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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenbussystem, das die
nachfolgenden Elemente umfasst:
- – eine Anzahl
Stationen, die wenigstens zwei Senderstationen enthalten, wobei
jede Senderstation in eine aktive Mode geschaltet wird, in der die
betreffende Senderstation digital einen eigenen Datenstrom überträgt,
- – Busmittel,
welche die Stationen der genannten Anzahl miteinander verbinden,
- – Ressourcensteuermittel
um zu steuern, welche Senderstationen simultan in der aktiven Mode funktionieren.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Senderstation
zur Verwendung in einem derartigen Datenbussystem.
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Für ein detailliertes
Beispiel eines derartigen Systems sei auf das P1394 Bussystem verwiesen, das
in einer IEEE Standardveröffentlichung
vorgeschlagen wurde. Ein Datenstrom stellt beispielsweise ein Audiosignal
oder ein Videosignal dar. In dem Fall ist eine Senderstation beispielsweise
ein CD-Spieler, ein Tuner oder ein Videorecorder und sendet einen derartigen
Datenstrom über
die Busmittel solange diese sich in der aktiven Mode befindet. Wenn
mehr als nur ein Datenstrom im Spiel ist, müssen die Stationen, die Datenströme über den
Bus empfangen, imstande sein, zu entscheiden, welcher Strom sie
empfangen sollen.
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Diese
Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung in einem Datenbussystem
erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ressourcensteuermittel
dazu vorgesehen sind, verschiedene Datenstromidentifizierer über die
Busmittel verschiedenen Senderstationen zuzuordnen, die wünschen in
der aktiven Mode zu arbeiten, wobei die Senderstationen dazu vorgesehen
sind, je einen separat empfangbaren Teil des betreffenden Datenstroms
mit dem Identifizierer zu versehen, der der betreffenden Senderstation
zugeordnet ist.
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Die
Ressourcenmittel gewährleisten
auf diese Weise, dass die verschiedenen Datenströme durch Empfängerstationen
unterschieden werden können.
Auf Basis des Datenstromidentifizierers kann eine Senderstation
bestimmen, ob sie den betreffenden Datenstrom verarbeitet oder nicht.
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In
einer Ausführungsform
sind die Ressourcensteuermittel dazu vorgesehen, bei Empfang eines Antrags
für den
Datenstromidentifizierer von der genannten Senderstation einer Senderstation
einen Datenstromidentifizierer zuzuordnen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist die Senderstation weiterhin dazu vorgesehen, nur bei Empfang
des Identifizierers in die aktive Mode geschaltet zu werden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist die Senderstation weiterhin dazu vorgesehen, beim Umschalten
aus der aktiven Mode den Identifizierer zu den Ressourcensteuermitteln
zurückzuschicken.
Auf diese Weise kann der Identifizieret wieder für andere Datenströme verwendet
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist die Senderstation weiterhin Identifikationsempfangsmittel
auf zum Empfangen des Datenstromidentifizierers.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Senderstation
für ein
Datenbussystem nach der vorliegenden Erfindung, wobei diese Senderstation
eine Verbindung zur Kommunikation über die Busmittel aufweist
und in eine aktive Mode geschaltet werden kann, in der sie einen
eigenen Datenstrom über
die Busmittel digital überträgt, wobei diese
Senderstation ebenfalls Identifikationsempfangsmittel aufweist und
dazu vorgesehen ist, um jeden separat empfangenen Teil des Datenstroms
bei Übertragung
mit einem Identifizierer zu versehen, den die Identifikationsempfangsmittel
empfangen haben.
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Die
Identifikation dient dazu, einer Empfangsstation die Möglichkeit
zu bieten, zu entscheiden, ob das Frame einen Teil eines von dieser
Station zu verarbeitenden Datenstroms bildet oder nicht. Eine Anzahl
Empfangsstationen kann im Grunde denselben Datenstrom verarbeiten.
Die Ressourcensteuermittel gewährleisten,
dass immer verschiedene Identifizierer geliefert werden.
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In
einer Ausführungsform
ist die Senderstation weiterhin dazu vorgesehen, nur bei Empfang
des Identifizierers in die aktive Mode geschaltet zu werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die Senderstation weiterhin dazu vorgesehen, beim Umschalten
aus der aktiven Mode den Identifizierer zu den Ressourcensteuermitteln
zurückzuschicken.
Auf diese Weise kann der Identifizierer wieder für andere Datenströme verwendet
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Datenbussystem
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2 eine
Zeitachse mit Perioden,
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3 eine
Senderstation,
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4 eine
Zeitachse mit einem Frame.
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1 zeigt
ein Datenbussystem mit einer Anzahl Stationen 10, 11, 12, 13, 14, 15.
Die Stationen 10, 11, 12, 13, 14, 15 sind über Busverbindungen
miteinander gekoppelt. Es sind verschiedene Verbindungstypen denkbar.
In der Figur hat jede Station die gleichen drei Verbindungen für die Busverbindungen; so
hat beispielsweise die Station 12 eine "Eltern"-Verbindung 17 und zwei "Kind"-Verbindungen 18a,
b.
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Auf
diese Weise hat das Datenbussystem eine Baumstruktur, in der eine
Station 10 die "Wurzel"-Station der Baumstruktur
ist. Zwei "Kind"-Stationen 11, 12 sind
mit der "Wurzel"-Station 10 verbunden.
Ein weiteres "Kind" ist mit der "Kind"-Station 11 verbunden.
Zwei weitere "Kind"-Stationen 14, 15 sind mit
der "Kind"-Station 12 verbunden.
Mit den weiteren Kindstationen 13, 14, 15 sind
keine weitere "Kind"-Stationen verbunden,
so dass diese Stationen "Blatt"-Stationen in der
Baumstruktur sind.
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Im
Betrieb werden zwischen den Stationen 10–15 Datenströme übertragen.
Wenn beispielsweise eine Senderstation 12 in einer aktiven
Mode arbeitet, überträgt sie einen
Datenstrom über
die Verbindungen 18a, b. Der Datenstrom trifft dann bei
den drei unmittelbar benachbarten Stationen 10, 14, 15 ein,
die selber diesen Strom zu ihren unmittelbaren Nachbarstationen 11 übertragen,
und zwar durch Übertragung über die
betreffenden Verbindungen. Diese Nachbarstationen übertragen
den Strom wieder zu ihren Nachbarn, so dass der Datenstrom letzten
Endes alle Stationen 10–15 in der Baumstruktur erreicht.
Auf diese Weise können
alle Stationen 10–15,
die den Datenstrom verarbeiten müssen,
tatsächlich
diesen Datenstrom empfangen.
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Eine
Anzahl Senderstationen in der Baumstruktur kann gleichzeitig in
der aktiven Mode arbeiten. Damit alle Stationen imstande sind, einen
eigenen Datenstrom zu übertragen,
ist die Übertragungskapazität des Bussystems über die
Stationen, die in der aktiven Mode arbeiten, verteilt. Dies kann
beispielsweise durch Zeitmultiplexbetrieb verwirklicht werden.
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2 zeigt
die Übertragung
einer Anzahl Datenströme
durch verschiedene Stationen auf Basis von Zeitmultiplexbetrieb.
In der Figur ist eine Zeitachse aufgetragen, die in Perioden 20a–b aufgeteilt ist.
Zur Erläuterung
wird vorausgesetzt, dass drei Senderstationen (beispielsweise die
Stationen 11, 12 und 15) gleichzeitig
in der aktiven Mode ar beiten. In jeder der Perioden 20a–b werden
diese Stationen dann einen Teil des eigenen Datenstroms übertragen,
jeweils während
eines eigenen Zeitintervalls 22a–b, 23a–b, 24a–b in der
betreffenden Periode. Die gesamte Übertragungskapazität des Busses
wird auf diese Weise durch die Dauer einer Periode 20a–b bestimmt
und die für
jede der Senderstationen erforderliche Übertragungskapazität wird durch
die Dauer des Zeitintervalls 22a, b, 23a, b, 24a,
b, die von der betreffenden Station zur Übertragung während jeder Periode 20a,
b verwendet wird, definiert. Wenn die Dauer einer Periode beispielsweise
125 μs beträgt und etwa
12500 Bits in einer einzigen Periode übertragen werden können, wird
beispielsweise eine Senderstation für einen Audio-Datenstrom mit
3 Mb in der Sekunde in Wirklichkeit ein Zeitintervall von etwa 3% der
Periode erfordern.
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Offenbar
kann die Übertragungskapazität auch auf
andere Art und Weise verteilt werden, beispielsweise in Form verschiedener
Frequenzbänder, in
denen die betreffenden Senderstationen Daten übertragen können, oder in Form eines Teils
M/N der gesamten Anzahl Leiter N, die zwischen den Stationen verfügbar sind
(so weist beispielsweise in diesem Fall die Verbindung 17 N Leiter
auf).
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Die
Wahl, welche Senderstation sich in welcher Periode in der aktiven
Mode befindet, kann verschiedenartig gemacht werden, beispielsweise
durch Zuordnung im Voraus einer Zeitschlitzes der Periode 20a,
b zu jeder Station in der aktiven Mode, aber auch durch Busstreit.
In einem Beispiel von Busstreit überprüft jede
Station, die einen Teil des eigenen Datenstroms übertragen möchte, zunächst, ob der Bus frei ist.
In dem Fall, dass die Station versucht, den Bus zu beanspruchen,
indem ein Beanspruchungssignal zu der Station gesendet wird, die
mit der Eltern-Verbindung verbunden ist. Diese Station führt normalerweise
das genannte Beanspruchungssignal zu der mit der Eltern-Verbindung
verbundenen Station, usw. bis die Wurzelstation erreicht ist.
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Wenn
eine Anzahl Stationen gleichzeitig versuchen, den Bus zu beanspruchen,
wird wenigstens eine Station zwei Beanspruchungssignale an den Kind-Verbindungen erhalten.
Diese Station entscheidet dann, welches dieser Beanspruchungssignale weiter
geführt
wird. Die Wurzelstation kann auch zwei Beanspruchungssignale empfangen
und die Wurzelstation kann auch entscheiden, welches Signal selektiert
wird. Auf diese Weise obsiegt in der Wurzelstation ein Signal, das
die Arbitrage gewonnen hat. Die Wurzelstation signalisiert die Kindstationen
welches Signal die Arbitrage gewonnen hat. Die Kindstationen führen das
genannten Rückführungssignal wieder
zu ihren Kindern zurück,
so dass es deutlich ist, welche Station die Arbitrage gewonnen hat.
Diese Station kann dann den betreffenden Teil des eigenen Datenstroms über den
Bus übertragen.
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Nach
der Übertragung
können
die restlichen aktiven Stationen wieder versuchen, den Bus zu beanspruchen
um ihren Teil des Datenstroms zu übertragen. Solange die Anzahl
Stationen, die gleichzeitig in der aktiven Mode arbeiten, nicht
zu groß ist
und diese Stationen nicht wünschen
zu viele Daten je Periode zu übertragen,
wird jede der Stationen, die in der aktiven Mode arbeiten, an die
Reihe kommen, den eigenen Datenstrom zu übertragen.
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Um
zu gewährleisten,
dass alle Stationen, die in der aktiven Mode arbeiten, ihren eigen
Datenstrom übertragen
können,
umfasst das System eine Ressourcensteuerstation und eine Ressourcenzuordnungsstation
(beispielsweise beide in der Station 11). Die Ressourcensteuerstation
empfängt
Anträge zum
Aufbauen von Verbindungen zwischen Stationen und zum Starten von
Datenströmen.
In Reaktion darauf selektiert die Ressourcensteuerstation die Senderstationen,
die in die aktive Mode gesetzt werden sollen, bestimmt, welcher
Teil der Übertragungskapazität erforderlich
ist und beantragt die Ressourcenzuordnungsstation, die assoziierte Übertragungskapazität für jede der
genannten Senderstationen zuzuordnen. Die Ressourcenzuordnungsstation
gewährleistet,
dass nicht mehr Übertragungskapazität zugeordnet
wird als in dem Bus verfügbar
ist. Wenn mehr Übertragungskapazität beantragt
wird, sendet die Zuordnungsstation beispielsweise eine Ablehnung
zurück,
so dass die Ressourcensteuerstation beispielsweise dem Benutzer
ein Fehlersignal zuführen
kann.
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Von
jeder der Senderstationen, die in die aktive Mode geschaltet werden
müssen,
liest die Ressourcensteuerstation, wie viel Übertragungskapazität für die betreffende
Station erforderlich ist. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von
Stationen mit dem Datenbussystem verbunden werden, ohne dass es
dabei erforderlich ist, dass die Ressourcensteuerstation Vorinformation
in Bezug auf die erforderliche Übertragungskapazität enthält.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
einer Senderstation 30. Diese Station umfasst eine Elternverbindung 31 und
zwei Kindverbindungen 32a, b. Die Station 30 umfasst
eine Busschnittstelle 33, die mit der Elternverbindung 31 und
den Kindverbindungen 32a, b verbunden ist. Die Busschnittstelle 33 ist ebenfalls
mit zwei Registern 35, 36 und mit einer Datenstromquelle 37 verbunden.
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Die
Busschnittstelle ist dazu vorgesehen, das Auslesen von Information
aus den Registern 35, 36 über die Verbindungen 31, 32a,
b und unter Ansteuerung einer anderen Station und die Übertragung
dieser Information zu der genannten anderen Station über die
Verbindungen 31, 32a, b zu ermöglichen. Die Information in
dem Register 35 bildet dann einen Code in Bezug auf die
erforderliche Übertragungskapazität. Diese
Information kann bleibend sein, beispielsweise wenn die Station
ein CD-Spieler ist, für
den eine feste Informationsrate reserviert sein muss (beispielsweise
2 × 32
Bit Wörter
mit einer Frequenz von 44,1 kHz). Diese Information kann auch variabel
sein, wie in dem Fall einer Station, die imstande ist, verschiedene
Arten von Datenströmen
zu erzeugen.
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Im
Betrieb liest die Ressourcensteuerstation diese Information aus
dem Register 35, reserviert die Übertragungskapazität entsprechend
dieser Information und überträgt daraufhin
einen Befehl zu der Station 30, wodurch diese letztere
in die aktive Mode geschaltet wird. Die Station 30 kann
dann damit anfangen, den Datenstrom von der Quelle 37 über die
Busverbindungen 31, 32a, b zu übertragen, wobei die Übertragungskapazität, die dann
benutzt wird, nicht mehr ist als durch die Information in dem Register 35 angegeben.
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Die
Senderstation kann auf diese Weise einen Teil einer Familie von
Senderstationen bilden, die je eine Struktur haben, wie in 3 angegeben.
Jedes Mitglied einer derartigen Familie erfordert einen eigenen
Betrag an Übertragungskapazität zur Übertragung
des eigenen Datenstroms. Die aus dem Register 35 auszulesende
Information ist dann für
die jeweiligen Mitglieder der Familie von Senderstationen anders,
und zwar abhängig
davon, ob mehr oder weniger Übertragungskapazität erforderlich
ist. Wenn eine einzige Station imstande ist, in verschiedenen Typen
aktiver Moden zu übertragen,
wobei unter einander verschiedene Übertragungskapazitäten erforderlich
sind (beispielsweise Moden mit Audio-, Video-, komprimierten Video-Datenströmen) kann
die Information in dem Register 35 auch innerhalb einer einzigen
Station anders sein, und zwar abhängig davon, ob mehr oder weniger Übertragungskapazität für die Übertragungsmode,
in der die Station übertragen
soll, erforderlich ist.
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Die
für den
Datenstrom erforderliche Bandbreite kann nicht nur von den spezifischen
Eigenschaften des Datenstroms selber abhängig sein, sondern auch von
der Struktur des Busses. So kann beispielsweise in der in 1 dargestellten
Baumstruktur die Zeit, erforderlich zum Übertragen eines Datenstroms
von einer Blatt-Station (beispielswei se 14) zu einer anderen
Blatt-Station (beispielsweise 13) länger sein als die Zeit, erforderlich
zum Übertragen
eines Datenstroms von der Wurzel-Station 10 zu einer anderen
Station (beispielsweise 13). Diese Zeit ist abhängig von
der Struktur der Verbindungen in dem System.
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Solange
das Ende desjenigen Teils des Datenstroms, der von einer Senderstation
während
einer Periode übertragen
worden ist, sich nicht durch die ganze Baumstruktur fortgepflanzt
hat, können
andere Senderstationen noch nicht eine Übertragung starten. Deswegen
muss für
die Zeit, erforderlich zum Übertragen
der Daten von der Senderstation zu allen "Blatt"-Stationen, ein Teil der Übertragungskapazität auch zugeordnet
werden (dies gilt für "gesendete" Übertragung, wobei alle Stationen
den Datenstrom im Grunde empfangen und verarbeiten können, sowie
für Punkt-zu-Punkt-Übertragung,
wobei eine einzige bekannte Station den Datenstrom empfängt und verarbeitet).
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Weiterhin
wird die Zeit, erforderlich zur Arbitrage auch länger sein je nachdem eine Station
in der Baumstruktur weiter von der Wurzel-Station entfernt ist.
Ein teil der Übertragungskapazität muss auch
für diese
Arbitragezeit zugeordnet werden.
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Ein
anderes Beispiel der Strukturabhängigkeit
bezieht sich auf eine lineare Struktur, in der alle Stationen parallel
zu einer Busverbindung verbunden sind. In dem Fall muss die physikalische
Länge der Busverbindung
berücksichtigt
werden. Da diese Verbindung länger
ist, muss mehr Zeit zugeordnet werden. Im Falle eines Busses mit
einer Schleifenstruktur muss die Anzahl Stationen längs der
Schleife berücksichtigt
werden.
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Damit
es möglich
ist, dass derartige Gesamtkosten berücksichtigt werden, speichert
die Zuordnungssteuerungsstation Information in Bezug auf die topologische
Struktur des Busses (beispielsweise die Tatsache, dass es sich um
eine Baumstruktur handelt und auch die maximale Anzahl Stationen
zwischen der Wurzel-Station und der Blatt-Station, oder Information in Bezug auf
die physikalische Länge
des Busses). Nachdem die Zuordnungssteuerungsstation Information
in Bezug auf die erforderliche Übertragungskapazität aus dem
Register 35 ausgelesen hat, berechnet sie auf Basis der
Information in Bezug auf die topologische Struktur wie viel Übertragungskapazität wirklich
erforderlich ist und reserviert daraufhin diesen Betrag an Übertragungskapazität.
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Diese
Berechnung kann verschiedenartig durchgeführt werden. So kann die Schlimmsten-Fall-Kapazität genommen
werden; so kann dies beispielsweise in dem Fall der 1 dadurch
erfolgen, dass die Übertragungszeit
der zwei Blatt-Stationen 13, 15, die am weitesten
weg liegen, zu der Zeit addiert wird, die für den Datenstrom erforderlich
ist, und dadurch, dass dazu die Schlimmsten-Fall-Zeit, erforderlich
zur Arbitrage, addiert wird (d.h. die Zeit, erforderlich zum Übertragen
des Beanspruchungssignals von der Blatt-Station zu der Wurzel-Station und umgekehrt
zur Bestätigung
davon, dass die Arbitrage gewonnen wurde). Auf alternative Weise
kann das Zuordnungssteuerungssignal eine stationsabhängige Berechnung
durchführen,
wobei die Gesamtkosten, erforderlich für die spezifische Senderstation
berücksichtigt
werden. In dem Fall nach 1 wird beispielsweise der Übertragung
von der Wurzelstation 10 weniger zusätzliche Übertragungszeit zugeordnet werden
als der Übertragung
durch eine Blattstation 13.
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Zusätzlich zu
der Zuordnung der Übertragungskapazität kann das
Datenbussystem auch zur Steuerung der Identifikation der jeweiligen
Datenströme
verwendet werden. Wenn es sich um mehr als einen einzigen Datenstrom
handelt, müssen
die Stationen, die Datenströme über den
Bus empfangen, imstande sein, zu bestimmen, welchen Strom sie empfangen
sollen.
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4 zeigt
eine Periode 40 längs
einer Zeitachse. In dieser Periode wird ein Nachrichtenframe 42 angegeben,
das eine Identifikations-ID und Daten DATA enthält. Alle Senderstationen, die
in der aktiven Mode arbeiten, unterteilen ihren eigenen Datenstrom in
derartige Frames und übertragen
beispielsweise jeweils ein einziges Frame je Periode. Die Identifikations-ID
dient dazu, jeder empfangenden Station die Möglichkeit zu bieten, zu bestimmen,
ob das Frame einen Teil eines von der betreffenden Station zu verarbeitenden
Datenstroms bildet oder nicht. Eine Anzahl empfangender Stationen
kann im Grunde denselben Datenstrom verarbeiten.
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Die
Identifikation soll für
den Datenstrom einzigartig sein. Dies wird in dem Datenbussystem
dadurch erreicht, dass eine Identifikationssteuerungsstation vorgesehen
ist. Beim Antrag liefert diese Station eine Identifikation, die
einer Senderstation zugeführt
wird, und zwar bevor diese in die aktive Mode geschaltet wird. In
der Senderstation wird die Identifikation beispielsweise in das
zweite Register 36 eingeschrieben. Bei Übertragung wird diese Identifikation
immer als die Identifikations-ID zu den Frames hinzu addiert. Die
Identifikationssteuerungsstation gewährleistet, dass immer verschiedene
Identifikationen ausgegeben werden. Wenn eine Senderstation aus
der aktiven Mode geschaltet wird, werden die verwendete Identifikation
und die Bandbreite zu der Identifikationssteuerungsstati on bzw.
zu der Zuordnungsstation zurückgeschickt,
so dass sie wieder für andere
Datenströme
verwendet werden können.