NO832656L - Datakommunikasjons-system. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår lokalnett-systemer for bruk i datamaskin- og kontorautomasjon-systemer og er mer spesielt rettet mot kollisjonskontroll-arrangementer for bruk i slike systemer.

Lokalnett består i grunntrekkene av en felles kommunikasjonsvei til hvilken det er koblet forskjellige utstyr som har behov for å kommunisere. Utstyr forbundet med kommunikasjonsveien eller -mediet består typisk av datamaskiner, mikro-prosessorer, datamaskin-terminaler, tekstbehandlings-utstyr, faksimile-utstyr og taleterminaler sammen med porter til offentlige og andre eksterne kommunikasjonsnettverk.

Kommunikasjonsveien strekker seg vanligvis over avstander

i områder fra 0,1 til 10 km og er ideelle for bruk i kontor-bygninger som en permanent installert kommunikasjon.s-infrastruktur. Kommunikasjonsveien består av et transmisjons-medium og et sett grensesnitt-enheter for tilkobling av abonnenter. Transmisjonsmediet kan være en koaksial kabel,

et tvunnet ledningspar, en optisk fiber, en radio- eller infrarød-kommunikasjonskanal eller lignende. Hver grensesnitt-enhet tilpasser inn/ut-strukturen hos abonnenten til kommunikasjonsvei-protokollen. Kommunikasjonsveien kan enten ha form av en ring av den type som er vist i britisk patentskrift 1 168 476 eller en passende terminert transmisjons-linje av den type som er vist i britisk patentskrift 1 314 810.

Transmisjons-protokoller for kommunikasjonsveier arbeider enten på basis av pakke-svitsjing eller på multipleks-basis med tidsdeling. De pakke-svitsjede arrangementer er ideelle ved transmisjons-systemer i porsjonsmodus (burst mode) ,. slik det kreves for behandling av inn/ut-terminalfordringer i et datamaskin-system, mens multipleks arrangementer med tidsdeling er ideelle for mer kontinuerlig informasjons-transmisjon, slik det kreves i telefon-forbindelser. For å være fordelaktig i sammenheng med en infrastruktur for integrert kommunikasjon, bør lokalnett-systemet være istand til å håndtere kravene

både ved porsjonsmodus og ved transmisjon av telefon-typen.

De enkleste transmisjons-protokoller for slike systemer omfatter en konflikt-protokoll hvor hver grensesnitt-enhet uavhengig avgjør når den skal sende en adressert informasjons-pakke. Med et slikt enkelt system foreligger den mulighet at grensesnitt-enhetér som behandler nettopp ankommende pakker kan ødelegge de overføringer som allerede er igang. I dette tilfelle sier man at det skjer en kollisjon. Det kan brukes alternative arrangementer for å redusere dette problem, da alle grensesnitt-enheter kan innrettes til å avføle om mediet er opptatt før de sender. Overføringer blir hindret når mediet blir funnet å være opptatt. Det forekommer imidlertid fremdeles kollisjoner som følge av at kommunikasjonsmediet har en forsinkelse som ikke er lik null når det gjelder forplantningen mellom grensesnitt-enheter. Noen av de enklere systemer tillater at kolliderende pakker løper slik at de blir fullført, hvilket selvsagt reduserer den effektive kapasitet

i kommunikasjons-systemet. Eventuelt kan grensesnitt-enhetene være innrettet til å avføle kommunikasjonsmediet før og under overføring. Hvis en kollisjon detekteres blir overføringen øyeblikkelig avsluttet. Denne prosedyre reduserer den tid som går tapt som følge av overføringen av kolliderende pakker, og typisk kan de kolliderende grensesnitt-enheter sette' opp en ny tidsplan for en gjentatt overføring av pakken på et senere tidspunkt, hvilket er forskjellig for hver grensesnitt-enhet i systemet.

Slike arrangementer har det hovedproblem at det kan fore-komme et bredt område av forsinkelser når det felles kommunikasjonsmedium anropes eller påkalles. Dette er spesielt en ulempe når datameldinger som omfatter en rekke datapakker eller kontinuerlig kommunikasjon må tas hånd om av lokalnett-systemet. Problemene forsåvidt angår multipakke-datameldinger kan løses ved å anvende store buffer-lagere for å sette sammen meldingen igjen efter overføring i pakkeform i grensesnitt-utstyret. I tilfelle av kontinuerlige kommunikasjonsmetoder som er nødvendig ved talekommunikasjon er imidlertid problemene særlig vanskelige å overvinne som følge av restrik-sjoner som oppstår ved forskjellige nettverk-standarder. Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et lokalnett-system som innbefatter et kollisjons-konflikt-arrangement som reduserer de forsinkelses-variasjoner som opptrer når man oppnår adgang til kommunikasjonsmediet, og tilveiebringer en mer rettferdig betjeningsrekkefølge.

I henhold til oppfinnelsen er det tilveiebrakt et data kommunikasjons-system som omfatter et kommunikasjonsmedium med et flertall abonnenters grensesnitt-enheter koblet til mediet, hvor hver grensesnitt-enhet omfatter en dataoverførings-anordning for sending av datasignaler inn i mediet, og en datamottagnings-anordning for mottagning av datasignaler fra mediet, og en mediumholde-anordning koblet til overførings-anordningen og til mottagnings-anordningen, samt innrettet til å påtrykke et særskilt prioritetssignal på kommunikasjonsmediet når dette er fritt eller ledig. Mottagnings-anordningen omfatter en innretning til å detektere om flere enn e'n grensesnitt-enhet samtidig anroper eller søker avgang til kommunikasjons-mediet, og til å eliminere et medium-holdeanrop når

prioritetsnivået av signalet i mediet er høyere enn prioritetsnivået for den anropende grensesnitt-enhet.

I tilfelle av ikke samtidige anrop omfatter stasjonen en anordning til å utsette anropet inntil alle de tidligere samtidige anrop er blitt tilfredsstilt.

Det særskilte prioritetssignal er typisk et binær-tall

som angir a) et mål på den tid som stasjonen har ventet,

b) et tall som er særskilt for stasjonen og er tilforordnet for dette formål eller c) en kombinasjon av a efterfulgt av

b, utsendt i rekkefølge under et medium-holdeanrop. Hver bit i prioritets-nummeret blir påtrykket mediet i form av en likestrøm eller i bærebølgeform under en forutbestemt varig-het på 2d, hvor d er kommunikasjonsmediets forplantnings-eller gangforsinkelse. Hver grensesnitt-enhet omfatter en komparator-anordning innrettet til å sammenligne tilstanden av hver bit i prioritets-nummeret i mediet under mediumholde-anropsperioden. Når den mest signifikante "0" i grensesnitt-utstyrets prioritetsnummer faller sammen med en ikke-"0"-tilstand i mediet, vil vedkommende grensesnitt-utstyr avslutte sitt anrop. I situasjoner med samtidig holdeanrop vil følgelig 50 % av konfliktene bli løst ved å bruke det første siffer i prioritetsnummeret, 75 % bli løst ved å .'bruke det annet siffer i prioritetsnummeret og 87?% ved å bruke det tredje siffer i prioritetsnummeret.

Valget av binærtall eller -nummer i henhold til de ovenfor definerte kriteria ved anvendelse av a).gir på den nærmeste tidsenhet i stasjonsklokken den nøyaktige anrops- eller søker-rekkefølge, b) sikre betjening av en gruppe som anroper sammen før nykommere, men danner ikke noen kø av gruppen eller c) behandler den situasjon hvor to stasjoner har anropt innenfor samme tidsenhet for stasjonsklokken.

Den mest bekvemme signalerings-bølgeform for konflikt-løsning er likestrøm da denne lett kan gjøres additiv med hensyn på spenningsnivå og er utsatt for neglisjerbar svek-ning. Imidlertid kan hvilken som helst bølgeform .anvendes så lenge det er mulig å avføle mer enn en "1"-tilstand.

Hastigheten av konflikt-signaleringen må være slik at forsinkelser fra den ene ende av mediet eller en annen blir tatt i betraktning, hvilket typisk resulterer i 5 til.10 ysek. pr. bit pr. kilometer avstand.

Oppfinnelsen vil fremgå tydeligere av den følgende beskrivelse i tilknytning til tegningene, hvor figur 1 viser systemet i blokkform, figur 2 viser en typisk bølgeform-.sekvens og figur 3 viser et flytdiagtam for mediumholde-operasjoner utført av en grensesnitt-enhet.

Den viste utførelse i henhold til oppfinnelsen bruker en koaksial-kabel COCM som kommunikasjonsmedium og denne kabel er terminert med sin karakteristiske impedans CIA og CIB ved hver ende. Til kommunikasjonsmediet er det koblet en rekke grensesnitt-enheter I/FA, I/FB, I/FC, I/FD. I/FE, I/FF, I/FG og I/FX som tilpasser de forskjellige abonnent-terminaler i lokalnettet til kommunikasjonsmediet COCM. Kommunikasjonsmediet arbeider på multipleks-basis med tidsdeling med 30 dupleks kanaler som arbeider med en hastighet 5Mb/s. Hver kanal kan anvendes på dupleks måte med frem- og tilbake-subkanaler eller eventuelt bruke kanalen i hver retning. For data gir hver full tidsluke plass for en tekstlinje. De terminaler som kobles til systemet vil selvsagt variere av-hengig av behovene i systemet. Typiske mikroprosessor-baserte terminaler såsom MPT kan forbindes med mediet likesom masse-data-lagerutstyr MTE. På lignende måte muliggjør digitale telefoner DTA og DTB talekommunikasjon i tillegg .til behandling av datamaskin-baserte data. Dessuten kan det an-ordnes dedikerte stasjoner for spesielle formål såsom (i) digital telefon-konferanser, (ii) nummersending med for-kortet kode og (iii) ekstern tilkobling til offentlige eller private kommunikasjonsnettverk ETE (iv) taleinnspilling (v) regnskap for lokalnett-bruk og (vi) protokoll-omvandlings-stasjoner. Databehandlings-stasjonene kan åpenbart omfatte (i) tekstbehandlings-enheter. (ii) aksess-enheter til datamaskin-systemer basert på stormaskin (iii) linjeprintere (iv) faksimile-utstyr FE, (v) akustiske koblere for over-føring av data over det offentlige telefonnett og (vi) data-baser DBE for masselagring.

Hvert utstyr som kobles til lokal-nettet blir tilpasset ved hjelp av sin egen dedikerte grensesnitt-enhet som<*>kan være skreddersydd til utstyret sett fra et lokalnett-synspunkt, ved bruk av et diskret utstyrs-prioritetsnummer. Dette nummer kan være det samme som system-utstyrsnummeret eller det kan være forskjellig fra dette. Utstyrs-prioritetsnummeret kan bruks til å løse samtidige anrop på kommunikasjonsmediet og de særlig fordeler som dette medfører vil fremgå tydeligere ved betraktning av systemets operasjon.

Metoden ( figur 2)

Hver stasjon overvåker den felles linje kontinuerlig og ved hvert anrop kan den skjelne mellom en ledig linje (nivå 0), et enkelt anrop (nivå 1) og flere anrop (nivå 2).

Hvis linjen ved det forutgående anrop kommer i nivå 2 så vet den ventende stasjon at to eller flere er i konflikt og vil ikke anrope eller søke annen gang når linjen blir ledig, dvs. den venter i påvente av den gruppe som allerede er i konflikt.

Når den ventende stasjon detekterer nivå 1 ved et anrop vet den at den siste i den foregående gruppe blir betjent og når linjen blir ledig kan den påtrykke sitt signal.

Hvis dette resulterer i nivå 1 på linjen efter en passende sikringstid, vet denne stasjon at den er den eneste søker eller anroper og begynner, sin trafikk-transaksjon enten i form av enkeltporsjoner eller på multipleks-basis.

Hvis nivå 2 detekteres vet stasjonen at den er i konflikt med en eller flere andre, hvilket viser at en løsning må finnes før trafikk kan sendes.

Med sikte på konfliktløsning har hver stasjon et binær-tall som i avhengighet av systemkravene kan omfatte ett eller flere punkter:

A) Et mål for den'tid som stasjonen har ventet, hvilket bekvemt blir oppnådd ved å telle ved klokketakten. B) Et tall eller nummer som er spesielt for stasjonen og tilforordnet nettopp for dette formål.

C) En kombinasjon av A efterfulgt av B.

Ved deteksjon av konflikt (nivå 2) vil vedkommende stasjoner påtrykke på linjen under en fastsatt og tilstrekkelig tid, den første bit i deres binær-nummer og vil oppføre seg som følger:

Følgelig vil nuller (0) ved nærvær av andre enere (1) bevirke at stasjonen går ut av konflikten og efterlater en stasjon som kan starte sin transaksjon, idet de som har trukket seg har prioritet i forhold til nykommere.

Valget av binærtall A B eller C ovenfor bestemmes av:

A gir på nærmeste tidsenhet for stasjonsklokken rekkefølgen av anrop, med mulighet for noen feil på grunn av linje-forsinkelser.

B Sikrer betjening av en gruppe som anroper sammen, forut

for nykommere, men danner ingen kø innenfor gruppen.

C Tar hånd om det lite sannsynlig tilfelle av anrop innenfor samme tidsenhet for stasjonsklokken. Mangel på løs-ning basert på tidsrekkefølge støttes opp ved hjelp av et særskilt stasjonsnummer.

Den mest bekvemme signalerings-bølgeform til konflikt-løsning er likestrøm da den lett kan gjøres additiv i spenningsnivå og er utsatt for neglisjerbar strekning, men dersom det

•foretrekkes kan data-bølgeformen anvendes.

Hastigheten av konflikt-signaleringen må være slik at forsinkelser fra den ene ende av mediet til en annen blir tatt i betraktning, hvilket resulterer i typisk 5 til 10 ys pr. bit pr. kilometer avstand.

Som en valgfri" mulighet for hver stasjon som overvåker tilstanden av tidligere anrop, kan det gis prioritet til dem som har gått ut av en konflikt, ved å tilføye en prefiks-bit til det tapende stasjonsnummer og å ta hånd om disse tapere identifisert på denne måte, foran nykommere.

En ytterligere prefiks-bit kan identifisere den neste

gruppe som venter på konflikt osv., dersom det er nødvendig.

Når konflikt-løsningen finner sted i et multipleks-system som har tidsluker valgt med en lengde som er passende for den trafikk som skal formidles, er det mulig at konflikt-løsning fra tid til annen vil kreve mer enn en tidsluke. I disse tilfeller kan konflikt gå videre i den neste frie tidsluke eller - dersom det foretrekkes - ved neste opptreden av multipleks-tidsluken.

System- operasjon

Når en system-terminal forlanger å kommunisere med en annen terminal tar den i bruk sitt eget grensesnitt-utstyr. Rekkefølgen av hendelser er vist i flytdiagrammet på figur 3 og de følgende operasjoner vil bli beskrevet under henvisning til diagrammet, som vedrører et tilfelle med multipleks-system. Metoden er like godt anvendbar i et system som ikke er multi-plekset men anvender porsjoner med variabel lengde, og isåfall vil det ekvivalente flytdiagram være noe enklere. På figur 3 er Pb nivået av stasjonssignalet og Cb nivået, på kommunikasjonsmediet.

S1 - Test for konflikt under utvikling

Grensesnitt-utstyret overvåker "Gå"-luken i hver kanal når denne opptrer for å se om en konflikt er under utvikling, dvs. nivå 2 blir detektert. I dette tilfelle forsøker stasjonen ikke å holde den neste ledige tidsluke. Det kan typisk anvendes såkalte "Manchester"-koder eller en særskilt opptatt bit i kanalens bitstrøm, for å hindre at en virkelig data-strøm immiterer en ledig tilstand.

S2, S3 - Test for en ledig " Gå"- luke

Når S1 indikerer at det ikke er noen konflikt under utvikling vil denne stasjon som ønsker å sende trafikk, se efter den neste ledige tidsluke, dvs. en som ikke er i bruk i en multipleks-modus. 54 - Påtrykk holdébit eller den neste signifikante bit i prioritetsnummeret

Når S1, S2 og S3 alle er tilfredsstilt påtrykkes stasjonen sin sekvens av holdebit efterfulgt av prioritetsbit en efter en inntil enten denne stasjon trekker seg tilbake som følge av lavere prioritet eller har lykkes i å holde kanalen på grunn av høyeste prioritetsnummer.

55 - Høyre- skift av prioritetsnummer

Dette sekvens behandler prioritetsbits i rekkefølge inntil lukeholding eller tilbaketrekning er blitt oppnådd.

S6 - Tilbaketrekning med prioritet neste gang

Denne tilstand var resultatet av tap i den konflikt som bevirker S1, ikke behov for konflikt, å forbikjøres hvilket gir denne stasjon prioritet over nykommere.

S7 - Luke holdt

Denne holdig vedvarer inntil alle data er blitt overført og kanalen frigitt ved tilbakestilling av hukommelsen med et internt transmisjons-sluttsignal. Når stasjonen har grepet eller holdt en luke vil den overføre adressen på de ønskede oppkalte terminaler som vil notere tidsluken i sin ramme-teller og utveksle data uten at det er behov for ytterligere konfliktbehandling eller adressering.

Den ovenfor gitte beskrivelse har vært re-ttet mot bare en utførelsesform, men alternative arrangementer vil lett fremgå for fagfolk på området. For eksempel har den beskrevne holde-prosedyre anvendt en signaleringsteknikk av typen "i kanalen", men ved anvendelse av en separat holde-ledning eller -kanal kan konfliktet løses ved anvendelse av en sammenlignings-teknikk for prioritetsnummer på vedkommende separate ledning eller kanal. Selv om kanalene er beskrevet som dupleks-kanaler kan de også brukes i simpleks, for eksempel ved å innbefatte en avspørrings-teknikk hvor for eksempel en hoved-terminal avsøker et antall slaveterminaler ved å identifisere den avsøkte eller avspurte terminal i hver "Gå"-luke og den avsøkte terminal svarer i den tilsvarende "retur"-luke. For å assistere i utvelgningsprosessen for tidsluke kan eventuelt hver stasjon være innrettet til å omfatte en liste over opp-tatte og ledige tidsluker.

Claims (10)

1. Datakommunikasjons-system omfattende et felles kommunikasjonsmedium og et flertall abonnenters grensesnitt-enheter forbundet med mediet, hvor hver grensesnitt-enhet omfatter en datasende-anordning for overføring av datasignaler til kommunikasjonsmediet, og en datamottagnings-anordning for mottagning av datasignaler fra kommunikasjonsmediet, og en medium-holdeanordning koblet til datasende-anordningen og til datamottagnings-anordningen, og innrettet til når en grensesnitt-enhet trenger å sende til kommunikasjonsmediet og dette er fritt eller ledig, å avgi til kommunikasjonsmediet et særskilt prioritetssignal, og datamottagnings- anordningen omfatter en innretning til å detektere om mer enn en grensesnitt-enhet samtidig søker å anrope kommunikasjonsmediet og en innretning til å eliminere et medium-holdeanrop når prioritetsnivået av signalet i mediet overskrider nivået av den anropende grensesnitt-enhet.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det særskilte prioritetssignal er et binær-nummer som blir overført til kommunikasjonsmediet ved hjelp av medium-holde-anordningen i serieform synkronisert med prioritetssignaler fra samtidig anropende grensesnitt-enheter.

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at hver stasjon forbundet med kommunikasjonsmediet blir tilforordnet et særskilt nummer og det særskilte prioritetssignal avledes fra nummeret for den stasjon som er forbundet med grensesnitt-enheten.

4. System ifølge krav 2, karakterisert ved at grensesnitt-enhetene omfatter en anordning for å utsette avgivelsen av det særskilte prioritetsnummer inntil alle tidligere samtidige anrop er blitt tilfredsstilt, og den nevnte grensesnitt-enhet også omfatter en anordning for registrering av den tid som er forløpt siden anmodning om bruk av kommunikasjonsmediet og det tidspunkt av kommunikasjonsmediet blir ledig, og det særskilte prioritetssignal blir avledet ut fra den forløpne tid som registreres.

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved at hver stasjon som var forbundet med kommunikasjonsmediet er tilforordnet et særskilt, nummer og det særskilte prioritetssignal avledes fra nummeret for stasjonen sammen med den forløpende tid som registreres.

6. System ifølge et av kravene 2 til 5, karakterisert ved at hver bit i prioritetssignalet påtrykkes på kommunikasjonsmediet i stigende orden av signifikans.

7. System ifølge krav 6, karakterisert ved at tilsvarende bits med lik signifikans påtrykket samtidig, adderes til hverandre i kommunikasjonsmediet og hver grensesnitt-enhet omfatter en komparator-anordning innrettet til å sammenligne tilstanden av hver bit i prioritetssignalet i kommunikasjonsmediet under et medium-holdeanrop og komparator-anordningen er innrettet til å avslutte avgivelsen av prioritetssignalet når komparatoren detekterer en merket bit i kommunikasjonsmediet når den tilsvarende bits i grensesnitt-enhetens prioritetssignal er ikke merket.

8. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at prioritetssignalene er likestrøm-signaler og hver bits blir påtrykket kommunikasjonsmediet under en varig-het av 2d, hvor d er forplantnings-forsinkelsen i kommunikasjons-mediet.

9. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at kommunikasjonsmediet arbeider på multipleks-basis med tidsdeling.

10. System ifølge krav 9, karakterisert ved at hver tidsluke i multipleks-tidsdelingen omfatter en konflikt-løsningsperiode i hvilken grensesnitt-enheter som trenger å bruke kommunikasjonsmediet påtrykker sine særskilte prioritetssignaler.