DE68916242T2 - Kommunikationssystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem und insbesondere auf ein digitales Kommunikationssystem mit Mehrfachzugriff zwischen einer Mehrzahl von Stationen.
• Es sei eine Mehrzahl von Stationen, wie zum Beispiel digitale Computer, betrachtet. Diese Computer können verbunden sein, um eine Kette wie in Fig. 1 der bei liegenden Zeichnungen gezeigt, zu bilden, bei der jede Station S&sub1;, S&sub2; .... SN , mit einem Paar von Leitungen 10, 11 verbunden ist, wobei eine Leitung 10 (Leitung A) den Verkehr in eine Richtung trägt, und die andere Leitung 11 (Leitung B) den Verkehr in die andere Richtung trägt. Wenn eine Station, wie zum Beispiel Station Si, Daten an eine Station, die weiter unten in der Kette ist, (d.h. auf der rechten Seite in Fig. 1) senden will, kann sie dies über Leitung 10 tun, und wenn sie wünscht, Daten an eine Station, die höher in der Kette (d.h. links in Fig. 1) sind, zu senden, kann sie Daten über die Leitung 11 senden. Auf die gleiche Art empfängt die Station S Daten von Stationen, die höher in der Kette sind, über Leitung 10, und von Stationen, die weiter unten in der Kette sind, über Leitung 11.
• Um ein solches System effizient zu betreiben und um Datenkollisionen zu verhindern, ist es notwendig, ein geeignetes Protokoll zum Senden von Daten zwischen den Stationen zu haben, und ein bekanntes Protokoll um dieses zu erreichen, ist in der US-A-4532626 beschrieben.
• Bei dem Protokoll, das in der US-A-4532626 beschrieben ist, arbeitet das System dadurch, daß die erste Station auf jeder Leitung (d.h. Station S&sub1; für Leitung A und Station SN für Leitung B) als "Kopf"-Station fungieren, die die Erzeugung von Signalen regeln, die logische Mehrbitrahmen definieren, die der Leitung entlang hinunterlaufen, und von den Stationen verwendbar sind, um Daten zu tragen. Jeder Rahmen umfaßt ein Zugriffssteuerungsfeld und ein Datenfeld. Der Betrieb des Systems wird nun genauer mit Bezug auf Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen erklärt. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß die betrachteten Rahmen die Leitung A hinunterlaufen, die Situation ist für Leitung B selbstverständlich analog.
• Das System arbeitet beim Transportieren von Daten über die Leitung A in Rahmen zyklisch. Wie offensichtlich werden wird, geht jede Station während jedes Systemzyklusses durch einen Zyklus des Schreibens von Daten in die Rahmen. Wenn alle Stationen ihren Schreibezyklus beendet haben, wird der Systemzyklus beendet und neue System- und Stationszyklen werden danach begonnen.
• Für den ersten Rahmen in einem Systemzyklus setzt die Kopfstation das erste Bit des Zugriffssteuerungsfeldes (der folglich als Startbit betrachtet werden kann), und der Rahmen wird dann die Leitung hinunter geschickt. Wenn die Stationen diesen Startbit erfassen, beginnen sie ihre jeweiligen Schreibzyklen und können danach irgendeinen nachfolgenden Rahmen, in dem das Datenfeld bei der Ankunft an dieser Station leer ist, belegen (d.h. Daten in diesen übergeben). Jede Station sendet Daten durch Füllen des Datenfeldes eines belegten Rahmens mit irgendeinem der Datenpakete, die die Station übertragen soll (jedes Datenpaket trägt Adressinformationen als auch die zu übergebenden Daten). Zu diesem Zeitpunkt füllt die Station das Datenfeld mit einem Datenpaket der Station und stellt ein "Belegt"-Bit in dem Zugriffssteuerungsfeld des Rahmens ein, um nachfolgenden Stationen anzuzeigen, daß das Datenfeld gefüllt wurde.
• Es sei eine Station Si betrachtet. Nach der Initialisierung durch den ersten Rahmen von Station S&sub1;, bei der der Startbit eingestellt wird, überwacht die Station Si das Belegtbit von nachfolgenden Rahmen. Dort, wo das Belegtbit eines Rahmens eingestellt ist, weiß die Station Si, daß eine Station weiter oben in der Leitung das Datenfeld dieses Rahmens bereits gefüllt hat, und die Station Si kann deshalb diesen Rahmen nicht verwenden, um Informationen die Leitung hinunter weiterzugeben. Wenn jedoch ein Rahmen ankommt, dessen Belegtbit nicht eingestellt ist, kann die Station Si das Datenfeld füllen, um Daten die Leitung weiter hinunter zu schicken, und stellt das Belegtbit ein. Jede Station ist derart angeordnet, daß sie während ihres Schreibzyklusses Pakete bis zu einer vorbestimmten Maximalanzahl schreiben kann. Der Systembetrieb fährt fort, bis alle Stationen ihre Schreibzyklen beendet haben, d.h., bis sie ihre Datenpakete gesendet haben, jeweils bis zu einer maximalen erlaubten Anzahl von Paketen. Wenn dies passiert, erreicht der nächste Rahmen, der die Leitung hinunterläuft, die Endstation SN mit dem leeren Belegtbit. Die Endstation SN stellt dann fest, daß das Ende des Systemzyklusses erreicht wurde und gibt an die andere Leitung (d.h. Leitung B) ein Signal durch Setzen eines "Ende"-Bits in dem Zugriffssteuerungsfeld des Signals, das in Fig. 2 gezeigt ist, weiter. Wenn dieses Endebit die Kopfstation S&sub1; erreicht, weiß die Station S&sub1;, daß alle Stationen entlang der Leitung A ihren Schreibzyklus beendet haben, und ein neuer Rahmen wird mit dem eingestellten Startbit gesendet, um für die Leitung A einen Systemzyklus erneut zu beginnen.
• Der Betrieb jeder Station ist in Fig. 3 gezeigt. Wenn die Station keine zu sendenden Datepakete hat, wird dies in einem geeigneten Speicher aufgezeichnet und in Fig. 3 durch das Symbol AQ = 0 angezeigt. Wenn die Station zu sendende Datenpakete hat (d.h. AQ ≠ 0), begibt sich die Station in den "Warte"-Modus, in dem sie auf ein Initialisierungssignal der Kopfstation wartet, d.h. ein Signal, in dem das Startbit eingestellt wurde. Wenn dies eintritt, begibt sich die Station in den "Verschiebe"-Modus. In diesem Modus wird jeder Rahmen, der an der Station ankommt, überprüft, um festzustellen, ob das Belegtbit eingestellt ist, und wenn dies der Fall ist, bleibt die Station in ihrem Verschiebemodus. Wenn das Belegtbit jedoch nicht eingestellt ist, begibt sich die Station in ihren " Zugriffs"-Modus, in dem nachfolgende Rahmen belegt werden und Datenpakete in den Datenfeldern dieser Rahmen die Leitung hinunter gesendet werden. Die Station bleibt in dem Zugriffsmodus, wenn die Datenpakete gesendet werden, bis entweder die Daten bis zu der vorbestimmten Maximalanzahl von Paketen eingegeben wurden, in diesem Fall kehrt die Station in ihren Wartemodus zurück, oder bis alle Datenpakete gesendet wurden, derart, daß die Station keine mehr zu senden hat, in diesem Fall kehrt die Station in den Leerlaufmodus zurück.
• Dieser Betrieb ist als sequentiell beschrieben, d.h. jede Station ist derart torgesteuert, daß dort, wo die Station bereits Datenpakete in die Datenfelder der Rahmen auf der Leitung überträgt, jegliches neu ankommende Datenpaket, von dem die Station bestimmt, daß es übertragen werden muß, bis zum nächsten Zyklus von Rahmen warten muß, bevor diese neu angekommenen Pakete übertragen werden können.
• Es ist ebenfalls möglich für einige oder alle Stationen, in einem nicht-torgesteuerten Modus zu arbeiten, derart, daß wenn die Station während eines Zyklusses weitere Pakete, die über die bereits in der Station beim Start des Zyklusses gespeicherten hinausgehen, zu senden hat, die Station diese Pakete übertragen kann, vorausgesetzt, daß die Gesamtanzahl der Pakete die vorbestimmte maximale Anzahl von Paketen nicht überschreitet.
• Die resultierende Weitergabe von Rahmen ist im wesentlichen in Fig. 4 gezeigt, in der gesehen werden kann, daß, wenn ein Systemzyklus beginnt, die Datenfelder von nacheinanderfolgenden Rahmen die Leitung hinunter gefüllt sind, bis alle Stationen die geeignete Anzahl von Paketen gesendet haben. Es gibt dann eine Verzögerung, während ein leerer Rahmen die Leitung A nach unten zu der Endstation läuft, und ein Rahmen mit dem eingestellten Endebit die Leitung B von der Endstation zu der Kopfstation hinauf läuft; danach beginnt die Kopfstation erneut einen Systemzyklus. Es gibt folglich eine Verzögerung zwischen jeder Gruppe 12 von gefüllten Rahmen, die die Leitung hinunter laufen.
• Diese Verzögerung ist folglich ein deutlicher Nachteil des Systems, das in der US-A-4532626 vorgeschlagen wird. Das System ist während der Zeit, die ein Rahmen benötigt, um von einem Ende der Kette zu dem anderen und zurück zu laufen, um den Beginn eines neuen Systemzyklusses anzuzeigen, tatsächlich nicht in Anwendung.
• In einem Artikel mit dem Titel "Description of Fasnet - A Unidirectional Local Area Communications Network", von J.O. Limb und C. Flores in "The BeIl System Technical Journal", Vol. 61, Nr. 7, September 1982 ist das in der US-A-4532626 vorgeschlagene System diskutiert. In diesem Artikel, auf Seite 1428, gibt es den Vorschlag, daß das System der US-A-4532626 modifiziert werden kann, um während der Verzögerungszeit, die in Fig. 3 gezeigt ist, Übertragungen zu erlauben. Der Vorschlag ist der, daß wenn irgendeine Station einen Rahmen erfaßt, der von der Endstation zu der Kopfstation läuft, um das Ende eines Systemzyklusses anzuzeigen (d.h. ein Rahmen, bei dem das Endebit wie vorher besprochen eingestellt ist) die Station mit Übertragungen in Rahmen auf der anderen Leitung beginnen kann, in denen die Datenfelder leer sind (dargestellt durch das nicht eingestellte Belegtbit des Rahmens). Bei diesem Vorschlag ist die Übertragung während der Verzögerung lediglich ein vorläufiges Merkmal, nachdem der Durchgang eines Rahmens, bei dem das Startbit eingestellt ist, alle Stationen auf dieser Leitung reinitialisiert. Folglich behält die diskutierte Modifikation das Vorhandensein und die Aktion der "Kopfstation" bezüglich der Initialisierung des Startes eines neuen Zyklusses bei.
• Die vorliegende Erfindung versucht das System durch Reduzieren der Komplexität der Signalgebung und durch effektives Entfernen des Bedarfs an einer Kopfstation, die in der oben beschriebenen Art und Weise arbeitet, weiter zu vereinfachen. Die vorliegende Erfindung schlägt vor, daß der Beginn jedes Schreibzyklusses einer Station durch ein Signal auf dem anderen Weg (Leitung) bestimmt wird, der die Station auf einen neuen Zyklus zurücksetzt. Das Rücksetzsignal wird durch die Endstation beim Erfassen des Endes des Zyklus der Stationen erzeugt.
• Genauer gesagt wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kommunikationssystem geschaffen, das eine Mehrzahl von Stationen (S&sub1;, S&sub2; .... SN) hat, die nacheinanderfolgend durch zwei Wege verbunden sind, die in eine Richtung und bezüglich zueinander gegeneinander gerichtet sind, wobei jede Station (S&sub1;, S&sub2; .... SN) angeordnet ist, um Datenpakete auf einen der Wege zum Senden über den Weg zu schreiben, wobei dieses Schreiben in Zyklen von bis zu einer vorbestimmten maximalen Anzahl von Paketen pro Zyklus erfolgt, wobei die Station (SN, S&sub1;) an dem Ende des einen Weges eine Endstation für diesen einen Weg ist, und wirksam ist, um zu erfassen, wenn alle Stationen (S&sub1;, S&sub2; .... SN) auf diesem einen Weg ihre Schreibzyklen beendet haben, und die danach ein Rücksetzsignal auf dem anderen der Wege überträgt; wobei jede Station (S&sub1;, S&sub2; .... SN) angeordnet ist, um das Rücksetzsignal zu erfassen und einen weiteren Zylkus des Schreibens von Paketen auf der Basis dieses Rücksetzsignals zu beginnen.
• Der Artikel von Limb und Flores, der oben beschrieben wurde, hat ebenfalls eine Modifikation, die darin besteht, daß die Funktion der Endstation weggelassen wird. Gemäß dieser Modifikation wird vorgeschlagen, daß, wenn eine Station in dem "Verschiebe"- oder "Zugriffs"-Modus ist, sie ein "Abfrage"- Signal an die andere Leitung anlegt (d.h. nicht die Leitung, auf der die Paketübertragung betrachtet wird), und daß die Kopfstation jedes dieser Abfragesignale erfaßt. Wenn keine solchen Abfragesignale angelegt sind, sendet die Kopfstation ein "Start"-Signal. Dies unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung darin, daß die vorliegende Erfindung dung die Endfunktion beibehält (nachdem sie eine einfache Signalgebung gestattet, wie später beschrieben wird). Die Modifikation, die von Limb und Flores diskutiert wurde, hat den Nachteil, daß jede Station sowohl "Lesen" als auch auf der anderen Leitung "Schreiben" muß, wohingegen die vorliegende Erfindung lediglich "Lesen" auf der anderen Leitung einschließt.
• Limb und Flores diskutieren ebenfalls eine weitere Änderung des modifizierten Vorschlags. Zusätzlich zu der weggelassenen Endstationfunktion wird vorgeschlagen, die Kopfstationfunktion ebenfalls wegzulassen. Die Stationen werden dann nicht durch ein Signal der Kopfstation zurückgesetzt, sondern jede Station setzt sich bei der Erfassung, daß alle Stationen kein Abfragesignal an die andere Leitung anlegen, selbst zurück. Wiederum erfordert dieser Vorschlag, daß jede Station sowohl "Lesen" als auch auf der anderen Leitung "Schreiben" muß, und die Steuerung durch jede Station ist wesentlich komplexer als bei der vorliegenden Erfindung.
• Die vorliegende Erfindung ermöglicht es folglich, die Kopfstation, die eine komplexere Signalgebung benötigt, wegzulassen. Tatsächlich können Rahmen, die die Leitung hinunterlaufen, dann weiter vereinfacht sein, dahingehend, daß es keinen Bedarf gibt, daß der Rahmen ein "Startbit", wie oben beschrieben, enthält. Der Rahmen benötigt jedoch immer noch ein Belegtbit, um anzuzeigen, ob das Datenfeld des Rahmens durch ein Datenpaket belegt ist oder nicht.
• Die vorliegende Erfindung kann in dem Fall verwendet werden, in dem Daten lediglich in eine Richtung, einen der Wege hinunter, weitergeleitet werden, und die Funktion des anderen Weges ist es lediglich, die Übertragung eines Signals zu gestatten, um die Zyklen der Stationen zurückzusetzen. Das System wird jedoch normalerweise auf eine Zwei-Weganordnung angewandt und insbesondere auf eines, bei dem Rahmen entlang beider Wege erzeugt und weitergeleitet werden, wobei jeder Rahmen in ein Steuerungsfeld zum Tragen der Steuerungssignale, und ein Datenfeld zum Tragen eines Datenpaketes, unterteilt ist. In diesem Fall wird das Steuerungsfeld der Rahmen auf einer Leitung normalerweise ein Bit (im Nachfolgenden ein "Rücksetzbit") enthalten, um den Stationen anzuzeigen, wann sie ihren Zyklus für den anderen Weg rücksetzen müssen. Dies kann durch die Endstation erreicht werden, die eine Benachrichtigung aussendet, wenn das Belegtbit eines Rahmens, den sie empfängt, nicht eingestellt ist, und durch Anlegen eines geeigneten Signals, um das Rückstellbit eines Rahmens des anderen Weges einzustellen, dessen Rücksetzbit die Zyklen der Stationen auf dem ursprünglichen Weg zurücksetzt.
• Wenn jedoch eine solche Anordnung verwendet wird, bei der die Zyklen immer dann zurückgesetzt werden, wenn ein solches Rücksetzbit ankommt, kann sich ein weiteres Problem entwickeln.
• Es sei eine Anzahl von Stationen betrachtet, die entlang eines Leitungspaares nach unten beabstandet sind. Es sei weiter angenommen, daß jede Station das Ende ihres Zyklusses erreicht hat, d.h. alle Daten übertragen hat, die sie bis zu einem vorbestimmten Maximum zu übertragen hatte, derart, daß ein Rahmen die Endstation erreicht, bei dem das Belegtbit nicht eingestellt ist. Diese Endstation leitet dann einen Rahmen auf der anderen Leitung weiter, bei dem das Rücksetzbit eingestellt ist, um das Beginnen des Zyklusses zu starten. Dieses Zeichen (das der Einfachheit halber als "Rücksetzsignal" bezeichnet wird) läuft dann die Leitung hinauf. Die erste Station, die den Rahmen, dessen Rücksetzbit eingestellt ist, empfängt, wird dann derart zurückgesetzt, daß sie beginnt, mehr Datenpakete in Richtung der Endstation in Rahmen, deren Datenfelder leer sind, zu übertragen. Das Rücksetzsignal läuft dann die Leitung weiter hinauf zu der nächsten Station, die dann zurückgesetzt wird, und so beginnt, die Datenfelder der Rahmen, die sie empfängt, deren Datenfelder leer sind, zu füllen.
• Wenn diese Signale an der Station, die näher zu der Endstation ist, ankommen, wird diese Station nicht fähig sein, Daten zu übertragen, und wird so tatsächlich in einem Verzögerungsmodus sein, in dem sie das Übertragen von Paketen verzögern muß. Wenn zu diesem Zeitpunkt weitere Rücksetzsignale die Leitung nach oben laufen (z.B. weil verschiedene Signale die Endstation erreicht haben, deren Belegtbit nicht eingestellt war, und das Rücksetzsignal einem dieser letzteren Signale entspricht) wird der Zyklus der Station, die näher an der Endstation ist, erneut zurückgesetzt. Die Station ist dann tatsächlich durch einen Teil eines Zyklusses gegangen und wurde zurückgesetzt, um einen weiteren Zyklus zu beginnen. Wie später mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel genauer beschrieben wird, kann dies dazu führen,daß einige Stationen bedeutend mehr Datenpakete als andere Stationen übertragen, was unerwünscht ist.
• Um dieses Problem zu lösen, wird vorgeschlagen, daß jede Station eine Einrichtung zum temporären Hemmen eines erneuten Beginns eines Zyklusses durch ein Rücksetzsignal, nach dem Beginn eines Zyklusses durch ein früheres Rücksetzsignal, hat. Diese Auferlegung einer Rücksetzverzögerung trägt bedeutend zu einer gleichmäßigeren Struktur bei.
• Wie oben kurz erwähnt wurde, kann die vorliegende Erfindung in einer Anordnung verwendet werden, in der Datenpakete lediglich in eine Richtung weitergeleitet werden. Sie wird aber bevorzugterweise in einer Anordnung verwendet, in der Datenpakete in zwei unterschiedliche Richtungen entlang eines Wegpaares weitergeleitet werden. In diesem letzteren Fall ist jede Station angeordnet, um weitere Daten in eine Mehrzahl von weiteren Paketen in eine entsprechende Mehrzahl von Rahmen auf dem anderen der Wege zu schreiben. Das Schreiben der weiteren Daten erfolgt dann in einer Mehrzahl von weiteren Zyklen einer weiteren vorbestimmten Anzahl von weiteren Datenpaketen und der Beginn jedes weiteren Zyklusses kann wiederum durch ein weiteres Rücksetzsignal bestimmt sein. Dieses Rücksetzsignal ist dann auf dem ursprünglichen Weg. Selbstverständlich kann die vorbestimmte Anzahl von Paketen, die eine Station innerhalb eines Zyklusses überträgt, für jeden der zwei Wege gleich oder unterschiedlich sein.
• Wie oben beschrieben ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein Kommunikationssystem, das verbundene Stationen umfaßt. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem solchen Kommunikationssystem anwendbar.
• Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun durch ein Beispiel mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben, in denen:
• Fig. 1 ein Kommunikationssystem zeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann;
• Fig. 2 einen Rahmen zur Verwendung in einem bekannten Kommunikationssystem zeigt, der bereits besprochen wurde;
• Fig. 3 schematisch den Betrieb eines bekannten Kommunikationssystems zeigt, der bereits besprochen wurde;
• Fig. 4 die Struktur von Zyklen in einem bekannten Kommunikationssystem zeigt, das betrieben wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und das bereits beschrieben wurde;
• Fig. 5 den Betrieb eines Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 6 einen Rahmen zur Verwendung in einem Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
• Fig. 7 eine Schaltung zum Hemmen einer Zyklusrücksetzung zur Verwendung bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Es wird das Kommunikationssystem, das durch eine Mehrzahl von Stationen S&sub1;, S&sub2; .... SN, die in einer Kette verbunden sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist, betrachtet. Die Stationen sind, wie bereits früher besprochen wurde, mit zwei Leitungen 10, 11 verbunden. Jede Leitung 10, 11 trägt in der Form von Rahmen Verkehr, wobei die zwei Leitungen 10, 11 den Verkehr in unterschiedliche Richtungen tragen. Wenn eine Station S&sub1; Daten zu einer Station weiter unten in der Kette von Stationen (d.h. rechts in Fig. 1) übertragen will, kann sie dies über Leitung 10 tun, und wenn sie wünscht, Daten zu einem höheren Punkt in der Kette zu übertragen (d.h. links in Fig. 1), kann sie dies über Leitung 11 tun.
• Bei dem vorliegenden System überträgt jede Station Pakete von Daten in einer Mehrzahl von Stationsschreibzyklen, jeweils bis zu einer vorbestimmten maximalen Anzahl von Paketen. Die vorbestimmte Anzahl wird hier als Pmax bezeichnet und wird in einem geeigneten Register in der Station aufgezeichnet. Pmax kann für jede Station gleich oder unterschiedlich sein, und kann für die Übertragung in entgegengesetzte Richtungen gleich oder unterschiedlich sein. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Start eines Zyklusses (d.h. durch das Rücksetzen des Registers, das Pmax bestimmt) durch ein Signal bestimmt, das auf der anderen Leitung weitergegeben wird.
• Dies wird nun mit Bezug auf Fig. 5 für eine Station Si in Fig. 1 beschrieben. In Fig. 5 ist die Anzahl von Paketen, die eine Station zu irgendeinem Zeitpunkt senden muß, durch Q bezeichnet.
• Zuerst wird angenommen, daß die Station keine zu sendenden Pakete (d.h. Q = 0) hat. In diesem Fall bleibt die Station in ihrem "Leerlauf"-Modus. Wenn die Station Pakete zum Senden hat (Q ≠ 0) begibt sich die Station in einen "Warte"- Modus, um den Beginn eines Zyklusses abzuwarten. In diesem Wartemodus wartet die Station auf ein Rücksetzsignal auf der anderen Leitung (d.h. wenn Fig. 1 auf die Übertragung entlang der Leitung 10 angelegt ist, wartet die Station auf ein Rücksetzsignal auf einer Leitung 11, und umgekehrt). Das Rücksetzsignal ist durch B' = 0 angezeigt, aus Gründen, die später beschrieben werden. Wenn dieses Rücksetzsignal bei der Station ankommt, wird das Zyklusregister auf Pmax eingestellt, und die Station begibt sich in den aktiven Modus, in dem sie Daten übertragen kann. In diesem aktiven Modus wird die Station ein Paket an einen Rahmen, der die Leitung (z.B. Leitung 10) hinunter weitergeleitet wird, in dem das Datenfeld leer ist, übertragen. Um für die Station festzustellen, ob das Datenfeld eines gegebenen Signals leer ist oder nicht, kann das Steuerungsfeld des Rahmens ein Belegtbit enthalten, das, wenn es eingestellt ist, anzeigt, daß das Datenfeld ebenfalls gefüllt ist.
• Wenn die Station in dem aktiven Modus einen Rahmen empfängt, in dem das Datenfeld leer ist, überträgt sie ein Paket an diesen Rahmen, wodurch die Anzahl von Paketen, die zu übertragen sind, erniedrigt wird (d.h. Q wird erniedrigt), und die Anzahl (P) der restlichen Pakete, die in dem Zyklus übertragen werden können, wird ebenfalls erniedrigt. Dies wird fortgeführt, bis entweder Q = 0 (in dem Fall, daß alle Pakete übertragen wurden) oder P = 0, in dem Fall, daß die Station ihren Zyklus beendet hat. In dem Fall, bei dem Q = 0, kehrt die Station in den Leerlaufmodus zurück, wohingegen wenn P = 0 ist, die Station in den Wartemodus zurückkehrt, um ein weiteres Rücksetzsignal abzuwarten, um den Zylus erneut zu starten. Sie bleibt in diesem Wartemodus, bis das Register P auf Pmax durch die Ankunft eines Rücksetzsignals zurückgesetzt ist.
• Es ist offensichtlich, daß der Betrieb der Station einfacher ist als der der bekannten Anordnung, die mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde, aber es ist wichtiger, daß die Form der Rahmen vereinfacht wurde, wie nun mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben wird.
• Bezugnehmend auf Fig. 6 umfaßt ein Rahmen zur Verwendung in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Teile, nämlich ein Steuerungsfeld 20 und ein Datenfeld 21. Das Datenfeld 21 nimmt die Datenpakete der Stationen auf. Um anzuzeigen, ob das Datenfeld 21 leer ist oder nicht, enthält das Steuerungsfeld 20 einen Belegtbit B, der, wenn er eingestellt ist, anzeigt, daß das Datenfeld 21 gefüllt ist. Wenn das System lediglich für die Übertragung in eine Richtung verwendet wird, würde diese einfache Signalstruktur ausreichend sein. Bei einem Zwei-Wegsystem, das z.B. mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, muß ein Rahmen, der entlang einer Leitung läuft, jedoch das Rücksetzsignal für die andere Leitung enthalten. Dieses Rücksetzsignal ist durch das Rücksetzbit B' in Fig. 6 angezeigt. Wenn eine Station erfaßt, daß das B' Rücksetzbit eines Steuerungsfeldes eines Signals eingestellt ist, ist dies eine Anzeige, den Zyklusregister auf Pmax zurückzusetzen, wie mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben wurde.
• Das Einstellen des Rücksetzbits B' wird durch die Endstation erreicht, und die bevorzugte Anordnung zum Erreichen dieses ist einfach. Die Ausgabe eines Rücksetzsignals auf eine Leitung (z.B. Leitung 11) durch eine Endstation wird durch den Empfang eines Rahmens auf der anderen Leitung (z.B. Leitung 10) ausgelöst, in dem das Belegtbit B nicht eingestellt ist, und in dem das Datenfeld deshalb leer ist. Die Endstation kann dann einfach das Belegtbit B von dem empfangenen Signal auf einer Leitung in das Rücksetzbit B' des Steuerungsfeldes des nächsten Signals auf der nächsten Leitung kopieren. Normalerweise wird die Polarität der Logik bedeuten, daß das Belegtbit B als eingestellt behandelt wird, wenn es auf einem logischen Pegel "1" ist, und ein Rücksetzsignal wird deshalb erzeugt, wenn das Belegtbit auf einem logischen Pegel "0" ist. Nachdem die Endstation das Belegtbit B eines Signals einfach in das Rücksetzbit B' des Steuerungsfeldes 20 des Signals in der anderen Richtung kopiert, wird das Rücksetzsignal durch das Rücksetzbit B' bei einer logischen "0" erreicht. Dies ist jedoch einfach eine Form der Konvention der Logik und eine solche logische "0" kann als "Einstellung" des Rücksetzbits B' betrachtet werden, weil sie zu anderen Zeiten eine logische "1" sein wird, die das Rücksetzen der Stationen nicht aktivieren wird, und folglich kann dies als der "uneingestellte Zustand" betrachtet werden.
• Folglich erkennt man aufgrund Fig. 6, daß die Struktur des Steuerungsfeldes eines Rahmens, der die vorliegende Erfindung verwendet, einfacher ist als die des Rahmens nach dem Stand der Technik, der mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde. Die Einfachheit des Rahmens bedeutet, daß die Struktur der Stationen vereinfacht werden kann, wodurch eine Kostenreduzierung erreicht wird. Ferner sind die Leerräume zwischen den Zyklen viel kürzer als bei dem bekannten System, nachdem die der Endstation benachbarte Station (d.h. Station SN-1 in Fig. 1) ihren Zyklus mit einer Verzögerung beginnt, die der Zeit entspricht, die ein Rahmen benötigt, um von der Endstation SN auf der Leitung 11 zu dieser Station zu laufen, und nicht der Zeit, die ein Signal benötigt, um von der Endstation SN zu dem fernen Ende der Leitung (d.h. zur Station S&sub1;) und dann die andere Leitung zurück hinunter zu laufen. Diese Verzögerung kann bei der vorliegenden Erfindung sehr kurz sein. Es gibt jedoch ein weiteres Problem bei dem oben beschriebenen System. Wie beschrieben wurde, wird das Register, das die Anzahl von Paketen bestimmt, die übertragen werden können, immer dann zurückgesetzt werden (d.h. das Register wird auf Pmax eingestellt), wenn ein geeignetes Signal entlang der anderen Leitung läuft. Auf den ersten Blick ist dies befriedigend, aber es stellt sich heraus, daß das nicht gänzlich so ist.
• Es sei die Station SN-1 in Fig. 1 betrachtet. Es sei angenommen, daß alle Stationen, die entlang der Leitung 10 übertragen, einen Zyklus beendet haben, derart, daß ein Rahmen mit einem nicht-eingestellten Belegtbit B an der Endstation SN ankommt. Diese Endstation SN sendet dann einen Rahmen auf der anderen Leitung 11 mit dem eingestellten Rücksetzbit B' aus. Wenn der Rahmen bei der Station SN-1 ankommt, setzt er das Register auf Pmax zurück und die Station SN-1 kann dann Daten in Rahmen auf der Leitung 10 schreiben, bei denen das Datenfeld leer ist.
• Das Signal, das mit dem Rücksetzbit B' gefüllt ist, läuft dann jedoch die Leitung weiter zur nächsten Station hinauf und setzt diese Station auf ähnliche Art zurück. Diese Station schreibt dann Datenpakete in leere Datenfelder von Rahmen auf der Leitung 10, und die Tatsache, daß diese Datenpakete gefüllt wurden, bevor sie bei der Station SN-1 ankommen, bedeutet, daß die Station SN-1 keine Datenpakete an diese Rahmen übertragen kann. Wenn während dieser Zeit ein weiterer Rahmen durch die Station SN-1 auf der Leitung 11 mit dem eingestellten Rücksetzbit B' empfangen wird, wird die Station das Register wiederum auf Pmax zurücksetzen.
• Nachdem die Station SN-1 ihren Zyklus noch nicht beendet haben wird, arbeitet die Station dann tatsächlich in einem Zyklus, der eine Anzahl von Paketen hat, die übertragen werden können, die größer als Pmax ist.
• Die Anzahl von Extrapaketen wird von der Beabstandung der Stationen abhängen. Es sei angenommen, daß es einen Spalt zu der nächsten Station stromaufwärts (d.h. links in Fig. 1) von Station SN-1, der zwei Rahmenlängen entspricht gebe. Dann wird der erste ankommende Rahmen, in dem das Rücksetzbit B' eingestellt ist, das Register auf Pmax einstellen und die Station wird lediglich zwei Pakete auf Leitung 10 übertragen, unter der Annahme, daß die Station SN-1 Pakete zum Übertragen hat. Dann wird der Rahmen mit dem eingestellten Rücksetzbit B' zu der nächsten stromaufwärts liegenden Station führen, und die stromaufwärtsliegende Station wird rückgesetzt werden und mit dem Schreiben in die leeren Pakete, die die Leitung 10 hinunterlaufen, beginnen. Wenn ein späterer Rahmen mit dein eingestellten Rücksetzbit B' die Station SN-1 auf Leitung 11 passiert, wird das Register dann auf Pmax zurückgesetzt. Daher schließt der Zyklus tatsächlich eine Gesamtzahl von Pmax plus 2 Paketen ein.
• Wenn es eine große Anzahl von Stationen auf der Leitung relativ zu ihrer Länge gibt, tritt dieses Problem nicht übermäßig auf. Dies ist normalerweise jedoch nicht der Fall. Angenommen es gibt 20 Stationen, die zufällig entlang einer Leitung angeordnet sind, deren Länge 100 Rahmenlängen entspricht. Dann gibt es einen hohe Möglichkeit eines Spaltes mit 8 Rahmenlängen zwischen einer Station und einer weiteren. Diese Station wird dann jedoch Pmax plus 8 Rahmen pro Zyklus übertragen. Wenn Pmax auf 16 (ein typischer Wert) eingestellt ist, dann würde die Station 50 Prozent mehr Daten übertragen als eine Station, die nahe an einer anderen Station liegt. Nachdem eines der Ziele des Protokolls ist, sicherzustellen, daß die Stationen die richtige Anzahl von Paketen pro Zyklus übertragen, so daß eine "Gleichheit" zwischen den Stationen erreicht werden kann, ist es offensichtlich, daß dies übergangen wird, wenn ein Rücksetzen auftritt, sobald eine Station ein Rücksetzsignal empfängt.
• Die Lösung für dieses Problem wird nun für die Station Si in Fig. 1 mit Bezug auf das Blockdiagramm, das in Fig. 7 gezeigt ist, beschrieben. In diesem Blockdiagramm sind lediglich die Teile der Station Si beschrieben, die für das Rücksetzen relevant sind. Die anderen Teile können herkömmlich sein.
• Es sei der Fall betrachtet, daß ein Rahmen die Station Si auf der Leitung 11 erreicht, in der das Rücksetzbit B' eingestellt ist. Dies führt zu einem Eingangssignal über Leitung 30 an ein logisches UND-Gatter 31. Das Logikgatter 31 hat einen weiteren Eingang, nämlich die Leitung 32, aber hier sei angenommen, daß die Leitung auf einer logischen Eins ist. In diesem Fall sendet das Gatter 31 ein Signal auf Leitung 33 an das Register 34, um das Register auf Pmax zurückzusetzen. Wenn Datenpakete durch das Ausgabegerät 35 auf die Leitung 10 ausgegeben werden (in Rahmen geschrieben werden, deren Datenfeld leer ist, wenn die Rahmen die Station Si erreichen) wird ein Signal von dem Ausgabegerät 35 an das Register 34 geschickt, um zu veranlassen, daß das Register 34 um Eins erniedrigt wird. Das Register 34 verfolgt folglich die restliche maximale Anzahl von Datenpaketen, die in einem Stationszyklus übertragen werden können; sobald das Register 34 auf Null erniedrigt ist, beendet das Ausgangsgerät den Betrieb, bis das Register beim Start des nächsten Stationszyklusses zurückgesetzt ist.
• Man erkennt aus Fig. 7, daß, wenn das Gatter 31 ein Signal auf die Leitung 33 zu dem Register 34 ausgibt, das Signal ebenfalls auf der Leitung 36 zu einem Zähler 37 läuft und dieser Zähler auf einen vorbestimmten Wert zurückgesetzt wird. Der Zähler 37 ist angeordnet, um lediglich dann ein Ausgangssignal auf Leitung 38 zu erzeugen, wenn sein Zählstand Null ist, derart, daß das Rücksetzen des Zählers 37 durch ein Signal auf Leitung 36 bedeutet, daß das Signal auf Leitung 32 an das Gatter 31 eine logische Null ist. Nachdem das Gatter 31 als UND-Gatter agiert, bedeutet ein logisches Signal "Null" auf der Leitung 32, daß das Gatter 31 das Signal von Leitung 30 nicht weitergibt, während der "Null"-Pegel auf Leitung 32 ist. Folglich ist das Register 34 in diesem Zustand daran gehindert, durch ein eingestelltes Rücksetzbit B' eines Rahmens auf Leitung 11 zurückgesetzt zu werden.
• Der Zähler 37 ist durch einen Takt 39 gesteuert, der mit der Rate der Übertragungen von Rahmen entlang der Leitung betrieben wird. Das Ausgangssignal des Taktes 39 wird an ein Gatter 40 angelegt, das ebenfalls (an einem invertierten Eingang) das Signal auf Leitung 38 über die Leitung 41 empfängt. Wenn der Wert des Zählers ein 37 ungleich Null ist, ist folglich ein logisches Signal "Null" auf der Leitung 41 und das Gatter 40 wird folglich Signale von dem Takt 39 an den Zähler 37 übertragen. Diese Signale von dem Takt 39 veranlassen, den Zähler 37 zu erniedrigen, und diese Erniedrigung wird fortgeführt, bis der Zähler 37 Null erreicht. Es wird darauf hingewiesen, daß der Zähler während dieses Erniedrigungsverfahren nicht durch ein Signal auf Leitung 36 rückgesetzt werden kann, weil die Leitung 36 auf einem logischen "Null"-Wert bleibt, solange ein logisches "Null"- Signal auf der Leitung 32 ist, und daß das Signal 32 auf einer logischen "Null" ist, solange der Zähler 37 ungleich Null ist. Zum gleichen Zeitpunkt, zu dem der Zähler 37 Null erreicht, ändert sich dann das Signal auf Leitung 38 auf eine logische "Eins". Wenn dies passiert, ändert sich die Leitung 32 ebenfalls auf eine logische "Eins", und das Gatter 31 kann folglich ein von der Leitung 11 über Leitung 30 empfangenes Rücksetzsignal an das Register 34 weitergeben, um das Register auf Pmax zurückzusetzen. Zum selben Zeitpunkt ändert sich die Leitung 41 auf eine logische "Eins", so daß weitere Signale des Taktes 39 durch das Gatter 40 blockiert werden und nicht an den Zähler 37 kommen.
• Auf diese Art hemmt die Aktion des Gatters 31 und des Zählers 37 das Weiterleiten von Rücksetzsignalem zu dem Register 34, bis der Zähler 37 auf Null heruntergezählt hat.
• Für das oben beschriebene System, in dem zwanzig Stationen zufällig entlang einer Leitung mit einer Länge von 100 Rahmenlängen plaziert sind, ist ein geeigneter vorbestimmter Wert für den Zähler 37 fünfundzwanzig. Dann müssen mindestens 25 Rahmen durchlaufen, bevor das Register 34 durch ein eingestelltes Rücksetzbit auf der Leitung 11 zurückgesetzt werden kann, und dies ist in der Praxis ausreichend lang, um irgend ein erneutes Anfangen eines Zyklusses zu verhindern. Deshalb haben bei der in Fig. 7 gezeigten Modifikationen die Stationen eine maximale Zykluslänge, die gesamtheitlich durch Pmax und nicht durch ihre Beabstandung von anderen Stationen bestimmt ist.
• Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf jedes System anwendbar, bei dem jede Station eine relativ große Anzahl von zu übertragenden Paketen zu irgendeinem Zeitpunkt hat, so daß die Übertragung gänzlich durch den Wert von Pmax gesteuert wird. Es ist wie im Stand der Technik möglich, das System auf eine torgesteuerte Art zu betreiben, so daß bei Einstellung des Registers 34 auf Pmax lediglich solche Pakete, die derzeitig in der Station zur Übertragung gespeichert sind, während des Zyklusses übertragen werden können. Alternativ kann das System nichttorgesteuert sein, derart, daß während eines Zyklusses die Station weitere Pakete zum Übertragen hat, die über die zu Beginn des Zyklusses durch die Station bereits gespeicherten hinausgehen, dann kann die Station diese weiteren Pakete übertragen, vorausgesetzt, daß die Gesamtanzahl der Pakete Pmax nicht überschreitet. Normalerweise wird in beiden Fällen die Anzahl von Paketen, die eine Station zu übertragen hat, viel größer als Pmax sein, derart, daß zu irgendeiner Zeit eine "Schlange" von zu übertragenden Daten aufweisen. In diesem Fall, in dem die Datenübertragung entlang der Linien sehr häufig ist, erreicht die vorliegende Erfindung ihren maximalen Vorteil bei der Maximierung der Anzahl von Übertragungen, während zur selben Zeit eine "Gleichberechtigung" zwischen den Stationen erreicht wird, derart, daß eine Station nicht ausschließlich die Leitung besetzt, wodurch die Übertragung von anderen Stationen verzögert wird. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung ebenfalls dort verwendet werden, wo die Anzahl von Paketen, die irgendeine Station zu irgendeiner Zeit übertragen muß, klein ist, in diesem Fall ist es wahrscheinlicher, daß eine gegebene Station in einem Zyklus alle ihre Pakete übertragen hat, bevor Pmax erreicht ist. In diesem Fall bietet die vorliegende Erfindung gegenüber den existierenden Systemen einen geringen Vorteil, bietet aber nichtsdestotrotz den Vorteil der Einfachheit der Signalgebung und daher die Einfachheit und Kosten der Stationen.
• Die vorliegende Erfindung ist auf jegliches System anwendbar, bei dem eine Mehrzahl von Stationen durch Signalwegpaare verbunden sind. Das System kann sich über eine lange Entfernung von beispielsweise 10 km erstrecken, und kann so viele Stationen wie erwünscht haben. Pmax kann wie geeignet eingestellt werden, und normale Werte werden zwischen 8 und 32 liegen. Die Signalwege können dasselbe Medium verwenden.

Claims (8)

1. Ein Kommunikationssystem mit einer Mehrzahl von Stationen (S&sub1;, S&sub2; .... SN), die nacheinanderfolgend durch zwei Kommunikationswege (10, 11) verbunden sind, die unidirektional und bezüglich einander entgegengesetzt gerichtet sind, wobei jede Station (S&sub1;, S&sub2; .... SN) angeordnet ist, um Datenpakete auf einen der Wege (10, 11) zum Senden an die stromabwärtsliegenden Stationen zu schreiben, wobei das Schreiben in Zyklen bis zu einer vorbestimmten maximalen Anzahl von Paketen pro Zyklus erfolgt, wobei die Station (SN, S&sub1;) an dem Ende eines Weges (10, 11) eine Endstation für den einen Weg (10, 11) ist, und wirksam ist, um zu erfassen, wann alle Stationen (S&sub1;, S&sub2; .... SN) auf dem einen Weg ihren Schreibzyklus beendet haben, und um danach ein Rücksetzsignal auf den anderen der Wege (11, 10) zu senden;

dadurch gekennzeichnet, daß jede Station (S&sub1;, S&sub2; .... SN) angeordnet ist, um das Rücksetzsignal zu erfassen und einen weiteren Zyklus des Schreibens von Paketen auf der Basis dieses Rücksetzsignals zu beginnen.

2. Ein Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, bei dem jede der Stationen (S&sub1;, S2, .... SN) eine Einrichtung (31, 37, 39) zum temporären Hemmen des erneuten Beginnens eines Zyklusses durch ein Rücksetzsignal auf dem anderen der Wege (11, 10) nach dem Beginn eines Zyklusses durch ein früheres Rücksetzsignal auf dem anderen Wege (11, 10) hat.

3. Ein Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem jede Station (S&sub1;, S&sub2; .... SN) angeordnet ist, um weitere Datenpakete auf den anderen der Wege (11, 10) zu schreiben, wobei das Schreiben der weiteren Datenpakete durch eine Mehrzahl von weiteren Zyklen, von denen jeder eine weitere vorbestimmte maximale Anzahl von weiteren Paketen hat, bewirkt wird, wobei die Station (S1, SN) an dem Ende des anderen Weges (11, 10) eine Endstation für den anderen Weg (11, 10) darstellt und wirksam ist, um ein weiteres Rücksetzsignal auf einem der Wege (10, 11) zur erneuten Initialisierung der weiteren Zyklen zu erzeugen.

4. Ein Kommunikationssystem nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das System angeordnet ist, um eine Folge von Datenrahmen entlang des oder jedes Weges (11, 10) zu erzeugen und zu senden, auf den Datenpakete durch die Stationen (S&sub1;, S&sub2; ... SN) geschrieben werden, wobei jede Station wirksam ist, um Datenpakete in die Rahmen zur Übertragung entlang des Weges zu schreiben.

5. Ein Kommunikationssystem nach Anspruch 4 in Rückbeziehung auf Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (31, 37, 39) zum temporären Hemmen des erneuten Beginnens eines Zyklusses wirksam ist, um das erneute Beginnen für die Dauer einer vorbestimmten Anzahl von Rahmen zu hemmen.

6. Ein Kommunikationssystem nach Anspruch 4 in Rückbeziehung auf Anspruch 3, bei dem jeder der Rahmen ein Steuerungsfeld und ein Datenfeld umfaßt, wobei jede der Stationen (S&sub1;, S&sub2;, .... SN) angeordnet ist, um eines dieser Datenpakete auf den einen Weg oder eines dieser weiteren Pakete auf den anderen Weg, durch Schreiben in ein entsprechendes der Datenfelder zu schreiben, und um das weitere Rücksetzsignal auf diesen einen Weg oder das weitere Rücksetzsignal auf diesen anderen Weg durch Schreiben in das Steuerungsfeld zu übertragen.

7. Ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Kommunikationssystem, wobei das System eine Mehrzahl von Stationen (S&sub1;, S&sub2;, .... SN) umfaßt, die nacheinanderfolgend durch zwei Signalwege (10, 11) verbunden sind, wobei diese Wege unidirektional und bezüglich einander entgegengesetzt gerichtet sind, wobei die Station (SN, S&sub1;) an dem Ende eines der Wege (10, 11) eine Endstation für den einen Weg (10, 11) ist, wobei bei dem Verfahren:

jede Station (S&sub1;, S&sub2;, .... 5N) Datenpakete auf einen der Wege (10, 11) schreibt, wobei das Schreiben in Zyklen von bis zu einer vorbestimmten maximalen Anzahl von Paketen pro Zyklus erfolgt; und

die Endstation (SN, Si) für den einen Weg (10, 11) erfaßt, wenn alle Stationen (S&sub1;, S&sub2;, .... SN) auf dem einen Weg (10, 11) ihre Schreibzyklen beendet haben, und danach ein Rücksetzsignal an den anderen der Wege (10, 11) überträgt;

dadurch gekennzeichnet, daß jede Station (S&sub1;, S&sub2; .... 5N) das Rücksetzsignal erfaßt und einen weiteren Zyklus des Schreibens von Paketen auf der Grundlage des Rücksetzsignals beginnt.

8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem nach dem Beginn des Zyklusses durch ein Rücksetzsignal auf dem anderen der Wege (11, 10) ein weiteres Rücksetzsignal auf dem anderen der Wege (11, 10) temporär daran gehindert wird, einen Zyklus erneut zu beginnen.