NL9001173A - Werkwijze ter verbetering van de overdracht van informatie in de vorm van datapakketten, volgens een gedistribueerd-wachtrij protocol. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze ter verbetering van de overdracht van informatie in de vorm van datapakket-ten, volgens een gedistribueerd-wachtrij protocol.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het overdragen van informatie in de vorm van data-pakketten in een communicatie netwerk dat een tweetal unidirecrionele transmissiekanalen met tegengestelde transmissierichtingen omvat en een reeks opeenvolgende toegangseenheden, die elk gekoppeld zijn met zowel het eerste als het tweede transmissiekanaal, waarbij informatie onder besturing van kloksignalen resp. van de eerste naar de laatste met het ene transmissiekanaal verbonden toegangseenheid en van de laatste naar de eerste met het andere transmissiekanaal verbonden toegangseenheid verplaatst wordt en waarbij opeenvolgende tijdsleuven gegenereerd worden die steeds eenzelfde tevoren bepaald aantal kloksignaalperiodes omvatten in welke tijdsleuven ten minste een aantal informatie bits kan worden geschreven, waarbij een toegangseenheid die een datapakket wil verzenden een request bit stelt in een tijdsleuf in het andere transmissiekanaal dan het kanaal waarin het datapakket verzonden moet worden en waarbij in iedere toegangseenheid het aantal gepasseerde request bits en het aantal nog door die toegangseenheid te verzenden request bits wordt bijgehouden.

Een dergelijke werkwijze is in de Europese octrooiaanvrage EP-A-0203165 onder de naam QPSX-protocol beschreven, maar is in vakkringen intussen beter bekend onder de naam DQDB-protocol, welke naam in het hiernavolgende dan ook zal worden aangehouden.

Volgens het DQDB protocol wordt gebruik gemaakt van een tweetal transmissiekanalen, in het algemeen databussen, (1 en 2) met onderling tegengestelde communicatierichtingen. Met beide bussen is een reeks opeenvolgende toegangseenheden verbonden. De te verzenden informatie wordt overgedragen in tijdsleuven met een vaste grootte (53 octetten).

Toegangseenheden die data te verzenden hebben, selecteren één van beide bussen, met bijvoorbeeld als criterium de plaats van de toegangseenheid waarheen de data gezonden moet worden. De te verzenden data pakketten worden via de voorbijkomende tijdsleuven verstuurd, nadat eerst een toegangsprotocol voor de betreffende tijdsleuven is doorlopen. Dit toegangs-protocol verloopt als volgt:

Een toegangseenheid die een bericht binnenkrijgt voor verzending in de transmissierichting van bus 1, stelt, zodra dit mogelijk is, een request-bit in een tevoren bepaald gedeelte van een tijdsleuf op bus 2. Hierdoor worden de toegangseenheden in de transmissierichting van bus 2, dus tegengesteld aan de transmissierichting van bus 1, ervan op de hoogte gesteld dat er een bericht gereed staat voor verzending op bus 1 en dat deze toegangseenheden een lege tijdsleuf moeten laten passeren. Op deze manier wordt er als het ware een gedistribueerde FIFO-buffer per bus opgebouwd. Voor dit mechanisme is in iedere toegangseenheid per bus voorzien in een zgn. Request teller, een zgn.Countdown teller en een zgn. Outstanding Request teller.

Als een toegangseenheid niets te zenden heeft, resulteert het voorbijkomen van een request bit op bus 2 in het met één ophogen van de telstand van de bij die bus behorende Request teller. De Request teller in iedere toegangseenheid die behoort bij bus 2 bevat dus een indicatie omtrent het aantal nog niet gehonoreerde aanvragen voor transmissie op bus 1, terwijl mutatis mutandis hetzelfde geldt voor de Request teller in iedere toegangseenheid die behoort bij bus 1. Iedere lege tijdsleuf, d.w.z. een mogelijkheid tot het verzenden van data, die op bus 1 passeert, heeft tot gevolg dat de stand van de Request teller van bus 2 met één wordt verlaagd.

Wanneer de betreffende toegangseenheid data voor verzending op bus 1 ontvangt, wordt de inhoud van de Request teller van bus 2 overgedragen aan de Countdown teller van bus 1, en de Request teller van bus 2 wordt teruggesteld. De Countdown teller bevat hierdoor informatie omtrent het aantal niet gehonoreerde aanvragen vóórdat de betreffende toegangseenheid een datapakket ter verzending ontving, terwijl de Request teller vanaf dat moment de informatie gaat bijhouden omtrent het aantal nog niet gehonoreerde aanvragen nadat dat datapakket ter verzending werd aangeboden. Opdat de betreffende toegangseenheid dit datapakket kan verzenden moet er een request bit verzonden worden op bus 2, dit gebeurt door het met één verhogen van de tellerstand van de Outstanding Request teller van bus 2. Zodra de betreffende toegangseenheid de mogelijkheid krijgt om op bus 2 een request bit te verzenden, wordt de tellerstand van de Outstanding Request teller met één verminderd. In principe wordt er voor ieder te verzenden datapakket een requestbit verzonden. Als er op bus 1 een lege tijdsleuf voorbijkomt, wordt de tellerstand van de Countdown teller van bus 1 met één verlaagd en als de tellerstand van de Countdown teller hierdoor nul wordt, mag het datapakket in de eerstvolgende lege tijdsleuf gezonden worden.

Een bezwaar van het DQDB-protocol is dat de capaciteit van de bussen voor het verzenden van data niet optimaal wordt gebruikt, omdat een request bit altijd doorloopt tot het einde van de bus, zodat de situatie kan ontstaan dat vrije tijdsleuven worden gereserveerd wanneer dit niet meer nodig is, omdat de toegangseenheid die dit request bit verzond reeds zijn data heeft kunnen verzenden.

Opgemerkt wordt dat onlangs in de nog niet gepubliceerde Zwitserse octrooiaanvrage CH-A-00566/89-8 een protocol voorgesteld is dat in vakkringen bekend staat onder de naam D3Q protocol en dat beschouwd kan worden als een verbetering van het DQDB protocol. Hierbij wordt gebruik gemaakt van hetzelfde reserveringsmechanisme voor tijdsleuven als bij het DQDB-protocol. Een belangrijk verschil met het DQDB-protocol is echter dat request bits van een bus verwijderd kunnen worden wanneer zij overbodig zijn geworden doordat de aanvragende toegangseenheid al een mogelijkheid tot het verzenden van een datapakket heeft gekregen. Dit wissen van een request bit wordt op de volgende wijze gerealiseerd:

Iedere toegangseenheid houdt d.m.v. een Empty Slot teller het aantal op een bus passerende tijdsleuven bij waarvoor geen aanvraag is ingediend. De Empty Slot teller bevat dus informatie omtrent het aantal mogelijkheden tot zenden dat een toegangseenheid heeft doorgelaten. Als er, indien de tellerstand van de Empty Slot teller ongelijk nul is, d.m.v. een request bit in een tijdsleuf een aanvraag binnenkomt op de andere bus , dan kan, omdat er al eerder een mogelijkheid tot zenden, d.w.z.een lege tijdsleuf, door de toegangseenheid is doorgelaten, dit request bit worden gewist door dit terug te stellen. Tegelijkertijd wordt de tellerstand van de Empty Slot teller met één verlaagd, omdat er een mogelijkheid tot zenden gebruikt gaat worden.

Als de tellerstand van de Empty Slot teller gelijk aan nul is, wordt iedere binnenkomend request bit doorgelaten en wordt de tellerstand van de Request teller met één verhoogd. De beide tellers kunnen dus nooit tegelijkertijd een tellerstand met een waarde groter dan nul hebben. De Request teller bevat informatie omtrent het aantal nog niet gehonoreerde aanvragen voor lege tijdsleuven. Als er in deze toestand een lege tijdsleuf voorbij komt, wordt deze tijdsleuf doorgelaten en wordt de tellerstand van de Request teller met één verlaagd.

Om te voorkomen dat een enkele passerende lege tijdsleuf tot gevolg heeft dat in meerdere toegangseenheden het request bit wordt teruggesteld, wordt er gebruik gemaakt van een Handshake-protocol dat inhoudt dat ieder station, dat een lege tijdsleuf ontvangt en doorzendt, waardoor de tellerstand van de Empty Slot teller van die toegangseenheid met één wordt verhoogd, de ontvangst van deze lege tijdsleuf doorgeeft aan de in de transmissierichting voorafgaande toegangseenheid die deze lege tijdsleuf doorzond. Hiertoe wordt een request-bit in een tijdsleuf op de andere bus verzonden, hetgeen tot gevolg heeft dat de tellerstand van de Empty Slot teller in de voorafgaande toegangseenheid met één wordt verlaagd en het "handshake"-request bit wordt gewist.

Een voordeel van het D3Q-protocol ten opzichte van het DQDB-protocol is dat request bits nu niet de hele bus doorlopen en geen lege tijdsleuven meer reserveren zodra zij "hun" lege tijdsleuf zijn gepasseerd.

Als het D3Q-protocol gecombineerd zou worden met tijdsleuf-wistechnieken, zoals Destination Deletion, d.w.z. het leeg maken van een tijdsleuf als deze bij de bestemming is aangekomen, hetgeen gewenst kan zijn om enerzijds de efficiëntie van het gebruik van de transmissiekanalen nog verder te vergroten en anderzijds het gebruik van het D3Q-protocol in een ringstructuur mogelijk te maken, treedt echter een probleem op dat aan de hand van figuur 1 a,b,c zal worden toegelicht.

Figuur 1 toont bij wijze van voorbeeld een drietal toegangseenheden of stations 7, 8 en 9. Boven deze stations is steeds schematisch de bus 1 en onder de stations de bus 2 aangegeven, waarbij eveneens schematisch de tijdsleuven als rechthoeken getoond zijn, die verdeeld zijn in een eerste gedeelte waarin onder andere het request bit geplaatst kan worden, en een tweede gedeelte voor de data. Indien een van deze gedeelten in de figuur gearceerd is, betekent dit dat het respectievelijk data of een request bit bevat, terwijl het cijfer in het gearceerde gedeelte aangeeft voor welk station de data bestemd is of van welk station het request bit afkomstig is. De figuren 1 a, b, c tonen drie opeenvolgende stappen, waarbij steeds een tijdsleuf bij een volgend station is gearriveerd.

Stel dat, zoals getoond is in figuur la, station 7 data wil verzenden. Dit station zet daarvoor een request bit in een tijdsleuf die, gezien in de figuur, via de bus 2 naar links gaat. In de stations 8 en 9 wordt door dit request bit de tellerstand van de Request teller (RC) met één verhoogd, hetgeen is aangegeven met RC = 1. Vervolgens wordt aangenomen dat er via de andere bus een volle tijdsleuf arriveert met een datapakket dat bestemd is voor station 8.

Figuur 1b toont dat de toestand van station 9 niet verandert. Station 8 leest de inhoud van de tijdsleuf en wist deze (Destination Deletion) en verlaagt de tellerstand van de bij dit station behorende Request teller met één omdat een lege tijdsleuf, dus een mogelijkheid tot zenden, wordt doorgegeven. Vervolgens kan, zoals is getoond in figuur 1c, station 7 in deze lege tijdsleuf zijn data verzenden. In station 9 is in de Request teller echter nog steeds een aanvrage voor een lege tijdsleuf geregistreerd, terwijl station 7 de data reeds verzonden heeft. Op deze manier worden dus meer tijdsleuven gereserveerd dan nodig is, en neemt de effectieve capaciteit van de bus af.

Indien het D3Q-protocol in een ringstructuur, waarbij de uiteinden van elk van de bussen met elkaar gekoppeld zijn, toegepast zou worden, terwijl voorzien zou zijn in een mechanisme om de data-inhoud van een tijdsleuf te wissen, wanneer deze zijn bestemming bereikt heeft, zou dit tot grote problemen leiden omdat, zoals bovenstaand is beschreven, overbodig geworden request bits in Request tellers geregistreerd blijven hetgeen na verloop van tijd tot een reductie van de effectieve capaciteit, en uiteindelijk tot het volledig vastlopen van de communicatie op de ring zou leiden.

De uitvinding beoogt te voorzien in een oplossing voor dit probleem, waardoor het mogelijk wordt om via een communicatienetwerk met de bovenbeschreven configuratie, zowel in een ring structuur als in een structuur met bussen met een eindige lengte, de informatie te wissen in tijdsleuven die hun bestemming bereikt hebben, zonder dat dit tot een afname van de effectieve capaciteit van het netwerk leidt, maar daarentegen de capaciteit optimaal benut wordt.

De uitvinding voorziet daartoe in een werkwijze van voornoemde soort, waarbij in ten minste één toegangseenheid data in een tijdsleuf gewist kan worden en waarbij iedere toegangseenheid die data kan wissen ontvangen request bits kan terugstellen, waarbij in deze toegangseenheden voor het desbetreffende transmissiekanaal het aantal door die toegangseenheid terug te stellen request bits wordt bijgehouden, en waarbij een request bit op een transmissiekanaal door de toegangseenheid die dit request bit ontvangt, teruggesteld wordt wanneer het aantal door die toegangseenheid op dat kanaal terug te stellen request bits groter is dan het aantal nog door die toegangseenheid over dat kanaal te verzenden request bits.

De werkwijze volgens de uitvinding kan het beste begrepen worden wanneer deze wordt toegelicht aan de hand van een diagram dat een overzicht geeft van de diverse toestanden a - g waarin een toegangseenheid zich kan bevinden en dat vervolgens in het geval van een specifieke gebeurtenis voor elk van de genoemde toestanden aangeeft in welke actie deze gebeurtenis resulteert. Een dergelijk diagram is in het bijgaande toestandsschema getoond. Hierbij wordt met nadruk opgemerkt, dat dit schema alleen die toestanden, gebeurtenissen en acties toont waarin de werkwijze zich van het bekende DQDB- of D3Q-protocol onderscheidt, voor alle niet getoonde toestanden en gebeurtenissen geldt dat de acties welke daarvan het gevolg zijn dezelfde zijn als bij het oorspronkelijke DQDB- of D3Q-protocol.

In het toestandsdiagram is aangenomen dat de data via bus 1 worden verzonden en dat dus via bus 2 de request bits verzonden worden. Voor transmissie van data via bus 2 en van request bits via bus 1 verloopt de werkwijze echter op eenzelfde wijze. Verder is in het toestandsdiagram een onderscheid gemaakt tussen een viertal verschillende gebeurtenissen 1-4, die op kunnen treden wanneer een tijdsleuf een toegangseenheid passeert en die respectievelijk de volgende betekenis hebben: 1) Er is via bus 1 bij een bepaald station een volle tijdsleuf gearriveerd, deze is door dat station gelezen, leeg gemaakt en leeg doorgezonden; 2) Er is op bus 1 bij een bepaald station een volle tijdsleuf gearriveerd, deze is door dat station gelezen, leeg gemaakt en opnieuw gevuld; 3) Er is op bus 2 bij een bepaald station een tijdsleuf met een request bit gearriveerd; 4) Er is op bus 2 bij een bepaald station een tijdsleuf zonder een request bit gearriveerd.

Verder zijn in het diagram terwille van de duidelijkheid de volgende afkortingen voor de diverse tellers gebruikt, waarbij achter de afkorting tussen haken is aangegeven door gebeurtenissen op welke bus de tellerstand beïnvloed kan worden: RC : Request teller CD : Countdown teller RQ.ERASE : Request Erase teller OUTST.RQ.COUNT : Outstanding Request teller ESC : Empty Slot teller

Tenslotte is nog de volgende afkorting gebruikt: X : toestand is niet van belang.

Als een tijdsleuf door een bepaald station wordt leeggemaakt en leeg wordt doorgezonden (gebeurtenis 1) en bij dit station nog niet gehonoreerde aanvragen geregistreerd staan, hetgeen het geval is indien de tellerstand van de Request teller groter is dan 0 of die van de Countdown teller groter is dan 0, zoals getoond is in toestand a en d, dan is dit station gerechtigd tot het wissen van een request bit en wordt de tellerstand van de betreffende Request Erase teller met één verhoogd. Daarnaast worden de tellerstand van de Request teller en die van de Countdown teller op dezelfde wijze als in het originele protocol met één verlaagd. Wordt de tijdsleuf echter leeggemaakt wanneer de tellerstand van de beide tellers gelijk is aan nul (toestand c), dan gebeurt er bij het DQDB-protocol niets. Bij het D3Q-protocol wordt de tellerstand van de Empty Slot teller met één verhoogd, maar er wordt geen handshake-protocol uitgevoerd, hetgeen betekent dat de tellerstand van de Outstanding Request teller niet wordt verhoogd.

Wanneer bij een gebeurtenis 2 een bepaald station een tijdsleuf leegmaakt en deze weer zelf vult, hetgeen betekent dat er een datapakket te verzenden was en de tellerstand van de Countdown teller gelijk aan nul was (toestand b) dan wordt de tellerstand van de Request Erase teller ook met één verhoogd.

Een station waarvan de tellerstand van de Request Erase teller een waarde groter dan 0 heeft, kan evenveel request bits wissen als de waarde van de Request Erase teller aangeeft. Wanneer het betreffende station daarentegen zelf nog request bits te verzenden heeft, hetgeen wordt aangegeven doordat de tellerstand van de Outstanding Request teller groter is dan 0, dan kunnen request bits slechts onder specifieke voorwaarden worden gewist. Hiertoe worden eerst de tellerstand van de Outstanding Request teller en die van de Request Erase teller met elkaar vergeleken en wordt de hoogste tellerstand met de lagere of eventueel gelijke tellerstand verminderd. Tevens wordt, in het geval de passerende tijdsleuf een request bit bevat, de tellerstand van de Request teller met één verhoogd.

Is de tellerstand van de Request Erase teller de hoogste (toestand e), dan wordt een binnengekomen request bit gereset. Is de tellerstand van de Outstanding Request teller de hoogste (toestand g), dan blijft het request bit staan, of wordt een request bit geplaatst als dit nog niet geplaatst was. Indien de tellerstand van de Request Erase teller gelijk is aan die van de Outstanding Request teller, dan gebeurt er niets met het Request bit en wordt dit naar het volgende station doorgezonden.

Door middel van de uitvinding, waarbij tijdsleuf-wistechnieken met wachtrijprotocollen, zoals het DQDB en het D3Q-protocol, gecombineerd worden, wordt een protocol verkregen waarbij de capaciteit van het transmissiesysteem op een efficiëntere wijze benut wordt, doordat wordt voorkomen dat aanvragen onnodig in tellers van toegangseenheden blijven staan. Bovendien kan door de maatregelen volgens de uitvinding het principe van beide protocollen ook in een ringstructuur worden toegepast, hetgeen zonder deze maatregelen onherroepelijk tot grote problemen zou leiden.

Claims (3)

1. Werkwijze voor het overdragen van informatie in de vorm van data-pakketten in een communicatie netwerk dat een tweetal unidirectionele transmissiekanalen met tegengestelde transmxssierichtingen omvat en een reeks opeenvolgende toegangseenheden, die elk gekoppeld zijn met zowel het eerste als het tweede transmissiekanaal, waarbij informatie onder besturing van kloksignalen resp. van de eerste naar de laatste met het ene transmissiekanaal verbonden toegangseenheid en van de laatste naar de eerste met het andere transmissiekanaal verbonden toegangseenheid verplaatst wordt en waarbij opeenvolgende tijdsleuven gegenereerd worden die steeds eenzelfde tevoren bepaald aantal kloksignaalperiodes omvatten in welke tijdsleuven ten minste een aantal informatie bits kan worden geschreven, waarbij een toegangseenheid die een datapakket wil verzenden een request bit stelt in een tijdsleuf in het andere transmissiekanaal dan het kanaal waarin het datapakket verzonden moet worden en waarbij in iedere toegangseenheid het aantal gepasseerde request bits en het aantal nog door die toegangseenheid te verzenden request bits wordt bi3gehouden, met het kenmerk, dat in ten minste één toegangseenheid data in een tijdsleuf gewist kan worden en dat iedere toegangseenheid die data kan wissen ontvangen request bits kan terugstellen, dat in deze toegangseenheden voor het desbetreffende transmissiekanaal het aantal door die toegangseenheid terug te stellen request bits wordt bijgehouden, en dat een request bit op een transmissiekanaal door de toegangseenheid die dit request bit ontvangt, teruggesteld wordt wanneer het aantal door die toegangseenheid op dat kanaal terug te stellen request bits groter is dan het aantal nog door die toegangseenheid over dat kanaal te verzenden request bits.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat elk van de transmissiekanalen in een ringstructuur bedreven wordt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat in iedere toegangseenheid voor elk van de transmissiekanalen het aantal gepasseerde lege tijdsleuven wordt bijgehouden.