DE69331881T2

DE69331881T2 - Hochgeschwindigkeits-Datentransfer über Kabel mit verdrillten Leitungspaaren

Info

Publication number: DE69331881T2
Application number: DE69331881T
Authority: DE
Inventors: Alan Albrecht; Curcio, Jr.; Daniel Joseph Dove; Steven Harold Goody; Michael Peter Spratt
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2013-11-06
Also published as: EP0714191A3; JPH06216925A; US5550836A; DE69331881D1; EP0714191A2; EP0596523A3; US5583872A; CA2101860A1; EP0714191B1; EP0596523A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über eine verdrillte Doppelleitungs-Verkabelung.
Im allgemeinen wurden für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung in einem lokalen Netz (LAN = local area network), wo Datentransferraten 25 MB/sek. überschreiten, Daten unter Verwendung eines Lichtwellenleiter-Mediums übertragen. Das Faserverteilungsdatenschnittstellen-Protokoll (FDDI- Protokoll = fiber distributed data interface protocol) ist beispielsweise ein allgemeines Netzwerkprotokoll, das unter Verwendung eines Lichtwellenleiter-Mediums arbeitet.
Die Verwendung von Lichtwellenleiter-Medien für lokale Vernetzung stellt verschiedene Probleme dar. Insbesondere weisen die meisten bestehenden Gebäude keine installierte Basis aus Lichtwellenleiterkabel auf. Daher ist es für die Verwendung eines Lichtwellenleiter-Netzes im allgemeinen erforderlich, eine Lichtwellenleiter-Verkabelung speziell zu installieren. Dies kann finanziell untragbar sein.
Es wurde einige Arbeit geleistet, um die Rate zu erhöhen, mit der Daten über eine installierte verdrillte Paar- Verkabelung übertragen werden können. Eine verdrillte Paar- Verkabelung wird für Sprech-Telephonübertragungen verwendet. Siehe beispielsweise Patent Nr. 5,119,402, erteilt an Simon A. Ginzburg u. a. für Method and Apparatus for Transmission of Local Area Network Signals over Unshielded Twisted Pairs. Es wurde außerdem einige Arbeit geleistet, um Nebensprechenreduzierung bei nicht-abgeschirmten verdrillten Doppelleitungen bzw. Paarleitungen zu erreichen, wie es in der EP-A-0303407 offenbart ist. Bisher gab es jedoch keine Arbeit, die die Geschwindigkeit der Datenübertragung ausreichend erhöht hat, so daß die Übertragung über ein Vier-Paar-Sprech-Doppelleitung-Netzwerk mit der Geschwindigkeit von Datenübertragungen über Lichtwellenleiterverkabelung konkurrieren kann.
Ein Verfahren zum Übertragen von ersten Daten über ein lokales Netz unter Verwendung einer Mehrzahl von verdrillten Doppelleitungen ist offenbart. Die ersten Daten werden verwürfelt und die verwürfelten Daten werden serialisiert und blockcodiert, um eine Mehrzahl von seriellen Datenströmen zu erzeugen. Die Mehrzahl von seriellen Datenströmen wird über das lokale Netz übertragen, wobei jeder der seriellen Datenströme über ein getrenntes verdrilltes Paar übertragen wird. Die Mehrzahl von seriellen Datenströmen wird deserialisiert und blockdecodiert, um die verwürfelten Daten wiederzugewinnen, und die verwürfelten Daten werden entwürfelt, um die ersten Daten wiederzugewinnen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel basiert das Verwürfeln bei dem Schritt des Verwürfelns der ersten Daten, um verwürfelte Daten zu erzeugen, auf den polynomischen Faktoren S[n] = 1 + S[n-9] + S[n-11].
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird bei dem Schritt des Serialisierens und Blockcodieren der verwürfelten Daten, um eine Mehrzahl von Datenströmen zu erzeugen, das Blockcodieren unter Verwendung eines 5B/6B-Code durchgeführt.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Schritt des Übertragens der Mehrzahl von seriellen Datenströmen über das Netz unter Verwendung einer binären NRZ- Modulation durchgeführt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm der Verbindung von verschiedenen Netzwerken.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Netzwerkes.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Netzwerkgerätes des in Fig. 2 gezeigten Netzwerkes.
Fig. 3A ist ein Blockdiagramm, das den logischen Fluß von Informationen in dem in Fig. 3 gezeigten Netzwerkgerät zeigt.
Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Netzknotens des in Fig. 2 gezeigten Netzwerkes.
Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Empfängers in dem in Fig. 4 gezeigten Netzknoten.
Fig. 6 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Repeaters bzw. Zwischenverstärkers in dem in Fig. 4 gezeigten Netzknoten.
Fig. 7 ist ein Zustandsdiagramm für eine Repeaterzustandsmaschine in dem in Fig. 6 gezeigten Repeater.
Fig. 8 ist ein Zustandsdiagramm für eine Trainingzustandsmaschine in dem in Fig. 6 gezeigten Repeater.
Fig. 9 ist ein Zustandsdiagramm für eine Klientenzustandsmaschine in dem in Fig. 3A gezeigten Netzwerkgerät.
Fig. 10 ist ein Zustandsdiagramm für eine Kliententrainingzustandsmaschine in dem in Fig. 3A gezeigten Netzwerkgerät.
Fig. 11 ist ein Beispiel eines Filterentwurfs, der mit dem in Fig. 4 gezeigten Netzknoten und dem in Fig. 3 gezeigten Netzwerkgerät verwendet werden kann.
Fig. 12 zeigt Logikblöcke in einer Netzwerkschnittstelle, die Daten vorbereiten, die gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu einem Netzknoten weitergeleitet werden sollen.
Fig. 13 zeigt ein Diagramm, das den Datenfluß in den in Fig. 12 gezeigten Logikblöcken gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 14 ist ein Zeitgebungsdiagramm, das die Zeitgebung von Signalen durch eine Gruppe von vier verdrillten Paaren aus Kupferleitungen zeigt.
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, die Kollisionserfassung in einem Netzwerk ermöglicht.
Fig. 16 und 17 zeigen potentielle Frequenzspektren für Signale, die über ein in Fig. 15 gezeigtes verdrilltes Paar gesendet werden.
Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung, die Gleichtaktkollisionssignalisierung in einem Netzwerk liefert.
Fig. 19 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung, die In- Band-Kollisionssignalisierung in einem Netzwerk zeigt.
Fig. 20 ist ein Blockdiagramm, das zeigt, wie die Implementierungsschaltung in Fig. 15 oder die in Fig. 18 gezeigte Schaltung in einem Netzwerk verwendet werden können, wobei ein Netzwerkgerät Daten über vier verdrillte Doppelleitungen an ein Netzwerkgerät sendet.
Fig. 21 zeigt einen Netzknoten, der durch vier verdrillte Doppelleitungen mit dem Netzwerk verbunden ist.
Fig. 22 zeigt ein Beispiel von Signalzeitgebungspaketen in einem Netzwerk.
Fig. 23 zeigt ein Beispiel von Signalzeitgebungspaketen in einem Netzwerk.
Fig. 24 zeigt einen Netzknoten, der mit Netzwerkknoten in einem System verbunden ist, bei dem es vor jeder Paketübertragung ein Kollisionsfenster gibt.
Fig. 25 zeigt eine Schaltung in einem empfangenden Netzwerkgerät, die verwendet werden kann, um eine Rauschsperre für Informationen einzustellen, die von einer verdrillten Doppelleitung empfangen werden.
Fig. 26 ist ein Zeitgebungsdiagramm, das den Betrieb der in Fig. 25 gezeigten Schaltung darstellt.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm der Verbindung von verschiedenen Netzwerken. Ein lokales Netz 11, ein lokales Netz 12 und ein lokales Netz 13 sind beispielsweise durch eine Brücke mit dem Netzwerk 10 verbunden. Das Netzwerk 10 arbeitet beispielsweise unter Verwendung des FDDI- Protokolls (fiber distributed data interface protocol = faserverteiltes Datenschnittstellen-Protokoll). Das lokale Netz 11 und das lokale Netz 13 können gemäß jeder Anzahl von Protokollen arbeiten. Falls dieselben beispielsweise über einen Router verbunden sind, können diese lokalen Netze gemäß dem IEEE 802.3-Protokoll, dem Token-Ring- Protokoll, dem ISDN-Protokoll oder dem WAN-Protokoll arbeiten.
Verschiedene Netzwerkgeräte können mit den lokalen Netzen verbunden sein. Beispielsweise sind ein Netzwerkgerät 14 und ein Netzwerkgerät 15 mit dem lokalen Netz 11 verbunden gezeigt. Ein Netzwerkgerät 16, ein Netzwerkgerät 17 und ein Netzwerkgerät 18 sind mit dem lokalen Netz 12 verbunden gezeigt. Ein Netzwerkgerät 19, ein Netzwerkgerät 20 und ein Netzwerkgerät 21 sind mit einem lokalen Netz 13 verbunden gezeigt. Die Netzwerkgeräte 14 bis 21 können beispielsweise eine Workstation, ein Personalcomputer, ein Netzwerkserver oder ein anderes Gerät sein.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines lokalen Netzes 12. Das lokale Netz 12 umfaßt einen Netzknoten 30. Der Netzknoten 30 ist durch vier verdrillte Paare aus Kupferkabel 31 mit dem Netzwerkgerät 16 verbunden. Der Netzknoten 30 ist durch vier verdrillte Paare aus Kupferkabel 32 mit dem Netzwerkgerät 17 verbunden. Der Netzknoten 30 ist durch vier verdrillte Paare aus Kupferkabel 33 mit dem Netzwerkgerät 18 verbunden.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Netzwerkschnittstelle 41, die von jedem der Netzwerkgeräte 16, 17 und 18 verwendet wird, um mit dem Netzknoten 30 eine Schnittstelle zu bilden. Eine Rückwandschnittstelle 42 liefert eine Schnittstelle zwischen dem RAM des Computersystem und dem Netzwerkgerät. Ein Direktzugriffsspeicher (RAM - random access memory) 43 wird verwendet, um Datenpakete vorübergehend zu speichern, die von dem Netzwerk empfangen werden oder über das Netzwerk übertragen werden sollen. Eine Medienzugriffssteuerung (MAC = media access control) 44 wird verwendet, um den Datenfluß in der Netzwerkschnittstelle 41 zu steuern. Ein Sender-Empfänger 45 wird verwendet, um durch das Netzwerk zu senden und zu empfangen. Ein Transformator bzw. Wandler und Filter 46 wird verwendet, um die Spannung einzustellen und Rauschfiltern für Signale zu liefern, die zwischen dem Sender-Empfänger 45 und einem Verbinder 47 übertragen werden. Ein Verbinder 47 ist mit dem Bündel von vier verdrillten Paaren aus Kupferleitung von dem Netzknoten 30 verbunden.
Fig. 3A ist ein Blockdiagramm, das den logischen Informationsfluß innerhalb der Netzwerkschnittstelle (des Klienten) 41 zeigt. Eine Kliententrainingszustandsmaschine 501 wird beim Einrichten der Verbindung zwischen dem Netzwerkgerät 17 und dem Netzknoten 30 verwendet. Eine Klientenzustandsmaschine 502 wird verwendet, um Datentransaktionen zwischen dem Netzwerkgerät 17 und dem Netzknoten 30 zu steuern. Eine DMA- (direcht memory access = Direkt-Speicherzugriff) Steuerung 503 wird verwendet, um DMA-Übertragungen zwischen RAM 43 und einem Datenpuffer 504 zu steuern. Eine Verdrillte-Doppelleitung-Sendelogik 505 leitet Daten zu dem Sender- Empfänger 45 weiter. Die Verdrillte-Doppelleitung- Empfangslogik 506 empfängt Daten von dem Sender-Empfänger 45.
Steuersignale fließen von der DMA-Steuerung 504 durch einen Informationskanal 507 zu dem RAM 43. Steuersignale fließen von der DAM-Steuerung 503 durch einen Informationskanal 510 zu dem Datenpuffer 504. Zwischen der DMA-Steuerung 503 und dem RAM 43 fließen Daten durch einen Informationskanal 508. Die DMA-Steuerung 503 signalisiert der Klientenzustandsmaschine 502 durch den Informationskanal 509, wenn es ein Paket zu übertragen gibt. Der Datenpuffer 504 sendet Daten durch den Informationskanal 511 zu der Verdrillte- Doppelleitung-Sendelogik 505. Der Datenpuffer 504 empfängt Daten von der Verdrillte-Doppelleitung-Empfangslogik 506 durch den Informationskanal 512. Der Sender-Empfänger 45 empfängt Daten von der Verdrillte-Doppelleitung-Sendelogik 505 durch den Informationskanal 513. Der Sender-Empfänger 45 sendet Daten durch den Informationskanal 514 an die Verdrillte-Doppelleitung-Empfangslogik 506. Die Verdrillte- Doppelleitung-Empfangslogik 506 signalisiert der Klientenzustandsmaschine 502 durch einen Informationskanal 515 den Beginn eines Pakets und das Ende eines Pakets (RXDONE). Die Klientenzustandsmaschine 502 signalisiert der Verdrillte- Doppelleitung-Empfangslogik 506 durch einen Informationskanal 516, wenn ein Paket empfangen werden soll. Die Verdrillte-Doppelleitung-Sendelogik 505 signalisiert der Klientenzustandsmaschine 502 durch einen Informationskanal 517, wenn eine Übertragung abgeschlossen ist. Die Klientenzustandsmaschine 502 signalisiert der Verdrillte- Doppelleitung-Sendelogik 505 durch einen Informationskanal 518, wenn ein Paket übertragen werden soll.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm des Netzknotens 30. Eine physikalische Rückwandschnittstelle 51 liefert eine physikalische Schnittstelle des Netzknotens 30 mit dem Netzwerk 10. Eine Rückwandmedienzugriffssteuerung (MAC) 52 steuert den Datenfluß zwischen dem Netzknoten 30 und dem Netzwerk 10. Ein Brückenpuffer RAM 53 liefert eine Zwischenspeicherung für Daten, die zwischen dem Netzknoten 30 und dem Netzwerk 10 fließen. Ein Repeater 57 leitet den Datenfluß auf das lokale Netz 12. Ein inhaltsadressierbarer Speicher (CAM = content addressable memory) ist mit einer Netzwerkadresse adressierbar und gibt ein zugeordnetes Tor aus. Ein Rundsende-SRAM 56 wird für die Zwischenspeicherung von Mehrtornachrichten verwendet, die über das LAN 12 rundgesendet werden sollen.
Ein Netzwerkverwaltungssystem 58 liefert Netzwerkverwaltung. Das Netzwerkverwaltungssystem 58 umfaßt einen Prozessor 60, einen EPROM 62, einen RAM 61 und eine Speicherzugriffssteuerung (MAC) 59. Der EPROM 62 speichert Programminformationen, die durch den Prozessor 60 verwendet werden. Der RAM 61 speichert Programme, die durch den Prozessor 60 verwendet werden. Die MAC 59 liefert eine Einrichtung für den Prozessor 60, um mit anderen Knoten auf dem Netzwerk zu kommunizieren.
Ein Sender-Empfänger 63 wird verwendet, um Daten zu einem Netzwerkgerät, das mit einem Verbinder 67 verbunden ist, zu senden und von demselben zu empfangen. Ein Sender-Empfänger 64 wird verwendet, um Daten zu einem Netzwerkgerät, das mit einem Verbinder 68 verbunden ist, zu senden und von demselben zu empfangen. Ein Sender-Empfänger 65 wird verwendet, um Daten zu einem Netzwerkgerät, das mit einem Verbinder 69 verbunden ist, zu senden und von demselben zu empfangen. Ein Sender-Empfänger 66 wird verwendet, um Daten zu einem Netzwerkgerät, das mit einem Verbinder 70 verbunden ist, zu senden und von demselben zu empfangen. Obwohl nur die Sender-Empfänger 63 bis 66 und die Verbinder 67 bis 70 gezeigt sind, können viele weitere Sender-Empfänger und Verbinder hinzugefügt werden. Der Netzknoten weist beispielsweise 24 Tore auf. Ein Transformator/Filter 73 verbindet den Sender- Empfänger 63 mit dem Verbinder 67. Ein Transformator/Filter 74 verbindet den Sender-Empfänger 64 mit dem Verbinder 68. Ein Transformator/Filter 75 verbindet den Sender-Empfänger 65 mit dem Verbinder 69. Ein Transformator/Filter 76 verbindet den Sender-Empfänger 66 mit dem Verbinder 70.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm des Sender-Empfängers 63. Der Sender-Empfänger 63 ist mit dem Verbinder 67 durch vier verdrillte Doppelleitungen bzw. Paarleitungen verbunden. Die erste verdrillte Doppelleitung umfaßt eine Verbinderleitung 81 und eine Verbinderleitung 82. Die zweite verdrillte Doppelleitung umfaßt eine Verbinderleitung 83 und eine Verbinderleitung 84. Die dritte gedrillte Doppelleitung umfaßt eine Verbinderleitung 85 und eine Verbinderleitung 86. Die vierte verdrillte Doppelleitung umfaßt eine Verbinderleitung 87 und eine Verbinderleitung 88.
Wenn der Sender-Empfänger 63 Daten über die vier verdrillten Doppelleitungen empfängt, werden die Daten durch eine Ausgleichsschaltung 91, eine Ausgleichsschaltung 92, eine Ausgleichsschaltung 93 und eine Ausgleichsschaltung 94 empfangen. Jede der Ausgleichs- bzw. Entzerrungsschaltungen 91 bis 94 wird verwendet, um ein reines und verstärktes Signal zu liefern. Zusätzlich liefert die Ausgleichsschaltung 91 außerdem ein Trägerdetektorsignal auf einer Trägerdetektorleitung 180.
Eine Phasenregelschleife- (PLL = phase locked 100p) Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 101 empfängt auf der Leitung 181 und 182 ein reines und verstärktes Signal. Die PLL-Takt- und Datenwiedergewinnung liefert ein Datensignal auf einer Leitung 171, ein Taktsignal auf einer Leitung 175 und ein Takt-Gültig-Signal auf einer Leitung 279. Eine Phasenregelschleife- (PLL-) Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 102 empfängt auf der Leitung 183 und 184 ein reines und verstärktes Signal. Die PLL-Takt- und Datenwiedergewinnung liefert ein Datensignal auf einer Leitung 172, ein Taktsignal auf einer Leitung 176 und ein Takt-Gültig- Signal auf einer Leitung 280. Eine Phasenregelschleife- (PLL-) Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 103 empfängt auf der Leitung 185 und 186 ein reines und verstärktes Signal. Die PLL-Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung liefert ein Datensignal auf einer Leitung 173, ein Taktsignal auf einer Leitung 177 und ein Takt-Gültig-Signal auf einer Leitung 281. Eine Phasenregelschleife- (PLL-) Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 104 empfängt ein reines und verstärktes Signal auf der Leitung 187 und 188. Die PLL-Takt- und Datenwiedergewinnung liefert ein Datensignal auf einer Leitung 174, ein Taktsignal auf einer Leitung 178 und ein Takt-Gültig-Signal auf einer Leitung 282.
Ein Elastizitätspuffer 111, ein Elastizitätspuffer 112, ein Elastizitätspuffer 113 und ein Elastizitätspuffer 114 synchronisieren die Datensignale von den PLL-Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltungen 101 bis 104 zu einem einzigen Takt. Der Elastizitätspuffer 111 empfängt das Datensignal und das Taktsignal von der PLL-Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 101 und erzeugt auf der Leitung 191 ein synchronisiertes Datensignal. Der Elastizitätspuffer 112 empfängt das Datensignal und das Taktsignal von der PLL-Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 102 und erzeugt ein synchronisiertes Datensignal auf der Leitung 192. Der Elastizitätspuffer 113 empfängt das Datensignal und das Taktsignal von der PLL-Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 103 und erzeugt auf der Leitung 193 ein synchronisiertes Datensignal. Der Elastizitätspuffer 114 empfängt das Datensignal und das Taktsignal von der PLL-Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 104 und erzeugt auf der Leitung 194 ein synchronisiertes Datensignal.
Ein Logik-ODER-Gatter 170 empfängt das Taktsignal auf der Leitung 175, das gültige Taktsignal auf der Leitung 279, das gültige Taktsignal auf der Leitung 280, das gültige Taktsignal auf der Leitung 281 und das gültige Taktsignal auf der Leitung 282. Das Logik-ODER-Gatter 170 erzeugt ein Taktsignal (Clk 0) auf einer Leitung 190. Das Clk 0-Signal verläuft durch das Logik-ODER-Gatter 170, wenn die vier gültigen Taktsignale niedrig aktiviert sind. Der Treiberpuffer 106 leitet Daten zu einem Repeater 57 auf einer Leitung 126, einer Leitung 127, einer Leitung 128 und einer Leitung 129 weiter. Der Treiber 106 liefert außerdem ein Taktsignal auf einer Leitung 130.
Eine Empfangsleitungszustandslogik 105 wird verwendet, um Übertragungsaufbauanforderungen über die erste und die zweite verdrillte Doppelleitung zu empfangen und weiterzuleiten. Die Empfangsleitungszustandslogik 105 empfängt das Trägerdetektorsignal auf der Trägerdetektorleitung 108, das Datensignal auf der Leitung 171, das Datensignal auf der Leitung 172 und das Taktsignal auf der Leitung 175. Die Empfangsleitungszustandslogik 105 erzeugt ein Prioritäts- (PRI) Anforderungssignal auf einer Leitung 121, ein Empfangsleitungszustandssignal (RLS0) auf einer Leitung 122, ein Empfangsleitungszustandssignal (RLS1) auf einer Leitung 123, ein Empfangsleitungszustandssignal (RLS2) auf einer Leitung 124 zum Weiterleiten zu dem Repeater 57. Der Repeater aktiviert die Empfangsleitungszustandslogik 105 durch Plazieren eines Empfangsleitungszustandsaktiviersignals auf eine Leitung 125. Ein Empfängeraktiviersignal (RXEN) 131 wird durch den Repeater 57 erzeugt, um die Empfangsleitungszustandslogik 105 oder den Treiberpuffer 106 auszuwählen, um Informationen zu dem Repeater 57 weiter zu leiten.
Wenn der Empfänger 63 durch den Repeater 57 verwendet wird, um Daten zu übertragen, plaziert der Repeater 57 ein erstes Datensignal (TDATA0) auf die Sendedatenleitung 137, ein zweites Datensignal (TDATA1) auf die Sendedatenleitung 138, ein drittes Datensignal (TDATA2) auf die Sendedatenleitung 139 und ein viertes Datensignal (TDATA3) auf der Sendedatenleitung 140. Wenn der Sender-Empfänger 63 durch den Repeater 57 verwendet wird, um Steuersignale zu übertragen, plaziert der Repeater 57 ein erstes Sendeleitungssignal (TLS0) auf eine Leitung 132, ein zweites Sendeleitungssignal (TLS1) auf eine Leitung 133, ein drittes Sendeleitungssignal (TLS2) auf eine Leitung 134 und einen Sendeleitungstakt (TLSCK) auf eine Leitung 135. Der TLSCK wird verwendet, um die TLS-Werte zu speichern. Die Sendeleitungszustandslogik 115 erzeugt Töne und treibt die TLS-Werte, damit dieselben zu einem Multiplexer/Sender 116 weitergeleitet werden.
Der Multiplexer/Sender 116 wählt ansprechend auf ein Sendeaktivier- bzw. Sendefreigabesignal (TXEN) auf einer Leitung 136 entweder die Datensignale auf den Leitungen 137, 138, 139 und 140, die zu den vier verdrillten Doppelleitungen 81 bis 88 weitergeleitet werden sollen, oder die Töne und Treiberaktivierungen von der Sendeleitungszustandslogik, die zu der dritten und vierten verdrillten Doppelleitung 85 bis 88 weitergeleitet werden sollen. Ein Sendertakt (TXCLK) wird zu der Sendeleitungzustandslogik 115 und dem Multiplexer/Sender 116 auf einer Leitung 141 geliefert.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das den Datenfluß in dem Repeater 57 zeigt. Der Repeater 57 wirkt im wesentlichen, um übertragene Daten zu lenken. Die Verdrillte-Doppelleitung- Empfangslogik 212 empfängt Daten und Steuersignale von den Sendern-Empfängern, z. B. den Sendern-Empfängern 63, 64, 65 und 66. Die Verdrillte-Doppelleitung-Empfangslogik 212 ist beispielsweise mit den Leitungen 121 bis 131 des Senders- Empfängers 63 verbunden. Eine Rundsende-RAM-Rückleselogik 211 empfängt Daten von dem Rundsende-SRAM 56. Die Backbone- bzw. Rückgrat-Empfangslogik empfängt Daten von dem Brücken- Puffer-RAM 53.
Die Verdrillte-Doppelleitung-Sendelogik 220 sendet Daten und Steuersignale zu den Sendern-Empfängern, z. B. den Sendern- Empfängern 63, 64, 65 und 66. Die Verdrillte- Doppelleitung-Sendelogik 220 ist beispielsweise mit den Leitungen 132 bis 141 des Sender-Empfängers 63 verbunden. Die Rundsende-Schreib-Logik 219 sendet Daten zu dem Rundsende-SRAM 56. Die Backbone-Sendelogik sendet Daten zu dem Brücken-Puffer-RAM 53.
Die Daten, die durch die Verdrillte-Doppelleitung- Empfangslogik 212, die Rundsende-RAM-Rückleselogik 211 und die Backbone-Empfangslogik 210 empfangen werden, werden durch einen FIFO-Puffer (First-In-First-Out = Zuerst- Hinein-Zuerst-Hinaus) 215 entweder zu der Backbone- Sendelogik 218, der Rundsende-Schreib-Logik 219 oder der Verdrillte-Doppelleitung-Sendelogik 220 gelenkt. Der FIFO- Puffer liefert außerdem Entscheidungsinformationen an eine Empfändertorentscheidungseinheit.
Die Empfängertorentscheidungseinheit 214 wählt aus, von welchem Tor eine Datenübertragung empfangen werden soll. Im allgemeinen wird ein einfaches Entscheidungsschema verwendet. Beispielsweise kann ein Round-Robin- Entscheidungsschema verwendet werden, bei dem das letzte Tor, von dem eine Datenübertragung empfangen wurde, die niedrigste Priorität zugewiesen bekommt. Eine Sende- Entscheidungseinheit 217 bestimmt, zu welchem Tor der Backbone-Sendelogik 218, der Rundsende-Logik-Schreib-Logik 219 oder der Verdrillte-Doppelleitung-Sendelogik 220 Daten gesendet werden sollen. Die Sende-Entscheidungseinheit 217 bestimmt, wohin eine Nachricht gesendet wird, durch Weiterleiten einer Netzwerkadresse der Nachricht zu CAM 54. CAM 54 sendet eine Tornummer zu der Sende-Entscheidungseinheit 217 zurück. Der Repeater 57 enthält außerdem eine Repeaterzustandsmaschine 216 und eine Trainingszustandsmaschine 213.
Fig. 7 zeigt ein Zustandsdiagramm für die Repeaterzustandsmaschine 216. Nachdem die Inbetriebnahme und das Training aller Tore (wie nachfolgend erklärt) stattgefunden hat, befindet sich die Repeaterzustandsmaschine in einem Ruhezustand 231. Auf den Empfang einer Anforderung für die Übertragung von der Empfängertorentscheidungseinheit 214 hin tritt die Repeaterzustandsmaschine in einen Tor-Bestätigen- Zustand 232 ein. Wenn sich die Repeaterzustandsmaschine 216 in dem Tor-Bestätigen-Zustand befindet, sendet der Repeater 57 ein Bestätigungssignal an das Tor, das durch die Empfängertorentscheidungseinheit 214 ausgewählt wurde. Falls der Repeater 57 in Zeitüberschreitung gerät, bevor der Repeater 57 beginnt, ein Datenpaket von dem ausgewählten Tor zu empfangen, tritt die Repeaterzustandsmaschine in einen Tor- Neutraining-Einstell-Zustand 239 ein. In dem Tor- Neutraining-Einstell-Zustand 294 signalisiert die Repeaterzustandsmaschine 216 der Trainingszustandmaschine 213, das Tor neu zu trainieren. Die Repeaterzustandsmaschine 216 kehrt dann zu dem Ruhezustand 231 zurück.
Wenn der Repeater 57 beginnt, ein Netzwerkdatenpaket zu empfangen, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 von dem Tor-Bestätigen-Zustand 232 in einen Bestimmungsort- Bestimmen-Zustand 233 ein. Während die Repeaterzustandsmaschine 216 in dem Bestimmungsort-Bestimmen-Zustand 233 ist, bestimmt die Sende-Entscheidungseinheit 217, wohin eine Nachricht gesendet wird, durch Weiterleiten der Netzwerkadresse in dem Netzwerkdatenpaket an CAM 54. CAM 54 sendet eine Tornummer zu der Sende-Entscheidungseinheit 217 zurück.
Falls die Sende-Entscheidungseinheit 217 bestimmt, daß der Bestimmungsort ein Tor in dem lokalen Netzwerk 12 ist, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in einen Zum-Tor- Senden-Zustand 235 ein. In dem Zum-Tor-Senden-Zustand 235 werden die Daten, wie sie von dem Tor, das durch die Empfängertorentscheidungseinheit 214 ausgewählt wurde, empfangen wurden, direkt zu dem Tor weitergeleitet, das durch die Sende-Entscheidungseinheit 217 ausgewählt wurde. Auf den Empfang des vollständigen Netzwerkdatenpakets durch den Repeater 57 und Beenden der Weiterleitung der Daten hin kehrt die Repeaterzustandsmaschine 216 zu dem Ruhezustand 231 zurück. Falls das vollständige Datenpaket nicht innerhalb einer spezifizieren Zeit empfangen wurde, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in den Tor-Einstellen-Neutraining- Zustand 239 ein.
Falls die Sende-Entscheidungseinheit 217 in dem Bestimmungsort-Bestimmen-Zustand 233 bestimmt, daß der Bestimmungsort mehrere Toren in dem lokalen Netzwerk 12 sind, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in einen Puffer-zu- Lokal-RAM-Zustand 237 ein. In dem Puffer-zu-Lokal-RAM- Zustand 237 werden Daten, wie sie von dem Tor, das durch die Empfangstorentscheidungseinheit 214 ausgewählt wurde, empfangen werden, zu dem Sende-SRAM 56 weitergeleitet. Falls ein vollständiges Datenpaket nicht innerhalb einer spezifizierten Zeit empfangen wird, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in den Tor-Neutraining-Einstell-Zustand 239 ein. Auf den Empfang des vollständigen Netzwerkdatenpaketes durch den Repeater 57 und den Abschluß der Weiterleitung der Daten zu dem Sende-SRAM 56 hin tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in einen An-Alle-Tore-Senden-Zustand 238 ein. In dem An-Alle-Tore-Senden-Zustand 238 liest der Repeater 57 die rundgesendete Nachricht in dem Rundende- SRAM 56 und leitet die Nachricht zu jedem der spezifizierten Tore weiter. Auf die Vollendung der Datenübertragungen hin kehrt die Repeaterzustandsmaschine 216 zu dem Ruhezustand 231 zurück.
Falls die Sende-Entscheidungseinheit 217 in dem Bestimmungsort-Bestimmen-Zustand 233 bestimmt, daß der Bestimmungsort zu dem Backbone des lokalen Netzwerks 12 ist, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in einen Puffer-zu- Brücke-Zustand 234 ein. In dem Puffer-zu-Brücke-Zustand 234 werden Daten, wie sie von dem Tor, das durch die Empfangstorentscheidungseinheit 214 ausgewählt wurde, empfangen wurden, zu dem Brücken-Puffer-RAM 53 weitergeleitet. Falls ein vollständiges Datenpaket nicht innerhalb einer spezifizierten Zeit empfangen wird, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in den Tor-Einstellen-Neutraining-Zustand 239 ein. Auf den Empfang des vollständigen Netzwerkdatenpaketes durch den Repeater 57 und den Abschluß der Weiterleitung der Daten zu dem Puffer-RAM 53 hin kehrt die Repeaterzustandsmaschine 216 zu dem Ruhezustand 231 zurück. Falls der Puffer-RAM 53 die verfügbaren Speicherplätze ausgehen, bevor die Übertragung des Netzwerkdatenpakets abgeschlossen ist, tritt die Repeaterzustandsmaschine 216 in einen Belegtsignal-Einstell-Zustand 236 ein. In dem Belegtsignal- Einstell-Zustand 236 sendet der Repeater 57 ein Belegtsignal zu dem sendenden Datentor und wirft das Netzwerkdatenpaket weg. Auf den Abschluß der Übertragung des Netzwerkdatenpakets an den Repeater 57 hin kehrt die Repeaterzustandsmaschine 216 in den Ruhezustand 231 zurück.
Fig. 8 ist ein Zustandsdiagramm für die Trainingszustandsmaschine 213. Nach einer Neueinstellung oder jedesmal, wenn es notwendig ist, ein Tor zu trainieren, läuft die Trainingszustandsmaschine 230 durch die Trainingszustände. Vor dem Trainieren eines Tores befindet sich die Trainingszustandsmaschine 213 in einem Ruhezustand 241. Wenn die Trainingszustandsmaschine 213 ein Training-Ruhestand (Tidle)- nach-oben Signal von einem Tor empfängt, das Training anfordert, tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Training-Ruhezustand (Tidle)-Nach-unten-Treiben-Zustand 242 ein. In dem Training-Ruhezustand-nach-unten-Zustand 242 sendet der Repeater 57 ein Training-Ruhezustand-nach-unten- Signal an das Tor, das Training anfordert.
Auf den Empfang eines Anforderung-zum-Senden-Signals von dem Tor, das trainiert werden soll, hin, tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Anforderung-an- Repeaterzustandsmaschine-Zustand 243 ein. In dem Anforderung-an-Repeaterzustandsmaschine 243 wartet die Trainingszustandsmaschine 213 darauf, daß die Repeaterzustandsmaschine 216 das zu trainierende Tor bestätigt. Wenn die Repeaterzustandsmaschine 216 die Bestätigung sendet, tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Klienten- Bestätigen-Zustand 244 ein. In dem Klienten-Bestätigen- Zustand 244 wartet die Trainingszustandsmaschine 213 darauf, daß das Tor damit beginnt, ein Trainingspaket zu senden.
Wenn das Tor damit beginnt, ein Paket zu senden, tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Trainingspaket- Empfangen-Zustand 245 ein. In dem Trainingspaket-Empfangen- Zustand 245 wartet die Trainingszustandsmaschine 213 auf den Abschluß des Sendens des Trainingspaketes. Wenn das Trainingspaket empfangen wurde, tritt die Trainingszustandsmaschine in einen Trainings-Abschluß-Zustand 246 ein. In dem Trainings-Abschluß-Zustand 246 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu sehen, ob das Training-Empfangen abgeschlossen ist. Das Training ist beispielsweise abgeschlossen, falls 25 aufeinanderfolgende Trainingspakete ohne Fehler empfangen wurden. Falls es Fehler bei dem Empfang gibt, werden die Ausgleichs- und Taktfrequenzen in dem Sender- Empfänger für das Tor eingestellt. Falls das Training- Empfangen nicht abgeschlossen ist, kehrt die Trainingszustandsmaschine 213 zu dem Trainingsruhezustand-nach-unten- Treiben-Zustand 242 zurück.
Wenn das Training-Empfangen abgeschlossen ist, tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Anforderung-an- Repeaterentscheidungseinrichtung-Zustand 247 ein. In dem Anforderung-an-Repeaterentscheidungseinrichtung-Zustand 247 fordert die Trainingszustandsmaschine 213 die Sende- Entscheidungseinrichtung 217 auf, die Übertragung eines Trainingspakets zu dem zu trainierenden Tor auszulösen. Auf den Empfang einer Bestätigung von der Repeaterzustandsmaschine 216 hin tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Trainingspaket-Senden-Zustand 248 ein. Auf den Abschluß der Übertragung des Trainingspaket-Senden-Zustands hin tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Training abgeschlossen-Zustand 249 ein. Falls das Training- Senden nicht abgeschlossen ist, kehrt die Trainingszustandsmaschine 213 zu dem Anforderung-an- Repeaterentscheidungseinrichtung-Zustand 247 zurück.
Wenn das Training-Senden abgeschlossen ist, tritt die Trainingszustandsmaschine 213 in einen Tor-ist-in-Leitung- Zustand-Ruhezustand 250 ein. Die Trainingszustandsmaschine 213 bleibt während des normalen Betriebs des Tors in dem Tor-ist-in-Leitung.Zustand-Ruhezustand 250. Wenn das Tor Neutraining anfordert, kehrt die Trainingszustandsmaschine 213 zu dem Trainingsruhezustand-nach-unten-Treiben-Zustand 242 zurück.
Fig. 9 zeigt ein Zustandsdiagramm für die Klientenzustandsmaschine 502. Die Klientenzustandsmaschine 502 ist anfangs in einem Ruhezustand 251. Wenn der Netzknoten 30 signalisiert, daß ein Paket zu dem Klienten kommen wird, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in einen Warten-auf-Paket- Zustand 252 ein. Falls der Klient in dem Warten-auf-Paket- Zustand 252 den Empfangsleitungszustandsübergang zu einem anderen Zustand als ankommend sieht, wie z. B. Ruhezustand, kehrt die Klientenzustandsmaschine 502 zu dem Ruhezustand 251 zurück. Wenn der Klient beginnt, ein Paket zu empfangen, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in einen Paket- Empfangen-Zustand 253 ein.
In dem Paket-Empfangen-Zustand 253 wartet die Klientenzustandsmaschine 502 auf das Ende des Pakets. Wenn das Ende des Pakets empfangen wurde und die Klientenzustandsmaschine 502 nicht auf ein Belegtsignal wartet, kehrt die Klientenzustandsmaschine 502 zu dem Ruhezustand 251 zurück. Wenn das Ende des Pakets empfangen wurde und die Klientenzustandsmaschine 502 auf ein Belegtsignal wartet, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in einen Warten-auf-Neusenden- Zustand 258 ein.
Wenn der Klient von dem Ruhezustand 251 ein Paket übertragen möchte, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in einen Anforderung-Senden-Zustand 254 ein. In dem Anforderung- Senden-Zustand 254 wird ein Anforderung zum-Senden-Signal an den Netzknoten 30 gesendet. Der Klient wartet dann auf eine Bestätigung von dem Netzknoten 30. Falls der Netzknoten 30 während dem Warten signalisiert, daß ein Paket zu dem Klienten ankommen wird, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in einen Warten-auf-Paket-Zustand 252 ein. Wenn der Klient in dem Anforderung-Senden-Zustand 254 eine Bestätigung von dem Netzknoten 30 empfängt, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in einen Paket-Senden-Zustand 256 ein. In dem Paket-Senden-Zustand 256 sendet der Klient ein Datenpaket an den Netzknoten 30. Am Ende des Sendens des Paketes tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in einen Warten-auf-Ruhezustand/Besetztzustand-Zustand 257 ein. In dem Falls der Klient in dem Warten-auf- Ruhezustand/Besetztzustand-Zustand 257 von den Netzknoten 30 ein Ruhezustandsignal empfängt, war die Übertragung des Paketes erfolgreich und die Klientenzustandsmaschine 502 kehrt zu dem Ruhezustand 251 zurück. Falls der Klient von dem Netzknoten 30 ein Belegtsignal empfängt, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in den Warten-auf-Neusenden- Zustand 258 ein.
In dem Warten-auf-Neusenden-Zustand 258 wartet die Klientenzustandsmaschine 502 darauf, daß der Netzknoten 30 das Senden eines Belegtsignales beendet. Falls der Netzknoten 30 signalisiert, daß ein Paket zu dem Klienten ankommen wird, tritt die Klientenzustandsmaschine 502 in den Warten- auf-Paket-Zustand 252 ein. Wenn die Klientenzustandsmaschine 502 in dem Warten-auf-Neusenden-Zustand 258 erfaßt, daß das Belegtsignal von dem Netzknoten 30 deaktiviert ist, kehrt die Klientenzustandsmaschine 502 zu dem Anforderung- Senden-Zustand 254 zurück. Wenn die Klientenzustandsmaschine 502 in dem Warten-auf-Neusenden-Zustand 258 beim Warten darauf, daß der Netzknoten 30 das Belegtsignal deaktiviert, in eine Zeitüberschreitung gerät, tritt die Klientenzustandsmaschine in einen Paket-Löschen-Zustand 259 ein.
Wenn sich die Klientenzustandsmaschine 502 in dem Paket- Löschen-Zustand 259 befindet, löscht der Klient das Netzwerkpaket. Dann kehrt die Klientenzustandsmaschine 502 zu dem Ruhezustand 251 zurück.
Fig. 10 zeigt ein Zustandsdiagramm für die Kliententrainingszustandsmaschine 501. Auf den Empfang einer Rücksetzung hin tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in einen Trainingsruhezustand-nach-oben-Zustand 261 ein. In dem Trainingsruhezustand-nach-oben-Zustand 261 leitet der Klient ein Trainingsruhezustand-nach-oben-Signal an den Netzknoten 30 weiter. Wenn der Netzknoten 30 dem Klienten signalisiert, daß das Training-Ruhezustand-nach-oben-Signal empfangen wurde, tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in den Anforderungszustand 262 ein. Wenn sich die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in dem Anforderungszustand 262 befindet, signalisiert der Klient dem Netzknoten 30 eine Anforderung zum Senden eines Trainingspakets. Auf die Bestätigung von dem Netzknoten 30 hin tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in einen Trainingspaket-Senden-Zustand 263 ein. Wenn sich die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in dem Trainingspaket-Senden- Zustand 233 befindet, sendet der Klient das Trainingspaket zu dem Netzknoten 30. Wenn die Übertragung abgeschlossen ist, tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in einen Warten-auf-Antwort-Zustand 264 ein.
Wenn die Kliententrainingszustandsmaschine 501 sich in dem Warten-auf-Antwort-Zustand 244 befindet, und der Klient ein Training-ist-in-Ruhezustand-Signal von dem Netzknoten 30 empfängt, kehrt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 zu dem Anforderungszustand 262 zurück. Wenn sich die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in dem Warten-auf-Antwort- Zustand 264 befindet, und der Klient von dem Netzknoten 30 ein ankommendes Paketsignal empfängt, tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in einen Trainingspaket- Empfangen-Zustand 265 ein.
Wenn der Klient in dem Trainingspaket-Empfangen-Zustand 265 das gesamte Trainingspaket empfangen hat, tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in einen Training- Abgeschlossen-Zustand 268 ein. Falls das Training nicht abgeschlossen ist, tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in einen Warten-auf-Ankommendes-Zustand 267 ein. Wenn sich die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in dem Warten-auf-Ankommendes-Zustand 267 befindet, und der Klient von dem Netzknoten 30 ein ankommendes Paketsignal empfängt, tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in den Trainingspaket-Empfangen-Zustand 265 ein.
Wenn sich die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in dem Training-Abgeschlossen-Zustand 268 befindet, und das Training abgeschlossen ist, tritt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in den Training ist-in-Ruhezustand- Zustand 269 ein. Wenn sich die Kliententrainingszustandsmaschine 501 in einem Training ist-in-Ruhezustand-Zustand 269 befindet, befindet sich der Klient in einem normalen Betriebszustand. Wenn ein Übertragungsfehler auftritt, empfängt der Klient ein -Senden-ist-im-Ruhezustand Signal von dem Netzknoten 30. Auf den Empfang des Senden-ist-im- Ruhezustand-Signals von dem Netzknoten 30 hin kehrt die Kliententrainingszustandsmaschine 501 zu dem Trainingsruhezustand-nach-oben-Zustand 261 zurück.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel eines Filterentwurfs, der verwendet werden kann, um Filter 73 bis 76 in dem Netzknoten 30 zu implementieren, und außerdem verwendet werden kann, um den Filterabschnitt des Transformators und Filter 36 in der Netzwerkschnittstelle 41 zu implementieren. Beispielsweise weist das Filter für Signale von 100 kHz bis 15 MHz eine Rückflußdämpfung von weniger als oder gleich -20 dB auf. Die Drei-dB-Grenzfrequenz liegt zwischen 19-21 MHz. Die Sperrdämpfung ist größer oder gleich 13,5 dB bei 30 MHz. Das Filter umfaßt beispielsweise einen Widerstand 281, einen Widerstand 289, einen Kondensator 282, einen Kondensator 283, einen Kondensator 284, einen Kondensator 290, einen Induktor 285, einen Induktor 286, einen Induktor 287 und einen Induktor 288, die wie gezeigt verbunden sind. Der Widerstand 281 beträgt beispielsweise 50 Ohm, der Widerstand 289 beträgt 50 Ohm, der Kondensator 282 beträgt 33 Pikofarad, der Kondensator 283 beträgt 110 Pikofarad, der Kondensator 284 beträgt 160 Pikofarad, der Kondensator 290 beträgt 33 Pikofarad, der Induktor 285 beträgt 330 Nano- Henries, der Induktor 286 beträgt 680 Nano-Henries, der Induktor 287 beträgt 330 Nano-Henries und der Induktor 288 beträgt 680 Nano-Henries.
Die physikalische Schichtimplementierung der Verbindung zwischen Netzknoten 30 und der Netzwerkschnittstelle 41 soll eine Hochgeschwindigkeitskommunikationsverbindung über eine kostengünstige Verdrahtung liefern. Die nachfolgend beschriebene spezifische Anwendung liefert einen 100- Megabit-Kommunikationskanal über Sprechtelephonleitung. Dies wird durch Multiplexen von vier benachbarten Kanälen bei jeweils 25 Megabit durchgeführt.
Der Medientyp für die verdrillten Paare ist beispielsweise Kategorie III UTP, Kategorie IV UTP oder Kategorie V UTP. Der Medienabstand beträgt beispielsweise 100 m bei der Verwendung von Kategorie III UTP, 120 m bei der Verwendung von Kategorie IV UTP, oder 150 m bei der Verwendung von Kategorie V UTP. Die Medienkonfiguration ist ein Vier-Paar, 25- Paar-Bündel (10-BASE-T-kompatible Verdrahtungs-Systeme).
Beim Implementieren der physikalischen Schicht ist ein Verfahren zum Senden von 25 Megabits von Informationen in einer ähnlichen Bandbreite wie 10-BASE-T-Codierung erwünscht, um vergleichbare Dämpfungs- und Nebensprech-Charakteristika zu liefern. Ein vergleichbares Signal-Rausch-Verhältnis und ein vergleichbarer Gleichsignal-Ausgleich sind ebenfalls wünschenswert. Zu diesem Zweck wird eine Codierung ohne Rückkehr zu 0 (NRZ = non return to zero) unter Verwendung eines 5B/6B-Blockcodes verwendet, um einen maximalen Ausgleich zu liefern. Dies wird durchgeführt, indem alle symmetrischen 6B-Symbole genommen werden und speziellen 5B- Symbolen zugeordnet werden. Dann werden die verbleibenden 5B-Symbole 6B-Symbolen zugeordnet, die um ein einziges Bit unsymmetrisch sind. Die gleichen 5B-Symbole werden ebenfalls der Umkehrung dieses 6B-Symbols zugeordnet. Während der Übertragung bestimmt ein Statusbit, ob das letzte gesendete unsymmetrische Symbol positiv oder negativ war. Falls der Status anzeigt, daß das letzte unsymmetrische Symbol positiv war, invertiert der Codierer das nächste unsymmetrische Symbol und schaltet das Statusbit um. Auf diese Weise wird der Gleichstromausgleich in dem Datenstrom beibehalten. Es wird darauf geachtet, sicherzustellen, daß die unsymmetrischen Symbole nicht mehr als drei aufeinanderfolgende Bits auf der Symbolgrenze haben. Auf diese Weise ist die Lauflänge auf nicht mehr als sechs Bit begrenzt. Der folgende Blockcode, der in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgelistet ist, erfüllt die obigen Kriterien. TABELLE 1
Die nachfolgende Tabelle 2 listet das Rahmenformat für die Übertragung von Daten auf der physikalischen Ebene auf.

TABELLE 2

Präambel - 8 Symbole (Sextette) von abwechselnden Nullen und Ein sen.
Startbegrenzer - 1 Symbol (Sextett) einer spezifischen Eins-Null-Struktur.
Bestimmungsortadresse - 48 Bits, die unter den vier Doppelleitungen aufgeteilt sind.
Quellenadresse - 48 Bits, die unter den vier Doppelleitungen aufgeteilt sind.
Typen/Längenfeld - 8 Bits, die unter den vier Doppelleitungen aufgeteilt sind.
Datenblock - 64-1500 Bytes, die unter den vier Doppelleitungen aufgeteilt sind.
Zyklische Redundanzprüfung - 32 Bits, die verwendet werden, um die Rahmenintegrität sicherzustellen.
Endbegrenzer - 2 Symbole (Sextette) von fortlaufenden Einsen.
Abbruchsymbol - 2 Symbole (Sextette) von fortlaufenden Nullen.
Die Rahmen werden unter den vier Kanälen verteilt, durch Aufteilen der Adreß-, Daten-, Typen/Längen- und Zyklische- Redundanzprüfung- (CRC-) Segmente und durch Multiplexen dieser Informationen. Die ersten fünf Bits werden in ein 6- Bit-Symbol codiert, und auf den Kanal 0 übertragen. Die zweiten fünf Bits werden in ein 6-Bit-Symbol codiert und auf den Kanal 1 übertragen, usw. CRC wird auf der Basis der Bitsequenz des Datenrahmens erzeugt, und nach dem Demultiplexen des Rahmens an dem Empfangsende verglichen.
Weil Daten typischerweise an Oktettgrenzen gebunden sind, und die Symbole auf Quintettgrenzen gesammelt sind, ist es wahrscheinlich, daß einige zusätzliche Bits in das Endsymbol gestopft werden, um das Codieren in richtigen Grenzen sicherzustellen. Wenn die Daten zu Oktettgrenzen zurückgebracht werden, werden diese Bits in Vergessenheit geraten, wodurch die Wiedergewinnung der Daten vollständig ist.
Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt Steuersymbole, die in dem Rahmenformat (nachfolgend beschrieben) verwendet werden, das an der physikalischen Schicht verwendet wird. TABELLE 3
Der Code gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert einen 15-MHz-Ton auf PREAMBLE, was die minimale Zeit für Taktsynchronisation ermöglicht. Ferner verwendet der Code die gleichen Symbole in dem Datenstrom, trifft aber die Entscheidung, daß nach PREAMBLE/SD nur unmittelbar nachdem Energie auf der Verbindung erfaßt wird, gesucht wird.
Der Übergang von PREAMBLE in SD1 wird durch das Auftreten von "11" oder "00" bezeichnet, und das SD-Symbol ist symmetrisch. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlerfassung kann reduziert werden, indem erfordert wird, daß der Sender- Empfänger keine empfangenen Bits weiterleitet, bis der Takt gesichert ist, und indem erfordert wird, daß sechs gültige Präambel-Bits auftreten, bevor ein gültiger SD akzeptiert wird. Die Inversion des Datenstroms kann durch die Polarität der PREAMBLE-SD-Symbolgrenze bestimmt werden.
Der Endbegrenzer ist aus allen Einsen zusammengesetzt, und wird zwei solche Symbole antiparallel bzw. Ende an Ende sein. Dies liefert eine Sequenz von 12 aufeinanderfolgenden Einsen, die nicht durch irgendeine gültige Datenstruktur erzeugt werden können. Falls in dem ED ein Bitfehler auftritt, würde er als ein ungültiges Symbol erscheinen.
Das ABORT-Symbol ist vorgesehen, um zu ermöglichen, daß NETZKNOTEN-zu-NETZKNOTEN-Datenübertragungen mit minimalem Aufwand fallen gelassen werden können. Falls kein gültiger ED aufgetreten ist, und zwei aufeinanderfolgende ABORT- Symbole erscheinen, betrachtet der empfangende Netzknoten das Paket als fallengelassen.
Die physikalische Schicht gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt auch Verwürfeln. Ein Hintergrund für Verwürflungstechniken kann beispielsweise in R. F. DESIGN APRIL 1992, USA, Bd. 15, Nr. 4, ISSN 0163-321X, Seiten 45, 47, 50, 52 MOUINE J 'A simple algebraic and analogical approach to a scrambler/descrambler' gefunden werden. Verwürfeln ist notwendig, um eine Taktrückgewinnung zu ermöglichen. Um ein System zu liefern, das innerhalb einer minimal übermäßigen Bandbreite (etwa 35%) arbeitet, ist ein PLL mit sehr niedriger Bandbreite erforderlich. Dies bedeutet, daß die Verteilung von spektralen Komponenten zufällig sein muß, um eine Auswanderung der Taktfrequenz zu verhindern.
Das Verwürfeln ist außerdem notwendig, um eine Nebensprechenreduzierung zu ermöglichen. Durch Ausbreiten der Energie in dem übertragenen Signal wurde herausgefunden, daß das Nebensprechen um einige dB reduziert ist. Dies verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des System. Verwürfeln ist außerdem notwendig, um eine Emissionsreduzierung zu ermöglichen.
Für das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert ein Stromschlüssel von 11 Bits die spektrale Zerlegung, die notwendig ist, um sicherzustellen, daß die obigen Charakteristika erfüllt sind. Anders als ein synchroner Verwürfler verbreitet der Stromschlüssel keine Fehler, und zeigt auch nicht das Potential zur "Sperre". Das Hauptproblem bei Stromschlüsseln hat mit der Synchronisation zu tun. Da die Daten aus dem Schlüssel eine Funktion der ankommenden Daten und eine Pseudozufallsbitsequenz (PRBS) eines zeitabhängigen Wertes sind, ist es an dem Empfangsende notwendig, genau zu wissen, welchem Punkt in der Sequenz die Daten zugeordnet sind. Dies kann durchgeführt werden durch Verwenden eines Schlüssels auf den Daten und durch Voreinstellen des Schlüssels, bevor eine XOR- Funktion an seinem Inhalt mit den Daten durchgeführt wird. Die polynomischen Faktoren sind S[n] = 1 + S[n-9] + S[n- 11]. Die vier Kanäle weisen jeweils einen anderen Schlüssel auf, der zu einem anderen Quadranten der PRBS initialisiert wird, um die Wahrscheinlichkeit von gemeinsamen Strukturen auf jeder Leitung zu verhindern. Fig. 12 zeigt Logikblöcke in der Netzwerkschnittstelle, die Daten vorbereiten, die zu dem Netzknoten 30 weitergeleitet werden sollen. Ein Verwürfler/Entwürfler 293 verwürfelt die Nachricht, die sich in dem Speicher 291 befindet, die zu dem Netzknoten 30 weitergeleitet werden soll. Ein Verwürfler/Entwürfler 293 entwürfelt die Nachricht, die sich in dem Speicher 291 befindet, die von dem Netzknoten 30 empfangen wurden. Der Serialisierungs- und Blockcodier-Logik 292 blockcodiert und serialisiert verwürfelte Daten, die dann über einen Datenweg 295 zu dem Netzknoten 30 weitergeleitet werden. Die Deserialisierung- und Blockdecodierlogik 294 deserialisiert und blockdecodiert verwürfelte Daten, die über einen Datenweg 296 von dem Netzknoten 30 empfangen werden.
Fig. 13 zeigt ein Diagramm, das den Datenfluß in den in Fig. 12 gezeigten Logikblöcken zeigt. Eine Zeile von zwanzig Bits 303 ist in Gruppen von fünf Bits gezeigt. Die Bytegrenzen 301 zeigen, wo die Bytegrenzen für die zwanzig Bits in dem Speicher 291 existieren würden. Das Verwürfeln der Bits 303 ergibt eine Zeile von zwanzig Bits 304. Die Bits 304 werden serialisiert und blockcodiert, um vier serielle Datenströme 305 mit jeweils sechs Bit zu erzeugen. Jeder Datenstrom wird paketiert und auf ein getrenntes verdrilltes Paar gesetzt. Nach dem Senden über das lokale Netz 12 empfängt ein Netzwerkgerät vier serielle Datenströme 307, die mit den Datenströmen 305 identisch sind, und depaketiert dieselben. Die Ströme 307 werden deserialisiert und decodiert, um eine Zeile von 20 Datenbits 308 zu erzeugen. Die Datenbits 308 werden dann entwürfelt, um eine Zeile von zwanzig Datenbits 309 zu erzeugen. Die Datenbits 309 sind identisch mit den Datenbits 303.
Um unter Verwendung von vier verdrillten Doppelleitungen den Datenfluß in dem Netzwerk 12 zu maximieren und Nebensprechen zu vermeiden, wird für die Datenkanäle ein Halbduplexdatenkanal verwendet. Für Steuer/Statuskanäle wird jedoch Vollduplex verwendet. Dies ermöglicht eine Rauschunempfindlichkeit, die mit IEEE-10-BASE-T-Standards vergleichbar ist. Bei der Verwendung von vier verdrillten Doppelleitungen in einem 10-BASE-T-Kabel und bei einer Halbduplexübertragung ist ein Durchsatz von 25 Megabyte durch jede verdrillte Doppelleitung erforderlich.
Um eine angemessene Rauschunempfindlichkeit beizubehalten, muß die Kanalbandbreite nicht wesentlich erhöht werden. Durch empirische Messungen wurde bestimmt, daß Nebensprechen akzeptierbar ist, wenn die Systembandbreite unter 21 MHz gehalten wird. Zusätzlich liefert ein einfacher binärer (2-Pegel-) Code eine kostengünstigere Implementierung.
Beim Betrieb mit einem 2-Pegel-NRZ-Blockcode mit angemessener Effizienz kann die Bandbreite des Systems auf weniger als 21 MHz begrenzt werden. Dies hält das Rauschen niedrig und der 2-Pegel-Code liefert einer robuste Rauschunempfindlichkeit. Der Blockcode muß symmetrisch sein und die Effizienz muß über 80% liegen. Daher wird, wie oben erörtert, ein 5B/6B-Blockcode verwendet.
Dieses Aktivierungsschema, das durch die vorliegenden Erfindung verwendet wird, ermöglicht es verschiedenen anderen Protokollen, zu arbeiten, entweder durch einen 25-Megabit- Vollduplexkanal auf zwei Doppelleitungen (z. B. wie bei 25 Megabit 10-BASE-T), einen 50-Megabit- Vollduplexkommunikationskanal auf vier Doppelleitungen (z. B. wie bei 50 Megabit-10-BASE-T, oder 55 Megabit ATM), oder Dual-100-Megabitkanäle auf getrennten vier Kabeln (z. B. wie bei FDDI, ATM).
Die Steuer/Statusinformationen sind Vollduplexb bzw. Vollduplexbetrieb, um die Latenz niedrig zu halten. Daher ist es möglich, zwei Paar für stromaufwärtige Kommunikation und zwei Doppelleitungen für stromabwärtige Kommunikation zu verwenden. Die Übertragungsrate dieser Kanäle wird sehr niedrig gehalten, um Nebensprecheffekte auf benachbarten Drähten zu minimieren. Durch Verwendung von Tönen von 0,9375 MHz - 3,75 MHz ist Nebensprechen in Bündeln minimiert. Drei Töne pro Leitung (plus ein Mangel an Tönen) kann bis zu 10 unterschiedliche Steuerstatussignale ermöglichen.
Durch die Sender-Empfänger-Zustandsmaschine werden acht Leitungszustände geliefert. Für die Zwecke der nachfolgenden Beschreibung ist der Netzknoten 30 der Master und die Netzwerkgeräte sind die Slaves. Die nachfolgende Tabelle 4 faßt die bestehenden Leitungssignale zusammen. TABELLE 4
Die aufgelisteten Übertragungszahlen (unter TX PR 1 und TX PR 0) sind jeweils die Anzahl von Taktzyklen, die jeder Impuls enthält. Die aufgelisteten Empfangszahlen (unter RX PR 1 und RX PR 0) berücksichtigen einen Abtastfehler.
Der Leitungszustand (Code 000) ermöglicht es, daß der Sender vollständig abgestellt wird. Wie durch Tabelle 4 ersichtlich ist, sind die erste Senderdoppelleitung(TX PR 0) die zweite Senderdoppelleitung (TX PR 1), die erste Empfängerdoppelleitung (RX PR 0) und die zweite Empfängerdoppelleitung (TX PR 2) alle bei 0 (d. h. ruhig). In dem Fall, in dem der MASTER auf seinem Empfänger für eine ausgedehnte Zeitperiode Sprechpausen (Silence) erfaßt, sendet er Sprechpausen, um das Senden auf eine unendliche Leitung zu verhindern. Der SLAVE und der MASTER zeigen SILENCE in dem Fall an, in dem sie den Empfang von Daten beginnen werden. Der SILENCE-Zustand ermöglicht es den verdrillten Paarmedien, sich einzustellen bzw. zu beruhigen, bevor Daten in die Drähte eingefügt werden.
Der Leitungszustand (001) zeigt an, daß der SLAVE und der MASTER verbunden sind, und die Verbindung nicht aktiv ist. Dieser Zustand wird an dem Ende einer Datenübertragung auf eine von zwei Möglichkeiten betreten. In dem Fall einer richtigen Übertragung würde die ETD/ABORT-Sequenz das erste IDLE-Symbol erzeugen, das dem Empfänger auf dem entgegengesetzten Ende der Verbindung mitteilen würde, seine Datenempfangsschaltungen zu deaktivieren. In dem Fall eines abgebrochenen Rahmens, würde ETD nicht erscheinen, und das ABORT-Symbol würde die erste Komponente des IDLE-Tons liefern.
Der Leitungszustand (010) wird durch den SLAVE-Knoten verwendet, um eine Anforderung mit niedriger Priorität anzuzeigen. Der Leitungszustand (011) wird durch den SLAVE- Knoten verwendet, um eine Anforderung mit hoher Priorität anzuzeigen. Dieser Leitungsstatus wird durch den MASTER- Knoten verwendet, um einen Synchronisationsimpuls zu den Endknoten zu liefern.
Der Leitungszustand (100) wird verwendet, um eine Verknüpfungsverbindungssequenz durch den SLAVE-Knoten einzuleiten. Bei der Erfassung dieses Tones zeigt der MASTER T IDLE an, was dem SLAVE anzeigt, daß eine Verbindung existiert. Dann wird der Verbindungsentscheidungszyklus (Training) ausgeführt. Die Leitungszustände (101, 110, 111) sind bei diesem Beispiel nicht implementiert.
Das Netzwerkgerät (Klient) sendet auf den Doppelleitungen 0,1 und der Netzknoten sendet auf den Doppelleitungen 2 und 3. Drei Frequenzen, 0,975 MHz, 1,85 MHz und 3,75 MHz, werden verwendet. Tabelle 4 zeigt zugewiesene Steuersignale für das bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Fig. 14 ist ein vereinfachtes Zeitgebungsdiagramm, das eine Transaktion auf vier Doppelleitungen darstellt. Für die Beispieltransaktion werden zwei Frequenzen, z. B. 1 MHz und 2 MHz, verwendet. Das Netzwerkgerät (Klient) sendet auf den Doppelleitungen 0, 1 und der Netzknoten sendet auf den Doppelleitungen 2 und 3. Die nachfolgende Tabelle 5 zeigt beispielhafte zugewiesene Steuersignale. TABELLE 5
Die Sender-Empfänger in dem Netzknoten 30 und der Netzwerkschnittstelle 41 erzeugen und messen die Frequenz der Töne. Die Bestätigung von dem Netzknoten zu einem Netzwerkgerät ist kein Tonfrequenzpaar. Statt dessen ist es das Ereignis des Übergangs von dem Netzknoten, der ein IDLE treibt, zu dem Netzknoten, der kein Signal treibt.
In Fig. 14 stellt ein Signalwellenverlauf 310 ein Signal auf einer ersten verdrillten Doppelleitung zwischen der Netzwerkschnittstelle 41 und dem Netzknoten 30 dar. Ein Signalwellenverlauf 311 stellt ein Signal auf einer zweiten verdrillten Doppelleitung zwischen der Netzwerkschnittstelle 41 und dem Netzknoten 30 dar. Ein Signalwellenverlauf 312 stellt ein Signal auf einer dritten verdrillten Doppelleitung zwischen der Netzwerkschnittstelle 41 und dem Netzknoten 30 dar. Ein Signalwellenverlauf 313 stellt ein Signal auf einer vierten verdrillten Doppelleitung zwischen der Netzwerkschnittstelle 41 und dem Netzknoten 30 dar.
In einer Zeitperiode 315 treibt die Netzwerkschnittstelle 41 ein Ruhezustandsignal auf der ersten und zweiten verdrillten Doppelleitung. Gleichartig dazu treibt der Netzknoten 30 ein Ruhezustandsignal auf der dritten und vierten verdrillten Doppelleitung.
In einer Zeitperiode 316 treibt die Netzwerkschnittstelle 41 ein Anforderungssignal auf der ersten und zweiten verdrillten Doppelleitung. Der Netzknoten 30 treibt weiterhin ein Ruhezustandsignal auf der dritten und vierten verdrillten Doppelleitung.
In einer Zeitperiode 317 bestätigt der Netzknoten 30 die Anforderung, indem derselbe es Signalen auf der dritten und vierten verdrillten Doppelleitung erlaubt, zu einer mittleren Spannung zu fließen.
In einer Zeitperiode 318 überträgt die Netzwerkschnittstelle 41 ein Datenpaket auf allen vier verdrillten Doppelleitungen.
In einer Zeitperiode 319 wurde das Ende des Pakets erreicht. Die Netzwerkschnittstelle 41 beendet das Treiben der dritten und vierten verdrillten Doppelleitungen. Das Netzwerk 41 beginnt damit, ein Ruhezustandsignal auf der ersten und zweiten verdrillten Doppelleitung zu treiben.
In einer Zeitperiode 320 setzt die Netzwerkschnittstelle 41 das Treiben eines Ruhezustandsignals auf der ersten und zweiten verdrillten Doppelleitung fort. Der Netzknoten 30 beginnt damit, ein Ruhezustandsignal auf der dritten und vierten verdrillten Doppelleitung zu treiben.
Obwohl dieses Beispiel für die Übertragung eines einzelnen Paketes war, können nach einer einzigen Entscheidung auch mehrere Pakete übertragen werden.
Hauptbeschränkungen des oben beschriebenen Systems umfassen die Verwendung in einem Netzwerk von vier gedrillten Doppelleitungen, um jeden Netzwerkknoten an dem Netzknoten zu befestigen. Während der Datenübertragung oder dem -empfang ist die Richtung des Datenflusses auf allen vier verdrillten Doppelleitungen in einer einzigen Richtung. Es ist daher nicht möglich, zuverlässig zu bestimmen, ob zwei Knoten gleichzeitig übertragen, weil es keine Möglichkeit gibt, an einem übertragenden Knoten Signalisierungen vorzunehmen, da dieser zu diesem Zeitpunkt nicht empfängt. Bei der Hardwarekonfiguration können verdrillte Doppelleitungen von mehreren Klienten in einem Kabelbündel kombiniert werden. Aufgrund von Nahnebensprechen ist es dem Netzknoten während dem Datenempfang nicht erlaubt, das Datenpaket zu mehr als einem Tor zu senden. Der Netzknoten kann jedoch Datenpakete zu mehreren Toren senden, während der Netzknoten keine Datenpakete empfängt. Wenn der Netzknoten Daten von einem der Netzwerkknoten empfängt, tauscht der Netzknoten außerdem Steuersignale mit anderen Netzwerkknoten aus. Die Steuersignale sind Töne, die bei Frequenzen gut unterhalb der Datenrate liegen.
Um den Betrieb des Systems über einen breiten Bereich von möglichen Kabeln zu ermöglichen, wird vor der Übertragung der Benutzerdaten eine Periode des Charakterisierens des Kabels durchgeführt. Dies sind die oben beschriebenen Trainingsperioden.
Als ein Beispiel wird kein bestehendes Netzwerkprotokoll verwendet, um die Netzwerkverwendung für diese Topologie zu entscheiden. Statt dessen wird, wie oben beschrieben, ein Tor des Netzknotens zu jedem speziellen Zeitpunkt in einem der drei Zustände sein. Der erste Zustand ist der, in dem das Tor ein Paket sendet (vier verdrillte Doppelleitungen, getrieben durch Klienten). Der zweite Zustand ist der, in dem das Tor ein Paket empfängt (vier verdrillte Doppelleitungen, getrieben durch den Netzknoten). Der dritte Zustand ist während der Entscheidung für eine Verbindung (zwei verdrillte Doppelleitungen getrieben von Klienten, zwei verdrillte Doppelleitungen getrieben von dem Netzknoten). Zu jedem Zeitpunkt können sich verschiedene Tore des Netzknotens in unterschiedlichen Modi befinden, z. B. ein Tor sendend, ein Tor empfangend und der Rest für den nächsten Zyklus entscheidend.
Während der Entscheidung werden Paare von Niedrigfrequenztönen durch den Netzknoten und Klienten gesendet. Diese ermöglichen es dem Netzknoten und dem Klienten, zu bestimmen, wer als nächstes senden darf. Zusätzlich können andere Steuerinformationen gesendet werden.
Während der Trainingssequenz benachrichtigt der Klient den Netzknoten über seine Netzwerkadresse. Außerdem lösen Netzwerkprotokollfehler die Trainingssequenz neu aus.
Um Anwendungen zu unterstützen, die eine niedrige Latenz und eine garantierte Netzwerkbandbreitenverfügbarkeit erfordern, werden zwei Prioritätspegel von Klientendaten unterstützt. Diese zwei Prioritätspegel werden durch die Brücke zu dem Backbone-Netzwerk bewahrt.
Um einen Paketverlust durch die Brücke zu vermeiden, wird ein Belegtsignal, das anzeigt, daß der Pufferspeicher voll ist, zu dem Klienten gesendet, der ein Paket übertragen hatte, das nicht gespeichert werden konnte. Dieses Signal wird gehalten, bis in dem Brückenpuffer Platz verfügbar ist. Der Vorteil ist, daß das Paket durch die Klientenhardware neu übertragen werden kann, ohne von einem Softwareprotokollzeitlimit zum Neuübertragen abzuhängen.
Um die Beschränkung des Übertragens zu nur einem Klienten zu addressieren, wird während dem Empfang eines Pakets das folgende Verfahren verwendet. Während dem Empfang eines Paketes identifiziert der Repeater den Bestimmungsort- Klienten, bevor das Paket gesendet wird. Die Daten werden nur zu diesem Tor gesendet. Dies weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß Schutz gegen einen lauschenden Knoten geliefert wird. Der Netzknoten empfängt das Paket nicht vollständig, bevor er es neu überträgt. In dem Fall, in dem das Paket für mehrere Bestimmungsorte bestimmt ist, wird das Paket in dem Repeater zwischengespeichert und dann neu übertragen, sobald es vollständig empfangen wurde.
Während dem Netzwerkbetrieb überprüft der Netzknoten alle Tore nach Anforderungen. Die folgende Priorität wird verwendet. Die höchste Priorität wird Hochprioritätsnachrichten von dem Backbone bzw. Hauptnetz gewährt. Die nächsthöhere Priorität wird lokalen Nachrichten mit hoher Priorität gewährt. Dann wird Datenprioritätsnachrichten von dem Backbone Priorität gewährt. Die niedrigste Priorität wird Datenprioritätsnachrichten von dem lokalen Netz gewährt. Wenn es mehrere Klienten gibt, die auf der gleichen Prioritätsebene anfordern, werden sie in einer Round-Robin- Reihenfolge zufriedengestellt.
Die Vorteile des oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen eine gute Unterstützung für Brückenbildung, mehrere Prioritätspegel und ein vorhersehbares Entscheidungsverfahren bei hohen Belastungen.
Verschiedene Beispiele der vorliegenden Erfindung können für die Verwendung mit verschiedenen Protokollen angepaßt werden. Beispiele können angepaßt werden, um ähnlich wie das IEEE-802,3-Protokoll zu laufen. Bei einem solchen Beispiel sendet ein Klient am Beginn eines Pakets auf den Doppelleitungen 1 und 2. Der Netzknoten wiederholt die Daten auf den Doppelleitungen 3 und 4 zu den anderen Klienten. Der sendende Klient überwacht die Doppelleitungen 3 und 4 nach Aktivität und der Netzknoten überwacht die Doppelleitungen 1 und 2 nach Aktivität. Sobald die 802,3- Entscheidung ohne eine Kollision abgeschlossen ist, d. h. die Schlitzzeit vergangen ist, ist der Klient in der Lage, auf allen vier Doppelleitungen zu senden. Die 802,3- Entscheidungszustandsmaschine kann in der Form der oben beschriebenen Version verwendet werden.
Bei einem anderen Beispiel sendet der Klient an dem Beginn eines Pakets auf einem ersten Satz von verdrillten Doppelleitungen 1, 2, 3 und der Netzknoten wiederholt auf einem zweiten Satz von verdrillten Doppelleitungen 2, 3, 4. Der Klient überwacht die Doppelleitung 4 nach Aktivitäten und der Netzknoten überwacht die Doppelleitung 1 nach Aktivitäten. Nachdem die Entscheidung abgeschlossen ist, kann der Klient auf allen vier verdrillten Doppelleitungen Daten übertragen.
Alternativ kann der Klient, nachdem die Entscheidung abgeschlossen ist, weiterhin auf nur drei Paaren senden, um jedoch einen 100-Megabit-Sendedurchsatz über das Netzwerk beizubehalten, müßte die Senderate durch jede verdrillte Doppelleitung entsprechend erhöht werden. Um beispielsweise bei 100 Megabit auf drei Leitungen mit einem 5B/6B- Zweipegel-Code zu übertragen, wären 40 Megabyte pro verdrilltem Paar erforderlich, d. h. eine maximale Bandbreite pro verdrilltem Paar von etwa 25 bis 30 MHz.
Bei Netzwerken, bei denen Bündel von verdrillten Doppelleitungen verwendet werden, wird während der Entscheidung eine Niedrigfrequenzpräambel gesendet, weil Datenfrequenzen zu viel Nebensprechen erzeugen würden. Falls keine Bündel verwendet werden, wird das Paket während der Entscheidung bei der Hälfte oder drei Vierteln der Enddatenrate gesendet, abhängig davon, ob zwei oder drei Doppelleitungen verfügbar sind.
Um bei solch einem Beispiel Training zu implementieren, wird ein Verfahren ähnlich zu dem, das bei den oben beschriebenen Trainingszustandsmaschinen beschrieben wurde, verwendet. Bei einem solchen Beispiel werden Ruhezustandsignale auf dem Kabel gesendet, um anzuzeigen, ob ein Tor trainiert wurde oder nicht. Bis das Training abgeschlossen ist, ist es dem Tor nicht erlaubt, reguläre Pakete zu senden.
Das oben beschriebene Beispiel hat ein Protokoll verwendet, bei dem für Steuersignale Töne in Vollduplex bzw. Vollduplexbetrieb bei einer niedrigen Frequenz bezüglich Datensignalen gesendet werden, die in Halbduplex bzw. Halbduplexbetrieb übertragen werden. Andere Beispiele ermöglichen jedoch zusätzliche Anpassungen zu bestehenden Protokollen. Beispielsweise können für Protokolle, die Kollisionserfassung erfordern, wie z. B. IEEE 802,3 Protokoll, verschiedene andere Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden.
Beispielsweise kann eine Außerbandsignalisierung verwendet werden. Kollisionsinformationen werden zurück zu dem Endknoten gesendet, mit einer Frequenz, die von dem Datenstrom ausgefiltert werden kann. Eine niedrige oder eine hohe Frequenz könnten verwendet werden. Selbst ein Gleichsignal könnte auf einer Doppelleitung zurückgesendet werden, um eine Kollision anzuzeigen. Dies würde es dem Datenpaket ermöglichen, auf allen vier Doppelleitungen gleichzeitig gesendet zu werden, wodurch die Netzwerkeffizienz erhöht wird.
Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm einer Implementierung, die Kollisionserfassung durch Senden von Kollisionsinformationen über eine andere Frequenz als die Daten ermöglicht. Ein Datensignalgenerator 331, der bei einem ersten Frequenzbereich arbeitet, ist mit einem Kollisionssignalgenerator 332 und einem Widerstand 333 parallel geschaltet. Der Kollisionssignalgenerator 332 erzeugt ein Kollisionssignal an einer anderen Frequenz als dem ersten Frequenzbereich, der für Daten verwendet wird. Datensignale und Kollisionssignale werden durch den Transformator 334 über eine verdrillte Doppelleitung 335 und durch einen Transformator 336 gesendet. Parallel mit einem Widerstand 337 leitet ein Filter 338 für Datenfrequenzen die Datensignale unter Verwendung eines Verstärkers 340 weiter. Gleichartig dazu leitet ein Filter 339 für die Kollisionsfrequenz 339 das Kollisionssignal unter Verwendung eines Verstärkers 341 weiter.
Fig. 16 und Fig. 17 zeigen potentielle Frequenzspektren für Signale, die über die verdrillte Doppelleitung 335 gesendet werden. Datensignale sind in einem Bereich zwischen einer ersten Frequenz f1 und einer zweiten Frequenz f2. Kollisionssignale werden bei einer Frequenz f3 gesendet. Fig. 16 stellt den Fall dar, bei dem die Spektren für Datenfrequenzen 346 bei niedrigeren Frequenzen sind als die Spektren für eine Kollisionsfrequenz 347. Fig. 17 stellt den Fall dar, bei dem das Spektrum für Datenfrequenzen 350 bei einer höheren Frequenz ist als die Spektren für eine Kollisionsfrequenz 349.
Alternativ kann eine Gleichtaktsignalisierung verwendet werden. In diesem Fall tragen die verdrillten Doppelleitungen den Datenstrom mit Differentialmodussignalisierung. Wieder senden alle vier verdrillten Doppelleitungen Daten sofort, und eine Kollisionssignalisierung wird mit einem Gleichtaktsignal auf einer Doppelleitung zurückgesendet. Gleichzeitig wird die Hochfrequenzstörung minimiert, durch Senden eines Gleichtaktwechselsignals auf zwei verdrillten Doppelleitungen gleichzeitig. Das Wechselsignal ist auf jeder Doppelleitung 180 Grad phasenverschoben, um die elektromagnetischen Felder zu löschen, die durch einen einzelnen Sender erzeugt werden.
Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm einer Implementierung, die eine Gleichtaktkollisionssignalisierung liefert. Ein Datensignalgenerator 360 sendet Datensignale durch den Transformator 363, über eine verdrillte Doppelleitung 363 und durch einen Transformator 365. Ein Filter 366 leitet die Datensignale unter Verwendung eines Verstärkers 367 weiter. Gleichartig dazu überträgt ein Datensignalgenerator 370 Datensignale durch den Transformator 371, über eine verdrillte Doppelleitung 373 und durch einen Transformator 375. Ein Filter 376 leitet die Datensignale unter Verwendung eines Verstärkers 377 weiter. Ein Kollisionsgenerator 382 ist mit einem Übertragungswiderstand 364 und einem Übertragungswiderstand 374 verbunden. Ansprechend auf ein Aktiviersignal auf einer Leitung 383 erzeugt der Kollisionsgenerator 382 ein Differentialsignal durch die verdrillte Doppelleitung 363 und die verdrillte Doppelleitung 373. Ein Kollisionsdetektor, der aus einem Verstärker 381 und einem Widerstand 380 besteht, ist zwischen einen Empfangswiderstand 362 und einen Empfangswiderstand 372 gekoppelt. Der Kollisionsdetektor erfaßt ein Kollisionssignal, das durch den Kollisionsgenerator 382 erzeugt wird, und leitet dasselbe weiter.
Bei einem anderen Beispiel kann In-Band-Signalisierung verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Kollisionsinformationen mit einem In-Band-Frequenzsignal zu einem Übertragungsknoten getrieben. Der Empfangsknoten weist einen Rücküberträger auf, der eine Echokompensation des ausgehenden Datenstromes ermöglicht. Der Netzwerkknoten ist somit in der Lage, zusätzlich zu den gesendeten Daten ein empfangenes Kollisionssignal zu verifizieren. Außerdem können aktive Schaltungen, die eine Echokompensation liefern, verwendet werden, was eine Halbduplexsignalisierung auf vier verdrillten Doppelleitungen ermöglicht.
Fig. 19 zeigt ein Blockdiagramm einer Implementierung, die In-Band-Kollisionssignalisierung liefert. Ein Sendeverstärker 390 überträgt Datensignale durch einen Transformator 391 über eine verdrillte Doppelleitung 393 und durch einen Transformator 395 zu einem Verstärker 397. Ebenso sendet ein Sendeverstärker 398 Datensignale über den Transformator 395 über eine verdrillte Doppelleitung 393 und durch einen Transformator 391 zu einem Verstärker 399. Ein Brückenüberträger 392 und ein Brückenüberträger 394 dienen dazu, Energie daran zu hindern, durch den eigenen Sender eines Knotens empfangen zu werden. Der Brückenüberträger 392 und der Brückenüberträger 394 werden jedoch den ankommenden Empfang von einem anderen Knoten nicht blockieren. Falls in einem der Fälle ein Knoten Daten gleichzeitig sendet und empfängt, zeigt dies an, daß eine Kollision aufgetreten ist.
Fig. 20 zeigt, wie die in Fig. 15 gezeigte Implementierung oder die in Fig. 18 gezeigte Implementierung in einem Netzwerk verwendet werden könnte, bei dem ein Netzwerkgerät 419 Daten über vier verdrillte Doppelleitungen 411, 412, 413 und 414 zu einem Netzwerkgerät 420 sendet. In dem Netzwerkgerät 419 sendet ein Sendeverstärker 401 Daten über die verdrillte Doppelleitung 411, ein Sendeverstärker 403 sendet Daten über die verdrillte Doppelleitung 412, ein Sendeverstärker 405 sendet Daten über die verdrillte Doppelleitung 413 und ein Sendeverstärker 407 sendet Daten über die verdrillte Doppelleitung 414. In dem Netzwerkgerät 420 empfängt ein Empfangsverstärker 402 Daten über die verdrillte Doppelleitung 411, ein Empfangsverstärker 404 empfängt Daten über die verdrillte Doppelleitung 412, ein Empfangsverstärker 406 empfängt Daten über die verdrillte Doppelleitung 414 und ein Empfangsverstärker 408 empfängt Daten über die verdrillte Doppelleitung 415.
Die Kollisionserfassung wird beispielsweise unter Verwendung einer getrennten Frequenz erreicht, wie bei der in Fig. 15 oder Fig. 18 gezeigten Implementierung. Die Kollisionserfassungsschaltung 415 in dem Netzwerkgerät 419 erfaßt Kollisionen durch Horchen auf ein Kollisionssignal, das auf der verdrillten Doppelleitung 413 und/oder der verdrillten Doppelleitung 414 gesendet wird. Eine Kollisionserfassungsschaltungsanordnung 416 in dem Netzwerkgerät 420 erfaßt Kollisionen durch Horchen auf ein Kollisionssignal, das auf der verdrillten Doppelleitung 411 und/oder der verdrillten Doppelleitung 412 gesendet wird.
Wenn bei diesem Beispiel das Netzwerkgerät 419 die Steuerung des Netzwerkes wünscht, beginnt das Netzwerkgerät 419 die Übertragung auf allen verdrillten Doppelleitungen 411, 412, 413 und 414. Zusätzlich sendet das Netzwerkgerät 419 ein Kollisionssignal auf einem oder beiden der verdrillten Doppelleitungen 411 und 412. Die Kollisionserfassungsschaltungsanordnung 415 horcht dann auf ein Kollisionssignal auf der verdrillten Doppelleitung 413 und 414. Wenn sowohl ein Sendeaktiviersignal 417 als auch ein Kollisionserfassungssignal von der Kollisionserfassungsschaltungsanordnung 415 aktiviert sind, signalisiert ein logisches UND-Gatter 418 eine Kollision.
Bei einem anderen alternativen Beispiel wird ein Zeitmultiplexbetrieb verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel senden der Netzwerkknoten auf allen vier verdrillten Doppelleitungen. Nachdem eine Anfangsübertragung durchgeführt wurde, endet die Übertragung oder es wird während einer Kollisionsfensterperiode ein Niedrigfrequenzton wird gesendet. Das Kollisionsfenster wird durch den Repeater verwendet, um zu signalisieren, daß auf dem Netzwerk eine Kollision aufgetreten ist. Der ursprüngliche Übertragungsknoten würde mit der Paketübertragung fortsetzen, falls während dem Kollisionsfenster kein Kollisionssignal zurückgesendet wird. Andernfalls tritt der Netzwerkknoten zurück, beispielsweise gemäß dem IEEE 802,3 Rücktrittalgorithmus. Die Verwendung eines Niedrigfrequenztones (oder einzelnen Tones) ermöglicht es, daß das Kollisionssignal als ein anderer Ton zurückgesendet wird. Dies ermöglicht es, daß eine einfache Frequenzerfassungsschaltung verwendet werden kann, um den Kollisionston zu erfassen.
Fig. 21 zeigt einen Netzknoten 430, der durch vier verdrillte Doppelleitungen 433 mit einem Knoten 431 verbunden ist. Der Netzknoten 430 ist durch vier verdrillte Doppelleitungen 434 mit einem Knoten 432 verbunden. In einem zeitmultiplexen, netzknotenbasierten Kollisionserfassungsschema sendet jeder Knoten, der Informationen senden möchte, während einem Kollisionsintervall erste Töne. Der Netzknoten 30 horcht nach den Tönen. Falls Töne von mehr als einem Knoten gehört werden, sendet der Netzknoten 30 an alle Knoten einen zweiten Ton, der anzeigt, daß eine Kollision erfaßt wurde.
Fig. 22 zeigt ein Beispiel von Signalzeitgebungspaketen, die in einem Zeitmultiplexschema verwendet werden. Die Signalleitung 425 stellt potentielle Signale dar, die durch Knoten 431 gesendet werden. Die Signalleitung 426 stellt potentielle Signale dar, die durch den Netzknoten 30 gesendet werden. In einer Zeitperiode 427 beendet der Knoten 431 das Senden eines letzten Datenpaketes über vier verdrillte Doppelleitungen 433. In einer Kollisionserfassungsperiode 428 senden der Knoten 431 und alle anderen Knoten, die Daten senden möchten, den ersten Ton zu dem Netzknoten 430. Falls der Netzknoten 30 eine Kollision erfaßt, sendet der Netzknoten 30 den zweiten Ton. Andernfalls kann der Knoten 431 in einer Zeitperiode 429 die Übertragung eines neuen Netzwerkpaketes beginnen.
Bei einem anderen alternativen Beispiel wird nach dem Datenpaket ein Kollisionssignal gesendet. Eine Modifikation zu dem IEEE-802,3-Protokoll gemäß diesem Beispiel ermöglicht einen Halbduplexbetrieb auf allen verdrillten Doppelleitungen unmittelbar für jede Datenübertragung. Wenn ein Paket gesendet wird, sendet ein Netzwerkknoten ein vollständiges Paket unter Verwendung aller vier verdrillten Doppelleitungen. An dem Ende des Pakets wird von allen Knoten ein Kollisionsfenster geöffnet, was es dem Repeater (Netzknoten) ermöglicht, ein Kollisionssignal zurück zu den ursprünglich sendenden Knoten zu senden. Ein Netzwerk mit niedrigen Kollisionszahlen kann eine wesentliche Erhöhung bei der Durchsatzeffizienz aufweisen, indem es allen vier Doppelleitungen am Beginn des Datenpakets ermöglicht, zu senden, wie es durch dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht wird.
Fig. 23 zeigt Signalzeitgebungspakete für dieses alternative Schema. Die Signalleitung 435 stellt potentielle Signale dar, die durch den Knoten 431 gesendet werden. Die Signalleitung 436 stellt potentielle Signale dar, die durch den Netzknoten 30 gesendet werden. Wenn es eine Kollision gibt, wird ein Kollisionsindikator (z. B. ein Ton) zu den kollidierten Knoten gesendet. Alle kollidierenden Knoten würden informiert, nachdem die Pakete abgeschlossen sind. Jeder Knoten würde dann über den Algorithmus des Netzwerkprogramms (z. B. das 802,3 Protokoll) zurückdrehen.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel tritt eine Tonpräambel während Kollisionsschlitzzeit. Bei diesem Beispiel wird ein einzelner Ton als die Datenpaketpräambel durch das Kollisionsfenster gesendet. Der einzelne Ton ermöglicht es, daß bei einem In-Band-Ton einer anderen Frequenz, ein Kollisionssignal zurückgesendet wird, was die Kollisionserfassung erleichtert.
Fig. 24 stellt den Fall dar, bei dem es ein Kollisionsfenster vor jeder Paketübertragung gibt. Während dem Kollisionsfenster informieren Netzwerkknoten, die Daten senden möchten, einen Netzknoten 440 durch Senden von ersten Tönen zu dem Netzknoten 440. Ein Netzwerkknoten 441 sendet beispielsweise über einen ersten Satz von verdrillten Doppelleitungen 444 den ersten Ton zu einem Netzknoten 440. Ein Netzwerkknoten 442 sendet den ersten Ton über einen ersten Satz von verdrillten Doppelleitungen 446 an den Netzknoten 440. Sobald der Netzknoten 440 den ersten Ton von einem Netzwerkknoten empfängt, beginnt er damit, ein ankommendes Signal an alle Knoten zu senden. Der Netzknoten 440 sendet beispielsweise über einen zweiten Satz von verdrillten Doppelleitungen 443 ein ankommendes Signal an den Knoten 441. Der Netzknoten 440 sendet über einen zweiten Satz von verdrillten Doppelleitungen 445 ein ankommendes Signal an den Knoten 442. Es wird dann allen Knoten ermöglicht, eine Anforderung zu stellen, um Daten für eine Zeitdauer zu senden, die durch das Protokoll eingestellt ist. Jeder Knoten mißt die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem der Knoten das ankommende Signal von dem Netzknoten 440 empfängt. Der Netzknoten 440 wartet, bis alle möglichen Anforderungen zum Senden gehört wurden. Falls es dann mehr als eine Anforderung zum Senden von Daten gab, sendet der Netzknoten 440 statt dem ankommenden Ton den Kollisionston. Andernfalls beendet der Netzknoten 440 die Übertragungen, was es dem einen Knoten, der Datenübertragungen anfordert, ermöglicht, mit der Übertragung fortzusetzen.
Aufgrund der Verluste beim Senden über verdrillte Doppelleitungen weisen Niedrigfrequenztöne eine höhere Spannungsamplitude auf, wenn sie empfangen werden, als Datensignale mit einer höheren Frequenz. Um dies auszunutzen, wird bei einem Beispiel der Rauschschwellenwert (die Rauschsperre) höher eingestellt, wenn Steuertöne empfangen werden, und niedriger eingestellt, wenn Datensignale empfangen werden.
Fig. 25 zeigt beispielsweise eine Schaltung in einem Empfangenden Netzwerkgerät, die verwendet werden kann, um eine Rauschsperre für Informationen einzustellen, die von einer verdrillten Doppelleitung empfangen werden. Ein ankommendes Signal wird auf die Leitungen 451 und 452 plaziert.
Ein Komparator vergleicht die Spannung auf den Leitungen 451 und 452 und wird verwendet, um Daten auf einer Leitung 459 zu senden. Zusätzlich wird das Ausgangssignal von dem Komparator 454 durch ein Beginn-und-Ende der-Datenstruktur- Suchlogik 457 empfangen. Die Logik 457 empfängt außerdem ein Empfangsaktiviersignal (RXEN) auf einer Leitung 465. Ein Komparator 453 vergleicht das Signal auf der Leitung 451 mit einer Schwellenwertspannung auf einer Leitung 460. Ein Komparator 455 vergleicht das Signal auf der Leitung 452 mit der Schwellenwertspannung auf einer Leitung 461. Ausgangssignale von dem Komparator 453 und dem Komparator 455 werden durch die Tonperiodenrauschsperrelogik 456 empfangen.
Wenn das empfangende Netzwerkgerät von einem anderen Gerät einen Ton empfängt, der anzeigt, daß bald Daten zu dem Empfangsnetzwerkgerät gesendet werden, wird RXEN auf der Leitung 465 aktiviert. Zu diesem Zeitpunkt horcht das empfangende Netzwerkgerät nach Signalspannungsübergängen, die durch den Komparator 454 erfaßt werden. Dies ermöglicht eine genaue Erfassung der Datensignale mit niedrigerer Spannung. Wenn die Logik 457 ein Ende einer Datenstruktur erfaßt, horcht das Netzwerk nach Tonsignalen auf der Basis einer Rauschsperre mit der Schwellenwertspannung, die auf den Linien 460 und 461 plaziert ist.
Ein logisches ODER-Gatter 458 erzeugt auf der Leitung 462 ein Verbindung/Daten-Ok-Signal, das anzeigt, wenn Daten oder Töne zuverlässig durch das empfangende Netzwerkgerät empfangen wurden. Das logische ODER-Gatter 458 empfängt ein Aktivitätsenergiesignal auf einer Leitung 463, wenn Töne mit Signalspannungen, die größer sind als die Schwellenwertspannung auf den Leitungen 451 und 452, erfaßt werden. Das logische ODER-Gatter 458 empfängt ein ETD-Signal von der Logik 457, wenn sowohl RXEN auf der Leitung 465 aktiviert ist und Datenübertragung durch den Komparator 454 erfaßt wird. Alternativ kann das logische ODER-Gatter 458 durch einen Multiplexer ersetzt werden, der durch RXEN auf der Leitung 465 gesteuert wird.
Fig. 26 ist ein Zeitgebungsdiagramm, das den Betrieb der in Fig. 25 gezeigten Schaltung darstellt. Ein Wellenverlauf 473 stellt die Spannungsschwankung der Signale auf der Leitung 451 und 452 dar. Die Wellenform 473 ist in Vergleich mit einer Null- oder Mittelpunktspannung 470, einer positiven Schwellenwertspannung 471 und einer negativen Schwellenwertspannung 472 gezeigt.
Während einer Periode 475 wird ein Tonsignal empfangen, wie es durch die Wellenform 473 dargestellt ist. Weil das Tonsignal eine Spannungsamplitude aufweist, die den positiven und negativen Spannungsschwellenwert überschreitet, ist das Aktivitätssignal auf der Leitung 463 aktiviert, wie es durch eine Wellenform 478 dargestellt ist. Ebenfalls während der Periode 475 ist das Verbindungs-Ok-Signal auf der Leitung 462 aktiviert, wie es durch eine Wellenform 481 dargestellt ist. Außerdem ist während einiger Zeit in der Periode 475 RXEN aktiviert, wie es durch die Wellenform 480 dargestellt ist.
Während einer Periode 476 wird ein Datensignal empfangen, wie es durch den Wellenverlauf 473 dargestellt ist. Wenn die Logik 457 das Datensignal erfaßt, ist das ETD-Signal auf der Leitung 464 aktiviert, wie es durch einen Wellenverlauf 479 dargestellt ist.
Während einer Periode 477 ist die Datenübertragung beendet und RXEN ist deaktiviert, unter Verwendung von Informationen, die in dem empfangenen Datenstrom codiert sind. Der höhere Schwellenwert ist daher reaktiviert. Ein Rauschen auf der Leitung, wie es durch den Wellenverlauf 473 dargestellt ist, wird ignoriert, weil es keine Spannungsamplitude aufweist, die den positiven und den negativen Spannungsschwellenwert überschreitet. Daher ist das Verbindungs-Ok- Signal auf der Leitung 462 deaktiviert, wie es durch einen Wellenverlauf 481 dargestellt ist.
Das oben beschriebene Verfahren kann beispielsweise modifiziert werden, um die Möglichkeit von nicht erfaßbaren Fehlern zu reduzieren, die aufgrund von Rauschbüscheln auftreten, die alle vier Kanäle gleichzeitig betreffen und dadurch mehrere aufeinanderfolgende 5B/6B-Symbole verfälschen, die sich parallel durch die Kanäle ausbreiten. Bei dieser Modifikation sind die 6B-Symbole auf zwei Kanälen zeitlich versetzt um die Hälfte der Zeit für die Übertragung eines Symbols, bezüglich der Symbole auf der verbleibenden zwei Kanälen. Als eine Folge kann ein Rauschbüschel, das die Kanäle für die Dauer der Übertragung von bis zu vier Bits beeinträchtigt, höchstens sechs aufeinanderfolgende 5B-Symbole (30 aufeinanderfolgende Bits) verfälschen. Eine solche Korruption kann immer unter Verwendung eines 32-Bit-CRC-Code erfaßt werden, wie er hierin beschrieben ist.
Statt dem in der obigen Tabelle 1 gegebenen Blockcode können Verschiedene unterschiedliche 5B/6B-Blockcodes verwendet werden. Ein möglicher alternativer 5B/6B Code ist in der nachfolgenden Tabelle 6 gezeigt. TABELLE 6
Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung darstellend sein, aber nicht den Schutzbereich der Erfindung begrenzen, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

1. Ein Verfahren zum Übertragen von ersten Daten (303) über ein lokales Netz unter Verwendung einer Mehrzahl von verdrillten Doppelleitungen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Verwürfeln der ersten Daten (303), um verwürfelte Daten (304) zu erzeugen;

(b) Serialisieren und Blockcodieren der verwürfelten Daten (304), um eine Mehrzahl von seriellen Datenströmen (305) zu erzeugen;

(c) Übertragen der Mehrzahl von seriellen Datenströmen (305) über das lokale Netz, wobei jeder der seriellen Datenströme über eine getrennte verdrillte Doppelleitung übertragen wird;

(d) Deserialisieren und Blockdecodieren der Mehrzahl von seriellen Datenströmen, um die verwürfelten Daten (308) wiederzugewinnen;

(e) Entwürfeln der verwürfelten Daten (308), um die ersten Daten wiederzugewinnen.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem in Schritt (a) das Verwürfeln auf den folgenden polynomischen Faktoren basiert:

S[n] = 1 + S[n-9] + S[n-11].

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem in Schritt (b) das Blockcodieren unter Verwendung eines 5B/GB-Code durchgeführt wird.

4. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem Schritt (c) unter Verwendung einer binären NRZ- Modulation durchgeführt wird.