 4 ein herkömmliches Verteilgerät für ringförmige Netze, in schematischer Darstellung,

Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Verteilgerät für mehrere Datennetze unterschiedlicher Zugriffsverfahren zur Erläuterung der Erfindung, mit schemati­ scher Darstellung der benutzten logischen Si­ gnalwege,

Fig. 6 die schematische Darstellung einer Ausführungs­ form für die Verdrahtung der Steckplätze des erfindungsgemäßen Verteilgeräts,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Signalauswahlein­ heit in Zusammenhang mit einer Einschubkarte für CSMA/CD-Datennetze, in schematischer Dar­ stellung, und

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Signalauswäh­ leinheit im Zusammenhang mit einer Einschub­ karte für das Token-Passing-Zugriffsverfahren.

Das in Fig. 5 dargestellte, Verteilgerät weist Steck­ plätze 51-n, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zehn Steckplätze, ein Bussystem 52 und eine Stromversorgung 53 auf.

Bei herkömmlichen Konzentratorsystemen war jeder Steck­ platz 51-n nur für eine Einschubkarte E-n eines bestimm­ ten Zugriffsverfahrens eingerichtet. Da beispielsweise der Steckplatz 51-1 mit dem Steckplatz 51-4 über eine Busleitung 54 verbunden ist, konnte in diese beiden Steckplätze jeweils nur eine Einschubkarte für ein bus­ förmiges Netz eingeschoben werden, um die busförmigen Netze 55 und 56 miteinander zu verbinden. Dasselbe gilt auch für die Steckplätze 51-2 und 51-8, über die die bus­ förmigen Datennetze 57 und 58 mittels einer Busleitung 59 verbunden werden.

Soll dagegen ein ringförmiges Datennetz 60 mit weiteren ringförmigen Datennetzen 61 und 62 verbunden werden, so müssen die dafür vorgesehenen Einschubkarten in die Steckplätze 51-3, 51-5 und 51-10 eingesteckt werden, da nur diese in einer festen Ringverdrahtung diese ringför­ migen Datennetze 60, 61, 62 miteinander verbinden können, wie dies durch die eingezeichneten, mit Pfeilen versehe­ nen Verbindungsleitungen 63, 64, 65 dargestellt ist, die den jeweiligen Ausgang der Einschubkarten mit dem jewei­ ligen Eingang der nächsten Einschubkarte verbinden, so daß dadurch eine die ringförmigen Datennetze 60, 61, und 62 umfassende Ringleitung über das Bussystem 52 geschaf­ fen wird.

Das im Zusammenhang mit der Ringleitungsbildung für die ringförmigen Datenbusse 60, 61 und 62 gilt entsprechend für die Doppelring-Datennetze 66, 67, 68, deren Einschub­ karten in die dafür vorgesehenen Steckplätze 51-6, 51-7 und 51-9 eingeschoben sind, die exklusiv nur für Doppel­ ring-Strukturen verwendet werden können.

Unter Bezugnahme auf das in Fig. 5 dargestellte Verteil­ gerät wird nachfolgend anhand der Fig. 6 bis 8 eine Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Verteilgeräts, sowie dessen Funktionsweise im einzelnen erläutert.

Wie Fig. 6 zeigt, weist jeder Steckplatz 51-n einen Sen­ deanschluß 61-i sowie mehrere Empfangsanschlüsse 62-i-j auf, wobei die Anzahl der Empfangsanschlüsse um eins kleiner als die Anzahl der Steckplätze ist. Im vorliegen­ den Ausführungsbeispiel sind zehn Steckplätze vorgesehen (n = 10), so daß jeder Steckplatz zehn Anschlüsse, näm­ lich einen Sendeanschluß 51-i und neun Empfangsanschlüsse 62-i-j aufweist.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist nunmehr jeder Sendeanschluß über jeweils eine Verbin­ dungsleitung 63-k mit jeweils einem Empfangsanschluß 62-i-j der anderen Steckplätze 51-n verbunden, und zwar in einer matrixähnlichen Struktur. Jeder Steckplatz 51-n erhält daher von jedem anderen Steckplatz das Sendesignal zugeleitet, so daß jedem Einsteckplatz bzw. jeder Ein­ steckkarte, unabhängig davon, in welchen Steckplatz die jeweilige Einsteckkarte eingesteckt ist, alle Sendesi­ gnale der anderen Steckplätze bzw. der anderen Einschub­ karten vorliegen. Dadurch ist es möglich, eine beliebige Kombination und/oder Auswahl der Sendesignale auf jedem Steckplatz bzw. auf jeder Einschubkarte zu realisieren.

Ein Beispiel für eine Kombination bzw. Auswahl von Sende­ signalen auf einer Steckkarte ist in Fig. 7 für eine Ein­ schubkarte vorgesehen, die einem busförmigen Datennetz mit CSMA/CD-Zugriffsverfahren zugeordnet ist.

Die matrixähnliche Verbindungsstruktur der Steckplätze 51-n in Fig. 7 entspricht derjenigen von Fig. 6 und wird nicht nochmals erläutert.

Auf jeder CSMA/CD-Einschubkarte ist eine Signalauswahl­ schaltung 70 vorgesehen, deren Eingänge mit den jeweili­ gen Empfangsanschlüssen 62-i-j über jeweils ein UND-Glied 65-j mit einem ODER-Glied 71 verbunden sind. Der jeweils andere Eingang der UND-Glieder 65-j erhält Enable-Signale über Anschlüsse 67-j zugeleitet.

Angenommen, die Steckplätze 51-1, 51-4, und 51-10 weisen Einschubkarten für busförmige Datennetze mit jeweils ei­ ner Signalauswerteschaltung 70 auf. Wie aus Fig. 7 unmit­ telbar hervorgeht, ist dabei der Sendeanschluß 61-1 über die Verbindungsleitung 63-1 mit dem Empfangsanschluß 62- 4-7 des vierten Steckplatzes 51-4 so wie mit dem ersten Empfangsanschluß 62-10-1 des zehnten Steckplatzes 51-10 verbunden. Entsprechend ist der jeweilige Sendeanschluß 61-4 bzw. 61-10 mit den jeweiligen Empfangsanschlüssen 62-1-3 und 62-10-4 bzw. 62-1-9 und 62-4-6 verbunden. Die beschriebenen Verbindungsleitungen sind in Fig. 7 dick eingezeichnet.

Um eine kombinatorische Auswahl der Empfangssignale an den Steckplätzen 51-1, 51-4 und 51-10 entsprechend einem busförmigen Datennetz durchzuführen, liegen Signale an den Eingängen 67-1 und 64-4 der Signalauswahlschaltung 70 der Einschubkarte am zehnten Steckplatz 51-10 an, so daß die UND-Glieder 65-1 und 65-4 durchschalten, wodurch der Ausgang 72 der Signalauswerteschaltung 70 sowohl mit dem Sendeanschluß 61-1 des ersten Steckplatzes 51-1 als auch mit dem Sendeanschluß 61-4 des vierten Steckplatzes 51-4 in Verbindung steht. Da die in den Steckplätzen 51-1 und 51-4 eingesteckten Einschubkarten für busförmige Daten­ netze ebenfalls eine Signalauswerteschaltung 70 besitzen, die mit entsprechenden Enable-Signalen für die jeweiligen Empfangssignale der beiden anderen hier busförmig zu ver­ bindenden Steckplätze verbunden sind, ergibt sich ledig­ lich durch entsprechendes Anlegen von Enable-Signalen an den jeweiligen Anschlüssen 67-i eine busförmige Verbin­ dung der busförmigen Datennetze.

Die Enable-Signale, also die Information, welche der Ein­ schubkarten zu einem busförmigen Datennetz gehört, kann über eine nicht dargestellte, zusätzliche serielle Kommu­ nikationsleitung übertragen bzw. zwischen den Karten aus­ getauscht werden.

Anhand von Fig. 8 wird das erfindungsgemäße matrixförmige Bussystem sowie dessen Funktion bei der Verbindung von ringförmigen Datennetzen beschrieben.

Angenommen, in den Steckplätzen 51-3, 51-5 und 51-10 be­ finden sich Steckkarten für ringförmige Datennetze 60, 61 62, wie dies in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Jede Einschubkarte für ringförmige Datennetze besitzt als Si­ gnalauswahlschaltung einen Multiplexer 73, der jeweils einen Eingang für jeden Empfangsanschluß 62-i-j aufweist. In Fig. 8 ist nur für eine Einschubkarte, nämlich für diejenige, die sich im Steckplatz 51-10 befindet, der Multiplexer 69 dargestellt, obgleich auch die anderen zu einem ringförmigen Datennetz gehörenden Einschubkarten dieselbe Signalauswerteschaltung in Form eines Multiple­ xers aufweisen.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, muß der Sendeanschluß des Steckplatzes 51-3 mit dem Empfangsanschluß des Steckplat­ zes 51-5, der Sendeanschluß des Steckplatzes 51-5 mit dem Empfangsanschluß des Steckplatzes 51-10 und der Sendenan­ schluß des Steckplatzes 51-10 mit dem Empfangsanschluß des Steckplatzes 51-3 verbunden sein, um die ringförmigen Datennetze 60, 61, 62 in einem Datenring zu integrieren. Die entsprechenden Verbindungsleitungen sind in Fig. 8 dick ausgezogen und mit Pfeilen zur Andeutung der Daten­ übertragungsrichtung versehen. Danach ist der Sendan­ schluß 61-5 über die Verbindungsleitung 63-6 mit dem zehnten Steckplatz 51-10, und dort mit dem Empfangsan­ schluß 62-10-5 verbunden. Der Multiplexer 73 erhält an seinem Selektanschluß 74-5 ein Selektsignal, so daß der 9 : 1-Multiplexer 73 das Signal an seinen Ausgang 75 wei­ terleitet. Der Ausgang des Multiplexers 73 ist über das ringförmige Datennetz 62 mit dem Sendeanschluß 61-10 der Einschubkarte bzw. des Steckplatzes 51-10 verbunden, wie dies strichliniert dargestellt ist. Über die Verbindungs­ leitung 63-10 gelangen die Daten zum Empfangsanschluß 62- 3-7 des dritten Steckplatzes 51-3. Die im Steckplatz 51-3 eingesteckte Einschubkarte weist ebenso wie die im Steck­ platz 51-10 eingesteckte Einsteckkarte einen entsprechen­ den Multiplexer mit entsprechenden Selekteingängen auf, der ebenfalls mit sämtlichen Empfangsanschlüssen 62-3-j des Steckplatzes 51-3 verbunden ist. Liegt am entspreche­ nden Selekteingang das Selektsignal an, wird der Emp­ fangsanschluß 62-3-7 über das ringförmige Datennetz 51 entsprechend dem ringförmigen Datennetz 60 an den Sende­ anschluß 61-3 geführt, so daß die Daten über die Leitung 63-3 an den Empfangsanschluß 62-5-8 des fünften Steck­ platzes 51-5 gelangen. Mit einem entsprechenden auf der Einschubkarte im Steckplatz 51-5 vorhandenen Multiplexer werden diese Daten dann durch entsprechendes Anliegen des Selektsignals am Selekteingang 74-8 dem Sendeanschluß 61- 5 des Steckplatzes 51-5 über das nicht dargestellte Da­ tennetz 64 zugeleitet, so daß der Ring geschlossen ist.

Auch im Falle der Anordnung gemäß Fig. 8 werden die Se­ lektsignale, d. h. wiederum die Information, daß eine be­ stimmte Karte zu einem bestimmten Datennetz gehört über eine nicht dargestellte zusätzliche, serielle Kommunika­ tionsleitung zwischen den Karten ausgetauscht.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, jedem Steckplatz Da­ ten von jedem anderen Steckplatz zuzuleiten, ist die Mög­ lichkeit gegeben, ein universelles, passives Bussystem für Verteilgeräte oder Konzentratoren zu schaffen, über die mehrere Daten gleicher oder auch unterschiedlicher Struktur gleichzeitig und unabhängig voneinander betrie­ ben werden können. Als Datennetze kommen alle gängigen Strukturen, wie Bus-, Ring- oder Doppelringstrukturen in Frage. Das erfindungsgemäße Bussystem selbst besitzt da­ bei keine aktiven Elemente, also keine Taktgeneratoren, aktive Schaltelemente usw., so daß dadurch auch eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet ist. Darüber hinaus ist auch die technische Realisation der Busschnittstellen auf den Einschubkarten immer gleich. Auch eine spätere Erwei­ terung des Systems von Einschubkarten mit zum Beispiel neuen Protokollen oder höheren Datenraten ist problemlos möglich.

Die Verdrahtung der Steckplätze etwa gemäß den Ausfüh­ rungsbeispielen, wie sie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt sind, kann auch mehrfach vorgesehen sein. Dadurch ergeben sich entsprechend viele unabhängige Datenwege pro Karte, so daß auch Doppelring-Busstrukturen ohne weiteres mög­ lich sind. Derartige Doppelring-Strukturen sind jedoch in derselben Weise wie bereits zuvor anhand von Einfach- Ringstrukturen gebildet und funktionieren auch auf die­ selbe Weise. Durch mehrere der oben beschriebenen, erfin­ dungsgemäßen Bussysteme sind auch mehrere unabhängige Da­ tennetze pro Einschubkarte, sowie insbesondere auch unab­ hängige Wege für Steuerinformationen, wie beispielsweise die Selekt- oder Enable-Signale möglich.

Unter dem Begriff "Verteilergerät" oder "Gerät" ist die gesamte Einheit zu verstehen und umfaßt das Bussystem oder mehrere Bussysteme und Einschubkarten einschließlich gegebenenfalls des Grundgehäuses mit Stromversorgung und Lüftern. Unter dem Begriff "Bussystem" ist eine oder meh­ rere der matrixförmigen Strukturen, wie zuvor beschrie­ ben, sowie gegebenenfalls weitere Leitungen zu verstehen.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbei­ spiele erläutert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Ab­ wandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise kön­ nen auch Matrixstrukturen gebildet werden, die zu den in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Strukturen gespiegelt sind. Durch die Verwendung zweier gespiegelter Matrix­ strukturen können daher auch gegenläufige Datenringe ge­ schaffen werden.

Weiterhin ist es möglich, die Verbindungsleitungen 63-k bzw. die Matrix-Leitungen symmetrisch auszuführen, etwa dadurch, daß für jeden Anschluß zwei Anschlußpins vorge­ sehen sind, wobei beispielsweise gleichzeitig über eine Leitung ein hoher und über die parallele Leitung ein nie­ derer Pegel gesendet wird. Auf diese Weise können höhere physikalische Übertragungsbandbreiten erreicht werden und/oder die Störunempfindlichkeit wird erhöht.

Auch ist es für einen Fachmann ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäßen Busstrukturen so auszulegen, daß sowohl ECL als auch TTL-Pegel übertragen werden können.

Als weiteres Beispiel zur Ausführung des Verfahrens ist ein Gerät vorgesehen, das beispielsweise zehn Steckplätze für Einschubkarten aufweist und das beschriebene Verteilsystem bzw. das passive Bussystem dreifach enthält. Dadurch können mit den entsprechenden Einschubkarten insgesamt maximal 15 Datennetze in einem Verteilgerät aufgebaut werden, die in beliebiger Mischung auf beliebigen Steckplätzen dem Standart ISO 8802.3 (CSMA/CD, Bussystem 10 MBit/s), dem Standart ISO 8802.5 (Token Ring, Ring-System, 4 oder 16 MBit/s), dem Standart ISO 9314 (FDDI, 100 MBit/s) oder Asynchronem Transfer Mo­ de (ATM) als rein sternförmiges Verteilnetz (155 MBit/s oder andere Datenrate bis max. 622 MBit/s) entsprechen.

Claims (24)

1. Verfahren zum Betreiben von Datennetzen mit einem Einschubkarten-Steckplätze aufweisenden Verteilge­ rät, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einschubkarte von jeder anderen Einschubkarte Identifizierungs­ daten erhält und daß die Verbindung zwischen den Einschubkarten über ein passives Bussystem in Ab­ hängigkeit der übermittelten Identifizierungsdaten einschubkartenseitig gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifizierungsdaten die Steckplatznummer, die Art der Netzstruktur und/oder die Netznummer um­ fassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungen über das passive Bus­ system einschubkartenseitig zwischen Einschubkarten gesteuert wird, die dieselbe Netzstruktur und/oder dieselbe Netznummer aufweisen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Netznummer auf der einen Einschubkarte software- und/oder hardwaremäßig eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steckplatz eine Adresse besitzt, über die die Empfangssignale dem jeweiligen sendenden Steckplatz zugeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignale ei­ nes Steckplatzes einem Auswahlkriterium unterzogen werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignale ei­ nes Steckplatzes logischen Verknüpfungen unterzogen werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Empfangs­ signal eines Steckplatzes ausgewählt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignale ei­ nes Steckplatzes durch Veroderung zusammengefaßt werden, die von Einschubkarten für busförmige Netze gesendet werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Steckplätzen für Einschubkarten von ringförmigen Netzen dasjenige Empfangssignal exklusiv ausgewählt wird, das von der nächsten benachbarten Einschubkarte in Datenfluß­ richtung oberhalb des jeweiligen Steckplatzes gesen­ det wird.

11. Gerät zum Betreiben von Datennetzen (54-63) mit Ein­ schubkarten-Steckplätzen (51-n), dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein passives Bussystem (52) vorgesehen ist, und daß jede Einschubkarte (E1-E10) einen akti­ ven Schaltungsteil (70, 73) zum Steuern der Verbin­ dungen dieser Einschubkarte mit ausgewählten Steck­ plätzen (51-n) aufweist.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steckplatz (51-n) wenigstens zwei Empfangsan­ schlüsse (62-i-j) aufweist und daß der Sendeanschluß (61-i) jedes Steckplatzes (51-n) mit jeweils einem Empfangsanschluß (62-i-j) der anderen Steckplätze verbunden ist.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbindungen (63-k) des Bussystems (52) feste Leitungen sind.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß n Steckplätze (51-n) vorgesehen sind, und jeder Steckplatz (51-n) einen Sendean­ schluß (61-i) und (n-1) Empfangsanschlüsse (62-i-j) aufweist.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sendeanschluß (61-i) des i-ten Steckplatzes (51-n) über eine gemeinsame Leitung (63-k) mit dem ersten Empfangsanschluß (62-(i+1)-1) des (i+1)-ten-Steckplatzes, mit dem zweiten Emp­ fangsanschluß (62-(i+2)-2)) des (i+2)-ten-Steckplat­ zes . . . und dem (n-1-)ten Empfangsanschluß (62- (i+n)-(n-1)) des (i+n)-ten Steckplatzes matrixförmig verbunden ist.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Steckplatz (51-n) eine feste Adresse zugeordnet ist.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Signalauswahlschaltung (64, 69) zur Auswahl der Empfangssignale jedes Steckplat­ zes (51-n) vorgesehen ist.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein ODER-Glied (71) zur Veroderung ausgewählter Empfangssignale am wenigstens einem Steckplatz (51-n) vorgesehen ist.

19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das ODER-Glied (71) auf einer Einschubkarte für bus­ förmige Datennetze vorgesehen ist (Fig. 7).

20. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Multiplexer (73) zur Auswahl jeweils desjenigen Empfangssignals vorgesehen ist, das vom nächsten benachbarten Steckplatz (51-n) in Datenflußrichtung oberhalb des jeweiligen Steckplat­ zes (51-n) gesendet wird (Fig. 8).

21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer (73) auf einer Einschubkarte für ringförmige Netze vorgesehen ist (Fig. 8).

22. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 21, gekenn­ zeichnet durch die Integration mehrerer Bussysteme in einer Verteileinrichtung.

23. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zweite zur ersten gespiegel­ ten Verbindung der Sendeanschlüsse (61-i) mit den Empfangsanschlüssen (62-i-j) vorgesehen ist.

24. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gerät Einrichtungen für die Stromversorgung, Lüftung, Schalter usw. als modula­ rer aktiver Konzentrator umfaßt.