DE2844058A1

DE2844058A1 - Dezentrale datenuebertragung

Info

Publication number: DE2844058A1
Application number: DE19782844058
Authority: DE
Inventors: Claude Jean Gergaud; Etienne Grimanelli; Andre Gustave Tracol
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-10
Publication date: 1979-04-26
Also published as: JPS5462707A; US4227178A; FR2406916B1; JPS58217B2; GB1596058A; FR2406916A1

Description

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JAnmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

ker/se
Dezentrale Datenübertragung

Die Erfindung betrifft ein dezentrales Datenübertragungsverfahren entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Übertragungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

;Zur Zeit sind zwei Techniken für die Durchschaltung von Daten !zwischen den Stationen eines Netzes bekannt.Deren erste, die izeitmultiplextechnik, basiert auf der zentralen Zuordnung von Zeitmultiplexkanälen, die für die einzelnen beteiligten Statioinen Übertragungsrahmen zur Verfügung stellt. Wenn dabei eine !station zu einer anderen Nachrichten übertragen will, setzt isie die Zeichen ihrer Nachricht in Kanäle ein, die der Empfangs ;station zugeordnet sind; Zeichen für Zeichen werden in solchen !Rahmen nacheinander übertragen. Der vorteil dieser Technik j'liegt darin begründet, daß alle Stationen mit einer Übertragung beginnen können, ohne warten zu müssen, bis von anderen Stationen gerade laufende Nachrichtenübertragungen beendet sind. Ein weiterer Vorteil ist der, daß kein sehr großer |Puffer für die Zwischenspeicherung von Datenzeichen erforiderlich ist. Der Nachteil dieser Technik ist jedoch, daß sie leinen ausgefeilten Verfahrensablauf voraussetzt, wobei die Flexji bilität eingeschränkt wird. Des weiteren sind für die einzelnen Kanäle in einem Schaltzentrum Adapter vorzusehen, wobei wiederum eine gut durchdachte Verbindungssteuereinheit erforderlich ist.

Die zweite Technik, die sog. Nachrichtendurchschalttechnik, verwendet die Übertragung vollständiger Nachrichten von einer Station zu einer anderen. Dieses Verfahren ist in der DE-OS 21 12 371 behandelt worden. Dabei ist in jedem Schaltzentrum eine Verbindungssteuereinheit vorgesehen mit Tabellen, die Aus·

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kunft über die Verfügbarkeit oder NichtVerfügbarkeit der einzelnen weiterverbindenden Übertragungskanäle geben. Der Nachbeil dieser Betriebstechnik ist der, daß ein relativ intelligentes System erforderlich ist, welches die Nachrichtenübertragung entsprechend abwickeln kann.

Die beiden vorgenannten Techniken weisen eine Inflexibilität auf, die einerseits das abzuwickelnde Verfahren anbetrifft oder andererseits die in den Schaltzentren zu installierenden Anlagenteile. Die beiden Techniken sind eigentlich nur für Netze geeignet, in denen Weitverbindungen über mehrere Hunderte von Kilometern vermittelt werden. Sie sind andererseits wenig geeignet für Übertragungsnetze, die z.B. eine Fabrik oder ein Verwaltungsgebäude mit vorwiegend Nahverbindungen bedienen.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Datenübertragungsverfahrens mit dezentraler Nachrichtendurchschaltung. Dabei sollen die Nachrichten auf für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten geeigneten Wegen übermittelbar sein und ein relativ großer Pufferaufwand vermieden werden. Die Intelligenz im betrachteten Netz soll dabei weitgehend auf die einzelnen Übertragungsstationen verteilt sein. Die vorgesehene Leitstation soll nur möglichst eingeschränkte Funktionen durchführen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Dazu wird eine dezentrale Datenübertragungsanlage entworfen, bei der alle Stationen mit einem für relativ hohe Geschwindigkeiten geeigneten Übertragungsmedium, wie z.B. Koaxialkabel, verbunden sind, mit dem Übertragungsgeschwindigkeiten von 8 Megabits/Sekunde möglich werden. Mit dem Übertragungsmedium ist des weiteren eine Leitstation verbunden,

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iwelche eine gespeicherte Tabelle mit einer Liste aller Überjtragungsstationsadressen aufweist. Die Leitstation überträgt die Adresse einer ersten Station auf das übertragungs-.medium. Diese Adresse wird dann durch sämtliche anderen Stationen und nicht nur die Station empfangen, die ihre eigene, die übertragung erlaubende Adresse erkennt. Wenn die angesprochene Station zu einer anderen Station Daten zu übertragen anstehen hat, wird eine entsprechende Obertragung durchgeführt, die mit der Adresse der Bestimmungsstation beginnt und mit einem Nachrichtenendezeichen (EOM) endet. Alle Stationen, einschließlich der Leitstation, empfangen die Nachricht, jedoch nur die Bestimmungsstation nimmt sie wirklich auf. Die Leitstation überträgt dann beim Erkennen des Nachrichtenendezeichens die Adresse einer weiteren Station usf. Solange die adressierten Stationen keine Nachrichten anstehen haben, senden sie ein besonderes Zeichen, welches der Leitstation zu erkennen gibt, daß sie die nächste Station mit deren Adresse ansprechen kann.

Bei einer besonderen gewählten Ausführungsform nach der voriliegenden Erfindung hat das Übertragungsmedium die Form einer !schleife und eine besondere Synchronisierbitfolge wird lau-Ifend auf dieser Schleife übermittelt. Diese Folge wird mit ;den Datenbits auf der Sendeseite kombiniert und im Empfänger peweils von der aufgenommenen Zeichenfolge subtrahiert, bie in den einzelnen Stationen der Schleife erkennbare

Synchronisierfolge ermöglicht eine sehr wirksame Bitsynchronisierung sämtlicher Stationen, während die Übermittlung

jder einzelnen Zeichen asynchron erfolgt. Die Kombination der Synchronisierbitfolge mit den Datenbits und auch die Wiederherausnahme der Synchronisierbits auf der Empfangsseite kann vorteilhafterweise mit einem antivalenten ODER-Glied durchgeführt werden. Zum Beispiel können 0101-Folgen als spezielle Synchronisierbitfolge benutzt werden.

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Ausführungsbeispiele zur vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand zugehöriger Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine allgemeine Darstellung einer Datenübertragungsanlage, die nach der vorliegenden Erfindung arbeitet. Fig. 2 illustriert das zwischen den Stationen übertragene Datennachrichtenformat.

Fig. 3 stellt eine Ausführung nach der Erfindung dar, bei der das Übertragungsmedium als Schleife ausgebildet ist. Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild eines Übertragungsstationsadapters gemäß Fig. 3.

Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild eines Leitstationsadapters gemäß Fig. 3.

Fig. 6 illustriert eine Ausführung der Decodier- und Synchronisiereinheit in den Adaptern gemäß Fign. 4 und 5. Fig. 7 zeigt das Ausführungsbeispiel eines Verzögerungsglieds für die Adapter gemäß Fign. 4 und 5.

Entsprechend Fig. 1 weist eine Datenübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung ein Übertragungsmedium 1 auf, mit dem eine Leitstation 2 und übertragungsStationen 3a, 3b, 3c, 3d, ... verbunden sind. Das Übertragungsmedium 1, wie z.B. Koaxialkabel, ist für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten geeignet, wobei Übertragungen in der Größenordnung von 8 Megabits/Sekunde erfolgen können. Jede der teilnehmenden ÜbertragungsStationen 3 ist mit Endstellen

verbunden, die entweder stationsörtlich, wie 4, oder entfernter, wie 5, aufgestellt sein können. Im letzteren Falle werden die Endstellen mit der Übertragungsstation über Modems verbunden, die zwar nicht in der Figur dargestellt sind, weil sie nicht zum Gegenstand der eigentlichen Erfindung gehören. Alle diese örtlichen und entfernten Endstellen arbeiten viel langsamer, als der Verkehr auf dem Medium 1 abläuft; dabei sind auf den ,Endstellen-Anschlußleitungen Geschwindigkeiten von 50 Bits/Sekunde bis 48 Kilobits/Sekunde möglich. Auch können

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Endstellen mit verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten mit ein und derselben Übertragungsstation verbunden werden.

Fig. 1 läßt erkennen, daß die Übertragungsstationen mit dem Übertragungsmedium 1 mittels Adaptern 6a, 6b, 6c, 6d, ... verbunden sind. Obschon eine Verbindung zwischen der übertragungs· station und dem zugehörigen Adapter dargestellt ist, können selbstverständlich beide Teile zu einer Einheit vereinigt sein. Die Übertragungsstation spielt dabei die Rolle eines Multiplexers, der eine Anordnung von Niedriggeschwindigkeitsleitungen mit einem Hochgeschwindigkeitsmedium verbindet. Offensichtlich kann ein solcher Multiplexer in Form eines !Mikroprozessors ausgebildet werden; er benötigt dabei Pufferregisterkapazität zur Übermittlung der Daten von den End-.stellen zum Übertragungsmedium und umgekehrt und des weiteren eine Anpassungslogik als Bindeglied zwischen der Station und dem Übertragungsmedium. Solch ein Adapter soll im folgenden noch näher beschrieben werden.

Grundsätzlich überträgt die Leitstation 2 das Adreßkennzeichen■ :einer Übertragungsstation 3 auf das Medium 1. Zum besseren : Verständnis soll angenommen werden, daß es die Adresse der '- Station 3a ist. Diese Adresse wird von allen Stationen empfan- \ ; gen. Es muß dabei beachtet werden, daß bei der übertragungsgeschwindigkeit von 8 Megabits/Sekunde z.B. eine Übertragungs-;

i zeit von mehreren bis zu einigen zehn Zeichen verstreicht, ί

', die die entfernteste übertragungs station die übermittelten ι

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I Signale später empfängt als die der Leitstation zunächst j angeordnete Übertragungsstation. Dies bedeutet jedoch keinen Nachteil, da sämtliche nicht angesprochenen Stationen, die ihre eigene Adresse nicht erkennen, nicht störend reagieren. Nur die Station 3a, deren Adresse übermittelt wurde, reagiert nach der Erkennung ihrer Adresse unter Informationsübertragung auf zwei mögliche Weisen. Eine erste Annahme soll sein, daß die Station 3a eine Nachricht von einer der an sie aji

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geschlossenen Endstellen, der Endstelle 4 z.B., empfängt und an eine andere Endstelle weiterübertragen soll. Angenommen, dies sei die Endstelle 5 der Station 3d; die Station 3a überträgt über den Adapter 6a die Nachricht, deren Format das in Fig. 2 dargestellte sein möge. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, enthält die Nachricht ein Erkennungszeichen F, eine Stationsadresse AD (im vorliegenden Falle der Station 3d) und eine Endstellenadresse (im Beispiel der Endstelle 5). Offensichtlich müssen, wenn die Gesamtzahl der teilnehmenden Stationen plus die Zahl der angeschlossenen Endstellen größer als 2 = 256 ist, zwei oder mehr Zeichen zu je 8 Bits zur Kennzeichnung der Stationen und Endstellen vorgesehen werden. Am Ende der Nachricht folgen dann ein oder mehrere Prüfzeichen CRC und das Nachrichtenendezeichen EOM.

Die seitens der Station 3a über das Übertragungsmedium 1 übermittelten Signale werden von allen Stationen einschließlich der Leitstation 2 empfangen, jedoch nur die adressierte Station nimmt sie wirklich auf, da sie allein ihre eigene Adresse erkennt. Die aufgenommenen Nachrichten werden seitens der Station 3d zur Bestimmungsendstelle 5 im

Beispiel weitergegeben, deren Adresse im Nachrichtenkopf steht. Sobald die Leitstation das Nachrichtenendezeichen EOM : erkennt, adressiert sie eine andere Station, so daß diese zu einer dritten Station daraufhin übertragen kann.

Nach einer zweiten Annahme soll nun die Station 3a keine an _: eine andere Station zu Übermitteltenden Nachrichten anstehen

ihaben. Sie sendet nur ein einziges Zeichen über das Übertragungsmedium, damit die Leitstation daraufhin eine weitere ; Station adressieren kann. Dieses einzige Zeichen kann wiederum _f das Nachrichtenendezeichen sein oder auch ein spezielles Zei- j chen, das der Leitstation zu erkennen gibt, daß eine weitere Station adressiert werden kann.

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pie Leitstation enthält in ihrem Speicher eine Tabelle mit den
Adressen aller Stationen und zwar in einer Reihenfolge, mit
der die einzelnen Stationen adressiert werden. Die Reihenfolge ^; der Adressen in dieser Tabelle kann nach geographischen Gesichtspunkten aufgestellt sein; dies ist jedoch nicht zwingend. Es wäre auch möglich und in manchen Fällen sogar hilfreich, die Adresse einer Station in der Tabelle mehrfach vorzusehen, so
daß diese Station häufiger aufgerufen wird. Dies kann dann
vorgesehen werden, wenn an eine Station Endstellen angeschlos- '■ sen sind, die sehr große Datenmengen zu übertragen haben. Um
die Funktionen des Systems zu optimieren, ist es von Nutzen, ; die Adreßreihenfolge in der Tabelle in regelmäßigen Abständen , zu überarbeiten, wobei Verkehrsvariationen der Endstellen be- = rücksichtbar sind. Dazu kann eine besondere Dateneingabe- j einheit vorgesehen werden oder, wenn die Leitstation ausrei- j chende Intelligenz dazu enthält, wie dies z.B. bei Computern ■ der Fall ist, kann die Überholung automatisch mittels eines ' im Speicher gespeicherten Optimierungsprogramms durchge- . führt werden. ;

Ein besonderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung soll , nunmehr anhand der Fig. 3 beschrieben werden. Tatsächlich ist ^:- es sehr von Nutzen, wenn das Hochgeschwindigkeits-übertra- ι gungsmedium in Form eines koaxialen Kabels als Schleife ausgebildet wird. Innerhalb einer Schleife laufen die Signale
immer in der gleichen Richtung um. Dabei werden Wechsel in
der übertragungsrichtung innerhalb des Übertragungsmediums j vermieden, was sich bei einer Anordnung gemäß Fig. 1 nicht verwirklichen läßt. Außerdem wären bestimmte Umschaltzeiten vor- j zusehen, innerhalb derer nicht übertragen werden kann, womit < !wiederum die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage einge- ; schränkt würde. !

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bie Anlage gemäß Fig. 3 enthält wiederum eine Reihe von Überffcragungsstationen 3, die mittels Adaptern 6 mit dem Übertragungsmedium 1 verbunden sind. Ebenso soll die Leitstation 2 über einen Adapter 7 mit der Schleife verbunden sein, wobei idle InformationsSignale durch die Leitstation wie durch alle anderen Stationen im Kreis herum durchlaufen können.

Wie vorbeschrieben, überträgt die Leitstation 2 die Adresse öiner Station, z.B. der Station 3a, auf das als Schleife ausgebildete Medium. Diese Adresse wird durch alle Stationen (empfangen, jedoch nur die bestimmte Station 3a erkennt ihre Adresse. Es muß hinzugefügt werden, daß auch die Leitstation !sämtliche durch sie selbst übertragenen Signale ebenso aufnimmt wie alle anderen Stationen, wobei eine ständige Überwachung dessen möglich ist, was auf dem Übertragungsmedium umläuft.

bie Station 3a, die eine von der Endstelle 4 über die Station 3d zur Endstelle 5 zu Übermittelite Nachricht anstehen hat, sendet die Nachricht über die Schleife. Die !Nachricht durchläuft die Adapter 6b der Station 3b, 6c der !Station 3c und 6d der Bestimmungsstation 3d. Wenn andererseits die Station 3d eine Nachricht zur Station 3a überträgt, verläuft diese Nachricht über die Adapter 6e der Station 3e, 7 der Leitstation 2 und 6a der Station 3a.

In einer Anlage nach der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, eine Bitsynchronisierung bei asynchron übertragenen Zeichen aufrechtzuerhalten, auch wenn das übertragungsi
[medium keine extreme Länge aufweist. Die Synchronisierung

!kann durch Erzeugung einer besonderen Folge seitens der Leitstation aufrechterhalten werden. Die auf dem Übertragungsmedium ständig übertragene Bitfolge wird den seitens der übertragungsStationen übermittelten Datensignalen bzw. den von der Leitstation ausgehenden Adreßsignalen überlagert.

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•Auf der Empfangsseite wird das umgekehrte abgewickelt; die

jdie besondere Synchronisierbitfolge darstellenden Signale j ■werden wieder herausgezogen, so daß die Nutzdaten Übrigblei- ! ^!ben. Die besondere Synchronisierfolge, die laufend auf dem j 'Übertragungsmedium umläuft, sorgt für die Bitsynchronisierung !

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der einzelnen Stationsadapter und ermöglicht des weiteren die j Vermeidbarkeit einer besonderen Zeichensynchronisierung, wie » im folgenden erläutert wird. j

[Die gewählte Möglichkeit entsprechend der vorliegenden Erfindung sieht die Verwendung einer ununterbrochenen 0101-Folge vor. Offensichtlich könnte natürlich auch eine andere Synchronisierbitfolge gewählt werden, die den Datensignalen [hinzugefügt und auf der Empfangsseite wieder entzogen wird. !

jPig. 4 illustriert das Ausführungsbeispiel eines Stations-Iadapters für eine Schleifenanordnung gemäß Fig. 3.

!Entsprechend Fig. 4 ist der Adapter mit dem Übertragungsmedium 1 über eine Übertragung 10 verbunden, die Empfangs-¹kreise 11 und Sendekreise 12 aufweist. Der Zweck dieser Überitragung ist neben der Bitsynchronisierung die Wiederauffrijschung der seitens der Empfangskreise 11 empfangenen Signale. !Solch eine Übertragung gehört nicht zum eigentlichen Gegenstand der vorliegenden Erfindung; sie kann eine Über- !tragung sein, wie sie bereits in handelsüblichen 8-MegabitjModems vorgesehen ist.

Der interne Takt wird mittels phasengesteuerter Schaltkreise 14 aus den über eine Leitung 13 von den Empfangskreisen 11 kommenden InformationsSignalen abgeleitet. Solche phasengesteuerten Schaltkreise gehören zum bekannten Stand der Technik und werden insofern auch nicht weiter beschrieben. Die phasengesteuerten Schaltkreise geben an die verschiedenen

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■Peile des Adapters und die Sendekreise 12 über die Leitung

iTaktimpulse T ab. Die Aufgabe der Decodier- und Synchronisiereinheit 16 ist die Wiedergewinnung der sich wiederholenden Synchronisierbitfolge aus den über die Schleife mittels der Empfangskreise 11 und über die Leitung 17 empfangenen Informationssignale im Takte der Taktimpulse T. Die Ausgangsleitung 18 der Decodier- und Synchronisiereinheit 16 ist andererseits mit Unterdrückungskreisen 19 verbunden, mit deren Hilfe die iSynchronisierbitfolge von den NutzinformationsSignalen über !die Leitung 17 entfernt wird. Die übrigbleibenden Signale gelangen zu einem Schieberegister 20/ in dem sie taktweise hindurchgeschoben werden.

;Es ist daraufhinzuweisen, daß die in das Schieberegister aufgenommenen Signale solche zweier Arten sein können. Wenn signifikante Daten durch die Empfangskreise 11 aufgenommen werden, werden diese Daten von Bedeutung in das Schiebelregister 20 hineingegeben; ganz gleich, ob es sich dabei 'um Adreßdaten von der Leitstation oder um Nutzdaten von einer ,Übertragungsstation handelt. Wenn andererseits nur Synjchronisierbits seitens der Empfangskreise 11 empfangen ,werden, werden nur Null-Bits in das Register 20 eingeschoben, jda die Synchronisierbitfolge, wie erläutert, von den Nutzsignalen mittels der Unterdrückungskreise 19 entfernt wird. Dabei ist es erforderlich, daß weder Daten- noch Adreßzeichen nur aus Nullen bestehen. Im vorliegenden Beispiel mit aus 8 Bits bestehenden Zeichen und mit einem 8 Bitstellen enthaltenden Schieberegister 20 können Daten- oder Adreßzeichen somit nicht mehr als 7 Nullen enthalten.

Ab Empfang der Daten von Bedeutung im Register 20 sind zwei Fälle möglich: Wenn die Leitstation die Adresse einer Station übertragen hat, damit diese aufgerufene Station übertragen kann, wird diese Adresse in das Register 20 eingegeben und

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mittels Decodierkreisen 21 decodiert, sobald alle Bits der Adresse im Register 20 stehen. Die Erkennung der Stationsadresse mittels der Decodierkreise 21 läßt ein Eins-Bit zum Einstelleingang S eines Verriegelungsglieds 23 über eine Leitung 22 gelangen. Wenn das Verriegelungsglied 23 eingeschaltet ist, bewirkt es über seine Ausgangsleitung 24 den Anlauf eines dreistelligen Zählers 25, der anfangs auf Null gestellt wurde, und periodisch die Einstellung der Ausgangsleitung 27 eines inversen ODER-Glieds 28 auf 1. Der eingeschaltete Ausgang des Verriegelungsglieds 23 bereitet des weiteren ein UND-Glied 26 vor, welches das Bit 1 auf der Leitung 27 zur Vorbereitung eines weiteren UND-Glieds 29 hiindurchgelangen läßt. Wie nachfolgend erläutert wird, wird 2in Verriegelungsglied 30 ausgeschaltet, das seinerseits lafür sorgt, daß ein Eins-Bit am zweiten Eingang über die Leitung 31 am UND-Glied 29 erscheint. Damit wird ein Ein-Bignal vom Ausgang des UND-Glieds 29 zu den Steuerkreisen äines Pufferspeichers 32 abgegeben. Dieser Puffer ist ein gedrahteter Warteschlangenspeicher, der nach dem FIFO-Prinzip, l.h., "wer zuerst eintritt, tritt als Erster wieder aus", arbeitet. Auf diese Weise steuert ein Ein-Signal auf der i^usgangsleitung des UND-Glieds 29 die Parallelübertragung !es ersten Datenzeichens der Nachricht in das Schieberegister 20. Dann wird dieses Zeichen bitweise über eine Leitung 33 zu einem UND-Glied 34 geführt. Dieses UND-Glied 34 wird über äine Leitung 35 nach Einschaltung des Verriegelungsglieds 23 über ein ODER-Glied 38 und ein Verzögerungsglied 36 vorbereitet. Das Verzögerungsglied 36, welches noch beschrieben tfird, ist notwendig, weil die Decodierung der Adresse im Rejister 20 bereits weit vor dem Ende der Übertragung des letzten 3its in das Register erfolgt und die Übertragung des ersten äeichens der Nachricht aus dem Speicher 32 in das Register während des nächsten Taktimpulses erfolgt, wobei es ohne Vorkehrung dieser Verzögerung möglich wäre, noch das am weitesten rechts angeordnete Adreßbit zu übertragen und falsche Daten zu erzeugen.

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Die einzelnen Bits werden über das UND-Glied 34 zum Kombinationsglied 37 weiterübertragen. Da die betrachtete Station die einzige ist, die zur Zeit Daten über die Schleife übermitteln darf, sind die Informationssignale, die über die Empfangskreise 11 aufgenommen und zum Kombinationsglied über die Leitung 17 weiterübertragen werden, nur Synchronisierbits. Diese Synchronisierbits werden im Kombinationsglied 37 mit den Daten kombiniert und dann als kombinierte Signale über die Schleife des Mediums 1 mittels der Sendekreise 12 der übertragung 10 weiterübertragen. Die Unterdrückungskreise 19 und das Kombinationsglied 37 können vorteilhafterweise als antivalente ODER-Glieder ausgebildet sein.

Solange Zeichen der zu übermittelnden Nachricht zu einer anderen Station übertragen werden, erhöht der Zähler 25 seinen Stand bei jedem Taktimpuls um 1 und erreicht immer nach acht Taktimpulsen wieder den Stand O. Dies bedeutet jeweils das Periodenende eines aus dem Register 2o bitweise zu übertragenden Zeichens. Immer dann, wenn der Zähler 25 den Stand O erreicht, gibt der Ausgang des ODER-

Glieds 28 ein Eins-Signal ab, welches mittels der UND-Glieder 26 und 29 ein Zeichen aus dem Speicher 32 in das Schieberegister 20 gelangen läßt. Wenn das Nachrichtenendezeichen EOM abgegeben wird, wird dieses mittels der Decodlerkreise 21 erkannt, die ihrerseits über die Leitung 39 das Verriegelungsglied 23 über seinen Rückstelleingang R wieder ausschalten. Dann geht dessen Ausgangssignal auf der Leitung 24 wieder auf 0, wobei die UND-Glieder 26 und 29 gesperrt werden und der Zähler 25 auf 0 verriegelt wird. Dieses Signal sollte mit gegebener Verzögerung normalerweise auch das Datenübertragungs-UND-Glied 34 sperren. Wenn das Nachrichtenendezeichen mittels der Decodierkreise 21 erkannt wird, wird jedoch ein Signal über die Leitung 39 und das ODER-Glied 38 zum Verzögerungsglied 36 gesandt, welches das UND-Glied 34 noch für die Übertragung der acht Bits des Nachrichtenendezeichens auf

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- 17 die Schleife durchgeschaltet hält.

Nun soll der zweite zu betrachtende Fall erläutert werden, wenn die Station eine für sie bestimmte Nachricht empfängt. jDann wird zuerst das Kennzeichen F im Register 20 aufgenommen. Die Decodierkreise 21, die dieses Zeichen erkennen, !geben daraufhin ein Signal über die Ausgangsleitung 40 ab, welches das Verriegelungsglied 30 einschaltet. Das Verriegelungsglied 30 bereitet dann über seinen Ausgang Q und die Leitung 41 ein UND-Glied 42 vor. Wenn die empfangene Nachricht an die betrachtete Station adressiert ist, folgt hinter dem Erkennungszeichen F die Stationsadresse. Das bzw. die Adreßzeichen werden durch die Decodierkreise 21 decodiert, die nunmehr, wie beim Senden, ein Bit 1 über die Leitung 22 abgeben und das Verriegelungsglied 23 einschalten. Der Zähler 25 arbeitet wiederum und das UND-Glied 26 wird jeweils, wenn der !Zähler auf 0 geht, durchgeschaltet; das UND-Glied 29 bleibt j jedoch gesperrt, da es ein Signal 0 über die Leitung 31 vom jAusgang Q vom Verriegelungsglied 30 zugeführt bekommt, welches jsoeben eingeschaltet wurde. Andererseits gibt das UND-Glied 26 immer dann, wenn der Zähler 25 auf 0 geht, ein Signal über die Leitung 43 ab, wobei ein Eins-Signal über die Leitung 44 vom UND-Glied 42 abgegeben wird, welches durch das Signal über die Eingangsleitung 41 bereits vorbereitet wurde. Die Aufgabe der Leitung 44 ist die Steuerung der Eingangskreise, die die parallele Übertragung von Zeichen aus dem Register 20 in einen Pufferspeicher 45 und von Register zu Register innerhalb dieses Puffers steuern. Der Pufferspeicher 45 ist wiederum auch ein gedrahteter Warteschlangenspeicher des wohlbekannten FIFO-Typs wie 32.

Die Übertragung von Zeichen aus dem Register 20 zum Puffer 45 wird durchgeführt bis zum Empfang des Nachrichtenendezeichens. Sobald das Nachrichtenendezeichen EOM durch die Decodierkreise 21 erkannt wird und ein Bit 1 über die Leitung

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39 läuft, werden die Verriegelungsglieder 23 und 3o wieder in ihren Ruhezustand versetzt. Die Ausschaltung des verriegelungsglieds 23 sperrt die UND-Glieder 29 und 42 und verriegelt den Zähler 25 auf O.

Entsprechend Fig. 4 ist je ein Puffer für empfangene Daten und ein weiterer für zu sendende Daten in jeder Übertragungsstation vorgesehen. In Wirklichkeit könnte für beide Übertragungsrichtungen der gleiche Pufferspeicher verwendet |

werden. Dies läßt sich ohne weiteres in diesem Sinne unter '■

ι Zuhilfenahme eines steuernden Mikroprozessors durchführen.

Anhand der Fig. 5 soll der Adapter der Leitstation beschrieben werden. Ein Teil der darin vorgesehenen Schaltkreise ist mit denen des übertragungsstationsadapters identisch, wobei die entsprechenden Bezugsziffern beibehalten werden. Die über die Schleife des Übertragungsmediums 1 übermittelten Informationssignale werden mittels der Empfangskreise 11 der übertragung 10 empfangen. Wie in den Übertragungsstationsadaptern werden die empfangenen Signale phasengesteuerten Schaltkreisen 14 zugeführt, die daraufhin über die Ausgangsleitung 15 Taktimpulse T zur Synchronisierung der Adapterschaltkreise abgeben. Die empfangenen Signale werden ebenfalls der Decodier- und Synchronisiereinheit 16 über die Leitung 17 zugeführt, um die Synchronisierbitfolge (im betrachteten Falle 0101) wiederzugewinnen. Die Informationssignale werden den Unterdrückungskreisen 19, die als antivalentes ODER-Glied ausgebildet sein können, mit der Synchronisierbitfolge zugeführt, wobei wieder die Synchronisierbits von den Nutzbits abgezogen werden. Die Nutzdatensignale werden dann dem Eingang des Schieberegisters 20 zugeführt und zu den einzelnen Bittaktzeiten seitens der Decodierkreise 50 decodiert. Wenn diese Decodierkreise 50 ein Nachrichtenendezeichen in einer zwischen zwei Stationen übertragenen Nachricht erkennen, wird ein Steuersignal über eine Leitung 51 zur Einleitung der übertragung der Adresse der nächsten Station, die übertra-

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jen soll, aus der Tabelle im Speicher 52 zum Schieberegister 20 abgegeben. Gleichzeitig wird dieses Signal bei EOM über eine Leitung 53 weitergegeben zur Vorbereitung des Verzögerungsglieds 36, dessen Ausgangsleitung 54 das übertragungs-UND-Slied 55 nach einer gegebenen Verzögerung vorbereitet, womit falsche Übertragungen aus dem Register 20 unterbunden werden, ine andere Aufgabe des Verzögerungsglieds 36 ist die offenaltung des UND-Glieds 55 für alle 8 Bitzeiten bei der überragung der 8 Bits aller im Register 20 jeweils enthaltenen Zeichen. Wenn das UND-Glied 55 vorbereitet ist, werden die Bits des Adreßzeichens, das soebenen parallel in das Register 20 überführt worden ist, über die Ausgangsleitung 56 des Reisters, das UND-Glied 55 und eine Leitung 57 zum Eingang des :ombinationsglieds 58 geführt, bei dem es sich im betrachteten Falle wiederum um ein antivalentes ODER-Glied handeln kann, welches die Bits der Synchronisierfolge 0101 von der Leitung 59 zufügen kann. Mittels des Kombinationsglieds 58 werden die Adreßbits mit den Synchronisierbits kombiniert und über eine Leitung 60 zu den Sendekreisen 12 geführt, die die gebildeten Bits nach geeigneter Formung über die Schleife des Mediums 1 übertragen.

Es wurde bereits erläutert, daß die Datensignale nach Abzug der Synchronisierbitfolge mittels der Unterdrückungskrelse 19 wieder zur Vergügung stehen. Diese Signale werden über eine Leitung 61 weitergeführt, und zwar als Nutzzeichen von einer Station zu einer anderen oder als eine Folge von Nullen. Diese Datensignale werden in einem Kombinationsglied 62, das mit dem Kombinationsglied 58 gleichartig ist, mit den Bits der Synchronisierbitfolge von einem entsprechenden Generator 63 kombiniert. Dieser Generator möge beispielsweise aus einem Verriegelungsglied mit nur einem Eingang bestehen, welches seinen Ausgangssignalzustand bei jedem Taktimpuls wechselt und somit eine Folge 0101 abgibt.

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Die über die Leitung 61 kommenden Datenbits werden somit mit den Synchronisierbits im Kombinationsglied 62 zusammengeführt und dann über die Leitung 59 zum zweiten Kombinationsglied 58 weitergegeben. Die Leitung 57 führt jedoch den Signälzustand O, solange die Leitstation nicht sendet und das Übertragungs-UND-Glied 55 gesperrt ist.

Wenn andererseits die über die Leitung 61 übermittelten Signale Nullen sind, gibt das Kombinationsglied 62 die Synchronisierbitfolge über die Leitung 59 weiter. Wenn dann das UND-Glied 55 zur übertragung der Bits des Adreßzeichens auf der Leitung 57 vorbereitet ist, werden diese Bits im Kombinationsglied 58 mit der Synchronisierbitfolge von der Leitung 59 kombiniert und das Kombinationsergebnis Ober die Schleife des Mediums 1 seitens der Sendekreise 12 übermittelt. Wenn keine Adreßbits zugeführt werden, laufen nur die Synchronisierbits über das Medium 1 aus.

Fig. 6 erläutert die Einzelheiten der Decodier- und Synchronisiereinheit 16 gemäß den Fign. 4 und 5. Die Einheit 16 enthält ein Schieberegister 70, dem bitweise die übertragenen Daten über die Leitung 17 von den Empfangskreisen 11 der übertragung 10 zugeführt werden. Wenn eine Folge 01010101, wie dargestellt, in das Schieberegister eingegeben worden ist, gibt das UND-Glied 71 einen Signalpegel 1 über seine Ausgangsleitung 72 ab. Dazu sind normale Eingänge dieses UND-Glieds mit sämtlichen geradstelligen Zellen des Schieberegisters, in denen sich Eins-Bits befinden, verbunden und Komplementäreingänge mit sämtlichen ungeradstelligen Zellen, in denen Null-Bits stehen. Dann wird ein Verriegelungsglied 73 mittels des Signals über die Leitung 72 gelöscht und sein Ausgang Q auf O gestellt. Der andere Ausgang Q ist mit dem Einstelleingang des Verriegelungsglieds 73 verbunden, damit dieses beim nächsten Taktimpuls eingeschaltet werden kann und eine 1 über den Ausgang Q abgibt. Wenn ausschließlich die vorgesehene Synchroni-

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sierbitfolge über die Schleife übertragen wird und ein Bit über die Leitung 17 einläuft, wird eine Null ebenfalls vom Ausgang des Verriegelungsglieds 73 weitergegeben. Ähnliches gilt für den Einlauf einer 1 in der Synchronisierbitfolge.

Wenn andererseits die Leitung 17 eine andere Folge als die Synchronisierbitfolge zuführt, z. B. eine Kombination der Synchronisierbitfolge mit Adreßbits, wird die Ausgangsleitung 72 des UND-Glieds 71 auf Ö ausgeschaltet. Dies spielt jeäoch keine Rolle mehr, da das Verriegelungsglied 73 laufend !fortfährt, mit jedem Taktimpuls seinen Schaltzustand umzujwechseln; wichtig war nur die erstmalige Synchronisierung, wenn allein Synchronisierbits einlaufen. In diesem Sinne führt sin Eingang der Unterdrückungskreise 19 gemäß Fig. 5 die Synchronisierbits synchron mit den über den zweiten Eingang den Unterdrückungskreisen 19 zugeführten Bits zu, welche ihrerjseits von der Kombination der Synchronisierfolge mit den Nutzjdatenbits stammen.

JDa es hinreichend ist, die immer wiederholte Einstellung des kerriegelungsglieds 73 zu bewerkstelligen, wird dieses immer dann wieder neu synchronisiert, wenn das Register 7o ausschließ lieh die Synchronisierbitfolge enthält; dann wird ein Rückstellsignal über die Leitung 72 zugeführt.

Es ist übrigens darau^inzuweisen, daß jede beliebige Synchronisierbitfolge verwendet werden kann, wenn die Decodier- und Synchronisiereinheit entsprechend ausgelegt wird.

Fig. 7 erläutert die Einzelheiten des Verzögerungsglieds 36 gemäß Fign. 4 und 5. Dieses Verzögerungsglied enthält eine Eingangsleitung 80, über die ein Signal zugeführt wird, wenn das Nachrichtenendezeichen decodiert worden ist. Die Eingangsleitung führt zum Einstelleingang S eines Verriegelungsglieds 81, das wiederum seinen Schaltzustand im Takte der Taktimpulse

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T nur ändert. Wenn also ein Eingangssignal über die Leitung 80 zugeführt wird, gibt der Ausgang Q des Verriegelungsglieds 81 ein Signal 1 während des zusammenfallenden Taktimpulses ab. Um sicherzustellen, daß keine falschen Daten aus dem Register 20 gemäß Fign. 4 und 5 ausgegeben werden, ist das eigentliche Verzögerungselement 82 mit der Ausgangsleitung 83 des Verriegelungsglieds 81 verbunden, so daß das Ausgangssignal über die Leitung 84 etwas später als der Taktimpuls abgegeben wird, der seinerseits gleichzeitig mit der Verschiebung der Daten im Register 20 zusammenfällt.

Das Eingangssignal über die Leitung 80 wird des weiteren über eine Leitung 85 einem ODER-Glied 86 zugeführt, welches einen dreistelligen Zähler 87 freigibt. Dieser vorher auf Null gelöschte Zähler beginnt ab der Bitzeit vor der Verschiebung eines Zeichens im Register 20 zu laufen. Infolgedessen wird das Verriegelungsglied 81, welches über die Leitung 89 und seinen Rückstelleingang R vermittels eines inversen ODER-Glieds 88 gelöscht wurde (welches ein Signal 1 nur dann abgibt, wenn sämtliche Stellen des Zählers auf 0 stehen) durch den nächsten

Taktimpuls eingeschaltet, wenn ein Impuls auf der Leitung 80 I ansteht, der Zähler schon auf 001 steht und somit kein Löschsignal über den Eingang R ansteht. Wenn dann auch das Signal über die Eingangsleitung 80 verschwindet, zählt der Zähler trotzdem weiter aufgrund der Verbindung des zweiten Eingangs des ODER-Glieds 86 mit dem Ausgang Q des Verriegelungsglieds 81. Somit zählt der Zähler 8 Bitzeiten ab und gibt, wenn er wieder auf 0 zurückkehrt, ein Signal über das inverse ODER-Glied 88 zur Rückstellung des Verriegelungsglieds 81 durch. Die ses Signal löscht das Verriegelungsglied 81 jedoch erst mit den nächstfolgenden Taktimpuls. Dabei geht die Leitung 84, wiederuir mit geringer Verzögerung, auf den Nullpegel zurück. Der Zähler 87 wird verriegelt. Damit wird es also ermöglicht, daß das

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!Verzögerungsglied gemäß Fig. 7 die bitweise Ausgabe des gesamten Nachrichtenendezeichens auf die Schleife sicherstellt.

Ein Teil der anhand der Fign. 4, 5, 6 und 7 vorbeschriebenen

jSchaltkreisfunktionen könnte, wie bereits angedeutet, durch [einen Mikroprozessor durchgeführt werden. Der gegenwärtige Stand der Technik ermöglicht die Anordnung eines Mikroprozessors in sämtlichen einzelnen Stationen zur Steuerung des Datenaustausches zwischen dem jeweiligen Adapter und der Schleife bei vernünftigem Aufwand.

jWenn eine Einheit mit relativ hoher Intelligenz in Form eines !computers oder eines Mikroprozessors in der Leitstation vorgesehen wird, so ist auch ein automatisches programmiertes Anpassen der vorgesehenen Tabelle zur Berücksichtigung des Verkehrsbedürfnisses zwischen den einzelnen Stationen in gegebenen Intervallen möglich.

Zusammenfassung:

Es wurde ein weitgehend dezentrales Datenübertragungsverfahren und eine durchführende Anlage beschrieben, bei denen alle teilnehmenden Übertragungsstationen direkt mit anderen teilnehmenden Stationen verkehren können. Es ist lediglich eine Leitstation mit dem Übertragungsmedium verbunden, die eine gespeicherte Tabelle mit der Liste aller Teilnehmer-Übertragungsstationen enthält. Die Leitstation übermittelt zuerst die Adresse einer ersten an das Übertragungsmedium angeschlossenen Teilnehmerstation. Diese Adresse wird von allen Stationen empfangen. Nur die Station, die ihre eigene Adresse erkennt, kann nunmehr eine Nachricht senden. Wenn diese Station anstehende Nachrichten für eine andere Station vorliegen hat, beginnt sie mit der übertragung, die am Anfang die Adresse der Bestimmungsstation und am Ende ein Nachrichtenendezeichen aufweist. Alle Stationen, einschließlich der Leitstation, empfangen die Nachricht, aber nur die Bestim-

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§09817/066S

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Dezentrales Datenübertragungsverfahren mit einem übertragungsmedium und einer Vielzahl daran angeschlossener Teilnehmer-übertragungsStationen sowie einer Leitstation, bei dem jede der vorgesehenen Stationen Informationssignale direkt an eine andere Teilnehmer-Übertragungsstation und an die Leitstation übermitteln kann, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) die Leitstation (2) sendet die Adresse einer Teilnehmer Übertragungsstation (3) über das Übertragungsmedium

(1) aus;

b) sämtliche Teilnehmer-übertragungsStationen nehmen die übermittelte Adresse auf, aber nur die adressierte Teilnehmer-übertragungsstation erkennt ihre eigene j Adresse und beginnt daraufhin, eine ggf. anstehende Nachricht (D) unter Voranstellung der Adresse (AD) der Bestimmungs-Teilnehmer-Übertragungsstation oder, ' wenn keine zu übertragende Nachricht ansteht, ein Leerlaufkennzeichen über das Übertragungsmedium aus- ; zusenden; ;

c) die adressierte Bestiirmiungs-Teilnehmer-Übertragungs·- j station nimmt ggf. die an sie gerichtete Nachricht auf;j

d) nach Empfang des der übertragenen Nachricht nachge- ! stellten Nachrichtenendezeichens (EOM) oder, wenn j keine ζυ. übertragende Nachricht ansteht, des Leerlaufkennzeichens sendet die Leitstation entsprechend Verfahrensschritt a) die Adresse einer weiteren Teiinehmer-Übertragungsstation, womit diese mit der Adreß- und Nachrichtenübertragung beginnt oder, wenn keine zu übertragende Nachricht ansteht, das Leerlaufkennzeichen sendet, usf.

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Dezentrales Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß jede mit der Übertragung einer Nachricht (D) beginnende Teilnehmer-Übertragungsstation (3) der Bestimmungs-Adresse (AD) ein zusätzliches Erkennungszeichen (F) voranstellt.

Datenübertragungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmedium (1) in Form einer geschlossenen Schleife (Fig. 3) ausgebildet ist, über die die Übertragung sämtlicher Informationssignale nur in einer vorgegebenen Richtung erfolgt.

Datenübertragungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragung auf dem Übertragungsmedium (1) mit einer übertragungsgeschwindigkeit von 8 Megabits/Sek. : und auf den Verbindungswegen zwischen den einzelnen Teilnehmer-Übertragungsstationen (3) und den daran angeschlossenen Endstellen (4, 5) mit Geschwindigkeiten der Größenordnung von 50 Bits/Sekunde bis 48 Kilobits/Sekunde erfolgt.

Datenübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Leitstation (2) einen Generator (63) aufweist, der ununterbrochen eine Synchronisierbitfolge erzeugt, der die Adreßdaten überlagert werden, wenn die Leit- : Station die Adresse einer Teilnehmer-Übertragungsstation : (3) sendet. '■■

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6. Datenübertragungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Teilnehmer-Übertragungsstationen (3) Trennvorkehrungen (19) zur Trennung der Synchronisierbits von den empfangenen Informationssignalen aufweist, mit deren Hilfe die übermittelten Nutzdaten wiedergewinnbar sind oder Nullbits erzeugt werden, wenn weder Nachrichten-} noch Adreßdaten über das Übertragungsmedium empfangen werden, und

daß Kombinationsvorkehrungen (37) vorgesehen sind, mittels derer entweder die aufgenommenen Informationssignale weiterübertragen werden oder mittels derer Nutzdaten mit überlagerten Synchronisierbits aussendbar sind, wenn die Teilnehmer-Übertragungsstation adressiert ist und selbst anstehende Daten zu übertragen hat.

7. Datenübertragungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß jede Teilnehmer-Übertragungsstation (3) mindestens einen Pufferspeicher (32, 45) aufweist für die Zwischenspeicherung empfangener oder zu sendender Daten und daß die Teilnehmer-Übertragungsstationen ein Schieberegister (20) aufweisen zur Aufnahme der von den Synchronisierbits befreiten Nutzdaten und deren paralleler Weitergabe in den Empfangs-Pufferspeicher (45) oder zur seriellen Ausgabe zu sendender Nutzdaten aus dem Sende-Pufferspeicher (32) auf das Übertragungsmedium (1).

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8. Datenübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Übertragungsstationen (3) je ein antivalentes ODER-Glied als Kombinationsvorkehrungen (37) '■

und als Trennvorkehrungen (19) aufweisen.

9. Datenübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 5

bis 8, ;

dadurch gekennzeichnet,

daß die vorgesehene Synchronisierbitfolge aus einer ununterbrochenen 0101-Folge besteht. i

10. Datentibertragungsanlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4,i dadurch gekennzeichnet, ' daß die Teilnehmer-ÜbertragungsStationen (3) und die Leit4 station (2) jede einen Mikroprozessor zur Abwicklung der j Datenübertragungen zum und vom übertragungsmedium (1) ent-}· halten.

11. Datenübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 10 ij dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstation (2) eine ge- j speicherte Tabelle mit den Adressen sämtlicher angeschlos4 senen Teilnehmer-Übertragungsstationen (3) aufweist, wobei der Inhalt dieser Tabelle von Zeit zu Zeit oder in vorgegebenen Intervallen an geänderte Verkehrsbedingungen zwischen den einzelnen Teilnehmer-übertragungsStationen anpaßbar ist.

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§09817/0601