NO853984L - Koblingsanordning for kontroll av dataoverf¯ring. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en koblingsanordning for kontroll av dataoverføring, idet anordningen er anordnet mellom en enhet som sender ut og/eller mottar data, f.eks. en regner eller et endeapparat, og et modem som kan forbindes med en dataoverføringsledning, eller er kombinert med modemet, omfattende en databuffer, et programlager, en mikroprosessor og en tidsgiver.

I den hensikt i en større målestokk å innsette terminaler som i seg selv ikke støtter seg på noen protokoll for feilgjenkjennelse og feilkorrektur, i forbindelse med anvendelser hvor en slik feilbehandling er uomgjenge-lig, foreligger der behov for et grensesnitt som på den ene side muliggjør en overføring via en telefonvelgerled-ning, og på den annen side gjør denne overføring feilfri, idet opptredende feil blir automatisk korrigert ved gjen-tagelse av overføringen. I og for seg er en overføring på velger ledninger bare mulig under antagelsen av feil-friheten, og ved overholdelse av spesielle konvensjoner. Ved et tidligere forslag til behandling av prosedyrefrie asynkrone terminaler i halvdupleks-prosesser, måtte der fremdeles gjøres komfortavslag. Det var imidlertid ønsket å bibeholde respons- og fulldupleksegenskapene ved terminalen. Da kan en spesielt enkel og regneruavhengig data-sikring og -komprimering seg gjennomføre, og overførings-protokollen ble således til og med til et fysikalsk adskilt skikt.

Ved en slik plan må det fastslås at der absolutt foreligger terminaler som arbeider med feilkorrigering, og som kan tilsluttes velgerledningene, men disse apparater er prinsipielt produsentspesifiserte. Av disse grunner ble kriteriet om fabrikantuavhengighet stilt i forgrunnen.

Til dette ovenfor angitte argument kommer i tillegg en flerhet av ytterligere grunner, som rettferdigggjør inn-føringen av asynkrone apparater uten protokoll.

a) Asynkrone apparater er ved ellers identiske (eventuelt til og med bedre egenskaper tilgjengelige for en vesentlig lavere pris enn det som er nødvendig for an-skaffelsen av protokollunderstøttende apparater.

b) Der finnes ingen fabrikantuavhengig protokoll, og således heller ingen fabrikantuavhengig mulighet til å

tilslutte terminaler.

Dermed utgjør beslutningen om en protokollorientert termi-nal allerede en viss fiksering på fabrikanten respektive fabrikantgrupper i fremtiden. Det gjør også et eventuelt fabrikantbytte urettmessig vanskelig. c) Et samarbeid mellom forskjellige institusjoner er bare mulig ved anvendelse av veldefinerte snittsteder. Av ovenfor angitte grunner er uten videre mykvare (over-før ingsmykvare) ofte den eneste mulige for det asynkrone fjernskriversnittsted. Som eksempler skal nevnes forskjellige informasjonstjenester som ikke kommer via dette snittsted. d) Asynkrone apparater muliggjør overføringen av enkelttegn, mens protokollorienterte apparater som regel arbeider med blokkstruktur.

Med disse overveielser som utgangspunkt tar oppfinnelsen sikte på å skaffe en koblingsanordning av den innlednings-vis angitte art, som under tilleggsbetingelsen av raskest mulig svarhastighet - derunder er også forstått den mulighet hvormed et inntastet tegn vandrer frem til bearbeid-ingselementet - også tillater en "blokksikret" overføring også med hensyn til enkelte tegn. Koblingsanordningen skal kunne tilsluttes via telefonledninger, idet det på den ene side betyr i velgerledningsdrift, og på den annen side under hensyntagen til de tilsvarende svar - og pålegg-ingstider.

Med dette over føringskonsept skal følgende sider være til-fredsstillende avdekket:

a) Svai forsinkelsen skal være så liten som mulig. Med begrepet svar forsinkelse i overføringen skal man forstå tiden fra den opptrer i over føringslinken til den forsvin-ner fra over føringslinken. b) Mulighet for overføring i begge retninger samtidig. Overføringslinken skal i det minste være "opptaksklar",

mens den nettopp mottar data.

c) Uavhengige overføringsanlegg på linken og på endene. Velgbar synkron og asynkron overføring på linken.

d) Generalomkostningene for kontroll skal være lav.

e) Generalomkostningene for synkroniseringen skal være

lav.

f) Tegn- respektive blokkorientert overføring skal være mulig uten ytterligere "transmit" - funksjonsstyring av

brukeren.

g) Muligheter for drift på velgerledninger.

Disse overveielser førte til en fullstendig fra den øv-rige forarbeidelse separert over føringslink med to ved endene av over føringslinken anordnede koblingsanordninger, idet oppfinnelsen består deri at der for tilslutningen av den enhet som avgir og/eller mottar data, er anordnet et serie- standardsnittsted og ved anvendelse av et adskilt modem for tilslutningen av samme, likeledes et serie-standardsnittsted, såvel som en asynkron sender/mottager for forbindelse av serie- standardsnittstedet eller stedene med databussen i mikroprosessoren, at mikroprosessoren i avhengighet av datatilførsel styrer en tegn- eller en blokkorientert overføring under foranstillelse av en og en synkroniseringsbit, idet adresseringen i databufferen på sendersiden og mottagersiden løper synkront og der får angivelse av hvor meget av en mottatt melding er kjent, blir overført et tegn ACK/NACK, og at mikroprosessoren ytterligere etter et antall K av tegn som skal overføres, sender et blokkprøvetegn BCC, og dersom de tegn som skal - sendes inneholdes i buffer lageret, bevirker overføringen inntil K tegn, samt dersom ingen riktig melding tilslutt blir mottatt og det forrige tegn var et blokkprøvetegn bevirker avslutningen av overføringen.

Man kan tenke seg en multipunktkonfigurasjon som en ut-videlse, men denne taler imot betingelsen (g) driftmulig-het på velgerledninger. For å tilfredsstille betingels-ene (a) med hensyn til minimering av svarforsinkelsen og (e) tegnorientert overføring, er kommunikasjonen tegnorientert. Den kan imidlertid omkobles på blokkorientering dersom der foreligger en tilsvarende dataintensitet. Blokklengden blir i den forbindelse definert som momentant i forhold til overføringen foreliggende tegnmengder. Det er ifølge ovenstående begrenset av en lagerkapasitet for over føringslinken, fordi, i tilfelle av retransmisjon, må dataene være tilgjengelige i koblingsanordningen.

Lagerkapasiteten for databufferen i koblingsanordningen utgjør f.eks. 12 8 tegn for inngangen, og 12 8 tegn for ut-gangen. I de logisk- ikke i realiteten - adskilte lager-moduler kan således en adresse adresseres med en byte. Det blir imidlertid til enhver tid bare lagret relevante tegn, og ingen kontrolltegn.

Blokkprøvetegn blir blandet inn alt etter datatilfør sel, dog i det minste alle K tegn. K er i den forbindelse en konfigurerbar størrelse, som vil være avhengig av den vir-kelige overføringshastighet. Typiske størrelser av K kan man trekke ut fra blokkstørrelser i konvensjonelle protokoller .

Den resulterende svarforsinkelse kan følgelig angis som:

Her er S tiden for synkroniseringen og Z antallet av de umiddelbar etterhverandre påfølgende tegn. Tallet 2 opp-står av et tegn ACK/NACK og et blokkprøvetegn BCC. Denne forsinkelse er således minimal for det tilfelletat der overføres enkelte tegn. Angivelsen gjelder for det tilfellet at der ikke nettopp i motsatt retning foreligger data for overføring. Dette vil tilsvare øke forsinkelsen.

For å holde synkroniseringstiden S liten, og for å kunne overføre såvel synkront som asynkront på linken, ble der valgt en enbitersynkronisering. En nysynkronisering er i forbindelse med synkront over føringstilfelle ikke nød-vendig, fordi denne finner sted automatisk gjennom modemet.

I tilfellet av asynkron overføring på linken ble likeledes en eneste synkroniseringsbit for en total blokk ansett som tilstrekkelig, fordi der for takten på begge sider blir be-nyttet styrekvartsen i den mikroprosessor som driver linken, samtidig som det er mulig med en tilnærmet eksakt trygging med koblingsflanken av startbiten ved en syklustid for pro-sessoren på ca. 1,6 (as såvel som anvendte over f øringsrater på 1200 repsektive 2400 Bd.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser de vesentligste deler ved koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen uten snittsteder. Fig. 2 er et eksempel på de anvendte snittsteder i tilfellet av en synkron modumstrekning. Fig. 3 er et eksempel på en signaloverføring. Fig. 4 er et blokkskjema for fremstilling av protokollbehandlingen ifølge teknikkens stilling. Fig. 5 viser den oppfinnelsesmessige for-skyvning av overføringsprotokollen fra regneren eller endeapparatet i modemstrekningen. Fig. 6 viser innbyggingen av overføringsprotokollen i modemet. Fig. 7 viser til-setningen av overføringsprotokollen som tilleggsapparat til modemet, og fig. 8 viser en sammenstilling av tekst-

blokker ved forskjellige overføringsformer.

På fig. 1 er de vesentligste deler ved koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen uten snittsteder anskuelig-gjort, og fig. 2 viser de i sammenheng med den egent-

lige styreenhet 1 anvendte snittsteder 2, 3 på den asynkrone (transparente) side respektive på siden av fjernoverføringen. På denne figur er der som eksempel valgt tilfellet for en synkron modemstrekning.

For sammenstillingen av den informasjon som skal over-føres, finnes der følgende forskrift:

i) Synkronisering

ii) ACK/NACK tegn

iii) I tilfellet ingen r iktig melding ble mottatt tilslutt

(v)

iv) I tilfelle tegn i senderbuffer: overføring inntil

K tegn

v) i tilfelle foregående tegn BCC * > slutt Vi) BCC blokkprøvetegn

vii) > (iii)

En slik melding blir prinsipielt sendt som svar på en falsk eller riktig melding. Da der på riktige meldinger bare svares med ekte data, kan dette ikke komme til konflikter. Således gjelder enhver melding som "riktig", som i det minste var riktig inntil den første BCC.

Tegnet ACK/NACK angir hvor meget av den mottatte som ble bekreftet. I den forbindelse løper adesseringen i databufferen i senderen og i databufferen i mottageren synkront. Tegnet ACK/NACK utgjør da den sykliske adresse av det sist riktig mottatte tegn. Således overtar dette tegn også samtidig ENQ-funksjonen. Derved foreligger til og med muligheten for en delbekreftelse.

For å forhindre at overføringen går i stå, respektive for

i det hele tatt å sette den i gang, ble det på en stasjon an-

ordnet en "timeout"-aktivitet. Det innebærer at når der ikke foreligger noen aktivitet på ledningen, så sender denne " timeou<f->aktivitet ut en blokk. Dessuten blir modulen på terminalsiden trukket inn, slik at oppdelingen av forbindelsen ved hjelp av modemet i velgerledningsdrift sikres på regnersiden. Fig. 3 angir et eksempel på en over-føring med et konsept.

Den på fig. 4 skjematisk fremstilte protokollbehandling ifølge teknikkens stilling, er i betraktning av overfør-ingsstrekningen modem-ledning-modem, til enhver tid inn-koblet bak det tilsvarende HW-snittsted. Slike snittsteder er vanligvis av typen V 24. Fra vertens side er denne protokollbehandling forbundet med det intelligente element som ligger aller ytterst. Dette er da enten en forregner eller selve verten. I alle tilfeller er oppfyllelsen av overføringskonvensjonen, feilerkjennelsen og reaksjonen på lytefri overføring en mykvareanliggende. Ved dette forhold kan man også se en grunn til hvorfor alle produsenter bare understøtter "små" protokoller fra for- eller hoved-regnerens side, fordi mykvareomfanget ellers stiger vold-somt.

På terminalsiden er over føringslogikken for det meste bundet til maskinvaren i terminalen. Således ville en opp-retting av flere protokoller på dette sted ikke bare inne-bære forbruk av tid, men også en endring av apparatet.

Ved hjelp av oppfinnelsen blir oppfyllelsen av overførings-konvensjonen oppfyllt på begge sider.

I tillegg må kravene til terminalen og regneren holdes på et minimalt nivå. De ble valgt som en ren tegnoverføring (uten ytterligere kontroll) på et synkront serie- snittsted (V24). All ytterligere intelligens og overførings-kontroll ble logisk innlemmet i modemstrekningen (se også fig. 5): Regner 4 (vert eller FE), serie-snittsted V24, styreenhet 1, modem 5, overføringsledning 6, modem 5,

styreenhet 1, serie-snittsted V24, endeapparat 7.

Denne innlemmelse av koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen i strekningen modem-ledning-modem kan prinsipielt fore-komme på to måter:

a) Innbygging i modemet (fig. 6) .

Derved kan man anvende de signaler som allerede er behandlet

internt i modemet. Dessuten er det ikke nødvendig å foreta noen tilpasning av signalnivået ved hjelp av passende kob-lingskretser. b) Innlemmelse som tilleggsapparat til modemet (fig. 7).

Ved denne løsning forblir modemet uforandret. Bortsett fra

de ovenfor angitte aspekter må man også ta i betraktning at man i tillegg får utlegg for strekningsforbindelser, deksel og eventuell nødvendig strømforsyning. Sett fra et funksjonelt standpunkt er begge varianter like.

Der foreligger mulighet for utlegning av over føringskon-trollen fra den komplekse sentralregner respektive fra endeapparatet, fordi kostnadene for en programmerbar styreenhet som kan overta disse funksjoner, er meget lav. Således vil de rene maskinvarekostnader for innkoblings-typen (a) beløpe seg til ca. DM 200 dersom stykkpris leg-ges til grunn. Enkeltvis består maskinvaren av

- Mikroprosessor

- PROM 512 x 8

- 2 x (256 x 8) RAM (realisert som 1024 x 4)

- Asynkront snittsted

For videre belysning av oppfinnelsen vil man vurdere en sammenligning med hensyn til en punkt-til-punkt-proto-

koll av vanlig type, og en sammenligning hva angår usik-ret asynkron overføring. Begge sammenligningstilfeller vil bli diskutert fordi man gjennom oppfinnelsen kan kom-

binere de egenskaper som regnes som positive ved de to overføringstyper. Med hensyn til "effektbegrepene" skal der forstås to sider: a) Gjennomstrømning (=tegn/tid) i tilfelle av kontinuer-lig datatilførsel. b) Forplantningsforsinkelse for et enkelt respektive langsomt inntastet tegn.

På figur 8 er der vist de tre sammenlignede overføringer

i sine dataoverføringsblokker.

Gjennomstrømningen i tilfellet I (asynkron overføring) kan lett bestemmes. Ser man bort ifra den nødvendighet å blande inn kontrolltegn for overføringsretningsstyring-en, så kan der i N bittider høyst overføres N/e tegn, idet e utgjør 1 + k + s, hvor k er antall biter inklusiv paritetsbit pr. datategn, s utgjør stoppbiten og 1 re-presenterer startbiten. Dersom der ikke gjøres noen innskrenkninger av tilsluttbare apparater, så blir s valgt som to.■ Dette gir ved en overføringshastighet på 2400 biter/s en overføring på 13 091 datategn/min.

I tilfellene II og III må der i tillegg til overførings-tiden også regnes omkoblingstiden for retningsvekslingen - to ganger pr. blokk - i tillegg til den rene overførings-tid. Således får man i tilfellet II under antagelsen at en bekreftelse består av ACK ETX BCC, et utlegg pr. blokk (= b tegn) på:

i) To modemkoblingstider 20 - 200 ms

ii) To ganger synkronisering for hvert 2- 4 tegn =4-8

synk-tegn.

iii) 6 kontroll respektive blokkprøvetegn

iv) b datategn.

Under antagelsen av 2400 biter/s under en koblingstid på 100 ms, såvel 3 synk-tegn pr. overføring og et typisk datategnantall på 50 tegn, får man 7377 datategn/min. Sammenligningen med den asynkrone overføring finner man først ved en blokklengde på ca. 200 tegn/blokk. Protokoller med "polling"-struktur respektive "multidrop"-struk-tur skaffer vesentlig ugunstigere gjennomstrømningstall. Dessuten er det ikke uten videre mulig å øke tallet tegn/ blokk vilkårlig, fordi man derved vil få enøkning i re-transmisjonshyppigheten og derved en senkning av gjennom-strømningen. Dessuten må der også regnes med oppford-ringsforsinkelser, fordi en vedvarende "tomoverføring" ikke er riktig ved en betjening ved hjelp av regneanleg-get respektive ved hjelp av en front-enderegner.

Tilfellet III omfatter til forskjell fra II et 1 bit-synk-tegn og et 8 biter ACK/NACK-tegn, samt en BCC pr. delblokk. Dette gir ved 50 tegn/delblokk en gjennomstrøm-ning på 14 139 tegn/min. Dette oppnår man fordi flere delblokker blir overført etter hverandre i en retning.

Ved en delblokklengde på 10 tegn får man ytterligere en gjennomstrømning på 13 30 3 tegn/min. På den annen side får man gjennom delblokk-bekreftelsen i feiltilfelle på grunn av det ytterligere bufferelement "overføringsenhet" heller ikke en ytterligere utligning.

Punktet "forplantningsforsinkelse" er i tilfellet I klart en tidslengde, dvs. i situasjonen "ledning fri" 10 5 ms, idet omkoblingsforsinkelsen er innregnet. Tilfellet II

er vanskelig å innordne fordi erkjennelsen "enkelttegn" som regel ikke er mulig. Slike apparater har for det meste en "transmitt"-tast for å unngå den konfilkt og situa-sjon på inn-siden, og bare ha blokker som er ineffisiente og vanskeligere å behandle fra front-enden. På slike apparater er videre tastaturet vesentlig oftere "sperret", som regel under hver inn-overføring inntil bekreftelsen.

I tilfellet III betyr overføringsforsinkelsen av et enkelt eller langsomt inntastet tegn den forsinkelse som forår-sakes av overføringen av en 1-tegnblokk. Den utgjør 217 ms. Dersom inntastingshastigheten respektive datatilførsels-hastigheten blir høyere, så blir der for det første sam-mensatt delblokker inntil sluttelig flere tegn blir sammen-fattet i en delblokk. I den forbindelse endrer den mid-lere forsinkelsestid seg ikke vesentlig, men den maksima-le forsinkelsestid for et tegn ved full last, kan stige til ca. 850 ms. En sperring av tastaturet respektive et ikke-opptak av beretningen opptrer først ved feiltilfelle, når kapasiteten av databøfferen i overføringsenheten ikke mer er tilstrekkelig.

Ved innnsetting av høyintegrerte byggeelementer er det mulig med minimale kostnader å unngå problematikken med produsentavhengighet hva angår terminalsektoren, og å innrette seg på overføringsformer, som på modem overfør-ingsstrekninger beholder karakteristikkene for direkte tilkoblede apparater. Denne overføringsmetode er riktig nok, når den er avstemt på det asynkrone snittsted, tegnorientert, men er forøvrig fullstendig transparent, dvs. der finnes ingen tegn som forstyrrer overførings-strukturen, eller blir oppslukt av denne.

Claims (1)

1. Koblingsanordning (1) for kontroll av dataoverføring,

   idet anordningen er anordnet mellom en enhet som avgir og/eller mottar data, f.eks. en regner (4) eller et endeapparat (7), og et modem som kan forbindes med en dataover-førings ledning (6), eller er kombinert med modemet (5), omfattende en databuffer, et programlager, en mikroprosessor og en tidsgiver, karakterisert ved at der for tilkoblingen av enheten som avgir og/eller mottar data er anordnet et serie-standardsnittsted (V24) og ved anvendelse av et spesielt modem (5) for tilkobling av samme, likeledes er anordnet et serie-standardsnittsted (V2 4), såvel som der for forbindelse av serie-standardsnittstedet eller stedene med databussen i mikroprosessoren er anordnet en asynkron-sender/mottager, at mikroprosessoren i avhengighet av datatilførselen styrer en tegn- eller en blokkorientert overføring under foranstillelse av en og en synkroniseringsbit, idet adresseringen i den på sendersiden anordnede og på mottagersiden anordnede databuffer løper synkront, og at der for angivelse av hvor meget av en mottatt melding er blitt bekreftet,over føres et tegn ACK/NACK, og at mikroprosessoren dessuten etter et antall K av tegn som skal overføres sender et blokk-prøvetegn BCC dersom de tegn som skal sendes rommes av buffer lageret, bevirker overføring inntil K tegn, samt,

   i fall ingen riktig melding tilslutt ble mottatt, og det forrige tegn var et blokktegn, bevirker avslutning av overføringen.