DE69532633T2

DE69532633T2 - Signalisierungsverfahren und zur ausserbandübertragung von informationen in einem kommunikationsnetz geeignete struktur

Info

Publication number: DE69532633T2
Application number: DE69532633T
Authority: DE
Inventors: Anthony Hung-Wah LAU; Ching Huang; Ramin Shirani; J. Michael WOODRING
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2015-12-12
Also published as: BR9508485A; NZ289206A; AU2897495A; US5577069A; DE69532633D1; WO1996018254A1; CN1158162A; DE69504856D1; ATE171271T1; ES2121403T3; DE69504856T2; AU690715B2; EP0744108A1; EP0744108B1

Description

ANWENDUNGSGEBIET
Diese Erfindung betrifft die elektronische Kommunikation. Insbesondere betrifft diese Erfindung Verfahren und Strukturen zur Außerbandkommunikation in lokalen Netzwerken.
HINTERGRUND
Ein lokales Netzwerk ("LAN") ist ein Kommunikationssystem, das ermöglicht, dass eine Gruppe von Kommunikationsstationen, die sich innerhalb eines begrenzten geographischen Bereichs wie z. B. eines Büros, eines Gebäudes oder einer Ansammlung von Gebäuden, befinden, eine Information elektronisch untereinander übertragen. Eine Form einer Kommunikationsstation ist eine Datenendgerätanlage ("DTE"), typischerweise ein Personalcomputer oder ein Arbeitsplatzrechner. Die DTE erzeugt Meldungen und/oder bildet das letztliche Ziel für Meldungen. Die DTE sieht auch Kommunikationssteuerfunktionen vor. Andere Formen von Kommunikationsstationen sind Zwischenverstärker (oder Hubs), Dateiserver und Brücken.
Eine zwischen Kommunikationsstationen in einem LAN übertragene Information kann im Allgemeinen in den Kategorien von (a) Daten, (b) einer Steuerinformation bezüglich des Starts/Stopps einer Datenübertragung, und (c) einer anderen Steuerinformation gelegt werden. Wie hier mit Bezug auf eine Kommunikationsstation in einem LAN verwendet, bezieht sich der Begriff "Inband" im Allgemeinen auf Perioden, in denen die Station Pakete von Daten und Steuerinformation bezüglich des Starts/Stopps der Datenübertragung zu einer anderen Kommunikationsstation im LAN überträgt. Der Begriff "Außerband" ist grundsätzlich das Gegenteil von "Inband". Wie hier mit Bezug auf eine Kommunikationsstation in einem LAN verwendet, bezieht sich "Außerband" somit im Allgemeinen auf Perioden, in denen die Station nicht Pakete von Daten und Steuerinformation bezüglich des Starts/Stopps der Datenübertragung überträgt. Während Außerbandperioden kann die Kommunikationsstation andere Arten von Steuerinformation, wie z. B. Konfigurations- oder Verbindungsinformation, zu einer anderen Kommunikationsstation im LAN senden.
Kommunikationsstationen in einem LAN tauschen Daten und eine Steuerinformation miteinander aus, indem sie einem festen Protokoll folgen, das den Netzwerkbetrieb festlegt. Das ISO-Verbindungs-Basisbezugsmodell für offene Systeme legt ein LAN-Kommunikationsmodell mit sieben Schichten fest. Die zwei untersten Schichten in dem Modell sind die physische Schicht und die Sicherungsschicht. Die physische Schicht besteht aus Modulen, die (a) die physischen Medien, die die Kommunikationsstationen miteinander verbinden und über die die Information elektronisch übertragen werden soll, (b) die Art und Weise, in der die Kommunikationsstationen mit den physischen Übertragungsmedien koppeln, (c) den Prozess zum Übertragen einer Information über die physischen Medien und (d) das Protokoll des Informationsstroms festlegen. Die Sicherungsschicht umfasst eine logische Verbindungssteuerungs-Unterschicht und eine Medienzugriffssteuerungs- ("MAC") Unterschicht, die mit der physischen Schicht direkt oder durch eine Vereinbarungsunterschicht koppelt.
Der IEEE-Standard 802.3, Leitungsüberwachungs-Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung ("CSMA/CD") Zugriffsverfahren und Spezifikationen der physischen Schicht, ist einer der am umfangreichsten verwendeten Standards für die physische Schicht und die MAC-Unterschicht. Üblicherweise als Ethernet bezeichnet, schreibt der IEEE-Standard 802.3 verschiedene Raten zum Übertragen von Daten vor.
Das 10Base-T-Protokoll des IEEE-Standards 802.3 befasst sich mit der Übertragung von Daten mit einer Rate von 10 Megabit/Sekunde ("Mbps") über ein verdrilltes Kupferkabelpaar. Man betrachte ein LAN, das zwei Kommunikationsstationen enthält, die Daten nur mit der Rate von 10 Mbps des 10Base-T-Protokolls übertragen können. Bevor eine der Stationen beginnt, Daten zur anderen zu übertragen, stellt die beabsichtigte Übertragungsstation zuerst fest, dass eine 10Base-T-Kommunikationsverbindung mit der beabsichtigten Empfangsstation vorhanden ist. Dies wird mit Verbindungsimpulsen durchgeführt, die jede Station während Außerbandperioden direkt nach dem Hochfahren überträgt. Die Verbindungsimpulse, die üblicherweise als "normale" Verbindungsimpulse bezeichnet werden, bestehen aus Impulsen von 100 ns, die alle 16 ms ± 8 ms geliefert werden. Wenn die beabsichtigte Übertragungsstation eine ausreichende Anzahl von normalen Verbindungsimpulsen empfängt, um die Anwesenheit einer Verbindung zu einer Kommunikationsstation anzuzeigen, die in der Lage ist, Daten mit der 10Base-T-Rate zu empfangen, beginnt die Übertragungsstation, Daten zu senden.
Ein als 100Base-TX bezeichnetes Protokoll wird zum Erweitern des IEEE-Standards 802.3 in Erwägung gezogen, um Daten gerecht zu werden, die sich mit einer effektiven Rate von 100 Mbps durch ein verdrilltes Kupferkabelpaar von derzeit existierenden Arten bewegen. Das 100Base-TX-Protokoll beeinflusst den ANSI X3T12 Standard, der für verteilte Lichtwellenleiter-Netzschnittstelle im Allgemeinen FDDI genannt wird, welcher die Übertragung von Daten mit 100 Mbps über faseroptische Kabel abdeckt. Tatsächlich umfasst die vorgeschlagene Erweiterung des IEEE-Standards 802.3 ein 100Base-FX genanntes Protokoll zum Senden von Daten über faseroptische Kabel mit einer effektiven Rate von 100 Mbps. Für dem 100Base-TX und dem 100Base-FX gemeinsame Angelegenheiten sind die zwei Protokolle als 100Base-X bekannt.
Unter dem vorgeschlagenen 100Base-X-Protokoll wird eine gewisse Steuerinformation in einen 100Base-X-Datenstrom integriert, bevor er an ein Kupfer- oder faseroptisches Kabel angelegt wird. Insbesondere liefert die MAC-Unterschicht in der Übertragungsstation Daten in 4-Bit-Codegruppen, die häufig als Tetraden bezeichnet werden. Die physische Schicht in der Übertragungsstation enthält eine physische Codierunterschicht ("PCS"), die die 4-Bit-Codegruppen in 5-Bit-Codegruppen umwandelt, die häufig als Symbole bezeichnet werden. Jede 5-Bit-Codegruppe weist dieselbe Gesamtbitdauer, ungefähr 40 ns, wie eine 4-Bit-Codegruppe auf. Die 4-Bit/5-Bit-Umwandlung, die in der PCS durchgeführt wird, erhöht die Anzahl von verfügbaren Codegruppen. Dies sieht eine Kapazität für das Integrieren einer Steuerinformation in den Datenstrom vor. Nach Verwürfelung, Serialisierung und zusätzlicher Codierung, um die elektromagnetische Störung zu verringern, bewegt sich die resultierende codierte Information mit 125 Mbps auf dem Kabel.
Die 100Base-X-Abbildung zwischen den 4-Bit-MAC-Datencodegruppen und den 5-Bit-PCS-Codegruppen ist in der folgenden Tabelle gegeben:
Tabelle 1
Die Hälfte der 5-Bit-Codegruppen entspricht den 4-Bit-Codegruppen. Ein Teil der anderen Hälfte der 5-Bit-Codegruppen wird für Steuerzwecke verwendet. Der Rest der anderen Hälfte der 5-Bit-Codegruppen wird nicht verwendet und ist daher in Tabelle 1 als ungültig bezeichnet. Die Akronyme "SSD" und "ESD" in Tabelle 1 bedeuten ein Stromstart-Begrenzungszeichen bzw. ein Stromende-Begrenzungszeichen.
Mit Bezug auf die Zeichnungen stellt 1 die MAC-PCS-4-Bit/5-Bit-Umwandlung genauer dar. Daten von der MAC-Unterschicht werden während Inbandperioden geliefert, die als Datenblöcke bezeichnet werden. Jeder MAC-Datenblock besteht aus einer Präambel, einem Datenblockstart-Begrenzungszeichen ("SFD") und einem Datenabschnitt. Die Präambel ist mit bis zu sieben Präambeloktetts gebildet, die jeweils aus acht Bits bestehen – d. h. einem Paar von 4-Bit-Codegruppen. Das Datenblockstart-Begrenzungszeichen nimmt ein Oktett ein. Der Datenabschnitt enthält 46–1500 Paare von 4-Bit-Codegruppen. Jedes Bit ist eine binäre "0" oder eine binäre "1".
Ein Paar von Außerbandperioden, die als Lücken zwischen Datenblöcken bezeichnet werden, umgeben jeden MAC-Datenblock. Das Akronym "IFG" in 1 bedeutet die Lücke zwischen Datenblöcken. Während der Lücken zwischen Datenblöcken liefert die MAC-Unterschicht keine Information. Die Bits in jeder Lücke zwischen MAC-Datenblöcken sind somit "0".
Beim Umwandeln der MAC-Daten in den 100Base-X-PCS-Strom von 5-Bit-Codegruppen wird das erste Präambeloktett (d. h. die ersten zwei 4-Bit-Präambelcodegruppen) im MAC-Datenblock gegen das 10-Bit-SSD-Codegruppenpaar JK ausgetauscht, um den Start des 100Base-X-PCS-Stroms anzuzeigen. Jedes Paar von 4-Bit-MAC-Datencodegruppen wird in ein entsprechendes Paar von 5-Bit-100Base-X-Codegruppen gemäß Tabelle 1 umgewandelt. Am Ende des MAC-Datenblocks hängt die PCS das 10-Bit-ESD-Codegruppenpaar TR an, um das Ende des 100Base-X-PCS-Stroms anzuzeigen.
Der Teil der 100Base-X-Lücke zwischen Datenblöcken, der dem Stromende-Begrenzungszeichen TR folgt, bildet die Außerbandperiode für die physische Schicht. Während dieses Teils der Lücke zwischen Datenblöcken liefert die PCS die Leercodegruppe I, um die Anwesenheit einer guten Kommunikationsverbindung anzuzeigen. wie in Tabelle 1 angegeben, besteht jede I-Codegruppe aus fünf "1". Eine zu der vorstehend beschriebenen entgegengesetzte Abbildung geschieht an der Kommunikationsstation, wenn sie 100Base-X-Daten von einer anderen Kommunikationsstation empfängt.
Die physische Schicht in einer Kommunikationsstation aktiviert ein Leitungsüberwachungssignal, sobald die physische Schicht 100Base-X-Daten von einer anderen Kommunikationsstation empfängt. Insbesondere wird die Leitungsüberwachung aktiviert, wenn ein Paar von nicht-benachbarten "0" innerhalb irgendeines 10-Bit-Teils des gesamten Stroms von 5-Bit-Codegruppen erfasst wird, welcher während des Datenempfangs in die PCS eingeht. Ein Paar von "0" sind innerhalb eines 10-Bit-Stromsegments "nicht-benachbart", wenn zwei "0" durch mindestens ein anderes Codebit getrennt sind. Die 10-Bit-Segmente (0101111111) und (1111111000) enthalten beispielsweise beide ein Paar von nicht-benachbarten "0", wohingegen das 10-Bit-Segment (1111001111) kein Paar von nicht-benachbarten "0" enthält. Die Leitungsüberwachung wird deaktiviert, wenn das ESD-Signalpaar TR erfasst wird, und auch, wenn zehn benachbarte "1" wie z. B. das Signalpaar II in dem gesamten eingehenden 100Base-X-Bitstrom erfasst werden.
Wie bei dem 10Base-T-Protokoll ist eine Grundvoraussetzung zum Ermöglichen, dass eine Kommunikationsstation Daten zu einer anderen gemäß dem 100Base-X-Protokoll überträgt, dass die Übertragungsstation eine 100Base-X-Kommunikationsverbindung mit der Empfangsstation herstellt. Dies beinhaltet das anfängliche Feststellen, ob die Empfangsstation 100Base-X-Daten empfangen (d. h. korrekt verarbeiten) kann, und wenn ja, das periodische Überprüfen, ob die Empfangsstation in der Lage bleibt, 100Base-X-Daten zu empfangen.
Beim Festlegen, wie eine 100Base-X-Kommunikationsverbindung eingerichtet werden soll, wenn das Übertragungsmedium aus einem verdrillten Kupferkabelpaar besteht, legt die vorgeschlagene Erweiterung des IEEE-Standards 802.3, die das 100Base-X-Protokoll umfassen soll, den NWay-Selbsterfassungsprozess fest, um die Tatsache zu berücksichtigen, dass zwei Kommunikationsstationen, die den IEEE-Standard 802.3 erfüllen, nur gemäß 100Base-TX, nur gemäß 10Base-T, gemäß entweder 10Base-T oder 100Base-TX, gemäß einem anderen Protokoll wie z. B. 100Base-T4 oder gemäß keinem dieser Protokolle kommunizieren können. Siehe "MAC Parameters, Physical Layer, Medium Attachment Units and Repeater for 100 Mb/s Operation (Version 1.0)", CSMA/CD Access Method & Physical Layer Specifications, Konzeptergänzung zur Version von 1993 des ANSI/IEEE-Dokuments #802.3u/d2, Std 802.3, Kapitel 28, 24. Juli 1994. Siehe auch "IEEE Link Task Force Autodetect", Specification for NWay Autodetect, National Semiconductor, Version 1.0, 10. April 1994.
Eine Kommunikationsstation kann beispielsweise nur eine 100Base-TX-Fähigkeit aufweisen, während eine andere Kommunikationsstation mit 100Base-TX und 10Base-T arbeiten kann. Daten werden dann gemäß dem 100Base-TX-Protokoll übertragen. Alternativ kann jede Kommunikationsstation zur Kommunikation mit sowohl 100Base-TX als auch 10Base-T in der Lage sein. Obwohl die zwei Stationen theoretisch gemäß beiden von diesen zwei Protokollen kommunizieren könnten, ist 100Base-TX bevorzugt, da es viel schneller ist. Schließlich kann eine Station nur 10Base-T verwenden, während eine andere Station nur 100Base-TX verwendet, so dass die Stationen nicht direkt miteinander kommunizieren können.
Unter der NWay-Selbsterfassungsprozedur enthält eine Kommunikationsstation eine Verbindungsverhandlungsvorrichtung, die ein Bündel von "Schnell"-Verbindungsimpulsen erzeugt, die eine Information übertragen, die die Verarbeitungsfähigkeit der Station festlegt. Die Schnellverbindungsimpulse geben an, ob die Station in der 10Base-T-, 100Base-TX- oder 100Base-T4-Betriebsart arbeitet. Die Schnellverbindungsimpulse geben auch an, ob die Station gleichzeitig Daten senden und empfangen kann (Duplexbetrieb) oder nur eines von Senden und Empfangen von Daten auf einmal durchführen kann (Halbduplexbetrieb). Die in den Schnellverbindungsimpulsen enthaltene Steuerinformation wird in bestimmte von zweiunddreißig 16-Bit-Verwaltungssteuerregistern, die in der PCS enthalten sind, gegeben.
Zwei Kommunikationsstationen, die mit NWay-Verbindungsverhandlungsvorrichtungen versehen sind, tauschen Schnellverbindungsimpulse aus, bis jede Station feststellt, dass die andere die NWay-Prozedur anwendet. Eine Kommunikationsverbindung wird dann eingerichtet. Die Datenübertragung geschieht anschließend mit dem höchsten gemeinsamen Nenner der Datenübertragungsfähigkeit. Wenn beispielsweise eine Station mit 100Base-TX im Duplexbetrieb arbeitet, während die andere entweder mit 10Base-T oder 100Base-TX im Halbduplexbetrieb arbeiten kann, geschieht die Datenübertragung mit der 100Base-TX-Datenrate im Halbduplexbetrieb. Wenn kein gemeinsamer Nenner der Datenübertragungsfähigkeit vorliegt, überträgt keine Station Daten zur anderen.
Jedes Bündel von Schnellverbindungsimpulsen enthält 16 Informationsbits. Die Schnellverbindungsimpulsbündel werden mit der gleichen Frequenz geliefert wie die normalen 10Base-T-Verbindungsimpulse. Das heißt, der Abstand zwischen den Anfängen der Schnellverbindungsimpulsbündel ist typischerweise 16 ms. Folglich ist die mittlere Bitübertragungsrate für die Schnellverbindungsimpulsbündel typischerweise nur 1 Kilobit/Sekunde.
Die NWay-Selbsterfassungsprozedur ist ein nützliches Verfahren zum Festlegen der optimalen Betriebsart, durch die zwei Kommunikationsstationen eine Verbindungs- und Fähigkeitsinformation gemäß dem IEEE-Standard 802.3 austauschen können. Die Bitrate für die Schnellverbindungsimpulse ist jedoch an das 10Base-T-Protokoll gebunden und ist somit für das 100Base-X-Protokoll, in dem sich Daten ungefähr zehnmal schneller bewegen, ziemlich niedrig. Es wäre sehr erwünscht, ein Außerband-Signalisierungsverfahren zum Übertragen einer Stationszustandsinformation, einschließlich einer Verbindungsinformation, mit einer beträchtlich schnelleren Rate als in derzeitigen 100Base-X-LAN-Anwendungen auf NWay-Basis zu haben, ohne zu verursachen, dass eine Leitungsüberwachung fälschlich aktiviert wird, und ohne Informationsfragmente einzuführen, die das Kommunikationsnetzwerk verstopfen können.
EP0124959 beschreibt ein Verfahren zum Codieren von Daten zur Übertragung, bei dem m-Bit-Binärwerte in einem ersten Code zu n-Bit-Binärwerten in einem zweiten Code codiert werden, wobei der zweite Code so gewählt wird, dass benachbarte Paare von Datencodewerten nicht mehr als drei aufeinanderfolgende Nullen enthalten.
EP0425779 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen von Befehlen über eine serielle Verbindung mit Mehrbitzeichen, einschließlich eines Mehrbit-Leerzeichens, das modifiziert wird, um ein Befehlszeichen vorzusehen.
ALLGEMEINE OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung wird ein Signalisierungsverfahren mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
aufeinanderfolgendes Erzeugen von n-Bit-Sequenzsegmenten, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in jedem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten von einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen, die einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen zugewiesen sind, codiert wird, wobei die n-Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert sind, wobei kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendeiner der zweiten Codegruppen vorkommt; und Ausgeben der Sequenzsegmente gemäß der Reihenfolge, in der sie erzeugt werden, um eine spezielle Bitsequenz zu erzeugen.
Die Erfindung stellt auch eine elektronische Kommunikationsvorrichtung bereit, mit: einer Zustandsschaltung zum Erzeugen einer speziellen Bitsequenz, die eine Vielzahl von n-Bit-Sequenzsegmenten enthält, die zeitlich nacheinander vorkommen, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in jedem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen codiert wird, die einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen zugewiesen sind, wobei die n Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert sind und kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendeiner der zweiten Codegruppen vorkommt; und einer Ausgabeschaltung zum Modifizieren der speziellen Bitsequenz zur Kabelübertragung und zum Liefern der so modifizierten speziellen Bitsequenz dann zu einem externen Kabel.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein Kommunikationsnetzwerk bereit, mit: einem Übertragungskabel; einer ersten Kommunikationsstation zum Übertragen eines Bitstroms, der eine spezielle Bitsequenz darstellt, über das Kabel während einer Außerbandperiode, wenn keine Daten überragen werden, wobei die spezielle Bitsequenz eine Vielzahl von n-Bit-Sequenzsegmenten enthält, die zeitlich nacheinander vorkommen, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in dem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, und einer zweiten Kommunikationsstation, zu welcher das Kabel den Bitstrom liefert, der die spezielle Bitsequenz darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit- Codegruppen mit einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen codiert wird, wobei die n Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert sind und kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendeiner der zweiten Codegruppen vorkommt.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Kommunikationsnetzwerk bereit, mit: einer Vielzahl von Datenübertragungs-Kommunikationsstationen, die jeweils in der Lage sind, Daten zu mindestens einer weiteren Datenübertragungs-Kommunikationsstation in dem Netzwerk zu übertragen; und einer Kommunikationsverwaltungsstation zum Liefern eines Bitstroms, der eine spezielle Bitsequenz darstellt, die eine Vielzahl von n-Bit-Sequenzsegmenten enthält, die zeitlich nacheinander vorkommen, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in jedem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen mit einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen codiert wird, wobei die n-Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert und kein Paar von nicht-benachbarten Bits der zweiten Codegruppen sind, wobei der Bitstrom zu jeder der Datenübertragungs-Kommunikationsstationen geliefert wird, um Kommunikationsprioritäten zum Übertragen von Daten unter den Datenübertragungsstationen festzulegen, wobei sich die spezielle Bitsequenz im Inhalt für jede Datenübertragungsstation in Abhängigkeit von ihrer Kommunikationspriorität ändert.
Während Außerbandperioden überträgt das Signalisierungsverfahren der Erfindung typischerweise eine Stationszustandsinformation mit einer mittleren Bitrate oberhalb 10 Mbps zwischen einem Paar von Kommunikationsstationen, die während Inbandperioden gemäß dem 100Base-X-Protokoll arbeiten. Dies ist mehr als vier Größenordnungen größer als die Außerband-Bitübertragungsrate, die typischerweise mit der NWay-Prozedur erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass Kommunikationsstationen verschiedene Arten von Information, die den Stationszustand behandelt, austauschen. Wie bei NWay kann eine Übertragungskommunikationsstation eine Empfangskommunikationsstation über die Konfigurationsfähigkeit der Übertragungsstation, einschließlich Duplexbetriebsfähigkeit, informieren. Dies umfasst eine Konfigurationsinformation, die durch NWay abgedeckt ist – d. h. 100Base-TX, 10Base-T und so weiter zum Übertragen über ein verdrilltes Kupferkabelpaar – sowie eine Konfigurationsinformation, die derzeit nicht in NWay behandelt wird – z. B. 100Base FX für eine Datenübertragung auf faseroptischen Kabeln. An sich bildet das Signalisierungsverfahren der Erfindung ein schnell wirkendes Komplement zu NWay zum Einrichten einer Kommunikationsverbindung zwischen zwei Stationen.
Bedeutenderweise kann das vorliegende Signalisierungsverfahren verwendet werden, um Datenflussbedingungen wie z. B. Überlastung und Netzwerkpriorität, die die Fähigkeit jeder Station, Daten zu empfangen, beeinflussen, zu übertragen. Zusätzlich zur Bereitstellung einer Stationszustandsinformation, die zwischen zwei Kommunikationsstationen während der Periode, bevor eine Kommunikationsverbindung zwischen den Stationen eingerichtet wird, ausgetauscht werden soll, sieht das Signalisierungsverfahren der Erfindung vor, dass eine Stationszustandsinformation während Außerbandperioden ausgetauscht wird, die zwischen Paketen von Daten stattfinden, nachdem die Kommunikationsverbindung hergestellt ist. Sobald die Verbindung eingerichtet ist und eine der Stationen Daten zur anderen sendet, kann die Empfangsstation beispielsweise die vorliegenden Signalisierungsverfahren verwenden, um die Übertragungsstation zu informieren, dass die Empfangsstation überlastest ist und folglich dass die Übertragungsstation die Datenübertragung verschieben muss, bis die Überlastung gemildert ist.
Das Signalisierungsverfahren der Erfindung hat insbesondere das aufeinanderfolgende Erzeugen einer Vielzahl von n-Bit-Sequenzsegmenten zur Folge, wobei die Anzahl n von Bits in jedem Sequenzsegment mindestens 3 ist. Im 100Base-X-Protokoll ist n 5. Jedes Bit in jedem Sequenzsegment ist ein erster Binärwert wie z. B. "1" oder ein zweiter Binärwert wie z. B. "0", der zum ersten Binärwert entgegengesetzt ist.
Jedes Sequenzsegment wird mit einer ausgewählten einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen, die in eine erste Codegruppe und einen Satz von zweiten Codegruppen zugewiesen sind, codiert. Die n-Bits in der ersten Codegruppe sind alle der erste Binärwert. Im 100Base-X-Protokoll, bei dem n 5 ist, besteht die erste Codegruppe aus 5 "1" und entspricht somit der Leercodegruppe I.
Die Haupteigenschaft der zweiten Codegruppen besteht darin, dass keine von ihnen ein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts enthält. Wenn beispielsweise n 5 ist und der zweite Binärwert "0" ist, kann die 5-Bit-Codegruppe (11100) eine der zweiten Codegruppen sein. Obwohl (11100) zwei "0" enthält, grenzen die "0" aneinander an und sind folglich nicht nicht-benachbart. Andererseits kann die 5-Bit-Codegruppe (11000) keine der zweiten Codegruppen sein, da die "0" in der dritten und fünften Bitposition durch das vierte Codebit (hier eine "0", könnte jedoch auch eine "1" sein) getrennt sind und folglich nicht-benachbarte "0" bilden. In 100Base-X-Anwendungen umfassen die zweiten Codegruppen zumindest einen Teil der acht 5-Bit- Codegruppen, die durch die Namen "0", "7", "9", "B", "D", "E", "F" und "R" identifiziert sind.
Wenn die n-Bit-Sequenzsegmente in der vorangehenden Weise erzeugt wurden, werden die Sequenzsegmente gemäß der Reihenfolge ausgegeben, in der sie erzeugt wurden, um eine spezielle Bitsequenz zu erzeugen, die die Stationszustandsinformation überträgt.
Die Codierung in der speziellen Bitsequenz wird vorzugsweise derart durchgeführt, dass kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendwelchen m aufeinanderfolgenden Bits in der Sequenz vorkommt, wobei mindestens n + 1 ist. In einem bevorzugten Fall ist m gleich 2n. Wenn n 5 ist und der zweite Binärwert "0" ist, bedeutet dies, dass kein Paar von nicht-benachbarten "0" in irgendwelchen zehn aufeinanderfolgenden Bits in der Sequenz vorkommt. Diese Begrenzung wird automatisch erfüllt, indem mindestens zwei Sequenzsegmente, die mit der ersten Codegruppe codiert werden – z. B. der I-Codegruppe – zwischen jedem Paar von Sequenzsegmenten, die mit den zweiten Codegruppen codiert werden, angeordnet wird.
Wie vorstehend erwähnt, wird eine Leitungsüberwachung im 100Base-X-Protokoll erzeugt, sobald zwei nicht-benachbarte "0" in irgendeinem 10-Bit-Teil des 100Base-X-Ausgangsstroms der physischen Schicht erfasst werden. Da die durch das vorliegende Verfahren erzeugte spezielle Bitsequenz vorzugsweise so angeordnet ist, dass kein Paar von nicht-benachbarten "0" in irgendwelchen zehn aufeinanderfolgenden Bits in der Sequenz vorkommt, wird die Leitungsüberwachung während einer Außerband-Informationsübertragung nicht fälschlich aktiviert. Ebenso werden Informationsfragmente, die der Übertragung von Daten schaden können, nicht in das System eingeführt. Das Nettoergebnis besteht darin, dass die Erfindung ein effizientes, äußerst schnelles Außerbandverfahren zum Austauschen einer Stationszustandsinformation zwischen Stationen in einem Kommunikationssystem wie z. B. einem LAN bereitstellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Codediagramm einer MAC-PCS-4-Bit/5-Bit-Abbildung in einem LAN, das das vorgeschlagene 100Base-X-Protokoll verwendet.
2 ist ein Systemdiagramm eines typischen LAN mit zwei Stationen, das das Außerband-Signalisierungsverfahren der Erfindung verwenden kann.
3 ist ein Blockdiagramm einer DTE-Kommunikationsstation, die sich zur Verwendung in den LANs von 2 und 7 zur Außerbandsignalisierung gemäß der Erfindung eignet.
4 ist ein Codediagramm einer MAC-PCS-4-Bit/5-Bit-Abbildung in einem LAN, das das Außerband-Signalisierungsverfahren der Erfindung verwendet.
5 und 6 sind Übertragungs- und Empfangszustandsdiagramme für eine Implementierung des vorliegenden Außerband-Signalisierungsverfahrens.
7 ist ein Systemdiagramm eines LAN auf Zwischenverstärkerbasis, das das Außerband-Signalisierungsverfahren der Erfindung verwenden kann.
8 ist ein Blockdiagramm einer Zwischenverstärker-Kommunikationsstation, die sich zur Verwendung in dem LAN von 7 zur Außerbandsignalisierung gemäß der Erfindung eignet.
Gleiche Bezugszeichen werden in den Zeichnungen und in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele verwendet, um dasselbe oder ein sehr ähnliches Element oder Elemente darzustellen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Mit Bezug auf 2 stellt sie ein LAN mit zwei Stationen dar, in dem eine Außerbandkommunikation mit hoher Geschwindigkeit gemäß den Lehren der Erfindung zum Übertragen einer Information über den Kommunikationsstationszustand, wie z. B. Konfigurationsfähigkeit (Technologie sowie Duplexbetrieb), Überlastung, Netzwerkpriorität und entfernter Fehler, durchgeführt wird. Das in 2 gezeigte LAN besteht aus zwei DTE-Kommunikationsstationen 12A und 12B. Ein Paar von verdrillten Kupferkabelpaaren 14 verbindet die DTE-Stationen 12A und 12B miteinander.
Die DTE-Kommunikationsstationen 12A und 12B sind in der Lage, eine Information gemäß verschiedenen Protokollen für ein verdrilltes Paar des IEEE-Standards 802.3 zu übertragen. Insbesondere können die Stationen 12A und 12B beide gemäß 100Base-TX kommunizieren. Die Station 12B kann auch gemäß 100Base-T4 kommunizieren. Beide Stationen 12A und 12B sind mit Fähigkeiten für eine Außerbandsignalisierung mit hoher Geschwindigkeit gemäß der Erfindung versehen.
3 stellt die interne Organisation der 100Base-TX-DTE-Station 12A in 2 dar. Die in 3 gezeigte Organisationsstruktur stellt auch weitgehend die interne Organisation des 100Base-TX-Teils der DTE-Station 12B dar.
Wie in 3 dargestellt, besteht die DTE-Station 12A aus einer medienabhängigen Schnittstelle 20, einer physischen Schicht 22, einer medienunabhängigen Schnittstelle 24, einer Sicherungsschicht 26 und höheren Schichten 28. Die physische Schicht 22 ist mit einer physischen, medienabhängigen ("PMD") Unterschicht 30, einer physischen Mediumanhangs- ("PMA") Unterschicht 32 und einer physischen Codierunterschicht (wiederum "PCS") 34 gebildet. Die Sicherungsschicht 26 besteht aus einer Vereinbarungsunterschicht 36, einer Medienzugriffssteuerungs- (wiederum "MAC") Unterschicht 38 und einer logischen Verbindungssteuerungs-Unterschicht 40. In Abhängigkeit von den Verbesserungen der Erfindung erfüllt die DTE-Station 12A im Allgemeinen die Operations- und Leistungsspezifikationen des 100Base-TX-Protokolls. Angesichts der Komponenten 20, 24 und 30–38 siehe "MAC Parameters, Physical Layer, Medium Attachment Units and Repeater for 100 Mb/s Operation (Version 1.0)", CSMA/CD Access Method and Physical Layer Specifications, Konzeptergänzung zur Version von 1993 des ANSI/IEEE-Dokuments #802.3u/d2 Std 802.3, 24. Juli 1994.
Während der 100Base-X-Datenübertragung gemäß dem 100Base-TX-Protokoll liefert die MAC-Unterschicht 38 binäre NRZ- (ohne Rückkehr nach Null) Daten zur PCS 34 durch die medienunabhängige Schnittstelle 24 und, wie geeignet, zur Vereinbarungsunterschicht 36. Die NRZ-Daten werden in Form von 4-Bit-Codegruppen geliefert, die mit 25 Mbps auf jeder von vier parallelen Leitungen eingehen, um eine kumulative Rate von 100 Mbps zu erzeugen. Die PCS 34 wandelt die 4-Bit-Codegruppen in Fünf-Bit-Codegruppen um, die auf fünf parallelen Leitungen mit einer kumulativen Rate von 125 Mbps geliefert werden. Die 5-Bit-Codegruppen tragen immer noch die NRZ-Codierung.
Beim Durchführen der 4-Bit/5-Bit-Umwandlung verwendet die PCS 34 das Signalisierungsverfahren der Erfindung, um eine Stationszustandsinformation in die Außerbandteile des resultierenden 5-Bit-PCS-Datenstroms einzuführen. Die Außerbandteile bestehen grundsätzlich aus (a) der Periode, die den Steuerbits vorangeht, die den Beginn des ersten Datenpakets identifizieren, und (b) den Lücken zwischen Datenblöcken – d. h. den Perioden zwischen den Perioden, während denen die DTE-Station 12A Daten sendet, die durch eine Steuerinformation bezüglich des Starts/Stopps der Datenübertragung eingekapselt sind.
Die PMD-Unterschicht 30 und die PMA-Unterschicht 32 (gemeinsam "PMD/A-Unterschicht 30/32") führen zusätzliche Operationen am 5-Bit-PCS-Datenstrom durch. Insbesondere verwürfelt die PMD/A-Unterschicht 30/32 den 5-Bit-PCS-Datenstrom unter Verwendung einer geeigneten Pseudozufallszahlen-Funktion. Die PMD/A-Unterschicht 30/32 serialisiert dann den verwürfelten 5-Bit-Strom und wendet eine NRZI- (ohne Rückkehr nach Null/Invertierung bei Eins) Codierung auf den serialisierten Bitstrom an. Nach dem Umwandeln des 1-Bit-NRZI-Stroms in ein Differenzformat wendet die PMD/A-Unterschicht 30/32 eine MLT-3 (Mehrpegelübertragung/drei Pegel) Codierung an, um ein Paar von trinären Differenzsignalen zu erzeugen, die sich mit einer Datenrate von 125 Mbps bewegen. Die Kombination der Verwürfelung, der NRZI-Codierung und der MLT-3-Codierung verringert die elektromagnetische Störung. Der verwürfelte MLT-3-Differenzstrom wird dann über die medienabhängige Schnittstelle 20 zur Übertragung auf einem von Kabeln 14 mit verdrilltem Paar geliefert.
Grundsätzlich geschieht das Entgegengesetzte während des 100Base-X-Datenempfang unter dem 100Base-TX-Protokoll. wenn ein verwürfelter 100Base-X-MLT-3-Differenzstrom mit 125 Mbps auf dem anderen der Kabel 14 mit verdrilltem Paar eingeht, decodiert die PMD/A-Unterschicht 30/32 den MLT-3-Strom, um einen binären Differenzbitstrom zu erzeugen, der eine NRZI-Codierung trägt. Nach dem Anwenden einer NRZI- NRZ-Decodierung und Umwandeln des verwürfelten Differenz-NRZ-Stroms in eine unsymmetrische Form entserialisiert die PMD/A-Unterschicht 30/32 den unsymmetrischen Strom, um 5-Bit-Codegruppen zu erzeugen, die mit 25 Mbps auf jedem von fünf parallelen Leitungen geliefert werden, um eine kumulative Rate von 125 Mbps zu erzeugen. Die PMD/A-Unterschicht 30/32 entwürfelt auch den 5-Bit-Strom unter Verwendung einer Pseudozufallszahlen-Funktion, die der zum Verwürfeln des Stroms verwendeten Pseudozufallszahlen-Funktion entspricht.
Die PCS 34 enthält eine Codegruppen-Ausrichtungsschaltung, die aus einem Satz von drei 5-Bit-Registern besteht, die ein 15-Bit-Schieberegister bilden. Jede aufeinanderfolgende Gruppe von fünf Bits, die auf den fünf Ausgangsleitungen von der PCS eingeht, wird durch die drei 5-Bit-Register in drei Taktzyklen geschoben. Während jedes Taktzyklus werden die fünfzehn Bits in den drei 5-Bit-Registern nach einer Steuerinformation abgefragt, die den Start einer Datenübertragung angibt – d. h. Stromstart-Begrenzungszeichen – um die 5-Bit-Codegruppen auszurichten. Jeder 10-Bit-Teil der fünfzehn Bits wird auch untersucht, um festzustellen, ob er ein Paar von nicht-benachbarten "0" enthält. wenn ja, wird die Leitungsüberwachung aktiviert.
Die PCS 34 wandelt die Daten enthaltenden Teile der entserialisierten 5-Bit-NRZ-Codegruppen in 4-Bit-Codegruppen gemäß dem Umgekehrten der während der Datenübertragung verwendeten MAC-PCS-4-Bit/5-Bit-Abbildung um. Die 4-Bit-Codegruppen werden mit 25 Mbps auf 4 parallelen Leitungen geliefert, wodurch die kumulative Datenrate auf 100 Mbps verringert wird. Die 4-Bit-Codegruppen werden über die medienunabhängige Schnittstelle 24 und, wie geeignet, die Vereinbarungsunterschicht 36 zur MAC-Unterschicht 38 geliefert.
Vor der Durchführung der 5-Bit/4-Bit-Umwandlung wird die Stationszustandsinformation, die in die Außerbandteile des 5-Bit-NRZ-Stroms eingebettet ist und die die Anforderungen des vorliegenden Außerband-Signalisierungsverfahrens erfüllt, aus dem 5-Bit-Strom wiedergewonnen. Die Stationszustandsinformation wird in ein oder mehrere lokale Register, vorzugsweise eines oder mehrere eines Stapels 34R von zweiunddreißig 16-Bit-Verwaltungssteuerregistern, die in der PCS 34 enthalten sind, geschrieben.
Das Außerband-Signalisierungsverfahren der Erfindung wird typischerweise in Kommunikationsstationen wie z. B. den DTE-Stationen 12A und 12B verwendet, die in der Lage sind, gemäß dem 100Base-X-Protokoll zu arbeiten. In solchen LAN-Anwendungen hat das vorliegende Außerband-Signalisierungsverfahren das selektive Anordnen von bestimmten "Nicht-I"-5-Bit-Codegruppen in den Leerbitsequenzen zur Folge, die jedem Inband-100Base-X-PCS-Daten enthaltenden Segment vorangehen und folgen, welches in den physischen Codierunterschichten der physischen Schichten erzeugt wird. Das heißt, bestimmte der nacheinander erzeugten 5-Bit-Segmente der normalerweise leeren Außerbandteile des gesamten 100Base-X-PCS-Ausgangsbitstroms werden mit Nicht-I-Codegruppen codiert.
Jede so codierte Leerbitsequenz wird hier als "codierter 100Base-X-Leer-PCS-Strom" bezeichnet. Der Rest des gesamten 100Base-X-PCS-Ausgangsbitstroms – d. h. die Datenpakete zusammen mit den Begrenzungszeichen und den Resten der Präambeln – wird hier als "100Base-X-Daten enthaltender PCS-Strom" bezeichnet. Eine "Nicht-I"-5-Bit-Codegruppe bedeutet eine andere 5-Bit-Codegruppe als die Leercodegruppe I, die nur aus "1" besteht.
Nicht-I-5-Bit-Codegruppen werden über einen codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom in einer solchen Weise verteilt, dass kein Paar von nicht-benachbarten "0" in irgendeinem 10-Bit-Teil des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms vorkommt. Da das Leitungsüberwachungssignal aktiviert wird, wenn ein Paar von nicht-benachbarten "0" in einem 10-Bit-Teil des gesamten 100Base-X-PCS-Ausgangsstroms erfasst wird, vermeidet das Anordnen des codierten 100Base-X-Leer- PCS-Stroms in dieser Weise falsche Aktivierungen der Leitungsüberwachung. Um die Anforderung zu erfüllen, dass nicht-benachbarte "0" in keinem 10-Bit-Teil des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms vorkommen, darf jede Nicht-I-5-Bit-Codegruppe, die im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom angeordnet ist, kein Paar von nicht-benachbarten "0" aufweisen. Die Nicht-I-5-Bit-Codegruppen, die im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom angeordnet werden können, werden dadurch auf die in der folgenden Tabelle gegebenen Codegruppen begrenzt:
Tabelle 2
Die Codegruppe (11001), die hier mit dem Namen W identifiziert ist, ist eine ungültige Codegruppe für den 100Base-X-Daten enthaltenden PCS-Strom, in dem tatsächliche Daten übertragen werden. Folglich wird die Codegruppe (11001) vorzugsweise im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom nicht verwendet. Dies belässt die acht 5-Bit-Codegruppen, die mit den Namen 0, 7, 9, B, D, E, F und R identifiziert sind. Zumindest ein Teil und typischerweise alle dieser acht Codegruppen werden selektiv im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom angeordnet. In jedem Fall werden Nicht-I-5-Bit-Codegruppen, denen nicht-benachbarten "0" fehlen und die tatsächlich im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom verwendet werden, um eine Stationszustandsinformation zu übertragen, hier als Nicht-I-"Außerband"-Codegruppen bezeichnet. Das vorliegende Signalisierungsverfahren verwendet somit (a) eine erste Codegruppe, die aus der I-Codegruppe besteht, und (b) einen Satz von zweiten Codegruppen, die aus den Nicht-I-Außerband-Codegruppen bestehen.
Wenn sie geeignet angeordnet sind, könnten bestimmte Paare der Nicht-I-Außerband-Codegruppen im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom nebeneinander angeordnet werden oder könnten durch ein einzelnes I – d. h. die Leercodegruppe (11111) – im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom getrennt sein. Das Anordnen der Nicht-I-Außerband-Codegruppe (11110) direkt vor der Nicht-I-Außerband-Codegruppe (01111) führt beispielsweise nicht zu irgendeinem Paar von nicht-benachbarten "0". Ebenso führt das fortlaufende Erzeugen der Nicht-I-Außerband-Codegruppe (00111), der Leercodegruppe (11111) und dann der Nicht-I-Außerband-Codegruppe (11100) nicht zu irgendeinem Paar von nicht-benachbarten "0" innerhalb irgendwelcher 10 Bits der 15 gesamten Bits. Folglich sollte das Einfügen von einer dieser zwei Nicht-I-Codekombinationen in den 100Base-X-PCS-Strom nicht zu einer falschen Aktivierung der Leitungsüberwachung führen. Das Anordnen von solchen Codekombinationen im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom erlegt jedoch der Reihenfolge der Codierung eine Einschränkung auf, die typischerweise unerwünscht ist.
Für eine leichte Codierung trennen normalerweise zwei der Leercodegruppe I jedes Paar von aufeinanderfolgenden Nicht-I-Außerband-Codegruppen im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom. Eine Vielzahl Y der I-Codegruppe geht auch direkt der ersten Nicht-I-Außerband-Codegruppe voran. Y ist mindestens 2 und ist insbesondere hoch genug (z. B. 12), um Synchronismus der Entwürfelungsvorrichtung in der physischen Schicht der Empfangsstation sicherzustellen.
Mindestens zwei I-Codegruppen folgen normalerweise der letzten Nicht-I-Außerband-Codegruppe. Der codierte 100Base-X-Leer-PCS-Strom erscheint daher typischerweise folgendermaßen:
YIs α I I β I I γ I I δ I I
wobei α, β, γ und δ ausgewählte der Nicht-I-Außerband-Codegruppen sind.
Ein spezielles Beispiel des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms ist:
YIs B I I 9 I I F I I 7 I I ...
Die Nicht-I-Außerband-Codegruppen können natürlich im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom wiederholt werden. Folglich ist ein weiteres Beispiel:
YIs B I I 9 I I 9 I I 7 I I ...
Der codierte 100Base-X-Leer-PCS-Strom besteht typischerweise aus separaten wiederholten Teilen, um Signalunempfindlichkeit gegen Rauschen und Datenfälschung vorzusehen. Alle der wiederholten Teile können mit derselben Nicht-I-Außerband-Codegruppe beginnen, um den Beginn des Sequenzteils anzuzeigen. Wenn die 0-Codegruppe (11110) beispielsweise den Beginn von jedem wiederholten Sequenzteil darstellt, ist ein typisches Beispiel des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms:
Kurz gesagt, die Hierarchie des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms ist folgendermaßen. Der codierte 100Base-X-Leer-PCS-Strom wird mit einer Bitsequenz gebildet, die (wie nachstehend weiter beschrieben) während einer Außerbandperiode zyklisch wiederholt wird. Die Bitsequenz besteht aus einem oder mehreren Sequenzteilen, die jeweils mit mehreren 5-Bit-Segmenten gebildet sind. Jedes 5-Bit-Segment wird mit der I-Codegruppe oder mit einer der Nicht-I-Außerband-Codegruppen gemäß den Lehren der Erfindung codiert.
Wenn man sich wieder dem LAN von 2 zuwendet, wird die Stationszustandsinformation, die den Zustand der DTE-Station 12A behandelt, in lokalen Registern, vorzugsweise bestimmten der Verwaltungssteuerregister 34R, gespeichert. Die PCS 34 in der DTE-Station 12A enthält eine Zustandsmaschine 34S, wie in 3 gezeigt. Die Zustandsmaschine 345 verarbeitet die in den Registern 34R gespeicherte Stationszustandsinformation, um einen codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom gemäß der Erfindung zu erzeugen. Die physische Codierunterschicht in der DTE-Station 12B enthält ebenso eine Zustandsmaschine, die nicht dargestellt ist, aber hier auch durch das Bezugszeichen 345 angegeben ist, welche einen ähnlich codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom erzeugt.
Während Leer- (d. h. Außerband) Perioden erzeugt jede Zustandsmaschine 34S nacheinander 5-Bit-Sequenzsegmente, die jeweils geeignet mit der Codegruppe I oder mit einer ausgewählten der Nicht-I-Außerband-Codegruppen codiert werden. Die Zustandsmaschine 345 gibt dann die 5-Bit-Sequenzsegmente gemäß der Reihenfolge aus, in der sie erzeugt wurden, um den codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom zu erzeugen.
Um es zu vermeiden, dass die DTE-Station 12A beginnt, reale Daten zu übertragen, während der codierte 100Base-X-Leer- PCS-Strom erzeugt wird, aktiviert die Zustandsmaschine 34S vorzugsweise ein Kollisionssignal für die MAC-Unterschicht 38 der Station 12A während der Erzeugung ihres codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms. Wenn die Kollision aktiviert wird, verschiebt die MAC-Unterschicht 38 das Liefern von Daten zur PCS-Unterschicht 34 und stoppt dadurch vorübergehend die Station 12A vom Übertragen von Daten zum ausgehenden der Kabel 14 mit verdrilltem Paar.
Im Anschluss an die Erzeugung des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms wird der in jeder DTE-Station 12A oder 12B erzeugte 100Base-X-Leer-PCS-Strom in der vorstehend beschriebenen Weise verwürfelt, NRZI-codiert und MLT-3-codiert, um die elektromagnetische Störung zu verringern (ohne den geistigen Inhalt des codierten Materials zu beeinträchtigen). Wie vorstehend erwähnt, wird der codierte 100Base-X-Leer-PCS-Strom auch serialisiert. Jede Station 12A oder 12B liefert dann den modifizierten Leerbitstrom zum ausgehenden Kabel 14 mit verdrilltem Paar zur Übertragung zur anderen Station 12B oder 12A.
Beginnend mit einer Vielzahl der I-Codegruppe erscheint der gesamte 100Base-X-Ausgangs-PCS-Strom folgendermaßen:
I I ... I/J K/Rest der Präambel/SFD/5-Bit-Datencodegruppen/T R/YIs α I I β I I δ I I γ I I ...
wobei α, β, γ und δ wieder ausgewählte der Nicht-I-Außerband-Codegruppen sind. 4 stellt die Umwandlung der Ausgabe aus der MAC-Unterschicht 38 in diesen gesamten 100Base-X-PCS-Strom dar. Ein Vergleich von 4 mit 1 zeigt, dass keine Änderung bei der Umwandlung von MAC-Datenblöcken in die Daten enthaltenden Teile des gesamten PCS-Bitstroms besteht. Das Verfahren der Erfindung beeinflusst nur den codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom. "IFG" in 4 bedeutet wieder eine Lücke zwischen Datenblöcken.
Nach dem Empfang eines mit der Stationszustandsinformation gemäß der Erfindung versehenen 100Base-X-Bitstroms decodiert eine Kommunikationsstation, die eine 100Base-X-Fähigkeit aufweist und eine Zustandsmaschine 34S enthält, den eingehenden Bitstrom in einer zu der vorstehend beschriebenen komplementären Weise. Eingehende 5-Bit-Datensegmente werden zusammen mit dem Stromstart- und dem Stromende-Begrenzungszeichen gemäß dem Umgekehrten der Abbildung in Tabelle 1 in 4-Bit-Codegruppen umgewandelt. Beim Verarbeiten der eingehenden Information gewinnt die Zustandsmaschine 34S die im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom enthaltene Stationszustandsinformation wieder und schreibt die wiedergewonnene Stationszustandsinformation in eines oder mehrere der Verwaltungssteuerregister 34R.
Die in den Registern 34R gespeicherte Stationszustandsinformation besteht typischerweise aus einer Konfigurationsfähigkeit, einer Verbindungsbestätigung, Flusssteuerparametern und Integritätssteuerparametern. Die Konfigurationsfähigkeits-Information umfasst Duplex- oder Halbduplexbetrieb sowie die Grundstationstechnologie – z. B. 100Base-TX, 100Base-T4, 10Base-T und so weiter. Die Flusssteuerparameter umfassen Überlastung und Netzwerkpriorität. Die Integritätssteuerparameter umfassen entfernten Loopback, um auf einen entfernten Fehler zu prüfen.
Entfernter Loopback wird verwendet, um auf einen entfernten Fehler zu prüfen, in einer Situation, in der:

(a) die lokale DTE-Station 12A eine Information von der entfernten DTE-Station 12B durch das eingehende der Kabelpaare 14 empfangen hat, wodurch angezeigt wird, dass die Kommunikationsverbindung von der Station 12B zur Station 12A durch das eingehende Kabelpaar 14 gut ist,
(b) die lokale Station 12A das ausgehende der Kabelpaare 14 mit einer Information beliefert, die für die entfernte Station 12B vorgesehen ist, und
(c) es erwünscht ist, dass die lokale Station 12A feststellt, ob die entfernte Station 12B eine ausgehende Information empfängt – d. h. ob ein entfernter Fehler in der Kommunikationsverbindung durch das ausgehende Kabelpaar 14 oder in der Empfangsschaltung in der Station 12B vorliegt.

In einer solchen Situation umfasst die Integritätssteuerinformation, die von der lokalen Station 12A während Außerbandperioden gemäß der Erfindung zur entfernten Station 12B gesandt wird, einen entfernten Loopbackparameter, der bewirkt, dass die Station 12B versucht, einen Teil oder alles der Information, die die Station 12B von der Station 12A empfangen hat, zurückzusenden. Die von der Station 12A zur Station 12B gesandte Information zur Rückgabe zur Station 12A, wenn der entfernte Loopback unter Verwendung des vorliegenden Signalisierungsverfahren eingeleitet wird, kann Daten sowie eine Steuerinformation umfassen, einschließlich einer Stationszustandsinformation, die unter Verwendung des Außerband-Signalisierungsverfahrens der Erfindung gesandt wird. Ein Versagen der Station 12A, diese Information zu empfangen, deutet auf die Anwesenheit eines entfernten Fehlers hin. Nach dem Feststellen, ob ein entfernter Fehler vorliegt, kann die Station 12A einen anderen Außerbandparameter zur Station 12B senden, um den entfernten Loopback zu beenden.
Das Signalisierungsverfahren der Erfindung ermöglicht auch, dass die lokale DTE-Station 12A die Steuerung der Verwaltungssteuerregister 34R in der entfernten DTE-Station 12B erlangt (und umgekehrt). Folglich kann die Station 12A Diagnosetests an den Registern 34R in der Station 12B durchführen.
Wenn die Stationszustandsinformation so in die Register 34R unter Verwendung von Außerbandsignalen, die separate wiederholte Teile enthalten, geschrieben wird, liefern die erste oder die ersten zwei Nicht-I-Außerband-Codegruppen, die der Codegruppe folgen, die den Beginn der Sequenzteile darstellt, typischerweise die Adresse für eines der Register im Stapel 34R. Die nachfolgenden Nicht-I-Außerband-Codegruppen liefern die tatsächliche Stationszustandsinformation.
Man betrachte den folgenden physischen 100Base-X-Leer-Strom, in dem die Codegruppe 0 wieder den Beginn von wiederholten Sequenzteilen darstellt:
YIs 0 I I R I I F I I 7 I I 9 I I F I I E I I 0 I I R I I F I I 7 I I 9 I I F I I E I I 0 0 ...
Das R- und F-Codegruppenpaar, das der 0-Codegruppe folgt, identifiziert ein spezielles der zweiunddreißig Register im Stapel 34R. Die nächsten vier Nicht-I-Außerband-Codegruppen (7 9 F E) bilden die Stationszustandsinformation. Das Codesegment (7 9 F E) könnte beispielsweise (0 1 3 2) bedeuten, das in binär zu (00 01 11 10) wird.
Es ist typischerweise erwünscht, dass acht (2³) Nicht-I-Außerband-Codegruppen zum Übertragen der Registeradressen und des Informationsgehalts für die speziellen der Register 34R, in die die Stationszustandsinformation geschrieben werden soll, zur Verfügung stehen. Wenn eine der Nicht-I-Außerband-Codegruppen wie z. B. die 0-Codegruppe im vorangehenden Beispiel verwendet wird, um den Start von separaten Sequenzteilen zu identifizieren, steht diese Codegruppe im Allgemeinen nicht zur Übertragung der Registeradresse und des Informationsgehalts zur Verfügung. Wenn nicht die normalerweise ungültige W-Codegruppe verwendet wird, ist die Anzahl von Nicht-I-Außerband- Codegruppen, die zum Übertragen der Registeradresse und des Informationsgehalts zur Verfügung stehen, nur sieben, eine unterhalb der gewünschten Anzahl. Dieses Dilemma kann durch geeignetes Anordnen von mehr als zwei der I-Codegruppe zwischen separaten Sequenzteilen, um ihre Anfangspunkte zu identifizieren, anstatt eine der Nicht-I-Außerband-Codegruppen dazu zu verwenden, gelöst werden.
Insbesondere werden vier der I-Codegruppe vorzugsweise zwischen wiederholte Sequenzteile eingefügt, die eine Information für ein spezielles der Register 34R enthalten. Wenn der codierte 100Base-X-Leer-PCS-Strom eine Stationszustandsinformation für zwei oder mehr der Register 34R enthält, werden acht der I-Codegruppe zwischen aufeinanderfolgenden Sequenzteilen angeordnet, die jeweils eine Information für verschiedene der Register 34R enthalten. Zwölf der I-Codegruppe werden auch am Beginn eines codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms verwendet. Die anfänglichen zwölf I-Codegruppen reichen aus, um eine Entwürfelungssynchronisation sicherzustellen, für die das 100Base-X-Protokoll sechzig "1" vorschreibt. Dies beläuft sich auf zwölf I-Codegruppen.
Wenn man R₁, R₂, ... R_X ... R_XMAX momentan die speziellen der Verwaltungssteuerregister 34R darstellen lässt, die vom Benutzer ausgewählt werden, um die Stationszustandsinformation in der entfernten DTE-Station 12B zu empfangen, wobei XMAX die Gesamtzahl an so aus dem Stapel 34R ausgewählten Registern ist, erscheint der codierte 100Base-X-Leer-PCS-Strom typischerweise folgendermaßen:
12Is R1 I I G1 I I .. GL 4Is R1 I I G1 I I .. GL
8Is R1 I I G1 I I .. GL 4Is R2 I I G1 I I .. GL
8Is RX I I G1 I I .. GL 4Is RX I I G1 I I .. GL . . . .
8Is RXMAX I I G1 I I .. GL 4Is RXMAX I I G1 I I
.. GL ..
wobei (a) jedes RX eine Nicht-I-Außerband-Codegruppe ist, die die Adresse für das Register R_X darstellt, (b) L eine ganze Zahl, die typischerweise gleich 6 ist, zum Adressieren eines 16-Bit-Registers ist, (c) G1–GL Nicht-I-Außerband-Codegruppen sind, die die in jedes Register R_X zu schreibenden Daten darstellen, und (d) XMAX hier nicht größer als 8 ist (obwohl es in der nachstehend beschriebenen Weise erhöht werden kann). Diese Sequenz bildet einen Zyklus, der gewöhnlich wiederholt wird, bis die Außerbandperiode endet. Die R_X- (oder RX) Bezugszeichen werden hier nur verwendet, um Sequenzteile zu identifizieren, die eine Information für verschiedene der Verwaltungssteuerregister 34R enthalten und somit verschiedene der Register 34R in verschiedenen Versionen des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms darstellen können.
Für Beispielzwecke wird der Sequenzteil für jedes Verwaltungssteuerregister R_X einmal in jedem Zyklus des vorangehenden codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms wiederholt – d. h. die Gesamtzahl des Vorkommens des Sequenzteils für jedes Register R_X ist in jedem Zyklus zwei – um einen Schutz gegen eine Rauschverfälschung bereitzustellen. Zusätzliche Rauschunempfindlichkeit kann durch Erhöhen der Anzahl des Vorkommens des Sequenzteils für jedes Register R_X auf eine Zahl, die größer ist als zwei, in jedem Zyklus des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms erzielt werden. Alternativ kann nur ein Satz der Stationszustandsinformation für jedes Register R_X innerhalb jedes Zyklus des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms geliefert werden. Dies ermöglicht, dass die Bandbreite während der Inbandübertragung erhöht wird.
Wenn die Anzahl von Nicht-I-Außerband-Codegruppen acht ist, kann jede Nicht-I-Außerband-Codegruppe drei Bits darstellen. Die Nicht-I-Außerband-Codegruppen können beispielsweise die folgenden Bedeutungen aufweisen:
Tabelle 3
Im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom kann jedes 5-Bit-Segment, das mit einer Nicht-I-Außerband-Codegruppe RX codiert wird, verwendet werden, um bis zu acht Register im Stapel 34R zu identifizieren. Zwei so codierte 5-Bit-Segmente im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom können vierundsechzig Register identifizieren. Da nur zweiunddreißig Register im Stapel 34R vorhanden sind, können zwei 5-Bit-Segmente, die mit Nicht-I-Außerband-Codegruppen codiert werden, die Adressen für alle Register im Stapel 34R liefern.
Ebenso sieht jedes 5-Bit-Segment, das mit einer Nicht-I-Außerband-Codegruppe im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom codiert wird, drei Bits des Registerinhalts vor. Ein 16-Bit-Register benötigt folglich sechs so codierte 5-Bit-Segmente des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms – d. h. fünf codierte Segmente für die ersten fünfzehn Registerbits plus einem codierten Segment für das sechzehnte Registerbit, wobei zwei der Bits, die für das letzte codierte Segment zur Verfügung stehen, nicht verwendet werden.
Jede 100Base-X-5-Bit-Codegruppe braucht ungefähr 40 ns zur Vollendung. In dem vorstehend gegebenen beispielhaften codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom kommen sieben der Nicht-I-Außerband-Codegruppen in den einunddreißig Codegruppen des ersten Sequenzteils vor. Sechzehn Bits einer Steuerinformation werden für das Register R₁ während des ersten Sequenzteils übertragen. Dies entspricht einer mittleren Bitübertragungsrate von geringfügig über 10 Mbps.
5 stellt ein typisches Übertragungszustandsdiagramm dar, dem die Zustandsmaschine 34S in der lokalen DTE-Station 12A beim Erzeugen des vorangehenden codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms folgt. "CG" bedeutet Codegruppe in 5. "O-B" bedeutet Außerband. RCMAX, das im vorangehenden Beispiel gleich 2 ist, ist die Gesamtzahl des Vorkommens des Sequenzteils für jedes Register R_X in der entfernten DTE-Station 12B während jedes Zyklus des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms. RCT ist eine Übertragungswiderholungs-Zählervariable, die den Ort in den wiederholten Sequenzteilen verfolgt.
Wie in 5 angegeben, bewirkt die Erzeugung jedes vollen Zyklus der vorangehenden Codesequenz, dass die Zustandsmaschine 34S eine Kollision für die MAC-Unterschicht 38 aktiviert, und bewirkt, dass sie die Datenübertragung verschiebt. Die Zustandsmaschine 34S deaktiviert die Kollision, nachdem jeder volle Zyklus beendet ist.
6 stellt ein typisches Empfangszustandsdiagramm dar, dem die Zustandsmaschine 34S in der DTE-Station 12A (oder 12B) folgt, um 5-Bit-Codegruppen zu verarbeiten, die in einem 100Base-X-Bitstrom enthalten sind, der von der DTE-Station 12B (oder 12A) durch das eingehende Kabelpaar 14 empfangen wird. "CG" und "O-B" bedeuten wieder Codegruppe bzw. Außerband. RCR ist eine Empfangswiederholungs-Zählervariable, die den Ort in den wiederholten Sequenzteilen innerhalb jedes Zyklus des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms verfolgt.
Bei der Verarbeitung der 5-Bit-Codegruppen im eingehenden codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom lädt die Zustandsmaschine 34S den Sequenzteil für jedes Verwaltungssteuerregister R_X in ein Pufferregister C_RCR, das sich in der Zustandsmaschine 34S befindet. Vor dem Laden der zweiten und irgendeiner nachfolgenden Wiederholung des Sequenzteils für das Register R_X in den Puffer C_RCR, lädt die Zustandsmaschine 34S den unmittelbaren vorherigen Sequenzteil für das Register R_X in ein anderes Pufferregister C_REF. Nach dem Laden der zweiten und irgendeiner nachfolgenden Wiederholung des Sequenzteils für das Register R_X in den Puffer C_RCR vergleicht die Zustandsmaschine 34S die Codegruppen im Puffer C_REF mit den Codegruppen im Puffer C_RCR. Wenn die Codegruppen im Puffer C_REF jenen im Puffer C_RCR bis zum Laden des letzten Sequenzteils für das Register R_X in den Puffer C_RCR entsprechen, wird die Stationszustandsinformation RX und G1– GL im Puffer C_REF beispielsweise gemäß Tabelle 3 decodiert. Die decodierte Stationszustandsinformation, die den Codegruppen entspricht, die durch die Inhaltszeichen G1–GL dargestellt sind, wird in das spezielle der Register 34R geschrieben, das durch die decodierte Adresseninformation entsprechend der Codegruppe, die durch das Adressenzeichen RX dargestellt ist, angegeben ist.
Wie in 6 angegeben, beendet die Zustandsmaschine 34S den Versuch, die Information in die Verwaltungssteuerregister 34R zu schreiben, wenn die Codegruppen im Puffer C_REF an keinem Punkt, an dem ein Vergleich durchgeführt wird, jenen im Puffer C_RCR entsprechen. Eine Untersuchung von 6 zeigt auch, dass die Zustandsmaschine 34S den Versuch, eine Information in die Register 34R zu schreiben, beim Feststellen anderer Elemente, die angeben, dass die Werte der eingehenden Codegruppen nicht von der korrekten Art sind, beendet. Die Zustandsmaschine 34S kehrt beispielsweise zum Ausgangspunkt zurück, wenn die zwei Codegruppen, die einer Nicht-I-Außerband-Codegruppe folgen, alles andere als I-Codegruppen sind.
Anstelle des Ladens der Nicht-I-Außerband-Codegruppen direkt in den Puffer C_RCR und später in den Puffer C_REF können die Nicht-I-Außerband-Codegruppen beispielsweise gemäß Tabelle 3 decodiert und dann in den Puffer C_RCR und später in den Puffer C_REF geladen werden. Dies ermöglicht, dass die Längen der Pufferregister C_RCR und C_REF typischerweise um etwa 40% verringert werden. Der Teil des C_REF-Inhalts, der den durch die Inhaltszeichen G1–GL dargestellten Codegruppen entspricht, wird dann direkt in das spezielle Verwaltungsregister 34R geschrieben, das durch den Teil des C_REF-Inhalts entsprechend der durch das Adressenzeichen RX dargestellten Codegruppe identifiziert ist.
7 stellt einen Teil eines LAN auf Zwischenverstärkerbasis dar, in dem das Außerband-Signalisierungsverfahren der Erfindung zum Austauschen einer Stationszustandsinformation verwendet wird. Der in 7 gezeigte Teil des LAN besteht aus einer Zwischenverstärker-Kommunikationsstation 16 und vier DTE-Kommunikationsstationen 12A, 12B, 12C und 12D. Kupferkabelpaare 14A, 14B, 14C bzw. 14D mit verdrilltem Paar verbinden die DTE-Stationen 12A–12D mit der Zwischenverstärkerstation 16. Ein Kupferkabelpaar 18 mit verdrilltem Paar verbindet die Zwischenverstärkerstation 10 mit dem (nicht-dargestellten) Rest des LAN.
Wie bei dem LAN in 2 übertragen die Komponenten des LAN in 7 eine Information gemäß verschiedenen Protokollen für ein verdrilltes Paar des IEEE-Standards 802.3. Die DTE-Stationen 12A–12C kommunizieren gemäß 100Base-TX und sind alle mit Fähigkeiten für eine Außerbandsignalisierung mit hoher Geschwindigkeit gemäß der Erfindung versehen. Die Station 12B ist wieder ferner in der Lage, gemäß 100Base-T4 zu kommunizieren. Die Station 12C ist ferner in der Lage, gemäß 10Base-T zu kommunizieren. Die Station 12A und die 100Base-TX-Teile der Stationen 12B und 12C sind intern wie in 3 gezeigt organisiert. Die DTE-Station 12D kann nur gemäß 10Base-T kommunizieren und ihr fehlt die vorliegende Außerband-Signalisierungsfähigkeit.
Die Zwischenverstärkerstation 16 ist mit der Rußerband-Signalisierungsfähigkeit der Erfindung versehen. Die interne Organisation der Zwischenverstärkerstation 16 ist in 8 gezeigt.
Die Zwischenverstärkerstation 16 enthält eine Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen 42, eine gleiche Mehrzahl von physischen Schichten 44, eine weitere gleiche Mehrzahl von medienunabhängigen Schnittstellen 46 und einen Zwischenverstärker 48. Der Einfachheit halber sind in 5 nur zwei medienabhängige Schnittstellen 42, zwei physische Schichten 44 und zwei medienunabhängige Schnittstellen 46 dargestellt. Jede physische Schicht 44 ist mit einer physischen, medienabhängigen Unterschicht 50, einer physischen Medienanhangs-Unterschicht 52 und einer physischen Codierunterschicht 54 gebildet. Die physischen Schichten 44 können zu einer integrierten Schaltung vereinigt werden. In Abhängigkeit von den Verbesserungen der Erfindung erfüllt die Zwischenverstärkerstation 16 im Allgemeinen die Operations- und Leistungsspezifikationen des 100Base-TX-Protokolls. Siehe wiederum "MAC Parameters, Physical Layer, Medium Attachment Units and Repeater for 100 Mb/s Operation (Version 1.0)", vorstehend angeführt.
Die DTE-Station 12C und Zwischenverstärkerstation 16 verwenden das vorliegende Außerband-Signalisierungsverfahren in derselben Weise, wie vorstehend für die Stationen 12A und 12B beschrieben. Die physische Codierunterschicht in der Station 12C enthält eine Außerband-Zustandsmaschine und einen Stapel von zweiunddreißig 16-Bit-Verwaltungssteuerregistern, die in derselben Weise wie die Zustandsmaschine 34S und der Registerstapel 34R in der Station 12A arbeiten. Die PCS 54 in jeder physischen Schicht 44 der Zwischenverstärkerstation 16 enthält eine Außerband-Zustandsmaschine 54S und einen Stapel 54R von zweiunddreißig 16-Bit-Verwaltungssteuerregistern. Die Zustandsmaschine 54S und die Register 54R arbeiten ebenso in derselben Weise wie die Zustandsmaschine 34S und die Register 34R in der Station 12A, um das Außerband-Signalisierungsverfahren der Erfindung zu implementieren.
Das vorliegende Signalisierungsverfahren kann in verschiedenen Weisen verwendet werden. Eine Kommunikationsstation mit sowohl 100Base-X-Fähigkeit als auch der Außerband-Signalisierungsfähigkeit der Erfindung kann beispielsweise das vorliegende Signalisierungsverfahren unmittelbar nach dem Stationshochfahren verwenden. Wenn die Station eine ähnliche Außerbandinformation von einem mit einer entfernten Kommunikationsstation mit 100Base-X-Fähigkeit verbundenen Kabel empfängt, können die zwei Stationen eine Stationszustandsinformation austauschen, um in einer effizienten Weise zu kommunizieren.
Wenn die erstgenannte Station alternativ auch die NWay-Selbsterfassungsfähigkeit aufweist, kann die Station anfänglich das NWay-Verfahren verwenden. Wenn NWay erfolgreich verwendet wird, um eine Kommunikationsverbindung mit einer entfernten Kommunikationsstation mit 100Base-X-Fähigkeit und der Außerband-Signalisierungsfähigkeit der Erfindung einzurichten, können die zwei Stationen anschließend wieder das vorliegende Signalisierungsverfahren verwenden, um effizient zu kommunizieren. Die zwei Stationen können somit wieder (falls erforderlich) die Verbindungsbedingungen verhandeln, ohne die Kommunikationsverbindung zu unterbrechen, wie es bei NWay erforderlich ist. In dieser Weise ergänzt die vorliegende Erfindung NWay.
Ein LAN, das Datenübertragungs-Kommunikationsstationen wie z. B. die DTE-Stationen 12A–12C und die Zwischenverstärkerstation 16 enthält, die mit der Außerband-Signalisierungsfähigkeit der Erfindung versehen sind, kann eine Kommunikationsverwaltungsstation umfassen, die ebenso mit der vorliegenden Außerband-Signalisierungsfähigkeit versehen ist. Die Kommunikationsverwaltungsstation verwendet die Außerband-Signalisierungsfähigkeit, um Prioritäten zuzuweisen, um festzulegen, wann jede Datenübertragungsstation im LAN Daten zu einer anderen der Datenübertragungsstationen im LAN übertragen kann. Insbesondere versieht die Kommunikationsverwaltungsstation (durch geeignete Kabel) jede der Datenübertragungsstationen mit einer seriellen Bitsequenz, die eine Version des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms darstellt, der auf die Kommunikationspriorität dieser Station zugeschnitten ist. Ein Beispiel einer Kommunikationsnetzwerkpriorität, die so gesteuert werden kann, ist die minimale Breite der Lücke zwischen Datenblöcken für jede der Datenübertragungs-Kommunikationsstationen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, dient diese Beschreibung nur für den Zweck der Erläuterung und soll nicht als Begrenzung des Schutzbereichs der nachstehend beanspruchten Erfindung aufgefasst werden. Das 100Base-FX-Faserkabel-Protokoll verwendet beispielsweise dieselbe 4-Bit/5-Bit-MAC-PCS-Abbildung (und umgekehrt) wie das 100Base-TX-Protokoll. Folglich kann die Erfindung verwendet werden, um eine Stationszustandsinformation mit Kommunikationsstationen, die gemäß dem 100Base-FX-Protokoll arbeiten, aber keine 100Base-TX-Fähigkeit aufweisen, auszutauschen. Die Erfindung kann auch auf Tokenring-LANs angewendet werden, die dem FDDI-Standard folgen.
LAN-Konfigurationen außer der in 2 gezeigten können die Erfindung verwenden. Bestimmte Arten von Zwischenverstärkern können eine Stationszustandsinformation von einer DTE-Station zu einer anderen DTE-Station unter Verwendung des vorliegenden Signalisierungsverfahrens leiten können. Anstelle der Verwendung von Registern, die für NWay vorgesehen sind, kann eine Kommunikationsstation separate Register zum Speichern der gemäß der Erfindung übertragenen Stationszustandsinformation aufweisen.
Während einer 100Base-X-Datenübertragung könnten die Verwürfelungs-, NRZI-Codier- und Serialisierungsoperationen in einer anderen Reihenfolge als der vorstehend gegebenen durchgeführt werden. Dasselbe gilt für die Entwürfelungs-, NRZI-Decodier- und Entserialisierungsoperationen während des 100Base-X-Datenempfangs.
In der Implementierung, in der mehr als zwei der I-Codegruppe zwischen separate Sequenzteile eingefügt werden, um ihre Anfangspunkte zu identifizieren, kann die Anzahl der I-Codegruppe, die zwischen wiederholte Sequenzteile eingefügt wird, die eine Information für ein einzelnes Register enthalten, anders als vier sein. Ebenso kann die Anzahl der I-Codegruppe, die zwischen aufeinanderfolgenden Sequenzteilen angeordnet wird, die jeweils eine Information für alle adressierten Register enthalten, anders als acht sein. Mehr als zwölf der I-Codegruppe können dem Beginn eines codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms vorangehen.
Das Ende des Registeradressenfeldes und der Anfang des Registerinhaltsfeldes in jedem Teil des codierten 100Base-X-Leer-PCS-Stroms können auch abgegrenzt werden, indem durch Anordnung bewirkt wird, dass sich die Anzahl von I-Codegruppen zwischen dem Registeradressenfeld und dem Registerinhaltsfeld von der Anzahl von aufeinanderfolgenden I-Codegruppen, die anderswo im codierten 100Base-X-Leer-PCS-Strom verwendet werden, unterscheidet. Sechs der I-Codegruppe könnten beispielsweise zwischen dem Registeradressenfeld und dem Registerinhaltsfeld in jedem Sequenzteil angeordnet werden. Folglich muss die Zustandsmaschine 34S in der Empfangskommunikationsstation die spezielle Anzahl von 5-Bit-Segmenten nicht kennen, die mit Nicht-I-Außerband-Codegruppen codiert werden, um das Registeradressenfeld darzustellen.
Die ersten und zweiten Binärwerte könnten "0" bzw. "1" anstelle von "1" und "0" bedeuten. Bestimmte Arten einer anderen Steuerinformation als jener, die den Start/Stopp der Datenübertragung anzeigt, könnten während Inbandperioden übertragen werden. Die Erfindung könnte in anderen Kommunikationssystemen als LANs verwendet werden. Verschiedene Modifikationen und Anwendungen können somit von Fachleuten durchgeführt werden, ohne vom wahren Schutzbereich und Gedanken der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

Signalisierungsverfahren mit den Schritten: aufeinanderfolgendes Erzeugen von n-Bit-Sequenzsegmenten, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in jedem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten von einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen, die einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen zugewiesen sind, codiert wird, wobei die n-Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert sind, wobei kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendeiner der zweiten Codegruppen vorkommt; und Ausgeben der Sequenzsegmente gemäß der Reihenfolge, in der sie erzeugt werden, um eine spezielle Bitsequenz zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendwelchen m aufeinanderfolgenden Bits in der speziellen Bitsequenz vorkommt, wobei m mindestens n + 1 ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei m gleich 2n ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei mindestens zwei Sequenzsegmente, die mit der ersten Codegruppe codiert werden, zwischen jedes Paar von Sequenzsegmenten, die mit den zweiten Codegruppen codiert werden, in der speziellen Bitsequenz eingefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die spezielle Bitsequenz eine Vielzahl von separaten Teilen enthält, wobei jeder mindestens zwei der zweiten Codegruppen lang ist; und eine festgelegte der zweiten Codegruppen am Beginn aller separaten Teile vorkommt, um den Beginn jedes separaten Teils anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zwei Sequenzsegmente, die mit der ersten Codegruppe codiert werden, zwischen jedem Paar von Sequenzsegmenten, die mit den zweiten Codegruppen codiert werden, in allen separaten Teilen der speziellen Bitsequenz liegen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: die spezielle Bitsequenz eine Vielzahl von separaten Teilen enthält, die jeweils mindestens zwei der zweiten Codegruppen lang sind; und eine ausgewählte Vielzahl von mehr als zwei der ersten Codegruppen zwischen jedes Paar von aufeinanderfolgenden separaten Teilen eingefügt wird, um den Beginn jedes separaten Teils nach dem ersten anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei zwei Sequenzsegmente, die mit der ersten Codegruppe codiert werden, zwischen jedem Paar von Sequenzsegmenten, die mit den zweiten Codegruppen codiert werden, in jedem separaten Teil der speziellen Bitsequenz liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine erste Kommunikationsstation einen Bitstrom, der die spezielle Bitsequenz darstellt, zu einer zweiten Kommunikationsstation während einer Außerbandperiode überträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei n 5 ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste Station in der Lage ist, eine Information gemäß dem 100Base-X-Protokoll zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweite Station nach dem Empfang der von der ersten Station gemäß dem 100Base-X-Protokoll übertragenen Information in der Lage ist, die empfangene Information gemäß dem 100Base-X-Protokoll zu verarbeiten, wobei der Empfang des Bitstroms, der die spezielle Bitsequenz darstellt, in der zweiten Station nicht verursacht, dass eine Leitungsüberwachung in der zweiten Station aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, welches ferner den Schritt des Erzeugens einer zusätzlichen speziellen Bitsequenz mit Eigenschaften derselben Art wie die erstgenannte spezielle Bitsequenz umfasst, außer dass sich die Organisation der zweiten Codegruppen in der zusätzlichen Sequenz von jener in der erstgenannten Sequenz unterscheiden kann, wobei die zweite Station einen Bitstrom, der die zusätzliche Sequenz darstellt, zur ersten Station überträgt.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei: eine Vielzahl von Datenübertragungs-Kommunikationsstationen mit einer Kommunikationsverwaltungsstation in einem Kommunikationsnetzwerk verbunden sind, wobei jede der Datenübertragungsstationen in der Lage ist, Daten zu mindestens einer weiteren Datenübertragungsstation in dem Netzwerk zu übertragen; und eine Kommunikationsverwaltungsstation einen Bitstrom, der die spezielle Bitsequenz darstellt, zu jeder der Datenübertragungs-Kommunikationsstationen überträgt, um Kommunikationsprioritäten für die Übertragung von Daten unter den Datenübertragungsstationen festzulegen, wobei sich die spezielle Bitsequenz im Inhalt für jede Datenübertragungsstation in Abhängigkeit von ihrer Kommunikationspriorität ändert.
Elektronische Kommunikationsvorrichtung mit: einer Zustandsschaltung zum Erzeugen einer speziellen Bitsequenz, die eine Vielzahl von n-Bit-Sequenzsegmenten enthält, die zeitlich nacheinander vorkommen, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in jedem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen codiert wird, die einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen zugewiesen sind, wobei die n Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert sind und kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendeiner der zweiten Codegruppen vorkommt; und einer Ausgabeschaltung zum Modifizieren der speziellen Bitsequenz zur Kabelübertragung und zum Liefern der so modifizierten speziellen Bitsequenz dann zu einem externen Kabel.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei: n 5 ist; die erste Codegruppe die 5-Bit-Codegruppe I des 100Base-X-Protokolls ist; und die zweiten Codegruppen mindestens einen Teil der 5-Bit-Codegruppen 0, 7, 9, B, D, E, F und R des 100Base-X-Protokolls umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die zweiten Codegruppen die 5-Bit-Codegruppe (11001) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Vorrichtung angeordnet ist, um Daten während Inbandperioden zu übertragen und die spezielle Bitsequenz während Außerbandperioden wiederholt zu übertragen.
Kommunikationsnetzwerk mit: einem Übertragungskabel; einer ersten Kommunikationsstation zum Übertragen eines Bitstroms, der eine spezielle Bitsequenz darstellt, über das Kabel während einer Außerbandperiode, wenn keine Daten überragen werden, wobei die spezielle Bitsequenz eine Vielzahl von n-Bit-Sequenzsegmenten enthält, die zeitlich nacheinander vorkommen, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in dem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, und einer zweiten Kommunikationsstation, zu welcher das Kabel den Bitstrom liefert, der die spezielle Bitsequenz darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen mit einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen codiert wird, wobei die n Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert sind und kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendeiner der zweiten Codegruppen vorkommt.
Netzwerk nach Anspruch 19, wobei die zweite Station angeordnet ist, um eine zusätzliche spezielle Bitsequenz während einer Außerbandperiode zur ersten Station zu übertragen, wobei die zusätzliche spezielle Bitsequenz im Wesentlichen dieselben Eigenschaften aufweist wie die erstgenannte spezielle Bitsequenz, außer dass die Anordnung der ersten und der zweiten Codegruppen in der zusätzlichen speziellen Bitsequenz sich von jener in der erstgenannten speziellen Bitsequenz unterscheiden kann.
Kommunikationsnetzwerk mit: einer Vielzahl von Datenübertragungs-Kommunikationsstationen, die jeweils in der Lage sind, Daten zu mindestens einer weiteren Datenübertragungs-Kommunikationsstation in dem Netzwerk zu übertragen; und einer Kommunikationsverwaltungsstation zum Liefern eines Bitstroms, der eine spezielle Bitsequenz darstellt, die eine Vielzahl von n-Bit-Sequenzsegmenten enthält, die zeitlich nacheinander vorkommen, wobei n mindestens 3 ist, wobei jedes Bit in jedem Sequenzsegment selektiv ein erster Binärwert oder ein zum ersten Binärwert entgegengesetzter zweiter Binärwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sequenzsegment mit einer ausgewählten einer Vielzahl von verschiedenen n-Bit-Codegruppen mit einer ersten Codegruppe und einem Satz von zweiten Codegruppen codiert wird, wobei die n-Bits in der ersten Codegruppe alle der erste Binärwert und kein Paar von nicht-benachbarten Bits der zweiten Codegruppen sind, wobei der Bitstrom zu jeder der Datenübertragungs-Kommunikationsstationen geliefert wird, um Kommunikationsprioritäten zum Übertragen von Daten unter den Datenübertragungsstationen festzulegen, wobei sich die spezielle Bitsequenz im Inhalt für jede Datenübertragungsstation in Abhängigkeit von ihrer Kommunikationspriorität ändert.
Netzwerk nach Anspruch 21, wobei kein Paar von nicht-benachbarten Bits des zweiten Binärwerts in irgendwelchen m aufeinanderfolgenden Bits in der speziellen Bitsequenz vorkommt, wobei m mindestens n + 1 ist.
Netzwerk nach Anspruch 21, wobei die Kommunikationsprioritäten die Festlegung von minimalen Breiten für Außerbandperioden zwischen Perioden, während derer eine der Datenübertragungsstationen Daten zu einer anderen der Datenübertragungsstationen überträgt, umfassen.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei: die erste Codegruppe die 5-Bit-Codegruppe I des 100Base-X-Protokolls ist; und die zweiten Codegruppen zumindest einen Teil der 5-Bit-Codegruppen 0, 7, 9, B, D, E, F und R des 100Base-X-Protokolls umfassen.