DE3413473A1

DE3413473A1 - Schleifenfoermiges datenuebertragungssystem

Info

Publication number: DE3413473A1
Application number: DE19843413473
Authority: DE
Inventors: Takuji Hamada; Sadao Katsuta Mizokawa; Masahiro Hitachi Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1984-04-10
Publication date: 1984-10-18
Also published as: JPS59188256A; US4604742A; DE3413473C2

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein schleifenförmiges Datenübertragungssystem, bei dem eine Vielzahl von Datenübertragungs-Steuerstationen (im folgenden einfach als "Stationen" bezeichnet) mit daran angeschlossenen Rechnern und/oder verschiedenen Endgeräten über eine einzelne Übertragungsleitungs-Schleife in Kaskade miteinander verbunden sind und eine Datenübertragung zwischen beliebigen dieser Stationen erfolgen kann.

In dem obigen schleifenförmigen Datenübertragungssystem ist es immer nur einer der Stationen gestattet, Daten zu senden. Daher muß die Steuerung so ausgeführt sein, daß die eine Datenaussendung verlangende Station zunächst die Erlaubnis erhält, die Leitung zu reservieren, und daß nach Beendigung der Datenaussendung die Leitung freigegeben und zur Reservierung durch eine andere Station übergeben wird.

Sämtliche Steuerungen, die mit dem Erlangen und dem Freigeben der Leitungsreservierung zusammenhängen, werden im folgenden generell als "Leitungssteuerung" bezeichnet.

Ein Datenübertragungs-Steuersystem mit Fixierung einer Steuerstation, bei dem nur eine besondere Station (Steuerstation) mit der Leitungssteuer-Funktion ausgerüstet ist, weist zwar den Vorteil auf, daß nicht auch alle übrigen Stationen mit den jeweiligen Leitungssteuerfunktionen versehen sein müssen. Andererseits weist ein Datenübertragungs-Steuersystem dieser Art keinen hohen Wirkungsgrad in der Datenübertragung auf, da jede Station nach Beendigung einer Datenübertragung die Steuerstation von dieser Beendigung benachrichtigen muß. In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 115 1O5/1977 (Anmeldungsnummer 31312/1976) ist ein Datenübertragungs-Steuersystem mit wechselnder Steuerstation offenbart, bei dem die Leitungssteuerfunktion nicht einer bestimmten Station

fest zugeordnet ist, sondern jede Station nach Beendigung der betreffenden Datenaussendung ihrerseits als Steuerstation dient.

In der europäischen Offenlegungsschrift Nr. 54 077 (Anmeldungsnuiraner 80 107 706.6) ist ferner ein Übertragungssystem offenbart, das als Zeichenweitergabe-System (token pass system) bezeichnet wird. In diesem System zirkuliert eine das Recht zur Aussendung angebende Zeicheninformation in der Übertragungsschleife. Wird das Zeichen von einer Station mit einer Sendeanforderung erfaßt, so holt sich diese Station das Zeichen und sendet seine Daten aus. Nach Beendigung der Übertragung sendet die Station anschließend das Zeichen aus, um das Senderecht auf eine andere Station zu übertragen.

Im Vergleich zu Übertragungssystemen mit fixierter Steuerstation ist das oben erwähnte System mit Steuerstation-Übertragung im Hinblick auf die Übertragung des Senderechts vorteilhafter, da es einen höheren Übertragungs-Wirkungsgrad aufweist. Da ferner zwischen den Stationen keine feste Relation von Haupt- und Unterstation (master and slave) besteht, läßt sich als weiterer Vorteil eine hochgradige Verteilung der Übertragungsteuerung realisieren. Bei dem Übertragungssystem mit Steuerstation-Übertragung treten jedoch nachstehend erläuterte Probleme auf, wenn das Senderecht von der jeweiligen Station, die ihre Aussendung beendet hat, auf eine weitere Station übertragen wird. Eines dieser Probleme wird darin gesehen, daß dann, wenn keine Station eine Sendeanforderung aufweist, die betreffende Station, die die Aussendung beendet hat, das zurückgekehrte Zeichen (token) erneut aussenden muß. Zweitens muß wegen der Möglichkeit, daß das Zeichen infolge von Übertragungsfehlern oder Störungen wie etwa Rauschen verschwindet, die Zeit, die das Zeichen für einen Rundlauf benötigt, für die erneute Aussendung des Zeichens überwacht werden.

Zwar wird der Einbau dieser überwachungs- und Steuerfunktionen in jede der Übertragungsstationen im Hinblick

auf die Verteilung der übertragungssteuerung bevorzugt, doch ist dies in praktischen Fällen wegen der Erhöhung des zur Realisierung der Sendestationen erforderlichen Hardware-Aufwandes und wegen der Komplizierung der Steuerung von Nachteil.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde,

Nachteile, wie sie bei vergleichbaren Datenübertragungssystemen nach dem Stand der Technik bestehen, mindestens teilweise zu beseitigen. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, ein schleifenförmiges Datenübertragungssystem anzugeben, bei dem die Übertragungssteuerfunktion der einzelnen Übertragungsstationen sehr vereinfacht ist, ohne den mit dem Zeichenweitergabe-System erzielbaren hohen Wirkungsgrad zu beeinträchtigen. Erfindungsgemäß wird das Zeichensignal in zwei Typen klassifiziert, nämlich ein Freizeichen, das angibt, daß die Leitung frei oder nicht belegt ist, sowie ein Belegtzeichen, das die Leitungsbelegung angibt, wobei das Freizeichen, das von der station ausgesendet wird, die eine übertragung beendet hat, in ein dieser Station zurückzuführendes Belegtzeichen umgewandelt wird, so daß der Verarbeitungsvorgang für die Übertragung in jeder der einzelnen Stationen vereinfacht wird.

Erfindungsgemäß ist mindestens eine der einzelnen Stationen mit Steuerfunktionen wie etwa der Erfassung und Beseitigung von Übertragungsfehlern oder Störungen ausgerüstet. Diese Station ist so ausgelegt, daß sie das bei der Wiedergabe oder Rekonstruktion und Wiederholung der empfangenen Information erfaßt Freizeichen in das Belegtzeichen umwandelt und daraufhin erneut das Freizeichen aussendet. Damit sind die übrigen Sendestationen frei von der Zeichensteuerung für die erneute Aussendung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild der generellen Anordnung eines schleifenförmigen Datenübertragungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 ein Ubertragungs-Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ubertragungssystems nach Figur 1; Figur 3 und 4 Übertragungs-Zeitdiagramme zur Erläuterung von in dem System nach Figur 1 auftretenden Übertragungsfehlern ;

Figur 5 Darstellungen der Signalformate des Freizeichens/ des Belegtzeichens, einer Blindinformation bzw.

einer Dateninformation, wie sie in dem System nach Figur 1 verwendet werden;
Figur 6 ein Blockschaltbild des Hardware-Aufbaus einer in Figur 1 gezeigten Übertragungsstation (2); Figur. 7 ·;.. den Schaltungsaufbau einer in Figur 6 gezeigten

Multiplexer-Kanalsteuerung; Figur 8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 6;

Figur 9 ein Blockschaltbild des Hardware-Aufbaus der in Figur 1 gezeigten Überwachungsstation (4);

Figur 10 ein Blockschaltbild des Schaltungsaufbaus einer in Figur 9 gezeigten Multiplexer-Kanalsteuerung; und

Figur 11 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Steuerung nach Figur 10.

In der in dem Blockschaltbild nach Figur 1 gezeigten generellen Anordnung eines schleifenförmigen Datenübertragungs systems sind Informationsgeräte (ID1...IDN), etwa Rechner, verschiedenartige Endgeräte und dergleichen, die örtlich verteilt .in Fabriken, Gebäuden, Universitätsgelanden und sonstigen Einrichtungen installiert und die generell mit 1 bzw. individuell mit 1-1 bis 1-N bezeichnet sind, über Ubertragungsstationen (ST1...STN), die generell mit 2 und individuell mit 2-1 bis 2-N bezeichnet sind, zu einem einzeln« Datenübertragungssystem zusammengeschaltet. Die einzelnen

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Übertragungsstationen 2 sind über eine einzelne Einweg-Übertragungsleitung 3 in Kaskade geschaltet, und bilden ein schleifenförmiges Datenübertragungsnetz, wobei mindestens eine der Übertragungsstationen als spezielle Station bestimmt ist/ um die Steuerung und überwachung des Übertragungsstatus sowie Funktionen der überwachung und Beseitigung von Übertragungsfehlern durchzuführen. Diese spezielle Station ist mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet und soll im folgenden als Überwachungsstation (abgekürzt SVT) bezeichnet werden.

Jede der einzelnen Übertragungsstationen dient verschiedenen Funktionen. Dazu gehören beispielsweise die Funktionen der Wiederherstellung und Weiterleitung (Wiederholung) von Signalen, der Steuerung der Reservierung oder Belegung der Leitung, des Empfangs und der Aussendung von seriellen Daten oder Informationen, der Schnittstellensteuerung mit angeschlossenen Informationsgeräten, usw. Andererseits führt die Überwachungsstation 4 als Hauptfunktionen die Einleitung eines System-Taktsignals durch, die Kompensation der bei einem Rundlauf in der Schleife auftretenden Verzögerung, Verarbeitungs— vorgänge für den Übertragungsbeginn, die Überwachung des Übertragungszustandes, die Steuerung der Realisierung des Schleifennetzes.

Die Arbeitsweise des in Figur 1 gezeigten scheifenförmigen Datenübertragungssystems wird nachstehend anhand des Zeitdiagramms nach Figur 2 erläutert, das einen Zeichenweitergabe-Steuerungsbetrieb der Überwachungsstation (SVT) 4 und der Übertragungsstationen (STi, STj) 2, die Sendeanforderungen aufweisen, zeigt.

In diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen,daß das Zeichensignal aus einem Freizeichen (FT), das angibt, daß die Leitung frei oder nicht belegt ist, und einem Belegtzeichen (BT) zusammengesetzt, das die Belegung der Leitung durch eine bestimmte Übertragungsstation angibt. Die zur überwachung und Steuerung des Übertragungszustandes bestimmte Überwachungsstation (SVT) 4 sendet das den Frei-

Zustand der Leitung angebende Freizeichen aus. Danach fährt die Überwachungsstation 4 mit der Aussendung von Blindinformation DUM fort, um zu verhindern, daß von stromaufwärts angeordneten Stationen kommende Information die überwachungsstation 4 passiert. Die eine Aussendung anfordernde Station (STi), die stromabwärts von der Überwachungsstation 4 angeordnet ist und das Freizeichen FT erfaßt hat, wandelt dieses in das Belegtzeichen BT um, das die Belegung der Leitung angibt, um zu verhindern, daß das Senderecht auf eine weitere Übertragungsstation übergeht, die stromabwärts von der Station angeordnet ist, die das Freizeichen erfaßt hat. Nach der Umwandlung des Freizeichens FT in das Belegtzeichen BT sendet die betreffende Übertragungsstation Dateninformationen und anschließend das Freizeichen FT zur Übertragung des Senderechts auf die weitere Station (STj) sowie die Blindinformation DUM aus. Gleichzeitig wird das Belegtzeichen BT, das aus der durch die Übertragungsstation STi durchgeführten Zeichenumwandlung resultiert, von der Überwachungsstation 4 erfaßt, woraufhin diese das Aussenden ihrer eigenen Blindinformation beendet und in den Weitergabe-Status zurückkehrt, in dem sie zusätzlich zur Überwachung der Zeicheninformation einfach die empfangene Information wiederholt. Das Belegtzeichen BT wird also von der Überwachungsstation 4 gelöscht, wodurch es möglich wird, daß die nachfolgenden Dateninformation DATA zur sendenden Station STi zurückkehrt. Die weitere stromabwärts angeordnete Übertragungsstation (STj) 2, die eine Sendeanforderung aufweist und das Freizeichen FT erfaßt, führt einen ähnlichen Arbeitsvorgang durch wie die oben erläuterte Übertragungsstation STi, wobei sie der Reihe nach die Dateninformation DATA, das Freizeichen FT und die Blindinformation DUM aussendet, nachdem sie das aufgenommene Freizeichen FT in das Belegtzeichen BT umgewandelt hat. Währenddessen kommt das aus der Umwandlung resultierende Belegtzeichen BT über die im Weitergabe-Status befindliche Überwachungsstation 4 an der vorhergehenden über-

tragungsstation STi an, die daraufhin die Aussendung ihrer eigenen Blindinformation beendet und anschließend in den Weitergabe-Zustand umschaltet. Ist somit das Belegtzeichen BT erstellt und die Blindinformation DUM gelöscht, so gelangt an die Ubertragungsstation STi nach einem Rundlauf über die Schleife die gleiche Information, die von dieser Station selbst ausgesandt worden war. Anschließend bleibt die Übertragungsstation im Weitergabezustand, in dem sie die in der stromaufwärts angeordneten Station erzeugte Information weitergibt, während die Überwachung der Zeicheninformation unnötig wird. Das von der Übetragungsstation STj ausgesandte Freizeichen FT kann an die Überwachungsstation 4 gelangen, da keine Übertragungsstation 2 mehr eine Sendeanforderung aufweist. In diesem Zeitpunkt wandelt jedoch die Überwachungsstation 4, die sich im Weitergabezustand befindet und die Zeicheninformation überwacht, das empfangene Freizeichen FT notwendigerweise auch dann in das Belegtzeichen BT um, wenn die Überwachungsstation 4 selbst keine eigene Sendeanforderung aufweist, und sendet unmittelbar nach dieser Umwandlung anstelle der Dateninformation DATA wieder das Freizeichen FT und anschließend die Blindinformation DUM aus. Inzwischen gelangt das Belegtzeichen BT, das aus der Zeichenumwandlung durch die Überwachungsstation 4 resultiert, an die Übertragungsstation STj, die daraufhin die Aus-Sendung ihrer eigenen Blindinformation DUM beendet und ebenso wie die Übertragungsstation STi in den Weitergabezustand gelangt. Damit ist das Belegtz.eichen BT absorbiert, woraus sich ergibt, daß nur noch das nachfolgende Freizeichen FT an die Überwachungsstation 4 zurückkehren kann. Da sich die Überwachungsstation 4 zu diesem Zeitpunkt nicht im Weitergabezustand befindet und kontinuierlich die Blindinformation DUM aussendet, wird das von ihr erfaßte Freizeichen FT nicht in das Belegtzeichen BT umgewandelt. Sofern die Überwachungsstation zu diesem Zeitpunkt keine eigene Informations auszusenden hat, werden erneut das Freizeichen FT und anschließend wieder die Blindinformation DUM ausgesandt.

Das schleifenförmige Datenübertragungssystem gemäß dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist also derart ausgelegt, daß immer dann, wenn die Überwachungsstation 4 im Weitergabezustand das Freizeichen FT erfaßt, dieses erfaßte Freizeichen notwendigerweise in das Belegtzeichen BT umgewandelt wird und die Überwachungsstation anschließend wieder in den Sendezustand gelangt und erneut das Freizeichen FT aussendet. Diese Anordnung dient dazu, die Funktionen der Überwachung und Steuerung des Übertragungszustandes auf die spezielle Überwachungsstation 4 zu konzentrieren. Andernfalls müßten die beiden Funktionen, nämlich das erneute Aussenden des Freizeichens FT und die überwachung und Steuerung von Übertragungsfehlern, von jeder der Übertragungsstationen 2 durchgeführt werden, wie sich aus der nachstehenden Erläuterung ergibt.

Figur 3 zeigt ein übertragungs-Zeitdiagramm unter der Annahme, daß zum Zeitpunkt ti in dem von der Übertragungsstation nach Beendigung der Übertragung ausgegebenen Freizeichen FT ein übertragungsfehler auftritt, was den Verlust wesentlicher Information bedeutet. In diesem Fall kann die Übertragungsstation STi, die die Übertragung beendet hat, das Belegtzeichen BT nicht erfassen. Infolgedessen kann diese Station STi nicht in den Weitergabezustand umschalten und fährt mit der Aussendung der Blind information DUM fort.

Die Überwachungsstation 4 ist jedoch so aufgebaut, daß sie die Periode für einen Rundlauf der Zeicheninformation selbst im Weitergabezustand ständig überwacht. Dieser Selbstüberwachungsmechanismus der Überwachungsstation wird zum Zeitpunkt t2 ungültig, sofern das Zeichen nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne To auftritt. Die Überwachungsstation fährt daher mit der Aussendung des Belegtzeichens BT fort, bis ein Rundlauf dieses Zeichens bestätigt worden ist. Wird das Belegtzeichen BT nach einem solchen Rundlauf zum Zeitpunkt t3 erfaßt, so wird erneut das Freizeichen FT ausgesandt und die Übertragung durch die anschließende Aussendung der Blindinformation DUM wiederhergestellt. Auf diese Weise kann die Übertragungsstation STi, deren Aussendung beendet '

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worden ist, in den Weitergabezustand umgeschaltet werden, nachdem das von der Überwachungsstation 4 nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne To ausgesandte Belegtzeichen BT erfaßt worden ist. Tritt bei einer der Übertragungsstationen STj später eine Sendeanforderung auf, so erfaßt diese Station das von der Überwachungsstation 4 erneut ausgesendete Freizeichen FT, wandelt es in das Belegtzeichen BT um und sendet anschließend die Dateninformation DATA aus. Auf diese Weise läßt sich der normale Übertragungsbetrieb wiederherstellen.

Figur 4 zeigt ein Übertragungs-Zeitdiagramm unter der Annahme, daß zum Zeitpunkt ti in dem von einer der Übertragungsstationen STi nach Figur 2 ausgesendeten Belegtzeichen ein Übertragungsfehler auftritt, wobei wiederum wesentliche Information verloren wird. In diesem Fall wird die Überwachungsstation 4 nicht in den Weitergabezustand umgeschaltet, da sie das Belegtzeichen BT nicht erfassen kann. Infolgedessen fährt die Überwachungsstation 4 mit der Aussendung der Blindinformation DUM fort. Andererseits sendet die betreffende Übertragungsstation STi nacheinander das Belegtzeichen BT, die Dateninformation DATA und das Freizeichen FT aus und fährt dann mit der Aussendung der Blindinformation DUM fort. Tritt jedoch innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne To kein Zeichen auf, so bestätigt die Überwachungsstation 4 den Ablauf dieser Zeitspanne. In diesem Fall erfolgt die Wiederherstellung der Übertragung durch einen Vorgang, der dem anhand von Figur 3 oben beschriebenen Vorgang ähnlich ist.

Ferner kann auch eine Situation auftreten, in der eine Fortsetzung der Übertragung dadurch unmöglich wird, daß ein Übertragungsfehler auftritt, bei dem eine Zeicheninformation plötzlich entsteht. Auch in diesem Fall läßt sich die Übertragung durch einen ähnlichen Vorgang wie in dem Fall, bei dem die Zeicheninformation verloren geht, wiederherstellen. Insofern erübrigt sich eine weitere Beschreibung.

Wie aus den obigen Darlegungen hervorgeht, besteht bei keiner der einzelnen Übertragungsstationen 2 die Notwendig-

keit, das Freizeichen FT erneut auszusenden, da das von einer beliebigen Übertragungsstation ausgesandte Freizeichen auf jeden Fall zu dieser Station zurückkehrt, nachdem es durch die nachfolgende, eine Sendeanforderung aufweisende Station oder durch die Überwachungsstation 4 in das Belegtzeichen umgewandelt worden ist. Da ferner der Rundlauf der Zeicheninformation von der Überwachungsstation 4 selbst nach der Aussendung des Freizeichens FT oder dem Umschalten der Station 4 in den Weltergäbezustand überwacht wird, ist es nicht erforderlich, eine überwachung auf Übertragungsfehler in den einzelnen Übertragungsstationen durchzuführen.

In Figur 5 sind Beispiele für Formate der oben beschriebenen Informationssignale gezeigt, wobei das Format des Freizeichens FT bei (a), das Format des Belegtzeichens BT bei (b), das Format der Blindinformation DUM bei (c) und das Format der Dateninformation DATA bei (d) dargestellt ist. Die bei (d) gezeigte Dateninformation DATA wird aufgrund des durch das HDLC-System (High-Level Data Link Controls) geforderte Rahmenformat aufbereitet und setzt sich zusammen aus einer Kennungsinformation F (01111110), die Informations-Interpunktionen angibt, einem Zieladressenabschnitt DA, einem Steuerabschnitt C, der den Rahmentyp angibt und die wiederholte übertragung steuert, einem Sendeadressenabschnitt SA, einem Informationsabschnitt I, einem Fehlerprüfabschnitt FCS und dergleichen. Von dem Zieladressenabschnitt DA bis zum Fehlerprüfabschnitt FCS werden Null-Bits derart angeordnet, daß nicht mehr als fünf "1"-Bits hintereinander auftreten. Auf diese Weise läßt sich die Kennung F (01111110) ohne weiteres aufgrund der Tatsache erkennen, daß hier sechs "!"-Bits aufeinander folgen. Um eine Erkennung der Zeicheninformation in ähnlicher Weise zu ermöglichen, weist das in Figur 5 bei (a) gezeigte Freizeichen FT acht aufeinanderfolgende "1"-Bits und das Belegtzeichen BT sieben aufeinanderfolgende "1"-Bits auf. Während ferner die bei (c) gezeigte Blindinformation DUM aus einer

Folge von Null-Bits aufgebaut ist, kann diese Information auch durch eine Folge von Kennungen F dargestellt werden. Dadurch, daß die Formate der Informationssignale auf diese Wiese vorbereitet werden, läßt sich die Umwandlung des bei (a) gezeigten Freizeichens FT in das bei (b) gezeigte Belegtzeichen BT in den einzelnen Übertragungsstationen 2 und in der Überwachungsstation 4 in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, daß lediglich das achte "1"-Bit in ein Null-Bit invertiert wird.

In der in dem Blockschaltbild nach Figur 6 hardwaremäßig gezeigten Übertragungsstation 2 werden die verschiedenen, auf der übertragungsleitung 3a ankommenden Signale von einem Empfänger 201 aufgenommen, mittels eines Demodulators 203 demoduliert und als empfangene Information oder Daten RD einer Übertragungs-Steuereinheit 100 zugeführt. Die Übertragungs-Steuereinheit (TCU) 100 dient in erster Linie zur Steuerung des Empfangs und der Übertragung des in Figur 5 bei (d) veranschaulichten Dateninformations-Rahmens (DATA) und umfaßt eine Mikroprozessoreinheit 101, eine Verkehrsschaltung 102, die als LSI-Schaltung (large scale intergrated circuit) ausgeführt ist, eine LSI-Ein/Ausgabesteuerung 103, eine ebenfalls in LSI-Technik ausgeführte direkte Speicherzugriffsteuerung (DMAC) 104, eine LSI-Zeitgeber-Unterbrechungssteuerung (105), eine Schnittstellen-Steuereinheit 106 und eine Speichereinheit 107, die einen ROM (read-only memory) und einen RAM (random access memory) enthält, wobei alle diese Einheiten über einen gemeinsamen Bus 108 miteinander verbunden sind.

Eine phasenstarre Schleife (PLL) 202 dient dazu, aus dem Ausgangssignal des Empfängers .201 ein Taktsignal 2TR herauszulösen, das als Taktsignal in dem Demodulator 205 und einem weiter unten beschriebenen Modulator 215 verwendet wird. Dieses Taktsignal 2TR wird außerdem in einer Flipflop-Stufe 204 einer Frequenzteilung unterzogen, so daß ein Taktsignal TR abgeleitet wird.

Das empfangene Informationssignal RD liegt gemeinsam

mit dem Taktsignal TR am Eingang eines UND-Gliedes 205, dessen Ausgangssignal dem Zähleingang eines Zählers 207 zugeführt wird. Der Zähler 207 dient dazu, die Anzahl von aufeinanderfolgend zugeführten "1"-Bits zu zählen. Solange die Bitstellen der empfangenen Information Null sind, wird der Zähler 207 durch das Ausgangssignal eines NICHT-Gliedes 206 immer wieder zurückgestellt. Der Inhalt des Zählers 207 wird über einen Komparator 208 mit einem eingegegebenen Wert (0111) verglichen. Bei Gleichheit, d.h. wenn sieben "1"-Bits aufeinanderfolgend eingegeben worden sind, erzeugt der Komparator 208 ein Ausgangssignal SZD = "1" und benachrichtigt entsprechend eine Multiplexer-Steuerlogik 200.

Durch das Signal SZD = "1" wird ein Flipflop 209 gesetzt, das durch das Ausgangssignal eines ODER-Gliedes 213 zurückgesetzt wird. Ist das nach dem Setzen des Flipflops 209 eingegebene Bit der empfangenen Information RD eine "1", so wird ein UND-Glied 210 aufgesteuert, das ein Signal FTD = "1" abgibt. Dieses Signal gibt die Erfassung des Freizeichens mit acht aufeinanderfolgenden "1"-Bits an und wird der Multiplexer-Steuerlogik 200 zugeführt.

Ist andererseits das unmittelbar nach dem Setzen des Flipflops 209 eingegebene Bit der empfangenen Information RD eine ¹¹O", so wird über ein NICHT-Glied 212 ein UND-Glied 211 aufgesteuert, das ein Ausgangssignal BTD = "1" erzeugt.

Dieses Signal repräsentiert das Belegtzeichen mit sieben aufeinanderfolgenden "1"-Bits und wird ebenfalls der Multiplexer-Steuer logik 200 zugeführt.

Da das Flipflop 209 durch das Ausgangssignal des oben erwähnten ODER-Gliedes 213 zurückgesetzt wird, erfolgt diese Rücksetzung entweder durch FTD = "1" oder durch BTD = "1". Zusätzlich zu den oben erwähnten Signalen SZD, FTD und BTD werden der Multiplexer-Steuerlogik 2OO ein anfängliches Unterbrechungssignal INI von der Ein/Ausgabesteuerung 103, ein Signal CDI zur Bezeichnung der Überwachungs- oder der Übertragungsstation, ein Rahmenübertragungs-Anforderungssignal

REQ und ein Rahmenübertragungs-Beendigungssignal FRS von der Verkehrsschaltung 1O2 zugeführt, woraus die Multiplexer-Steuerlogik 200 ein Wahlsignal SMS für einen Multiplexer 214 und ein Rahmenübertragungs-Zeitsteuersignal FRT für die Verkehrsschaltung 102 erzeugt. Der Multiplexer 214 ist mit einer Eingangsklemme T1 für die empfangene Information RD, einer Eingangsklemme T2 für das "1"-Bit, einer Eingangsklemme T3 für das "O"-Bit und einer Eingangsklemme T4 für die Datenübertragungsinformation von der Verkehrsschaltung 102 versehen, wobei die entsprechenden Eingangssignale durch das von der Multiplexer-Steuerlogik 2OO zugeführte Wahlsignal SMS angesteuert werden.

Das Ausgangssignal des Multiplexers 214 wird von dem Modulator 215 moduliert und über einen Sender 216 auf eine übertragungsleitung 3b ausgegeben.

Die Schnittstellen-Steuereinheit 1O6 ist an einen Rechner oder ein sonstiges Gerät 1 angeschlossen.

Gemäß dem Blockschaltbild nach Figur 7 ist die Multiplexer-Steuerlogik 200 aus Flipflops 221, 223 und 225, UND-Gliedern 222, 224 und 226, einem Zähler 227, einem Komparator 228 und einer Steuerlogik 220 aufgebaut.

Das Flipflop 221 wird durch das von der Ein/Ausgabesteuerung 103 erzeugte Rahmenübertragungs-Anforderungssignal REQ gesetzt und durch das die anschließende Erfassung des Freizeichens angebende Freizeichen-Erfassungssignal FTD = "1" zurückgesetzt. Das Flipflop 221 wird gleichzeitig mit dem Setzen des Flipflops 223 vom Ausgangssignal des UND-Gliedes 222 rückgesetzt.

Das Flipflop 223 wird durch das übertragungs-Beendigungssignal FRS aus der Verkehrsschaltung 102 zurückgesetzt. Solange das Flipflop 223 gesetzt ist, führt das UND-Glied 224 das Übertragungs-Zeitsteuersignal FRT der Verkehrsschaltung 102 zu.

Das Flipflop 225 wird durch einen von der Steuerlogik 21O zugeführten Zeichenübertragungs-Aktivierungsbefehl TST gesetzt und durch das Zeichensende-Endsignal TKS zurückgesetzt. Im gesetzten Zustand des Flipflops 225 wird das Taktsignal TR über das UND-Glied 226 dem Zähler

227 zugeführt, so daß dessen Inhalt erhöht wird. Hat der Inhalt des Zählers 227 den Wert "8" erreicht,so erzeugt der Komparator 228 an seinein Ausgang ein Koinzidenzsignal, das das Zeichensende-Enäsignal TKS bildet.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der in Figur 6 und gezeigten Schaltkreise anhand von Figur 8 erläutert werden.

In der Station 2 wird das dem Multiplexer 214 zugeführte Wahlsignal SMS derart geleitet, daß die Eingangsklemme Tl angesteuert wird (was durch SMS ■*- T1 dargestellt ist), und es wird das Vorhandensein oder Fehlen des Sendeanforderungssignals REQ von der Ein/Ausgabesteuerung 103 geprüft, während die empfangene Information RD wiederholt oder weitergeleitet wird. Steht das Sendeanforderungssignal REQ an, so setzt die Multiplexer-Steuerlogik 200 das Flipflop 221 gemäß Figur 7. Werden in diesem Zustand in der empfangenen Information RD sieben aufeinanderfolgende "1"-Bits erfaßt, so ist das Ausgangssignal SZD des Komparators 2O8 eine logische "1", woraufhin das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T3 ansteuert. Der Multiplexer 214 erzeugt daher anschließend das "O"-Bit als Ausgangssignal, was bedeutet, daß der Multiplexer 204 das durch sieben aufeinanderfolgende "1"-Bits repräsentierte Belegtzeichen abgibt.

Der als nächstes auszuführende Verarbeitungsschritt hängt davon ab, ob in der empfangenen Information RD das Freizeichen FTD oder das Belegtzeichen BTD erfaßt wird. Falls BTD = "1", d.h. falls das Belegtzeichen BTD erfaßt wird, steuert das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T1 an, um das nächste Signal SZD = "1" abzuwarten. Falls FTD = "1", d.h. falls das Freizeichen erfaßt wird, wird durch das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T4 des Multiplexers 214 angesteuert, so daß die Ausgabe der Informationsdaten von der Verkehrsschaltung 102 freigegeben wird. Ist das Rahmenübertragungs-Endsignal FRS = "1", so wird das Flipflop 223 gesetzt, was dazu führt, daß das über das UND-Glied 224 der Verkehrsschaltung 102 zugeführte Rahmenübertragungs-Zeitsteuersignal FRT beendet wird.

Anschließend wird durch das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T2 des Multiplexers 214 angesteuert, um das Zeichenübertragungs-Aktivierungssignal TST auf "1" zu setzen. So-

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dann prüft der Komparator 228, ob die Aussendung des Zeichens beendet (d.h. TKS = "1") ist. Für TKS = "1" wird das Wahlsignal SMS, das bewirkt, daß der Multiplexer 214 die Eingangsklemme T3 ansteuert, erzeugt. Dieser Zustand wird aufrechterhalten, bis das Belegtzeichen BTD zu "1" wird. Solange die Eingangsklemme T3 angesteuert ist, erzeugt der Sender 216 ständig "O"-Signale als Blindinformation DUM.

Wird das Belegtzeichen BTD = "1", so wird der Wiederholungs-Betrieb wieder aufgenommen, in dem die Eingangsklemme T1 des Multiplexers 214 angesteuert wird und sich die gleichen Vorgänge wiederholen.

In dem in Figur 9 gezeigten Blockschaltbild für den Hardware-Aufbau der Überwachungsstation 4 sind die gleichen Bezugszeichen verwendet wie für die entsprechenden Teile der in Figur 6 veranschaulichten Übertragungsstation 2. In der Überwachungsstation 4 dient das Ausgangssignal des Demodulators 203 zur Aufbereitung der empfangenen Information RD mittels eines FIFO-Puffers (first-in first-out buffer) 401.

Während das Ausgangssignal TR des Flipflops 202 als Eingangs-Taktsignal für den FIFO-Puffer 401 dient, wird dessen Ausgangs-Taktsignal durch ein Taktsignal TS gebildet, das dadurch gewonnen wird, daß das Ausgangssignal 2TS eines Oszillators 403 mittels eines Flipflops 402 in seiner Frequenz unterteilt wird.

Der FIFO-Puffer 401 dient zur Kompensation der Laufzeit für einen Schleifen-Rundlauf. Der Multiplexer-Steuerlogik 200 nach Figur 6 entspricht eine Multiplexer-Steuerlogik 400, die zusätzlich mit einem Überwachungs-Zeitgeber 421, einem Wahlbefehl FBS zur Auswahl des Freizeichens oder des Belegtzeichens sowie einem in Figur 10 näher gezeigten Multiplexer 422 versehen ist. Der Steuerlogik 220 nach Figur 7 entspricht eine in Figur 10 näher gezeigte Steuerlogik 420, die sich von der früheren entsprechend den unterschiedlichen Bezugszeichen unterscheidet.

Der Überwachungs-Zeitgeber 421 beginnt die Zählung bei Auftreten des von der Steuerlogik 420 erzeugten Wiederbeginn-

Befehls RES und erzeugt ein Zeitablaufsignal TMO, sofern nicht innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne To ein Stoppbefehl STP auftritt. Der Multiplexer 422 führt dem Vergleicher 228 Bezugssignale zum Vergleich mit dem Freizeichen (1000 = 8) bzw. dem Belegtzeichen (0111 = 7) zu. Das in Figur 11 gezeigte Flußdiagramm veranschaulicht die Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 9.

In der Multiplexer-Steuerlogik 400 erzeugt zunächst die Steuerlogik 420 einen Wahlbefehl FBS zur Auswahl des Freizeichens. Sodann wird durch das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T2 des Multiplexers 214 angesteuert, während das Zeichenübertragungs-Aktivierungssignal TST auf "1" gesetzt ist.

Nach Beendigung der Aussendung des Zeichens (TKS = "1") wird durchjag Wahlsignal -SMS die Eingangsklemme T3 angesteuert, so daß die Blindinformation (nur "O"-Bits) ausgegeben werden kann. Gleichzeitig mit dem Aussenden der Blindinformation wird der Wiederbeginn-Befehl RES für den überwachungs-Zeitgeber 421 auf "1" gesetzt, um die Überwachung mit dem Zeitgeber 421 durchzuführen.

Wird das Freizeichen erfaßt (d.h. FTD = "1"), so wird dem Überwachungs-Zeitgeber 421 der Stoppbefehl (STP = "1") zugeführt, um den schrittweisen Betrieb des Zeitgebers anzuhalten. Falls das Freizeichen nicht erfaßt wird, wird geprüft, ob das Besetztzeichen vorliegt (BTD = "1"). Ist dies der Fall, so wird durch das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T1 des Multiplexers 214 angesteuert, um den Wiederholungsbetrieb herzustellen, während gleichzeitig dem Überwachungs-Zeitgeber 421 der Wiederbeginn-Befehl RES = "1" zugeführt wird.

Sofern das Belegtzeichen BTD = "1" nicht erfaßt wird, wird geprüft, ob die vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist (TMO = "1") oder nicht. Falls TMO = "0" ist, wird erneut geprüft, ob das Freizeichen FTD = "1" vorliegt. Nach Auftreten des Zustandes TMO = "1" wird festgestellt, daß auf der Leitung ein Fehler vorliegt, und das Signal FBS wird auf BT ge-

setzt,so daß das Belegtzeichen-Wahlsignal erzeugt werden kann. Durch das Wahlsignal SMS wird dann die Eingangsklemme T2 des Multiplexers 214 angesteuert, wodurch dem Überwachungs-Zeitgeber 421 der Stoppbefehl (STP = "1") zugeführt wird. Als nächstes wird der Zeichensendebefehl TST = "1" ausgegeben, und es wird geprüft, ob die Zeichenaussendung beendet worden ist (TKS = "1") oder nicht. Nach Beendigung der Zeichenaussendung (TKS = "1") wird geprüft, ob das Belegtzeichen vorliegt (BTD = "1") oder nicht. Für den Zustand BTD = "O" wird das Belegtzeichen wiederholt ausgesendet. Für den Fall BTD = "1" wird festgestellt, daß der Fehler auf der Leitung beseitigt ist. Demgemäß wird das Signal FBS auf FT gesetzt, so daß das Freizeichen ausgesandt werden kann.

Wird nach Aussenden des Freizeichens dieses erneut erfaßt, so wird geprüft, ob das Rahmenübertragungs-Anforderungssignal REQ vorliegt oder nicht. Für REQ = "O" wird der Freizeichen-Sendemodus wieder aufgenommen. Im Falle REQ = "1" steuert das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T4 an, um den Übertragungsrahmen von der Verkehrsschaltung 102 über den Modulator 215 und den Sender 216 auf der Übertragungsleitung 3b auszugeben. Nach Erfassung des Signals FRS = "1", das die Beendigung der Übertragung anzeigt, wird der Freizeichen-Sendemodus erneut aufgenommen. Wird nach Aussendung des Freizeichens das Belegtzeichen erfaßt (BTD = "1")/ so wählt das Signal SMS die Eingangsklemme T1 des Multiplexers 214, um den Wiederholungs- oder Wiedergabemodus einzurichten, wobei dem Überwachungs-Zeitgeber der Wiederbeginn-Befehl RES = "1" zugeführt wird. Anschließend wird geprüft, ob SZD = "1" ist oder nicht. Im Falle SZD = "0" wird geprüft, ob die Zeit abgelaufen ist oder nicht. Bei Erfassung des Zeitablauf-Signals (TMO = "1") wird die Routine (A) durchgeführt, die die Ausgabe des Belegtzeichens gestattet (FB = BT). Nach Erfassung des Signals TMO = "0" wird erneut geprüft, ob SZD = "1" ist oder nicht. Wird SZD = "1" erfaßt, so steuert das Wahlsignal SMS die Eingangsklemme T3 des Multiplexers an,

d.h. SMS = T3, um zu prüfen, ob BTD = "1" oder FTD = "1" ist. Im Falle BTD = "1", wird die Routine (B) ausgeführt, um den Wiederholungsmodus wieder aufzunehmen. Ist andererseits FTD = "1" so wird eine Routine (C) ausgeführt, um dem Überwachungs-Zeitgeber 421 den Stoppbefehl (STP = "1") zuzuführen.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird ein schleifenförmiges Datenübertragungssystem vorgesehen, bei dem nur die Überwachungsstation eine Erfassung von übertragungsfehlern sowie die Steuerung, etwa die Wiederherstellung, durchführt und so ausgelegt ist, daß sie das im Laufe der Wiederherstellung und Wiederholung der empfangenen Information erfaßte Freizeichen in das Belegtzeichen umwandelt, bevor sie erneut das Freizeichen aussendet. Aufgrund dieser Eigenschaft sind die einzelnen Übertragungsstationen frei von Aufgaben der Erfassung von Übertragungsfehlern, der Steuerung der Wiederherstellung sowie der Steuerung zum erneuten Aussenden des Zeichens, wodurch sich die Übertragungs-Verarbeitung vereinfachen läßt.

Claims

STREHL ' SCHÜBEL-HOPF SCHULZ

WIDENMAYERSTRASSE 17. D-8000 MÜNCHEN 22

HITACHI, LTD. 10. April 1984

DEA-26 544

Schleifenförmiges Datenübertragungssystem PATENTANSPRÜCHE

/TT}. Schleifenförmiges Datenübertragungssystem, bei dem eine Vielzahl von Datenübertragungsstationen (2, 4) längs einer schleifenförmigen übertragungsleitung (3) in Kaskade geschaltet sind, wobei diejenige Station, die eine Aussendung beendet hat, ein . Senderecht-Zeichen zur Bestimmung derjenigen Station aussendet, die als nächste senden kann, dadurch gekennzeichnet , daß das Zeichen aus einem Freizeichen (FT), das angibt, daß die Leitung (3) frei ist, und einem Belegtzeichen (BT), das die Belegung der Leitung (3) angibt, zusammengesetzt ist, wobei die eine Sendeanforderung aufweisende Station das Freizeichen (FT), das während seiner Zirkulation längs der Übertragungsleitung (3) erfaßt wird, in das Belegtzeichen (BT) umwandelt, nach der Aussendung seiner zu übertragenden Information (DATA) das Freizeichen (FT) aussendet, und nach anschließender Erfassung des Belegtzeichens (BT) aus dem Sendezustand in einen Zustand überführt wird, in dem sie die empfangene Information einfach wiederholt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine (4) der Stationen eine erneute Aussendung des Freizeichens durchführt.
3. System nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

ze i chnet, daß die die erneute Aussendung des Freizeichens (FT) durchführende Station (4) das im Zustand der Wiederholung empfangener Information erfaßte Freizeichen in das Belegtzeichen (BT) umwandelt und anschließend in den Informations-Sendezustand überführt wird, um das Freiezichen (FT) auszusenden.
4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die die erneute Aussendung des Freizeichens (FT) durchführende Station (4) einen Uberwachungs-Zeitgeber (421) aufweist, der die Abwesenheit des Freizeichens (FT) und des Belegtzeichens (BT) über eine vorgegebene Zeitspanne (To) erfaßt, und daß die besagte Station (4) nach Ablauf dieser Zeitspanne (To) das Belegtzeichen (BT) wiederholt sowie nach Bestätigung der Rückkehr dieses Belegtzeichens wieder das Freizeichen (FT) aussendet.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Freizeichen (FT) und das Belegtzeichen (BT) Bitmuster aufweisen, die sich nur in der niedrigsten Bitstelle voneinander unterscheiden. (Fig. 5)
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die jeweilige Station (2, 4), die nach Beendigung ihrer Aussendung das Freizeichen (FT) aussendet, anschließend Blindinformation aussendet und die Aussendung dieser Blindinformation bei Erfassung des Belegtzeichens beendet, wodurch sie in den Zustand der Wiederholung empfangener Information überführt wird.