SE447187B - Forfarande for overforing av meddelanden mellan noder anslutna till en gemensam datakanal - Google Patents

Description

20 30 35 447 187 2 ._ publikationen. Om kanalen är upptagen då en station önskar sända meddelanden, får stationen vänta tills kanalen blir ledig. Efter ett begränsat antal försök att överföra ett informationspaket utan att lyckas, gär informationspaketet förlorat.

Ett vanligt Ethernet-nät har således ingen rutin som garanterar överföring av alla informationspaketen. Särskilt vid hög trafik kan såle- des ett oacceptabelt bortfall och oacceptabla överföringstider uppstå i nätet.

För att öka framkomligheten i ett Ethernet~nät, särskilt för vik- tiga informationspaket har genom Iida I., Ishizuka M., Yasuda Y., Onoe M., "Random access packet switched local computer network with priority function', NTC '80 Conf. Rec., p.37-4 och Iida I., Komachi Y. and Yasuda Y., "Modified CSMA/CD LAN with message-based priority function.', Proc.

IEEE INFOCOM '83, pp. 472-477 föreslagits ett Ethernet-nät med priori- tetsfunktion. Enligt prioritetsfunktionen inleds informationspaketen med en inledande sektion bestående av ett bitmönster utan värde, vars längd är direkt proportionell med prioritetsniván för informationspaketet. För informationspaket som saknar prioritet har den inledande sektionen lång- den noll.

Vid kollision under sändning av den inledande sektionen hos infor- mationspaket från en första station avbryts inte sändningen, utan den inledande sektionen sänds helt och hållet. Om det då fortfarande finns någon station som sänder sin inledande sektion, så sänder den stationen ett informationspaket med högre eller lika prioritet, och den första stationen avbryter sändningen och försöker senare sända samma paket enligt ett stokastiskt intervall. Den oundvikliga tidsfördröjningen som nodavstànden utgör är orsaken till att, ett paket med samma prioritet från en annan station och utsänt samtidigt uppfattas som fortfarande under utsändning.

LOm däremot de andra stationerna avbryter sina sändningsförsök innan den första stationen hunnit sända färdigt sin inledande sektion, har den första station ett informationspaket med den högsta prioriten utav de utsända paketen. Den första stationen får alltså fortsätta att sända sitt informationspaket.

Ethernet med prioritetsfunktion enligt ovan har emellertid den nackdelen att stationer med prioritetsfunktion inte kan anslutas till ett vanligt Ethernet-nät utan omfattande modifieringar av de gamla stationer- na. Om dessa modifieringar inte vidtas, kan exempelvis informationspaket 15 20 25 30 35 447 187 3 med lägre prioritet komma att sändas före informationspaket med högre , prioritet. Detta leder till en väsentlig försämring av nätets över- föringskapacitet och omöjliggör nätets användning i applikationer som förutsätter att samtliga meddelanden överförs med väsentligen förutsebar fördröjning. Ett införande av en eller flera stationer med prioritets- funktion i ett befintlig nät, som arbetar med original Ethernet, har hit- tills varit omöjligt utan omfattande ombyggnad av det befintliga nätet. Ändamålet med uppfinningen är att möjliggöra ett kompatibelt Ether- net-nät med prioritetsfunktion, där stationer med och utan prioritets- funktioner kan blandas. Exempelvis skall ett befintligt Ethernet-nät utan prioritetsfunktion kunna kompletteras med Ethernet stationer (noder) med prioritetsfunktion. _ Förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas därför av att infor- mationspaket med en inledande sektion som anger högre prioritetsnivå än den lägsta prioritetsniván förses med en störsignal, som föregår den inledande sektionen och har en varaktighet som är väsentligen lika med varaktigheten för störsignalen som utlöses vid kollision där informa- tionspaket med lägsta prioritetsnivä ingår. Genom att framför den inle- dande sektionen av ett informationspaket införa en störsignal med den angivna varaktigheten, förhindras att paket med högre prioritetsnivä än den lägsta stoppas av paket med lägsta prioritetsnivá i sina försök att överföras pà datakanalen. Den tillagda störsignalens inverkan kommer att belysas ytterligare längre fram i beskrivningen.

För att ytterligare höja överföringskapaciteten för informations- paketen kan förfarandet vidare vara kännetecknat av att prioritetsnivän höjs ett steg för ett ifrågavarande informationspaket när en förutbestämd del förlupit av maximalt tillåten fördröjning för den typ av meddelande till vilken informationspaketet hör.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, där figgr 1 visar Ethernet-nät med n stationer, figur 2 visar en station ansluten till datakanalen, figur 3 är ett tids- schema för informationspaket med tre olika prioritetsnivàer, 0. 1, och 2, figgr 4 är ett tidsschema för tva informationspaket med prioritetsnivá O respektive 1 utan inledande störsignal och figgr 5 är ett tidsschema för informationspaket med prioritetsnivà 0 respektive 1 med en inledande störsignal enligt uppfinningen.

Nätet enligt figur 1 omfattar n stationer S1, S2, S3... Sn anslutna till en gemensam datakanal CL, företrädesvis en skärmad koaxialkabel. 10 15 20 25 30 35 447 187 4 Datakanalen är försedd med en terminator, T1 respektive T2, i vardera " änden av kanalen. Varje station S1, S2, S3...5n är ansluten till kanalen CL via en sändar/mottagarenhet TC1, TC2, TC3...TCn genom en anpassnings- kabel.

En station är närmare visad i figur 2. I stationen ingår en anpass- ningsenhet IF till vilken anpassningskabeln AC är ansluten, samt en styr- enhet CR. I stationen uppdelas meddelanden som skall överföras först i informationspaket av kortare längd än själva meddelandet om så erfor- dras. Styrenheten styr utsändandet av informationspaket. För detta ända- mål inhåmtar styrenheten information om kanalens tillstånd. På kanalen kan något av följande tillstånd råda: kanalen ledig, kanalen upptagen av informationspaket utsänt genom styranordningen, kanalen upptagen av informationspaket utsänt från en annan station, kollision mellan informa- tionspaket.

I stationen förses alla informationspaket som har prioritetsnivå 1 eller högre, d v s alla informationspaket som inte har prioritetsnivå 0, med en störsignal som föregår den prioritetsangivande inledande sektio- nen. Störsignalen ges en längd som är väsentligen lika med längden för en störsignal, som en station vilken sänder prioritetsnivå 0 paket enligt original Ethernet utsänder på kanalen då den upptäcker kollision. Lämp- ligtvis styr styrenheten tillförandet av störsignalen framför den inle- dande sektionen av ett informationspaket. Störsignalen kan hämtas från en i stationen anordnad icke visad störsignalgenerator.

I stationen kan även övervakning och registrering av fördröjningen för de individuella informationspaketen ske. Stationen jämför förlupen fördröjning med en förutbestämd del av den maximalt tillåtna fördröj- ningen för prioritetsgruppen. För ett informationspaket höjs prioritets- nivån ett steg när förlupen fördröjning överskrider den förutbestämda delen av den maximalt tillåtna fördröjningen för typen av meddelande till vilken informationspaketet hör. Stationen kan vidare vara så anordnad att varje gång en förutbestämd del av den sedan föregående prioritetshöjning för paketet återstående tillåtna fördröjningen förlupit, höjs prioritets- nivån ett steg. Denna successiva höjning av priortetsnivån är mycket framkomstbefrämjande.

Utgående från tidsschemat i figur 3 för tre informationspaket med tre olika prioritetsnivåer förklaras prioritetsfunktionen hos Ethernet- nätet närmare. För tydlighets skull har den enligt uppfinningen tillförda störsignalen utelämnats i detta fall. De tre informationspaketen utsânds 10 15 20 25 30 35 447 187 5 från tre olika stationer (noder). Det översta paketet saknar inledande, sektion och har därmed lägsta prioritetsnivå. Paketet i mitten har prio- ritetsnivå 1. Det nedersta paketet har prioritetsnivå 2, d v s högsta angelägenhetsgrad utav de tre paketen som skall överföras.

Prioritetsnivån är proportionell mot den inledande sektionens längd, vilken markerats genom beteckningen IS i figurerna 3-5.

När de tre paketen väsentligen samtidigt går ut på den lediga kana- len sker följande. vid tidpunkten tm upptäcker sändaren av paketet med prioritetsnivå O kollision med annat paket, varför utsändandet av paketet med nivå O avbryts. Kollisionen mellan informationspaket har i figurerna 3-5 markerats genom snedstreckade områden. Vid tidpunkten t11 upptäcker sändaren av paketet med nivå 1 kollision med paketet med nivå 2. Eftersom detta inträffar under sändandet av nivå 1 paketets inledande sektion, avbryts inte utsändandet av nivå 1 paketet. Vid tidpunkten t12 har sändare av nivå 1 paketet sänt hela den inledande sektionen och eftersom fortfarande kollision med nivå 2 paketet råder, avbryts_sändandet av nivå 1 paketet. Vid tidpunkten t21 upptäcker sändaren av nivå 2 paketet kollision med nivå 1 paketet. Eftersom detta sker under sändandet av nivå 2 paketets inledande sektion, avbryts inte utsändandet av nivå 2 paketet. Vid tidpunkten t22 upptäcker sändaren av nivå 2 paketet att nivå 1 paketet upphört. Sändaren av nivå 2 paketet är nu vinnaren och avbryter således utsändandet av den inledande sektionen för att direkt överföra nivå 2 paketets datasektion.

I original Ethernet stoppas inte utsändningen av informationspaket omedelbart då två eller flera paket kolliderar. Stationerna (noderna) kommer emellertid istället att sända en kollisionsangivande störsignal. I figur 4 är en sådan störsignal inlagd i ett tidsdiagram för två informa- tionspaket. Störsignalen har i figurerna 4 och 5 markerats medelst ett dubbelsnedstreckat område. Det övre paketet har prioritetsnivå O, d v s som i original Ethernet, medan det nedre paketet har prioritetsnivå 1.

Enligt schemat i figur 4 har noden som utsänder nivå 0 paketet konstate- rat kollision vid tidpunkten t01 och utsänder en störsiqnal mellan tid- punkterna t01 - tog. Vid tidpunkten t12 har noden som sänder nivå 1 paketet sänt hela den inledande sektionen. På grund av utbredningsför- dröjning uppfattar noden som sänder nivå 1 paketet fortfarande vid denna tidpunkt t12 ett kollísionstillstånd och utsändningen av nivå 1 paketet avbryts. Det kan för det beskrivna fallet således konstateras att inget av de två paketen har kunnat överföras, utan båda paketen måste göra nya 10 15 20 25 30 35 447 187 6 försök. Så fort utsändningen av ett paket avbrutits p g a kollision fast- ställs en slumpartad väntetid som paketet måste vänta innan ett nytt försök att överföra paketet får göras. Detta kan leda till att nivå 0 paketet hinner överföras innan nivå 1 paketet gör sitt nästa sändnings- försök.

För att i den ovan beskrivna situationen med ett nivå 0 paket och ett nivå 1 paket förhindra att överföringen av nivå 1 paketet avbryts p g a störsignalen som åtföljer nivå O paketet, förses enligt uppfin- ningen och figur 5 nivå 1 paketet med en störsignal framför nivå 1 pake- tets inledande sektion. Denna störsignal framför den inledande sektionen av ett informationspaket har markerats medelst ett horisontellt streckat område. Störsignalen har en varaktighet väsentligen lika med varaktig- heten för störsignalen som utsänds då ett nivå 0 paket kolliderar. Stör- signalen framför nivå 1 paketet behöver inte ha samma form som den kolli- sionsangivande störsignalen, även om detta kan vara lämplig, utan den kan tillåtas anta varje godtycklig lämpad form.

Med hänvisning till figur 5 beskrivs nu vad som sker när ett nivå 0 informationspaket kolliderar med ett nivå 1 informationspaket som föregås av Én störsignal enligt uppfinningen. Noderna för nivå 1 och 0 paketen avlyssnar kanalen och när kanalen blir ledig och har varit ledig under en skyddstid, sänder båda kanalerna sitt respektive paket väsentligen sam- tidigt. Detta sker vid tidpunkten too för nivå 0 paketet och vid tidpunk- ten t10 för nivå 1 paketet. Vid tidpunkten t01 konstaterar noden som sänder nivå 0 paketet kollision på kanalen. Utsändandet av nivå 0 paketet avbryts då och en störsignal utsänds på kanalen från noden som utsänder nivå 0 paketet. Vid tidpunkten t11 upptäcker noden som sänder nivå 1 paketet kollision på kanalen. Eftersom kollisionen sker under nivå 1 paketets inledande sektion, fortsätter noden utsändandet av nivå 1 pake- tet. Tidpunkten t11 infaller i figur 5 under nivå 1 paketets inledande sektion. Om tidpunkten t11 skulle infalla under den framförvarande stör- signalen skulle nivå 1 paketets inledande sektion ändå sändas. Vid tid- punkten t12 upptäcker nivå 1 paketets nod att den är ensam kvar på kanalen. Noden slutar då sända den inledande sektionen och övergår till ,. att sända datasektionen. Genom införande av en störsignal framför paketet av nivå 1 har således kompatibilitet med original Ethernet ástadkommits och därmed en lyckad överföring av det prioriterade paketet.

Claims (4)

10 15 20 25 30 447 187 Patentkrav

1. Förfarande för överföring av meddelanden mellan noder anslutna till en gemensam datakanal, i vilket meddelanden som skall överföras mellan stationer uppdelas i informationspaket med en inledande sektion, vars längd anger prioritetsnivàn för informationspaketets överförande, följd av en datasektíon och i vilket ett kolliderande informationspaket med lägsta prioritetsnivá utlöser en störsignal pa datakanalen, k ä n n e- t e c k n a t av att informationspaket med en inledande sektion som anger högre prioritetsnívá än den lägsta prioritestnivàn förses med en störsignal, som föregår den inledande sektionen och har en varaktighet som är väsentligen lika med varaktigheten för störsignalen som utlöses vid kollision där informationspaket med lägsta príoritetsnivá ingår.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att prioritetsnivàn höjs ett steg för ett ifrågavarande informationspaket när en viss förutbestämd del förlupit av maximalt tillåten fördröjning för den typ av meddelande till vilken informationspaketet hör.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att prioritetsniván höjs ett steg efter halva maximalt tillåtna fördröjningen för den typ av meddelanden till vilken informationspaketet hör.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 2-3, k ä n n e t'e c k n a t av att prioritetsnivàn höjs ytterligare ett steg för ett ifrågavarande informationspaket varje gång en förutbestämd del av den sedan föregående prioritetshöjning för paketet återstående tillåtna fördröjningen för~ lupit. ß