NL8502024A - Werkwijze voor het verkrijgen van toegang tot en het benutten van een boodschappenkanaal in een communicatiesysteem en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. - Google Patents

Description

Η - ~~ PHN.t-1.450 ’ ! N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven "Werkwijze voor het verkrijgen van toegang tot en het benutten van een boodschappenkanaal in een communicatiesysteem en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze"

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van toegang tot en het benutten van een boodschappenkanaal in een ccnnunicatiesysteem dat is ingericht voor het overdragen van digitale informatie tussen stations welke gekoppeld zijn met een 5 unidirectionele transmissiering welke ring een monitor bevat voor het genereren van een geheel aantal frames op de ring, in welke frames elk een aantal typen velden worden onderscheiden en velden van hetzelfde type in opeenvolgende frames gezamenlijk een overeenkomstig aantal kanalen vormen voor het overdragen van digitale informatie tussen de stations.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

Een dergelijke werkwijze en inrichting is bekend uit de Europese octrooiaanvrage EP 0115658.

15 Een dergelijke werkwijze kan worden toegepast in LAN's (Local Area Networks) en met name in breedband, token passing, ringvormige netwerken welke circuit- en/of pakketgeschakeld verkeer ondersteunen. Het continue verkeer zoals telefoon en beeldtelefoon-verkeer wordt op een LAN circuit-geschakeld, dat wil zeggen dat na de 20 opbcuw van een verbinding (met behulp van signaleringsboodschappen) er gedurende de gehele duur van de verbinding transmissiecapaciteit aan de caimunicatiepartners is toegekend. Niet alleen voor de cpbouw van een verbinding, maar ook tijdens de verbinding alsmede ten behoeve van het vrijgeven van een verbinding is er behoefte aan transmiss ie-25 capaciteit voer het verzenden van signaleringsboodschappen (in de vorm van datapakketten). Voor het versturen van deze datapakketten bieden de meeste LAN's een zogenaamde datagram!ienst aan. De verzending van een pakket vindt in het algemeen plaats zonder dat bekend is of de ontvanger aanwezig en vrij is. Verder is het in het algemeen 3q de zender ook niet bekend of de ontvanger vrije buffers heeft. Veelal ontbreekt ook de melding van correcte ontvangst waardoor automatische retransmissie eveneens onmogelijk is. Het oplossen van deze problemen wordt in die systemen overgelaten aan de hogere protocollagen.

£S i Ê β 2 4 ΗΒΝ.11.450 2 ί %

Het is een doelstelling van de uitvinding een werkwijze te verschaffen waarmee de toegang van één station tot een aan alle stations ten dienste staand arbitrage-annex bocdschappenkanaal eenduidig wordt gewaarborgd. Het is een verdere doelstelling van de uitvinding een 5 werkwijze voor het benutten van een boodschappenkanaal te verschaffen, waarmee rekening wordt gehouden met het afwezig zijn van het station waarvoor de boodschap bestemd is en met de maximale opslagcapaciteit van (de buffer van) het geadresseerde station en met eventueel optredende transmissiefouten. Een werkwijze voor het verkrijgen van toegang 10 tot en het benutten van een bocdschappenkanaal in een comnunicatie-systeem dat is ingericht voor het overdragen van digitale informatie tussen stations welke gekoppeld zijn met een unidirectionele transmis-siering welke ring een monitor bevat voor het genereren van een geheel aantal frames op de ring, in welke frames elk een aantal typen velden 15 worden onderscheiden en velden van hetzelfde type in opeenvolgende frames gezamenlijk een overeenkomstig aantal kanalen vonten voor het overdragen van digitale informatie tussen de stations, is daardoor gekenmerkt, dat tenminste één der kanalen wordt ingericht als arbitrage-annex boodschappenkanaal, dat stations die een boodschap willen ver-2g sturen de volgende stappen uitvoeren: (a) de velden van het arbitragekanaal worden gelezen totdat uit de gelezen informatie blijkt dat het arbitragekanaal vrij is: aan de gelezen informatie wordt dan de waarde "MILL" toegekend; (b) in het eerste veld van het arbitragekanaal dat volgt op gelezen 25 "vrije" veld door het station de in dat veld aanwezige informatie wordt verwisseld met de van het station afkomstige informatie, welke de betekenis "BEZET" heeft; (c) indien de in stap (b) gelezen informatie de betekenis "BEZET" heeft door het betreffende station wordt vervolgd met stap (a) en in het geval de in stap (b) gelezen informatie de betekenis "MJLL"

JU

heeft het betreffende station deze arbitragefase gewonnen heeft en daarmee toegang heeft verworven tot het arbitrage-annex boodschappenkanaal; dat het station dat de arbitrage heeft gewonnen in één veld of in 35 een aantal opeenvolgende velden van het arbitrage-annex boodschappen-kanaal de boodschap plaatst, welke boodschap is opgebouwd uit één of meerdere tekens en een informatiedeel waarbij de tekens indicatief zijn voor het begin van de boodschap, het einde van de boodschap, i-a 0 2 0 2 4 PHN.11.450 3 het besterrmingsadres van de boodschap, de aanwezigheidsmelding van het station, congestie of foutmelding.

Een voordeel van deze werkwijze is dat zij volledig gedistribueerd is. Een centrale,en dus kwetsbare,arbitragefunktie 5 wordt zodoende verreden.

Een verder voordeel van deze werkwijze is dat iedere arbitrage precies één winnaar oplevert waardoor verminking van boodschappen door twee of meerdere tegelijk hetzelfde kanaal benuttende stations, vermeden wordt. Een verder voordeel is dat de werkwijze stabiel is, 1Q dat wil zeggen de "troughput" van het systeem is monotoon niet dalend als funktie van de belasting. Een ander voordeel is dat de toewijzing van het bcodschappenkanaal fair is: iedere deelnemer aan de werkwijze is er zeker van de arbitrage-procedure te winnen binnen een van tevoren vastgesteld maximale aantal pogingen. In het bijzonder is het uitge-15 sloten dat indien meerdere kandidaten wachten qp het vrijkomen van het bcodschappenkanaal de deelnemer die het kanaal vrijgeeft opnieuw het kanaal kan reserveren voordat de andere deelnemende stations het kanaal hebben toegewezen gekregen.

Een verder voordeel is dat het systeem correct blijft funk-2Q tiener en ook bij het optreden van transmissiefouten of zelfs als een station uitvalt.

Indien er zich meerdere frames in een ringcyclus bevinden dan kunnen er onder bepaalde omstandigheden net zoveel deelnemende stations winnaar worden van de arbitrage voor het boodschappenkanaal als er frames in een framecyclus zijn. Cm in dergelijke gevallen een eenduidige toewijziging te bewerkstelligen is het gunstig, als ingeval er twee of meer frames cp de ring aanwezig zijn door de twse of meer stations die de arbitrage gewonnen hebben na arbitragestap (c) de volgende stappen worden uitgevoerd ter finale arbitrage: (d) gedurende één ringcyclustijd wordt de inhoud van alle velden behorende bij het arbitrage-annex boodschappenkanaal door de overgebleven stations verwisseld met de unieke adreswaarde van het betreffende station; (e) de in de velden van het arbitragekanaal aanwezige informatie wordt verwisseld met de van het betreffende station afkomstige adres- <30 waarde en de uitgelezen adreswaarde wordt beoordeeld volgens de criteria zoals gegeven in de navolgende stappen; (f) een station zich terugtrekt uit de arbitrage en met stap (a) ver- ί· 5 ö 2 0 2 - ΡΗΝ.11.450 4 ί * volgt indien de uitgelezen adreswaarde hoger is dan de eigen adreswaarde; (g) een station de arbitrage vervolgt indien de uitgelezen adreswaarde lager is dan de eigen adreswaarde; g (h) een station de finale arbitrage gewonnen heeft indien de uitgelezen adreswaarde gelijk is aan de eigen,tijdens deze arbitrage door het betreffende station geschreven,adreswaarde

De uitvinding beoogt voorts een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze te verschaffen. Overeenkomstig de uitvinding is de inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze voor het verkrijgen van toegang tot en het benutten van een boodschappenkanaal in een communicatiesysteem, welk communicatiesysteem is ingericht voor het overdragen van digitale informatie tussen stations welke gekoppeld zijn met een unidirectionele transmissiering welke ring een monitor 15 bevat voor het genereren van een geheel aantal frames op de ring, in welke frames elk een aantal typen velden worden onderscheiden en velden van hetzelfde type in opeenvolgende frames gezamenlijk een overeenkomstig aantal kanalen vormen voor het overdragen van digitale informatie tussen de stations, daardoor gekenmerkt, dat elk station 2g een ringleesinrichting, een verwisselinrichting, een combineer-inrichting en een bewerkingsinrichting bevat, dat de bewerkings-inrichting een schrijf inrichting bevat voor het in een register schrijven van de van de ringlees inrichting of van de combineer inrichting afkomstige boodschappen, dat de bewerkingsinrichting verder 2g een leesinrichting bevat voor het uit het register lezen van een voorafbepaalde in het register aanwezige boodschap, dat de bewerkings-inrichting voorts een vergelijkingsinrichting bevat voor het vergelijken van de boodschappen afkomstig van de ringleesinrichting en de lees inrichting, dat de combineerinrichting enerzijds is gekoppeld 30 net een uitgang van de lees inrichting voor het af leiden van het systeembit en anderzijds is gekoppeld met een klem voor het toevoeren van boodschappen.

De uitvinding zal met behulp van de figuren nader worden toegelicht waarbij de met gelijke verwijzingssymbolen in de figuren 3g aangeduide delen identiek zijn. Daarbij toont: figuur 1 een voorstelling van een ringvormig transmissie-medium waarop stations zijn aangesloten welke informatie elkaar kunnen overdragen overeenkomstig de werkwijze volgens de uitvinding; '85 0 2 0 2 4 # * PHN.11.450 5 figuur 2 een grafische voorstelling van de indeling van een frame zoals wordt gebruikt bij de werkwijze volgens de uitvinding; figuur 4 een grafische voorstelling van de opeenvolgende delen van een boodschap volgens de uitvinding; g figuur 3 de indeling van een tijdgleuf van een frame voor het verkrijgen van toegang tot het boodschappenkanaal volgens de uitvinding; en figuur 5 een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting voor het arbitreren welke inrichting deel uitmaakt van de ringtoegangs-10 inrichtingen volgens figuur 1.

In figuur 1 is een ringvormig unidirectioneel transmiss ie-medium 10 weergegeven dat bijvoorbeeld uitgevoerd kan worden met optische fiber, coaxiale kabel of getwiste draden. In de ring zijn zendontvangers R^, i = 1, 2, ... n opgencmen onder andere met het 15 doel on signalen over ring 10 te zenden en signalen vanaf ring 10 te ontvangen en cm de signaalsterkte op de ring op een verantwoord niveau te houden. Stations S^, i = 1, 2, ...n zijn via ringtoegangs-inrichtingen RAIL, i = 1, 2, ... n aangesloten op de zendontvangers R^.

Een station kan bijvoorbeeld een telefoontoestel, een computerterminal, 2Q een woordprocesscr, een datazender cq. data-ontvanger, enzovoorts zijn. Op de ring 10 is via een zendontvanger Rq een monitor 11 aangesloten die een aantal funkties vervult. Zo genereert de monitor een framestruktuur op het transmiss iemedium. Een voorbeeld van een dergelijke framestruktuur is weergegeven in figuur 2. Een frame 25 (ook wel "pallet" genaamd) van een tijdsduur F bevat een preambule PA welke het begin van het frame indiceert, en verder een aantal tijd-gleuven (ook wel "velden" of "buckets" genaamd) waarin digitale informatie wordt overgedragen. De tijdgleuven bezitten niet allen dezelfde tijdsduur: in het voorbeeld van figuur 2 kunnen onderscheiden 3(J worden tijdgleuven van een eerste type, een tweede type en een derde type. Tijdgleuven in opeenvolgende frames vormen een kanaal waarbij elke tijdgleuf van het eerste type onderdeel uitmaakt van een kanaal van eerste type, elke tijdgleuf van het tweede type onderdeel uitmaakt van een kanaal van het tweede type en elke tijdgleuf van het 35 derde type onderdeel uitmaakt van een kanaal van het derde type.

Opgemerkt wordt dat de gebruikte termen "frame" en "tijdgleuf" hier in een betekenis worden gebruikt die zich niet helemaal dekt met de betekenis die aan deze termen gebruikelijk wordt gehecht. Op K A -Λ ^ *

v# Li \J V

PHN.11.450 6 één en hetzelfde tijdstip kunnen verschillende stations verschillende tijdgleuven, behorend tot één en hetzelfde frame, accesseren terwijl omgekeerd één en dezelfde tijdgleuf in één frame door alle stations op verschillende tijdstippen geaccesserd kan worden. Waar dit voor g het begrip van de uitvinding noodzakelijk wordt geacht, kan voor "frame" het woord "pallet" worden gelezen en voor "tijdgleuf" het woord "bucket".

In figuur 2 zijn de kanalen van het eerste, tweede respektie-velijk derde type aangegeven met CT^, CT2 respektievelijk CT^. Elk 10 frame F bevat verder nog een veld SF waarin een aantal tijdgleuven zijn ondergebracht voor het overdragen van systeem- en besturings-informatie. Bij wijze van voorbeeld zou de volgende indeling van een frame F kunnen worden gehanteerd.

Tijdsduur van het frame: 125 ^usec.

Bitsnelheid: 20,48 Mb/s? elk frame bevat zodoende 2560 bits.

Indeling van het frame: - 32 kanalen van een eerste type (64 kb/s); per frame dus 32 tijdgleuven a 8 bits 256 bits - 4 kanalen van een tweede type (256 kb/s); 20 per frame dus 4 tijdgleuven è 32 bits 128 bits - 3 kanalen van een derde type (2 Mb/s); per frame dus 3 tijdgleuven a 256 bits 768 bits - 1 kanaal van een vierde type (8 Mb/s); per frame dus 1 tijdgleuf van 1024 bits 25 - preambule 64 bits - veld SF 320 bits totaal 2560 bits

De indeling van een frame is geheel willekeurigt er kunnen meer of minder typen kanalen aanwezig zijn en er kunnen ook meer of 30 minder aantallen kanalen per type aanwezig zijn. Ook de precieze plaats van de kanalen in het frame is geheel willekeurig. Vanzelfsprekend dienen alle stations wel deze indeling te kennen. In een operationeel systeem heeft ieder frame dezelfde struktuur en dezelfde opdeling in tijdgleuven, doch voor elk systeem is, zoals opgemerkt, 35 deze struktuur vrij te kiezen en te wijzigen.

Zoals hierboven werd aangegeven is een frame voorzien van tijdgleuven van een aantal typen, welke typen zich onderscheiden door •350202 4 EHN.11.450 7 het aantal bits dat per tijdgleuf wordt overgedragen, de gemiddelde bitfrequentie van het betreffende kanaal dus. Tevens onderscheiden zich de tijdgleuven echter in de categorie verkeer welke wordt ondersteund namelijk circuit-geschakeld verkeer of pakket-geschakeld verkeer. 5 Circuit-geschakeld verkeer, zoals telefoon-, intercom- en beeldtelefoan-verkeer vereist dat strikt periodiek, ononderbroken en zolang als gewenst, een verbinding blijft bestaan tussen, veelal twee, stations en bovendien veelal in beide richtingen gelijktijdig (full-duplex).

Aan pakket-geschakeld verkeer (text, facsimile, datalink met computer) 1Q worden deze eisen niet gesteld en het biedt dan ook veelal voordelen cm voor deze categorie verkeer op een andere wijze te verwerken als circuit-geschakeld verkeer.

Afhankelijk van de lengte van het transmissiemedium kan er één of kunnen er meerdere frames tegelijk op ring 10 aanwezig zijn.

I5 Monitor 11 bevat een buffergeheugen dat de funktie heeft cm de ringcyclustijd precies gelijk te maken aan een veelvoud van de frametijd. Bedraagt de frametijd 125 ^usec en zou het transmissiemedium een rondgaande vertragingstijd van 550 ^usec bezitten, dan zal de monitor middels een buffergeheugen 75 ^,usec vertragingstijd introduceren 20 waardoor de ringcyclustijd qp 625 ^usec wordt gebracht en er 625/125 = 5 frames binnen één ringcyclustijd geaccommodeerd worden.

Dit betekent dat elke 5 frames de fysiek en funktioneel identieke tijdgleuf een bepaald punt op de ring passeert terwijl uiteraard na elk frame de funktioneel identieke tijdgleuf een bepaald punt passeert.

25 Dit onderscheid is van belang zoals hieronder nog zal blijken.

Iedere op de ring aangesloten ringtoegangsinrichting RAD^ ziet een eindeloze stroom van frames voorbij koten maar kent de plaats en het doel van de informatie in de tijdgleuven. Een ringtoegangsinrichting RALt kan op deze tijdgleuven drie basisoperaties uitroeren, 30 namelijk (1) de inhoud van de passerende tijdgleuf lezen, (2) aangebeden informatie van station in de passerende tijdgleuf schrijven en (3) de inhoud van de passerende tijdgleuf verwisselen met de aangeboden informatie, dat wil zeggen lezen en schrijven (quasi) gelijktijdig. Het is van belang erop te wijzen dat zogenaamde 35 "on-the-fly" aanpassing van de aangeboden informatie aan de aard en/of de inhoud van de gelezen informatie niet gewenst is in verband met de hoge snelheid van het informatietransport en de flexibiliteit. Derhalve wordt alleen reeds tevoren "geprepareerde" informatie in de 8502024 • * PHN.11.450 8 tijdgleuf geschreven.

Het informatietransport van en naar stations S. vindt plaats via de ringtoegangsinrichtingen RAIL van die stations. Stel dat bijvoorbeeld ringtoegangsinrichting RAU^ in ieder frame van bijvoorbeeld 5 125 ^usec 8 bits informatie in een bepaalde tijdgleuf schrijft. Deze informatie is bestemd voor bijvoorbeeld station Sn· Ringtoegangs-inrichting RAUn leest dus in ieder frame (iedere 125 ^usec) de 8 bits uit betreffende tijdgleuf. Op deze wijze wordt dus 8/125.10 ^ = 64 kbit/sec overgedragen van station naar station Sn· Als beide 10 ringtoegangsinrichtingen RAU^, RADn de bovengenoemde verwisseloperatie op de tijdgleuf uitvoeren, ontstaat een uitwisseling van informatie, een full-duplex kanaal dus. Door parallelschakeling van n tijdgleuven wordt een n x 64 kbit/sec kanaal verkregen.

Kanalen worden gebruikt voor alle gebruikersdata, zowel 15 voor circuit- als voor pakket-geschakeld verkeer. Het arbitrage-annex boodschappenkanaal (Eng: common channel) is een speciaal kanaal dat gebruikt wordt door de ringtoegangsinrichtingen RAD cm signalerings-boodschappen te versturen. Signaleringsboodschappen zijn veelal korte boodschappen die worden verstuurd bij het beleggen, het instandhouden 2o (kosten tellen) en het vrijgeven van een circuit-geschakelde verbinding. Zij bevatten informatie over de momentane toestand van een station of over het circuitkanaal dat gebruikt wordt voor de circuit-geschakelde verbinding.

Het arbitrage-annex boodschappenkanaal bestaat, net als ieder 2g ander kanaal, uit een of meerdere tijdgleuven die zich op dezelfde plaats in een frame bevinden. Iedere ringtoegangsinrichting weet waar het arbitrage-annex boodschappenkanaal zich bevindt en heeft de verplichting iedere tijdgleuf daarvan te inspecteren. Kortheidshalve zal in de beschrijving het arbitrage-annex boodschappenkanaal als 3q boodschappenkanaal worden aangeduid.

Hoe kan toegang tot het boodschappenkanaal op het transmiss ie-medium worden verkregen? Indien neer dan een ringtoegangsinrichting RAU een boodschap wil versturen - wat gezien de omvang van het systeem eerder regel dan uitzondering is - dan dient voorkomen te worden dat 35 deze tegelijkertijd hun boodschappen op het boodschappenkanaal schrijven omdat ze daardoor eikaars boodschap zouden verminken. Het hierna beschreven arbitrage-mechanisme voorziet in een oplossing voor dat probleem doordat aan niet meer dan één ringtoegangsinrichting RAU het ,¾ 3 *> 0 Λ ? 4

J >J j=, V -i -I

al PEN.11.450 9 € · recht wordt toegekend cm het boodschappenkanaal te benutten.

Rlngtoegangs inrichtingen RAÜ die een boodschap willen versturen, hierna met "kandidaten" aan te duiden, dienen derhalve voor ze daadwerkelijk een boodschap kunnen versturen na te gaan g of het boodschappenkanaal vrij is, en indien dat zo is, dit kanaal voor zich te reserveren. Omdat de op de ring aanwezige data circuleert is het voor een station niet mogelijk aan de hand van het al dan niet ontbreken van een signaal, te constateren of het boodschappenkanaal wel of niet bezet is. Om een station toch de mogelijkheid te bieden 10 te constateren of het kanaal al dan niet bezet is, zonder dat het station daartoe informatie op de ring schrijft, is een zogenaamd "lege-tijdgleuf" mechanisme ontwikkeld. Een tijdgleuf geldt hierbij als "leeg" indien de gelezen inhoud van de tijdgleuf dezelfde is als de geschreven of gelezen inhoud van diezelfde tijdgleuf, één 15 ringcyclus tevoren. Indien de gelezen waarde van een tijdgleuf dezelfde is als de waarde van die tijdgleuf één ringcyclus tevoren, dan bevat die tijdgleuf geen informatie en wordt de informatiewaarde van de inhoud NULL genoemd. Een tijdgleuf met informatiewaarde NULL wordt een "lege tijdgleuf" genoemd.

20 Het gevolg hiervan is, dat een ringtoegangsinrichting die een boodschap verstuurt, in elke tijdgleuf een andere waarde moet schrijven dan de waarde die er de vorige ringcyclus ingeschreven is.

Omdat er geen beperkingen opgelegd mogen worden aan de te versturen informatie is in iedere tijdgleuf (REC, figuur 3) van het boodschappen-kanaal, naast ruimte voor de informatie (DATAB, figuur 3) ruimte voor 25 een zogenaamd systeembit (SYSB, figuur 3) gereserveerd ten behoeve van het lege-tijdgleuf-mechanisme. Voor het bezet-houden van het kanaal is het noodzakelijk dat de waarde van dit systeembit SYSB iedere ringcyclus wordt geïnverteerd. Op deze wijze is gewaarborgd 3Q dat de nieuwe inhoud van de geschreven tijdgleuf REC verschilt van de vorige waarde (namelijk minimaal op één bitpositie).

Een boodschap MESG is ingericht zoals is weergegeven in figuur 4. In opeenvolgende velden (REC, figuur 3) van het boodschappenkanaal wordt de boodschap MESG in delen van vooraf bepaalde maximale lengte overgedragen. Behalve een boodschap in strikte zin is het wö noodzakelijk dat aan de ontvanger ook wordt gerapporteerd waar de boodschap begint, voor wie de boodschap bestand is, wat de boodschap in strikte zin is, en waar de boodschap eindigt. Daartoe is vastgelegd: 8502024 HUN.11.450 10 ♦ (i) het begin van een boodschap: wordt bijvoorbeeld aangegeven door middel van een speciaal teken, een controleboodschap BCM (begin of message); (ii) het adres van de ontvanger waar de boodschap voor bestemd is: 5 bevindt zich bijvoorbeeld in de tijdgleuf die volgt op de tijd gleuf met de controleboodschap BOM; (iii) de feitelijke, inhoudelijke boodschap,hierboven de boodschap in strikte zin genaamd, en in de figuur met INF aangeduid.

De boodschap in strikte zin kan één of meerdere, in het algemeen 10 n delen info^ bevatten waarbij elk deel in één tijdgleuf (DAT.AB) wordt overgedragen; en (iv) het einde van een boodschap: wordt aangegeven door een ander speciaal teken, een controleboodschap EOM (end of message).

Ter beveiliging van het boodschappenkanaal, in die zin dat 15 ter garantie dat de juiste boodschap, volledig en daadwerkelijk ontvangen is, zijn een aantal beveiligingsmaatregelen getroffen.

Deze voorzien in het detecteren van het uitvallen van de zender, het afwezig zijn van de ontvanger, ontvangercongestie (bijvoorbeeld overflow in de informatiebuffer van de ontvanger) en het optreden 20 van transmissiefouten.

Het uitvallen van de zender tijdens het versturen van de boodschap (INF, figuur 4) kan de ontvanger constateren doordat de boodschap vanaf een bepaalde tijdgleuf slechts informatie met informa-tiewaarde "NULL" bevat. Door gebruik te maken van het hierboven 25 beschreven lege tijdgleuf-mechanisme kan zulks vastgesteld worden.

Ter constatering van het geval dat de ontvanger waarvoor het bericht bestemd is, niet aanwezig is meldt de geadresseerde ontvanger zijn aanwezigheid door na ontvangst van de EOM-boodschap in een daaropvolgend veld van het boodschappenkanaal een verder speciaal 3Q teken, een PRESENT boodschap te schrijven.

Ervan uitgaande dat de ontvanger geen onbeperkte buffer-capaciteit heeft, is het mogelijk dat een aangeboden boodschap niet of niet helemaal opgeslagen kan worden bijvoorbeeld omdat het buffer gevuld is met andere berichten. Op het moment dat de ontvanger detec-35 teert dat zijn buffer geheel gevuld is meldt hij dit aan de zender door het schrijven van een speciaal teken, een OVERFLCW-boodschap in een tijdgleuf aan het boodschappenkanaal.

Beveiliging tegen transmissiefouten geschiedt op de volgende 8502024 PHN.11.450 11 wijze. Omdat de zender zo ingericht kan worden dat deze kan bepalen of de boodschap de ring correct heeft doorlopen kan de ontvanger van die taak gevrijwaard worden. De boodschap MESG kan dan ook zonder fouten-detecterende code worden verzonden. Een ontvanger zal zodoende 5 een ontvangen boodschap pas als correct accepteren nadat de zender middels een desbetreffend speciaal teken, een zogenaamde OKE-boodschap meldt dat die boodschap in zijn geheel correct was. (Immers de zender krijgt de gelegenheid de door hem uitgezonden boodschap te controleren omdat deze één ringcyclus later de zender passeert} De zender 10 controleert elk deel van de boodschap en zal nadat de gehele boodschap MESG is terugontvangen de ontvanger informeren door indien de boodschap correct was in een der velden van het boodschappenkanaal via de end-of-message EQM een GKE-bocdschap over te dragen. Constateert de zender daarentegen dat de boodschap niet correct is, dan zal deze 15 de boodschap herhalen. De ontvanger besluit bij het lezen van een nieuwe boodschap - zonder een GKE-bocdschap op de vorige te hebben ontvangen - de vorige, kennelijk incorrecte boodschap te verwerpen en de nieuwe in te lezen.

Het is overigens mogelijk cm een boodschap niet aan slechts 20 één ontvanger te adresseren maar ook aan een groep ontvangers ("multicast") of aan alle ontvangers ("broadcast").

Indien de ringcyclus in totaal uit frames bestaat dan bevinden zich tenminste N tijdgleuven qp de ring die behoren bij

Ir het boodschappenkanaal. De inhoud van deze tijdgleuven wordt door 25 ieder station bijgehouden in een zogenaamd boodschappenkanaalmodel.

Dit model (figuur 5) bestaat uit een first in-first out buffer FIFO alsmede een schrijf inrichting POT en een leesinrichting GET. De schrijf inrichting voegt achteraan de fifo-buffer een element toe, terwijl de leesinrichting GET het voorste element uit de buffer leest, 3Q waarbij dit element uit de fifo-buffer verwijderd wordt.

Verder bevat het model een inrichting cm informatie van de ring te lezen, READRING, en een hiermee gecombineerde inrichting, SWAPRING, on de informatie die van de ring gelezen wordt te verwisselen net "eigen" informatie, dat wil zeggen eerst lezen en dan schrijven.

35 Het arbitrage-nechanisme verloopt in een aantal fasen.

In de eerste fase dient een kandidaat, dat wil zeggen een ringtoegangsinrichting die een boodschap wil versturen, te wachten op een "lege tijdgleuf". Cm dit te kunnen vaststellen leest de ring- 85 0 2 0 i? PHN.11.450 12 toegangsinrichting via READRING de inhoud van de passerende tijdgleuven van het boodschappenkanaal en deze gelezen waarde wordt vergeleken met de bijbehorende waarde zoals geconstateerd in de vorige ringcyclus. Passerende tijdgleuven die een informatiewaarde ongelijk aan NULL 5 blijken te hebben duiden de ringtoegangsinrichting aan dat een andere ringtoegangsinrichting reeds de toegang tot het boodschappenkanaal gereserveerd heeft. Heeft de passerende tijdgleuf daarentegen een informatiewaarde NULL dan is er een boodschappenkanaal (vrijgekomen) en kan de betreffende ringtoegangsinrichting naar de volgende arbitrage-10 fase gaan. Deze opzet wordt als volgt uitgevoerd.

De. inhoud van de tijdgleuven van het boodschappenkanaal wordt steeds in het fifo-buffer opgeslagen, en de inhoud van de laatst gelezen tijdgleuf wordt vergeleken net de inhoud van de overeenkomstige voorlaatste, in het fifo-buffer opgeslagen, tijdgleuf.

daartoe 15 De uitgang van inrichting READRING is/enerzijds via een multiplexer MUX en een schrijf inrichting PUT met een ingang van het fifo-buffer FIFO verbonden en anderzijds net een ingang van vergelijkingsinrichting CQMP verbonden. Een verdere ingang van vergelijkingsinrichting CQMP is via de leesinrichting GET met een uitgang van het fifo-buffer FIFO 2Q verbonden. De van de ring gelezen informatie wordt via de schrijf-inrichting PUT steeds in de buffer FIFO geschreven terwijl deze informatie ook steeds in de vergelijkingsinrichting COMP met de overeenkomstige, een ringcyclus eerder in de buffer FIFO geschreven informatie wordt vergeleken. Indien beide informaties overeenstemmen 2g dan is de informatiewaarde ervan NULL en het boodschappenkanaal vrij, en wordt overgegaan naar de volgende fase. In het geval dat deze niet gelijk zijn dan is het boodschappenkanaal bezet. De boodschap MESG wordt via een met de uitgang 0^ van de inrichting READRING verbonden selectie-inrichting SELI uit het gelezen veld afgeleid.

De essentie van de werkwijze in de eerste arbitragefase is in Appendix 1 weergegeven met een procedure "READ".

In de tweede arbitragefase dient uitgemaakt te worden wie van de kandidaten het vrijgekomen boodschappenkanaal zal weten te reserveren. Nadat de kandidaten geconstateerd hebben dat het kanaal vrij is, zullen zij allen daarop reageren door de inhoud van de betreffende tijdgleuf in het volgende frame te verwisselen met een speciaal symbool, BEZET. Daartoe benutten de kandidaten hun verwissel-inrichting READ/SWAPRING die de in de tijdgleuf aanwezige informatie 8502024 . * 5* PHN.11.450 13 uitleest en in de tijdgleuf de informatie met de waarde BEZET schrijft.

Dit geschiedt als volgt. De multiplexer MÜX en de inrichting SWAPRING staan onder bestuur van een signaal P/S dat aangeeft of de inrichting SWAPRING al dan niet gebruikt wordt en aangeeft in welke (schakel) toe-5 stand de multiplexer ΜΠΧ zich bevindt. In het hierboven beschreven eerste geval waarbij alleen gelezen wordt van de ring 10 is alleen de inrichting READRING geactiveerd (de inrichting SWAPRING is buiten gebruik) en is de multiplexer MUX zo geschakeld dat ingang RD verbonden is met uitgang O2 van de multiplexer MUX. In het tweede, thans te 10 beschrijven geval wordt door het signaal R/S naast inrichting READRING ook de ermee gecombineerde inrichting SWAPRING geactiveerd en wordt de multiplexer MUX zo geschakeld dat ingang SW verbonden is met de uitgang C^. (¾) de reeds hierboven beschreven wijze wordt de gelezen boodschap vergeleken met de in het fifo-tuffer opgeslagen boodschap in vergelijkingsinrichting CCMP.

De door de inrichting SWAPRING op de ring te plaatsen boodschap (in plaats van de net ervoor gelezen boodschap) wordt als volgt afgeleid. De in het fifo-register aanwezige boodschap welke via de inrichting GET werd uitgelezen wordt toegevoerd aan een 20 selectie-inrichting SELC. De selectie-inrichting SELC leest het systeembit (zie SYSB in figuur 3) en voert dit via een inverter INV toe aan een ingang van carbineer inrichting JOIN. Aan een tweede ingang van de carbineer inrichting wordt het eigenlijke informatiedeel (DATAB in figuur 3) toegevoerd. Deze combinatie (EEC, figuur 3) 25 wordt toegevoerd aan een ingang I^ van de inrichting SWAPRING en aan de ingang SW van de multiplexer MUX. Dit heeft tot gevolg dat de boodschap REC enerzijds cp de ring wordt geschreven (via SWAPRING) en anderzijds via de multiplexer MUX en de inrichting POT achteraan de buffer wordt toegevoegd.

30 Zoals hierboven reeds werd opgemerkt zullen alle kandidaten van de tweede fase op het vrijkomen van het boodschappenkanaal reageren door de inhoud van de uitgelezen tijdgleuf te verwisselen met het speciale symbool BEZET. Dit symbool wordt dus in het deel DATAB van de tijdgleuf REC (figuur 3) qpgenoman. Het resultaat daarvan 35 is het volgende. De kandidaat die zich - op de ring in de transport-richting gemeten - het dichtst bevindt bij de ringtoegangsinrichting die tevoren het boodschappenkanaal heeft vrijgegeven, zal na het uitvoeren van de verwisseloperatie de informatiewaarde NULL van de 85 0 2 0 2 4 ΡΗΝ.11.450 14 ψ ▼ ring hebben gelezen. De overige kandidaten zullen na het uitvoeren van de verwisseloperatie de inforxnatiewaarde ongelijk NULL van de ring hebben gelezen en zullen daaruit de conclusie trekken dat het bood-schappenkanaal inmiddels voor en door een andere kandidaat is gereser-5 veerd. Deze kandidaten gaan nu terug naar de eerste arbitragefase, namelijk wachten op een tijdgleuf met een informatiewaarde gelijk aan NULL.

In het geval er slechts één frame op de ring aanwezig is, is de arbitragefase hiermee afgelopen en kan de enig overgebleven 10 kandidaat een boodschap versturen via het bocdschappenkanaal.

Indien er meerdere frames tegelijk op de ring aanwezig zijn dan bevinden zich er net zoveel tijdgleuven voor het boodschappen-kanaal op de ring als er frames in een ringcyclus zijn. Dit houdt in dat indien de ring gedurende tenminste een ringcyclustijd onbezet is 15 geweest er meerdere kandidaten kunnen zijn die arbitragefase 2 winnen: in principe kunnen er evenveel winnaars zijn als er frames in een ringcyclus zijn. Deze winnaars gaan in fase 3 van de arbitrage bepalen wie van hen de uiteindelijke, finale winnaar wordt.

Een essentieel deel van de werkwijze in de tweede arbitrage-20 fase is in Appendix 2 weergegeven met een procedure "SWAPRING.

In fasen 3 en 4 wordt gebruik gemaakt van een uniek adres (bijvoorbeeld het stationnummer) cm te bepalen wie uiteindelijk de winnaar wordt. Daartoe verwisselt^ielere kandidaat de inhoud van de volgende tijdgleuven in de ringcyclus met zijn eigen adres. Na deze 25 initialisatiefase zullen de kandidaten in de vierde fase^xnhoud van de gelezen tijdgleuven inspecteren. Indien de gelezen adreswaarde hoger is dan het eigen adres van het betreffende station dan trekt het station zich terug uit deze arbitrage en gaat over naar arbitragefase 1. Indien de gelezen adreswaarde daarentegen lager is dan het 30 eigen adres dan zal het station deze arbitragefase continueren. In het geval de gelezen adreswaarde gelijk aan het eigen adres van het station dan is het station de totale winnaar,, immers alle andere kandidaten (net een lager adres) hebben zich kennelijk teruggetrokken en daardoor het adres van deze kandidaat doorgelaten.

35 De arbitragewerkwijze is opgenomen in Appendix 3 in een procedure "SEIZE CHANNEL".

8502924 S 5 ' PHN.11.450 15 APPENDIX 1

De procedure READ gebaseerd op het lege-tijdgleuf-mechanisme.

De procedure READ heeft betrekking op variabelen die voor een bucket ter grootte n, beschreven worden door 5 type info-type = array (1. .n-1) of binary? type bucket-type = record system-bit : binary; informatie : info-type end 10 De boolean variabele MILL wordt gebruikt cm de infcrmatiewaarde NULL te representeren procedure READ (var mesg: info-type; NULL: boolean); var fifo-element, bucket: bucket-type; begin 15 GET (fifo-element); READRING (bucket) ; POT (bucket); mesg := bucket informatie; NULL:= (bucket = fifo-element) 20 end 25 30 35 ij 0 2 92 4 PHN.11.450 16 APPENDIX 2

De procedure SWAP gebaseerd qp het lege-tijdgleuf-mechanisme.

procedure SWAP (var mesg: info-type; NULL: boolean) ; var fifo-element, bucket: bucket-type; 5 begin GET (fifo-element) bucket.systembit:= inv (fifo-element.systembit); bucket.informatie:= mesg; POT (tucket); 10 SWAPKENG (bucket); mesg:= tucket informatie; NULL:= (bucket = fifo-element) end .

15 20 25 30 35 85 0 2 0 2 4 PHN.11.450 17 ^ Λ • 0 APPENDIX 3

De procedure SEIZE CHANNEL gebaseerd op het lege-tijdgleuf-mechanisme. procedure seize-channel; const CXTCUPIED; 5 var mesg: info-type; FULL: boolean; count: integer; begin 10 repeal repeat repeat READ (mesg, FULL) until FULL 15 mesg := OCCUPIED; SWAP (mesg, FULL) ; until FULL; ccunt:= 0 20 repeat mesg := CWN-ADDRESS; SWAP (mesg, FULL); count := count+1; until count = N ;

25 P

repeat mesg := CWN-ADDRESS: SWAP (mesg, FULL); until mesg CWN-ADDKESS; 30 until mesg = CWN-ADDRESS; end 35 3302024

Claims (4)

1. Werkwijze voor het verkrijgen van toegang tot en het benutten van een boodschappenkanaal in een canttunicatiesysteem dat is ingericht voor het overdragen van digitale informatie tassen stations welke gekoppeld zijn net een unidirectionele transmissiering welke ring een monitor bevat voor het genereren van een geheel aantal frames op de ring, in welke frames elk een aantal typen velden warden onderscheiden en velden van hetzelfde type in opeenvolgende frames gezamen-lijk een overeenkomstig aantal kanalen vormen voor het overdragen van digitale informatie tussen de stations, met het kenmerk, dat tenminste één der kanalen wordt ingericht als arbitrage-annex boodschappenkanaal, dat elk veld van het arbitragekanaal een systeemdeel en een informatiedeel bevat, dat stations die een boodschap willen versturen de volgende stappen uitvoeren: 15 (a) de velden van het arbitragekanaal worden gelezen totdat uit de gelezen informatie blijkt dat het arbitragekanaal vrij is; aan de gelezen informatie wordt dan de waarde "NULL" toegekend; (b) in het eerste veld van het arbitragekanaal dat volgt op gelezen "vrije" veld door het station de in dat veld aanwezige informatie _ wordt verwisseld met de van het station afkomstige informatie, 20 welke de betekenis "BEZET" heeft; (c) indien de in stap (b) gelezen informatie de betekenis "BEZET" heeft door het betreffende station wordt vervolgd net stap (a) en in het geval de in stap (b) gelezen informatie de betekenis "NULL" heeft het betreffende station deze arbitragefase gewonnen heeft en daarmee toegang heeft verworven tot het boodschappenkanaal; dat het station dat de arbitrage heeft gewonnen in een veld van het boodschappenkanaal van een voorafbepaalde, maximale lengte een (deel van de) boodschap plaatst, welke boodschap is opgebouwd uit één 30 of meerdere systeemdelen en een informatiedeel, waarbij de systeemr delen indicatief zijn voor het begin van de boodschap, het einde van de boodschap, het bestemmingsadres van de boodschap, de aanwezig-heidsmelding van het station, congestie of foutmelding.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij 35 stap (a) door de stations uitgelezen informatie wordt vergeleken met de informatie welke één ringcyclus daarvoor door de betreffende stations werd uitgelezen of geschreven, dat indien deze overeenstemmen 8502 02 4 PHN.11.450 19 to net de gelezen informatie de waarde "NULL" wordt toegekend en dat indien deze verschillen aan de gelezen informatie de informatiewaarde "ongelijk aan NULL" wordt toegekend.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat g in geval er twee of neer frames op de ring aanwezig zijn door de twee of meer stations die de arbitrage gewonnen hebben na arbitragestap (c) de volgende stappen worden uitgevoerd ter finale arbitrage: (d) gedurende één ringcyclustijd wordt de inhoud van alle velden behorende bij het arbifragekanaal door de overgebleven stations verwisseld met de unieke adreswaarde van het betreffende station, (e) de in de velden van het arbitragekanaal aanwezige informatie wordt verwisseld met de van het betreffende station afkomstige adreswaarde en de uitgelezen adreswaarde wordt beoordeeld volgens de criteria zoals gegeven in de navolgende stappen; (f) een station zich terugtrekt uit de arbitrage en met stap (a) vervolgt indien de uitgelezen adreswaarde hoger is dan de eigen adreswaarde; (g) een station de arbitrage vervolgt indien de uitgelezen adreswaarde lager is dan de eigen adreswaarde; 20 (h) een station de finale arbitrage gewonnen heeft indien de uitgele zen adreswaarde gelijk is aan de eigen tijdens deze arbitrage door het betreffende station geschreven adreswaarde.

4. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze voor het verkrijgen van toegang tot en het benutten van een boodschappenkanaal 2g in een ccnnunicatiesysteem volgens conclusie 1, welk comrunicatie-systeem is ingericht voor het overdragen van digitale Informatie tussen stations welke gekoppeld zijn met een unidirectionele transmis-siering, welke ring een monitor bevat voor het genereren van een geheel aantal frames op de ring, in welke frames elk een aantal typen velden worden onderscheiden en velden van hetzelfde type in opeen-30 volgende frames gezamenlijk een overeenkomstig aantal kanalen vonten voor het overdragen van digitale informatie tussen de stations, met het kenmerk, dat elk station een ringleesinrichting (READRING), een verwisselinrichting (SWAPRING), een combineer inrichting (JOIN) en 35 een bewerkingsinrichting bevat, dat de bewerkingsinrichting een schrijfinrichting (PUT) bevat voor het in een register (FIFO) schrijven van de van de ringleesinrichting (READRING) of van de combineer inrichting (JOIN) afkomstige boodschappen, dat de bewerkingsinrichting 8502024 PHN.11.450 20 verder een leesinrichting (GET) bevat voor het uit het register (FIFO) lezen van een voorafbepaalde in het register (FIFO) aanwezige boodschap, dat de bewerkingsinrichting voorts een vergelij kings inrichting (CQMP) bevat voor het vergelijken van de boodschappen afkomstig van 5 de ringleesinrichting (READRING) en de leesinrichting (GET), dat de combineerinrichting enerzijds is gekoppeld net een uitgang van de leesinrichting (GET) voor het afleiden van het systeembit (SYSB) en anderzijds is gekoppeld met een klem voor het toevoeren van boodschappen. 10 15 20 25 30 35 3 302 024