NL9401978A - Transmissiesysteem voor datacellen in een lokaal net. - Google Patents

Description

Transmissiesysteem voor datacellen in een lokaal net

A. ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft betrekking op een transmissiesysteem voor deoverdracht van aan lokale stations aangeboden datacellen naar eencentraal station, en van aan dat centrale station aangebodendatacellen naar de lokale stations.

Een dergelijk systeem is het onderwerp van een eerdereoctrooiaanvrage ten name van aanvraagster. De inhoud van dieoctrooiaanvrage, Nederlands aanvragenummer 9401697, wordt geacht tezijn geïncorporeerd in de onderhavige aanvrage.

De onderhavige uitvinding beoogt in het bijzonder, echter nietuitsluitend, een verbetering te zijn van het eerdere systeem, in hetbijzonder inzake de robuustheid (fouttolerantie) ervan. Het eerderesysteem werkt namelijk alleen correct indien geen transmissiefoutenoptreden. Treden die wel op, dan ontstaat een probleem dat door hetsysteem niet automatisch wordt opgelost.

In het eerdere systeem wordt in elk lokaal station, steeds als aandat lokale station een datacel wordt aangeboden, deze tijdelijk in eencelbuffer opgeslagen en wordt in een register een eerste teken(bijvoorbeeld een "l"-bit) ingeschreven. Als aan het lokale stationeen leeg tijdslot wordt aangeboden wordt in het register een tweedeteken (bijvoorbeeld een "0"-bit) ingeschreven. De registers —in ge¬noemde aanvrage "cel aankomst bit (CAB) buffers" genoemd— van delokale stations worden periodiek uitgelezen en de inhoud ervan wordtin de vorm van registercodes naar het centrale station overgedragen,bijvoorbeeld vier registercodes in één tijdslot. Het centrale stationzendt na ontvangst van de registercodes van de lokale stations, aan dehand van de plaats van de eerste tekens ("1") in die registercodes,permitcodes naar de lokale stations. Die permitcodes regelen welklokale station, aangegeven door de waarde van die permitcode, eendatacel naar het centrale station mag overdragen.

Als in de transmissie van de registercodes één bitfout voorkomt, kandie worden gedetecteerd en hersteld door middel van een "CyclicRedudancy Check" (CRC) veld in het slot. Meer bitfouten kunnen welworden gedetecteerd maar niet hersteld. Als bij aankomst aan hetcentrale station een dergelijke meervoudige fout wordt gedetecteerd ineen slot dat registercodes van lokale stations bevat, kan, daar hetdoor de lokale stations opnieuw laten genereren van de registercodeserg complex is, de inhoud van dat slot het beste worden vernietigd. Inde lokale stations moet dan echter de behandeling van de datacellendie daar gebufferd zijn in afwachting van een (hun) permitcode, aan desituatie in het centrale station —die immers door het vernietigen vande niet-correct overgedragen registercodes ingrijpend gewijzigd is—worden aangepast.

Ook in de overdracht van permitcodes, van het centrale station naarde lokale stations, kunnen fouten optreden. Als in het slot waarin depermitcode wordt overgedragen slechts één bitfout voorkomt, kan diegecorrigeerd worden; als het meer fouten zijn, kan alleen wordengedetecteerd dat er bitfouten zijn, echter kunnen die niet wordenhersteld. In dat geval wordt de inhoud van het tijdslot, inclusief depermitcode, vernietigd. Ook in dat geval moet de verwerking van dedatacellen in de lokale stations worden aangepast, zodat de fout nietin het systeem blijft doorwerken.

Het aanpassingsmechanisme in de lokale stations is het onderwerp vandeze aanvrage.

B. SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Voor de volgende beschouwing, waarop de uitvinding is gebaseerd,raadplege men ook genoemde geïncorporeerde aanvrage, in het bijzonderde figuren en figuurbeschrijving. Gesteld dat een datacel X bij eenlokaal station arriveert t tijdsloten nadat de laatste registercode—waarvan de bits de aankomsttijden van de datacellen representeren—naar het centrale station is verzonden. De registratiebit van dezedatacel X wordt pas —als deel van de registercode— verzonden als hetregister vol is. Als de frametijd, dat is de tijd, uitgedrukt intijdsloten, die nodig is om het register te doorlopen, wordtvoorgesteld door T, wordt de eerstvolgende registercode, inclusief hetregistratiebit van datacel X, verzonden na (T-t) tijdsloten, gerekendvanaf de aankomsttijd van datacel X. In het centrale station worden de registercodes van alle lokale stations ingevoerd in schuifregisters.Per tijdslot schuiven de bits één bitplaats op en steeds als een bit-waarde (bijvoorbeeld) "1" is, wordt een permitcode voor één lokaalstation gegenereerd. Bij meer "concurrende" "1"-bits —duidend opgelijktijdig bij verschillende lokale stations gearriveerdedatacellen— worden opeenvolgende permitcodes voor de betreffendelokale stations gegenereerd. Zonder concurrerende "l"-bits wordt naeen tijd t de permitcode verzonden die betrekking heeft op datacel X.De totale wachttijd in het lokale station (T-t) en in het centralestation (t) is dus (T-t)+t-T, ofwel gelijk aan de frametijd. Behalvemet de (buffer)wachttijd, moet ook rekening worden gehouden met delooptijdvertragingen door de fysieke verbindingen tussen het lokalestation en het centrale station en vice versa. In een optimaalgeconfigureerd systeem wordt de slottijd zo gekozen dat de totalelooptijd gelijk is aan de frametijd T. De totale wacht- en looptijd-vertraging bedraagt dus 2*T. Op deze observatie berust de onderhavigeuitvinding, die zich ten doel stelt het nadeel van de foutgevoeligheidvan het bekende systeem (en soortgelijke systemen) te ondervangen.

Het transmissiesysteem volgens de uitvinding omvat behalve de reedsgenoemde cel buffer —hierna cel aankomst buffer (CAB) genoemd—tevens een cel vertrek buffer (CDB). Verder wordt de lengte van hetcel aankomst register (CAR) —in de eerdere aanvrage "CAB (-celaankomst bit) buffer" genoemd— verdubbeld, waardoor de doorlooptijdvan de bits door het CAR 2*T tijdsloten is.

In het CAR vertoeft het oudste bit dus 2*T tijdsloten; de oudste,voor verzending meest gerede datacel vertoeft dan 2*T in de CAB. Teverwachten is dat de permitcode die betrekking heeft op die oudstedatacel op datzelfde moment bij het betreffende lokale stationarriveert. Alleen als de oudste datacel 2*T tijdsloten geleden methetzelfde tijdslot bij het betreffende lokale station arriveerde alsandere datacellen bij andere lokale stations (de hiervoor genoemde”concurrentie"-situatie), waardoor het centrale station gedwongen isde permitcodes voor de gelijktijdig gearriveerde datacellen na elkaarte genereren kan de permitcode één of enkele tijdsloten uitblijven.

Als de permitcode inderdaad op het verwachte moment komt, wordt deoudste, voor verzending meest gerede datacel op de lijn gezet naar hetcentrale station. Als de permitcode nog even uitblijft, wordt deoudste datacel naar het genoemde cel vertrek buffer (CDB) overgeheveld totdat, één of enkele tijdsloten later, alsnog een voor dat stationbestemde, op die datacel betrekking hebbende, permitcode arriveert,waarna de datacel vanuit de CDB op de lijn naar het centrale stationwordt gezet. Zolang als er pennitcodes worden ontvangen die niet voorhet betreffende station bestemd zijn, blijft de datacel in de CDB. Naontvangst van een voor dat station bestemde permitcode wordt dedatacel verzonden. Als er op zeker moment echter een "lege" permitcode(een tijdslot met een leeg permitcodeveld, althans' een permitcodeveldwaarin door het centrale station (opzettelijk) een waarde is gegevenmet de door de lokale stations herkenbare betekenis "voor geen enkellokaal station bestemd”) arriveert, is dit een teken dat er in detransmissie van hetzij de permitcodes, hetzij, reeds daarvóór, bij detransmissie van de registercode, iets mis is gegaan. In dat gevalwordt de datacel in de CDB vernietigd, daar de op die datacelbetrekking hebbende permitcode kennelijk teloor is gegaan. Ookeventuele andere datacellen in de CDB worden vernietigd daar voor elkvan die datacellen in de CDB een permitcode werd verwacht; als diepermitcodes blijkbaar verloren zijn gegaan (hetgeen blijkt uit degearriveerde lege permitcode), worden alle met die verloren geganepermitcodes overeenkomende datacellen prijsgegeven.

Opgemerkt wordt dat de onderhavige aanvrage niet uitsluitend eenverbetering beoogt te zijn van het transmissiesysteem uit genoemdeeerdere aanvrage van aanvraagster, maar ook een verbeterde fouttole-rantie beoogt te bieden voor andere transmissiesystemen (zie refe¬renties van genoemde eerdere aanvrage) waarin aankomsten van data¬cellen aan een lokaal station worden geregistreerd in een cel aankomstregister, elk lokale station de in het cel aankomst register inge¬schreven tekens naar het centrale station overdraagt en het centralestation daarna permitcodes naar de lokale stations overdraagt. Volgensde onderhavige uitvinding wordt dus een voor verzending gerede datacelaan een cel vertrek buffer (CDB) overgedragen als de op die datacelbetrekking hebbende permitcode niet werd ontvangen, of wordt de voorverzending gerede datacel aan het centrale station overgedragen als deop die datacel betrekking hebbende permitcode wèl werd ontvangen.Indien de voor verzending gerede datacel naar de cel vertrek bufferwerd overgedragen, blijft die datacel in de cel vertrek buffer zolanger geen voor het betreffende lokale station bestemde permitcodesworden ontvangen. Na ontvangst van een voor dat lokale station bestem- de peraitcode echter wordt die in de cel vertrek buffer vertoevendedatacel alsnog naar het centrale station overgedragen; die datacel,tezamen met eventuele andere datacellen in de cel vertrek buffer,wordt daarentegen vernietigd zodra een "lege" peraitcode wordt ontvan¬gen die door het centrale station (opzettelijk) aan geen enkel lokaalstation werd geadresseerd en die door de lokale stations ook alszodanig wordt herkend.

Hierna wordt de uitvinding aan de hand van een aantal figuren naderuiteengezet.

C. UITVOERINGSVOORBEELDEN

Ook het onderstaande maakt gebruik van de inhoud van de bovengenoemdegeïncorporeerde aanvrage van aanvraagster.

Figuur 1 toont schematisch een lokaal station met een cel aankomstbuffer (CAB), een cel aankomst register (CAR) en een cel vertrek buf¬fer (CDB), waarbij voor de duidelijkheid is uitgegaan van een frame-lengte van slechts vijf tijdsloten (in de praktijk is dat bijvoorbeeld72 tijdsloten).

Figuur 2 illustreert de werking bij foutloze werking, figuur 3 bijeen fout in de overdracht —van het centrale naar het lokale station—van een peraitcode en figuur 4 bij een fout in de overdracht —van hetlokale naar het centrale station— van de registercode.

Figuur 1 toont een lokaal station waaraan op verschillende tijdslotendatacellen arriveren. Deze worden gebufferd in een cel aankomst buffer(CAB). Steeds als in een tijdslot geen datacel arriveert wordt in eencel aankomst register (CAR) —een schuifregister— een "0"ingeschreven, terwijl steeds als wèl een datacel arriveert een "1”wordt geregistreerd (andere codes zijn natuurlijk evengoed mogelijk).Steeds na vijf tijdsloten (frametijd T) worden van alle lokalestations de registercodes —door een in de figuur "MAC (Medium AccessControl) info slot" genoemd'—, bestaande uit de laatste (meestrecente) vijf in het CAR geregistreerde bits, op de lijn naar hetcentrale station gezet. Aldaar worden ze omgezet in permitcodes voorde verschillende lokale stations waar datacellen arriveerden. De volg¬orde van die permitcodes komt overeen met de plaats van de "l"-bits inde registercodes van de verschillende lokale stations. Als het"oudste" —in de figuur meest rechtse— bit een "1" is, wordt de"oudste" --in de figuur meest rechtse— datacel op de lijn naar het centrale staiton gezet als op datzelfde moment de te verwachtenpermitcode voor dat station arriveert. Als die permitcode uitblijftwordt de datacel overgeheveld naar een cel vertrek buffer (CellDeparture Buffer, CDB), waar de datacel verblijft totdat een voor hetlokale station bestemde permitcode ontvangen wordt.

Figuur 2 toont twee lokale stations, A en B, beide voorzien van eenCAB, een CAR en een CDB. Er wordt getoond dat twee tijdframes geleden(2*T - 10 tijdsloten) zowel bij A als B een datacel arriveerde,gerepresenteerd door een "X" in de CABs van beide stations A en B opde meest rechtse lokatie in de CABs, alsmede door een "1" op de meestrechtse lokatie in het CAR.

Op dit moment kunnen, onder besturing van die meest rechtse ttlM inbeide CARs de datacellen in beide CABs worden overgedragen naar deCDBs. Inmiddels echter zijn de —10 tijdsloten geleden verzonden—registercodes in het centrale station verwerkt tot permitcodes diejuist op dit moment weer bij de lokale stations A en B terug zijn, datwil zeggen, twee direkt opeenvolgende permitcodes, één voor A en éénvoor B (die voor B komt dus één tijdslot later dan die voor A, eenkeuze die in het centrale station is gemaakt). Door de ontvangst vande permitcode voor station A zendt dit station de datacel niet naar deCDB, maar, per eerstvolgend tijdslot, de lijn op naar het centralestation. In station B wordt de datacel wèl in de CDB opgeslagen, daarde te verwachten permitcode voor station B op zich laat wachten. Eéntijdslot later echter arriveert de permitcode voor station B (ziesubfiguur (2)) en wordt ook de tijdelijk in de CDB opgeslagen datacelde lijn opgezonden.

Het volgende tijdslot gebeurt er niets —in geen van beide stationsheeft de bit op de (rechter) eindlocatie van de de CAR de waarde "O",terwijl met dat tijdslot alleen een "lege" permitcode verschijnt. Hetdaarop volgende tijdslot wordt een permitcode voor B ontvangen dieervoor zorgt dat de oudste datacel in de CAB van station B de lijnwordt opgestuurd; doordat er geen tijdverschil is tussen hetverschijnen van een "l"-bit op de eindlocatie van de CAR van station Ben het verschijnen van een permitcode voor B, hoeft de datacel niettijdelijk te worden opgeslagen in de CDB.

Figuur 3 toont de situatie waarin ten gevolge van een fout in detransmissie van een permitcode een datacel moet worden vernietigd,waardoor als het ware de balans tussen de te verzenden datacellen en de permitcodes wordt gehandhaafd. In deze figuur worden alleen de CAB,CAR en CDB van station A getoond, en wel op vijf achtereenvolgendetijdsloten, in de subfiguren (1)...(5).

Uitgegaan wordt van de situatie dat de eindpositie van de CAR een”l”-bit bevat. Op dat moment is een permitcode voor A of —zie desituatie van figuur 2— een permitcode voor een ander station teverwachten. Daar de permitcode voor een ander station, namelijk B,bedoeld is, wordt de datacel in de CDB geplaatst. Eén tijdslot later—zie (2)— wordt een permitcode ontvangen die verminkt is ("#"): dewaarde wordt door station A beschouwd als bestemd voor een anderstation (maar ook de andere stations zullen deze permitcode nietherkennen, zodat geen enkel station een datacel verzendt). De datacelin de CDB van station A blijft dus in die CDB. Veer een tijdslot later—zie (3)— ontvangen de lokale stations een permitcode bestemd voorstation C, waarop C een datacel verstuurt; de datacel in de CDB vanstation A blijft daarin zitten. Als op het volgende tijdslot —zie(5)— echter een "lege" permitcode komt ("—"), detecteert station Adaaraan dat de verwachte permitcode niet meer komt (blijkbaar had deverminkte permitcode de waarde "A" moeten hebben) en wordt,terwille van een blijvend evenwicht tussen de datacellen en depermitcodes —immers die moeten over het geheel genomen gelijk aanelkaar zijn—, de datacel in de CDB vernietigd (discarded). Mochteneventueel inmiddels meer datacellen in de CDB zitten, dan worden dieook vernietigd; immers ook hun permitcodes moeten —blijkens deverschenen lege permitcode— onderweg verloren zijn gegaan.

Figuur 4 toont het verloop bij het optreden van een fout in eenvoorgaande transmissie van de registercode. Ook hier is alleen stationA getekend en is de situatie voor vijf achtereenvolgende tijdslotenweergegeven in de subfiguren (1)...(5).

Uitgegaan wordt van de toestand dat zich in de CAB drie datacellenbevinden en de twee oudste bits in het CAR de waarde "1" hebben. Alser in de transmissie van de registercode (met in deze voorbeelden eenlengte van vijf bits) een niet-corrigeerbare fout is opgetreden,kunnen dus meer achtereenvolgende permitcodes ontbreken, namelijkevenveel als er "l"-bits in de registercode voorkwamen. In de figuur worden een aantal opeenvolgende permitcodes gestuurd ("CDB---"), waarvan echter geen ervan station A als adres heeft (terwijl A tocheen voor hem bestemde permitcode verwacht, daar de meest rechtse bit

in de CAR een "1" is). Omdat de verwachte permitcode voor station Adrie achtereenvolgende tijdsloten uitblijft, worden de drie datacellen"X" in de CAB achtereenvolgens overgeheveld naar de CDB. Omdat echterna ontvangst van de —niet voor A bestemde— permitcodes C,D en B eenlege permitcode volgt worden de datacellen in de CDB

vernietigd. Het mechanisme is in feite hetzelfde als dat wat in figuur3 werd beschreven.

D. REFERENTIES

Nederlands Octrooiaanvrage 9401697; nog niet gepubliceerd bijindiening van de onderhavige aanvrage. De inhoud van deze referentiewordt geacht deel uit te maken van de onderhavige aanvrage.

Claims (2)

1. Transmissiesysteem voor de transmissie van aan lokale stationsaangeboden datacellen naar een centraal station, waarbij aankomsten van datacellen aan een lokaal station wordengeregistreerd in een cel aankomst register (CAR); waarbij elk lokale station in het cel aankomst register ingeschreventekens naar het centrale station overdraagt, en het centrale stationdaarna permitcodes naar de lokale stations overdraagt, inhoudende depermissie om een voor verzending gerede datacel over te dragen; waarbij de voor verzending gerede datacel aan een cel vertrek buffer(CDB) wordt overgedragen, als geen op die datacel betrekking hebbendepermitcode werd ontvangen, of waarbij de voor verzending gerededatacel aan het centrale station wordt overgedragen, als wèl een ópdie datacel betrekking hebbende permitcode werd ontvangen; waarbij, indien de voor verzending gerede datacel naar de cel vertrekbuffer werd overgedragen, die datacel in de cel vertrek buffer blijftzolang geen voor het betreffende lokale station bestemde permitcodewordt ontvangen, waarbij echter die in de cel vertrek buffervertoevende datacel alsnog naar het centrale station wordt overgedra¬gen na ontvangst van een voor dat lokale station bestemde permitcode,terwijl die datacel daarentegen wordt vernietigd zodra, indien diedatacel nog in het cel vertrek buffer vertoeft, een lege permitcodewordt ontvangen, dat wil zeggen een permitcode die door het centralestation aan geen enkel lokaal station werd geadresseerd.

2. Transmissiesysteem volgens conclusie 1, waarbij, als aan een lokaalstation een datacel wordt aangeboden, deze in een cel aankomst buffer(CAB) wordt opgeslagen en in een cel aankomst register (CAR) een tekenmet een eerste waarde ("1") wordt ingeschreven, terwijl als een leegtijdslot wordt aangeboden in dat cel aankomst register een teken meteen tweede waarde (”0") wordt ingeschreven, waardoor aldus elk in hetcel aankomst register ingeschreven teken met de eerste waarde ("1")een datacel representeert; waarbij elk lokale station, eens per frame van T tijdsloten, een metde laatste T in het cel aankomst register ingeschreven tekens over¬eenkomende registercode naar het centrale station overdraagt, waarna het centrale station aan de hand van de plaats van de tekens met deeerste waarde in de van de verschillende stations ontvangen regis- tercodes, permitcodes naar de lokale stations overdraagt, inhoudendede permissie om een voor verzending meest gerede datacel over tedragen; waarbij het cel aankomst register in elk lokaal station cel tenminste2*T tekens kan registreren; waarbij, indien het teken dat in het cel aankomst register de voor deverzending meest gerede datacel representeert een zekere locatie indat cel aankomst register bereikt, de voor verzending gerede datacelwordt overgedragen, hetzij aan een cel vertrek buffer (CDB), namelijkals op dat moment geen voor dat lokale station bestemde permitcodewordt ontvangen, hetzij naar het centrale station, namelijk als op datmoment wèl een voor dat lokale station bestemde permitcode wordtontvangen; waarbij, indien de voor verzending meest gerede datacel naar de celvertrek buffer werd overgedragen, die datacel in de cel vertrek bufferblijft zolang, tijdens volgende tijdsloten, permitcodes voor anderelokale stations worden ontvangen, terwijl die datacel wordt vernietigdindien een lege permitcode wordt ontvangen, terwijl daarentegen de inde cel vertrek buffer vertoevende datacel alsnog naar het centralestation wordt overgedragen na ontvangst van een permitcode die bestemdis voor het onderhavige station.