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Hintergrund der Erfindung
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I. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Datenübertragung. Im Speziellen bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und verbessertes Verfahren
zur Verhinderung von Nachrichtenkollisionen in einem Halbduplex-Kommunikationssystem.
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II. Beschreibung des technischen
Umfelds
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In
einem Halbduplex-Kommunikationssystem sind mehrere Kommunikationseinrichtungen
an einen einzigen Kommunikationskanal angeschlossen. Ein solches
System ist ein Faxkommunikationssystem, in dem zwei Faxgeräte Nachrichten über eine
Telefonleitung senden. Halbduplexeinrichtungen wie z. B. Faxgeräte können zu
einem gegebenen Zeitpunkt entweder Nachrichten senden oder empfangen.
Diese Einrichtungen können
nicht gleichzeitig Daten senden und empfangen. Wenn zwei Einrichtungen
sich gegenseitig gleichzeitig Nachrichten zusenden und keine der
Einrichtungen empfangsbereit ist, kann keine der Einrichtungen die
Nachricht bzw. Botschaft der anderen empfangen. Dieses Ereignis
nennt man eine Nachrichtenkollision.
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Die
meisten Halbduplex-Kommunikationssysteme sind dafür entworfen,
Nachrichtenkollisionen zu vermeiden, um die Qualität der Kommunikationen
zu verbessern. Diese Systeme verwenden verschiedene Schemata zur
Vermeidung von Nachrichtenkollisionen. Einige dieser Schemata erfordern eine
bestimmte Qualität
des Kommunikationskanals. Wird der Nachrichtenkanal schlechter,
kann es zu einer erhöhten
Wahrscheinlichkeit von Nachrichtenkollisionen kommen. Andere Schemata
benutzen spezielle Zeitsteuer- und Synchronisationsmittel, um Nachrichtenkollisionen
zu vermeiden. Für
diese Schemata können
erhöhte
Verzögerungen
im Kommunikationskanal zum Systemausfall führen.
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Ein
Faxkommunkationssystem ist ein Beispiel eines Halbduplex-Kommunikationssystems, das
zur Vermeidung von Nachrichtenkollisionen eine zeitliche Abstimmung
und Synchronisation zwischen den beiden kommunizierenden Faxgeräten bzw. -maschinen
(fax machines) erfordert. Die Faxgeräte kommunizieren miteinander über einen öffentlichen Standard-Telefonwählnetz-
(public switched telephone network, PSTN) Kanal, der über bekannte
Kanalqualitäten
und Verzögerungscharakteristika
verfügt. Wenn
ein nicht-Standard-PSTN-Kanal
wie z. B. ein digitales Kommunikationssystem oder eine Satellitenverbindung
zwischen die beiden Faxgeräte
geschaltet wird, so können
die erhöhten Übertragungsverzögerungen
dazu führen,
dass die Faxübertragung
aufgrund von Nachrichtenkollisionen scheitert.
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Ein
digitales Kommunikationssystem oder eine Satellitenverbindung wird
in das Halbduplex-Kommunikationssystem einbezogen um die Reichweite
zu erhöhen,
Mobilität
der Kommunikationseinrichtungen zu erlauben und die Interkonnektivität unterschiedlicher
Kommunikationseinrichtungen zu erhöhen. Ein Beispiel für ein digitales
Kommunikationssystem, das in Verbindung mit einem Faxkommunikationssystem
benutzt werden kann, ist ein drahtloses Codemultiplexvielfachzugriffs-
(code division multiple access, CDMA) System, und zwar betrieben
auf dem zellularen bzw. Mobilfunk- oder persönlichen Kommunikationssystem-
(personal communication system, PCS) Band, oder ein GLOBALSTAR Satellitenkommunikationssystem.
Diese digitalen Kommunikationssysteme haben inhärente Verarbeitungsverzögerungen,
die aus der großen
Menge digitaler Signalverarbeitung und aus Übertragungsverzögerungen
resultieren. Diese digitalen Systeme benutzen zudem zentrale Basisstationen, um
Signale von vielen Kommunikationseinrichtungen in ein gemeinsames Übertragungssignal
zu multiplexen oder zu kombinieren. Die daraus resultierende Gesamtverzögerung kann
sowohl untragbar lange dauern als auch unvorhersagbar sein.
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In
dieser Spezifikation wird eine einheitliche Syntaxstruktur beibehalten,
um die Abhandlung klar zu gestalten. In der Beschreibung einer Kommunikation
zwischen zwei Einrichtungen wird der Begriff "Nachricht" benutzt, um eine Kommunikation von
einer Quelleinrichtung zu einer Zieleinrichtung zu bezeichnen. Diese „Nachricht" kann von der Quelleinrichtung
erneut gesendet werden oder auch nicht. Der Begriff „Antwort" wird benutzt, um
eine Kommunikation von der Zieleinrichtung zur Quelleinrichtung zu
bezeichnen, die aufgrund der vorher übertragenen „Nachricht" erfolgt.
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In
einem Halbduplex-Kommunikationssystem, das zur Vermeidung von Nachrichtenkollisionen ein
Schema der zeitlichen Abstimmung bzw. Zeitsteuerung und Synchronisation
verwendet, initiiert eine Quelleinrichtung, die mit einer Zieleinrichtung auf
dem selben Kanal kommunizieren will, die Kommunikation durch Entsenden
einer Nachricht und Warten auf eine Antwort von der Zieleinrichtung. Nachdem
eine vorher bestimmte Zeitspanne vorbeigeht und wenn keine Antwort
empfangen worden ist, überträgt die Quelleinrichtung
die Nachricht erneut. Dieser Prozess wird wiederholt, und zwar für eine spezifizierte
Anzahl von Malen oder bis eine Antwort empfangen wird.
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In
einem Standard-Faxkommunikationssystem der Gruppe 3 (Group 3) sind
zeitliche Abstimmung und Synchronisation unter Faxgeräten konform
zu dem Verhalten, wie es spezifiziert wird in der ITU-T Empfehlung „ITU-T
Recommendation T.30: Procedures for Document Facsimile Transmisssion in
the General Switched Telephone Network" , die im Folgenden als das T.30-Faxprotokoll bezeichnet wird.
Das T.30-Faxprotokoll verwendet eine Anzahl von Modulationstechniken
zur Übertragung
weiterzuleitender bzw. vorwärts
gerichteter (forward) Nachrichtendaten.
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Insbesondere
wird die Parameteraushandlung und das Handshaking zwischen zwei
Faxgeräten
durch Verwendung der Modulationstechnik erreicht, die spezifiziert
ist in der CCITT-Empfehlung „CCITT
Recommendation V.21: 300 bps Duplex Modem Standard for use in the
General Switched Telephone Network (GSTN)". Das Handshaking legt den korrekten
Kommunikationsmodus zwischen den Faxgeräten fest.
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In
einem T.30-Faxsystem initiiert das anrufende Faxgerät einen
Anruf durch anwählen
des angerufenen Faxgerätes
und Übermittlung
eines Rufzeichens (calling tone, CNG). Das angerufene Faxgerät erkennt
den hereinkommenden Anruf und sendet einen Identifikationston der
angerufenen Station (called station identification tone, CED) zurück an das anrufende
Faxgerät.
Dann sendet das angerufene Faxgerät ein digitales Identifikationssignal
(digital identification signal, DIS) an das anrufende Faxgerät, um dieses über die
eigenen Fähigkeiten
zu informieren. Nachdem das DIS-Signal erkannt worden ist, sendet
das anrufende Faxgerät
ein digitales Kommandosignal (digital command signal, DCS), um das angerufene
Faxgerät
darüber
zu informieren, welche der Fähigkeiten
das anrufende Faxgerät
zu verwenden plant.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Intitialisierungssignalen finden auch andere
Nachrichten während
des Anrufes zwischen zwei Faxgeräten statt.
So sind zum Beispiel die Trainingssignale, Informationsnachrichten
und Terminierungsnachrichten Teil eines typischen Faxanrufes.
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Ein
anrufendes Faxgerät
und ein angerufenes Faxgerät
senden während
eines Anrufes viele Nachrichten untereinander. Nachrichten werden
entweder von dem anrufenden Faxgerät oder von dem angerufenen
Faxgerät
während
unterschiedlicher Abschnitte eines Faxanrufes gesendet. Da sowohl das
anrufende als auch das angerufene Faxgerät Nachrichten initiieren können, beschreibt
die folgende Abhandlung die Kommunikation mit den Begriffen eines
Quellfaxgerätes,
das eine Nachricht zu einem Zielfaxgerät initiiert, und eines Zielfaxgerätes, das
mit einer Antwort zurück
an das Quellfaxgerät
reagiert ohne Bezug auf anrufende oder angerufene Faxgeräte. Manche
der Nachrichten des Quellfaxgerätes müssen wiederholt
werden, wenn keine Antwort auf diese Nachrichten erhalten wird.
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Das
T.30-Faxprotokoll spezifiziert die einzuhaltenden Prozeduren bei
der Initialisierung eines Anrufes unter den Faxgeräten. Zum
Beispiel sind Sequenz und Format der Nachrichten CNG, CED, DIS und
DCS spezifisch definiert. Das T.30-Faxprotokoll definiert auch die
Nachrichten, die wiederholt werden müssen, wenn keine Antwort empfangen
wird. Deswegen ist es durch Überwachung
des Nachrichtenformates und vorheriger Kenntnis der Signalsequenz möglich zu
bestimmen, welche Nachricht wiederholt werden muss. Eine wiederholte
Nachricht kann bestimmt werden durch Analyse der Nachricht und den Status
eines Faxanrufes, in dem sie empfangen wird, wie im T.30-Faxprotokoll festgelegt.
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Um
ungünstige
Kanalbedingungen zu berücksichtigen,
erfordert es das T.30-Faxprotokoll, dass
bestimmte unbeantwortete Nachrichten zwischen Faxgeräten erneut
gesendet werden müssen. Wenn
das Quellfaxgerät
eine solche Nachricht an das Zielfaxgerät sendet, erwartet das Quellfaxgerät eine Antwort
des Zielfaxgerätes
innerhalb einer festgelegten Zeitspanne. Wenn nach dieser festgelegten Zeitspanne
keine Antwort empfangen worden ist, verlangt das T.30-Faxprotokoll,
dass das Quellfaxgerät
die Nachricht erneut übermittelt.
Diese erneuten Übermittlungen
werden wiederholt, bis eine Antwort von dem Zielfaxgerät empfangen
wird oder eine zu hohe Anzahl von Versuchen gemacht wurde.
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Die
DIS-Nachricht und bestimmte Nachrichten zwischen den Faxgeräten werden
nach festgelegten Wiederholungsintervallen wiederholt wenn keine
Antwort erkannt wird. Das T.30-Faxprotokoll definiert das kürzeste Wiederholungsintervall,
innerhalb dessen eine erneute Übermittlung
erlaubt ist. Zum Beispiel definiert das T.30-Faxprotokoll das Wiederholungsintervall
für ein
im Automatikmodus arbeitendes Faxgerät mit 3,0 Sek. +/– 0,45 Sek.
Das bedeutet, dass ein dem T.30-Faxprotokoll konformes Faxgerät eine Nachricht
innerhalb 2,55 Sek. nach der vorhergegangenen Nachricht nicht wiederholt.
Deshalb wird, wenn ein solches Faxgerät innerhalb des kürzesten
Wiederholungsintervalls von 2,55 Sek. eine Antwort erhält, keine
Kollision stattfinden.
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Bei
diesem T.30 Faxzeitsteuerungsschema können lange Übertragungsverzögerungen
im Kommunikationskanal Nachrichtenkollisionen bedingen. In einer
Beispielsituation schickt das übertragende Faxgerät eine Nachricht
an das empfangende Faxgerät,
und wegen der Übertragungsverzögerungen braucht die
Antwort des empfangenden Faxgerätes eine
längere
Zeit als den Wiederholungszeitraum, um das übertragende Faxgerät zu erreichen.
Da das übertragende
Faxgerät
die Antwort nicht rechtzeitig erhält, sendet es die Nachricht
erneut. Wenn die Antwort des empfangenden Faxgerätes zum selben Zeitpunkt eintrifft,
zu dem das übertragende
Faxgerät die
Nachricht erneut überträgt, kommt
es zu einer Nachrichtenkollision und die Antwort kann von dem übertragenden
Faxgerät
nicht empfangen werden.
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Die
Unfähigkeit,
unvorhersehbare und lange Verzögerungen
auszugleichen, macht die Kommunikationen unter Faxgeräten der
Gruppe 3 auf nicht-Standard
PSTN-Kommunikationskanälen
unzuverlässig.
Ein Verfahren zur Verhinderung von Nachrichtenkollisionen unabhängig vom
Betrag einer Kanalverzögerung
ist notwendig.
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GB-A-2
286 739 beschreibt eine Faxschnittstellenvorrichtung, die zwischen
Faxterminals geschaltet ist, die z. B. über Satellit miteinander kommunizieren.
Die Schnittstellenvorrichtung und der Satellit können eine lange Verzögerung hervorrufen, so
dass das anrufende Faxterminal ein übermitteltes Signal wiederholt,
während
die Antwort auf dieses Signal über
den Satelliten empfangen wird. Deshalb sendet die Faxschnittstellenvorrichtung
nach einer Zeitspanne T1 ein Haltesignal an das anrufende Terminal,
um das anrufende Terminal an einer Wiederholung des übertragenen
Signals zu hindern. Nach einer weiteren Zeitspanne T2 sendet die
Schnittstellenvorrichtung ein Kommandowiederholungssignal an das
anrufende Terminal, so dass das übertragene Signal
wiederholt wird, wenn das angerufene Terminal keine Antwort übertragen
hat.
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GB-A-2
246 268 beschreibt eine Fax-an-Mobilfunktelefonsystemschnittstelle,
die verhindert dass zwei verschiedene Faxgerätezeitsteuermittel während der
Kommunikation zweier solcher Maschinen, die über die GSM-Umgebung verbunden sind,
ablaufen. Ein Zeitsteuermittelrücksetzkommando
(z. B. ein Kommandowiederholungssignal) wird von der Schnittstelle
automatisch an das Faxgerät geschickt,
wenn das Kommando von dem Faxgerät empfangen
wird, um das Gerät
dazu zu veranlassen sein Kommando zu wiederholen und so Zeit für das Empfangen
einer Antwort des anderen Gerätes
zu erlauben. Statt diese Antwort nur in dem Fall, dass ein Kommando
nicht erkannt worden ist zu senden, wird sie als Standardantwort
verwendet wann auch immer die GSM-Umgebung ein Kommando eines Faxgerätes empfängt. Falls
notwendig kann diese Antwort zweimal verwendet werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sehen ein neues und verbessertes Verfahren zur
Verhinderung von Nachrichtenkollisionen in einem Halbduplex-Kommunikationssystem
vor.
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Ein
Ziel ist es, Nachrichtenkollisionen in einem Halbduplex-Kommunikationssystem
dadurch zu verhindern, dass ein zeitsteuermittelbasiertes Kollisionsverhinderungsverfahren
und eine zeitsteuermittelbasierte Kollisionsverhinderungsschaltung
verwendet werden. Beim Empfang einer Nachricht eines übertragenden
Faxgerätes
bestimmt eine Steuervorrichtung bzw. ein Controller innerhalb der
Kollisionsverhinderungsschaltung anhand seiner Kenntnis des T.30-Faxprotokolls,
ob die Nachricht wiederholt werden muss. Wenn die Nachricht wiederholt
werden muss, stellt der Controller ein Herabzähl-Kollisionszeitsteuermittel,
auf eine vorher festgelegte Zeitspanne die kürzer ist als das kürzeste Wiederholungsintervall
der Nachricht. Eine an das übertragende
Faxgerät
gerichtete Nachricht wird an das übertragende Faxgerät nur innerhalb
der vorher festgelegten Zeitspanne übertragen. Wenn die vorher
festgelegte Zeitspanne abgelaufen ist, speichert der Controller nicht
weitergeleitete Antworten bis die Nachricht des übertragenden Faxgerätes erneut übertragen
worden ist, und das Herabzähl-Kollisionszeitsteuermittel wird
zurückgesetzt.
Dann überträgt der Controller alle
gespeicherten Antworten. Dadurch, dass Antworten nur innerhalb des
kürzesten
Wiederholungsintervalls übertragen
werden, werden Nachrichtenkollisionen verhindert.
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Ein
anderes Ziel ist es, Nachrichtenkollisionen in einem Halbduplex-Kommunikationssystem durch
Verwendung eines Puffers bzw. Zwischenspeichers zu verhindern. Ankommende
Nachrichten eines übertragenden
Faxge rätes
werden analysiert, um zu bestimmen ob die Nachricht erneut übertragen wird.
Antworten von dem empfangenden Faxgerät werden in einem Puffer gespeichert
und nur dann an das Quellfaxgerät übertragen
nachdem mithilfe des Kollisionszeitsteuermittels festgestellt worden
ist, dass eine Nachrichtenkollision nicht stattfinden wird.
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So
wird, gemäss
einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Verhinderung
von Nachrichtenkollisionen in einem Halbduplex-Kommunikationssystem gemäß Anspruch
1 vorgesehen.
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In
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verhinderung
von Nachrichtenkollisionen in einem Halbduplex-Kommunkationssystem
gemäss
Anspruch 5 vorgesehen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Merkmale, Ziele und Vorteile werden aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung klarer hervortreten, wenn sie in Zusammenhang mit den Zeichnungen
gesehen werden, in denen gleiche Bezugszeichen Entsprechendes kennzeichnen
und wobei:
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1 ein
Blockdiagramm eines Standard-PSTN-Halbduplex-Kommunikationssystems nach dem Stand
der Technik darstellt;
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2 ein
Blockdiagramm eines Kommunikationssystems ist, das ein an das PSTN 16 angeschlossenes
drahtloses digitales CDMA-Kommunikationssystem
aufweist;
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3 ein
Blockdiagramm einer zeitsteuermittelbasierten Kollisionsverhinderungsschaltung
ist und
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4 ein
Flussdiagramm eines zeitsteuermittelbasierten Kollisionsverhinderungsverfahrens der
vorliegenden Erfindung ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Ein
beispielhaftes Halbduplex-Kommunikationssystem nach dem Stand der
Technik ist in 1 gezeigt. Ein solches System
ist ein Standard-Faxkommunikationssystem.
In diesem Faxkommunikationssystem kommuniziert ein Faxgerät (fax machine) A 2 mit
einem Faxgerät
B 10 durch ein öffentliches Telefonwählnetz (public
switched telefone network, PSTN) 6 über Kommunikationskanäle 4 und 8.
Das Faxgerät
A 2 ist mit dem PSTN 6 über den Kommunikationskanal 4 verbunden.
Das PSTN 6 ist mit dem Faxgerät B 10 über den
Kommunikationskanal 8 verbunden. Das PSTN 16 (6)
handelt als Schalter, um den Kommunikationskanal 4 mit
Kommunikationskanal 8 zu verbinden und so die Kommunikation
zwischen den Faxgeräten
zu ermöglichen.
Die Kommunikationskanäle 4 und 8 sind
typischerweise Standard-RJ-11-Schnittstellen.
Die Charakteristiken und Verzögerungen
der RJ-11 Schnittstellen und des PSTN 6 sind wohldefiniert
und im T.30 Faxprotokoll berücksichtigt.
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Ein
Kommunikationssystem welches ein digitales Kommunikationssystem
verwendet ist in 2 dargestellt. In diesem Kommunikationssystem ist
ein digitales Kommunikationssystem in Reihe verbunden mit Kommunikationskanälen 14, 18, 20 und 24 zwischen
einem Faxgerät
A 12 und Faxgerät
B 30. Das digitale Kommunikationssystem kann ein terrestrisches
drahtloses CDMA-System oder ein Satellitenkommunikationssystem wie
das GLOBAL-STAR-System
sein. Das Faxgerät
A 12 kommuniziert über
ein Einzelteilnehmersystem- (single subscriber system, SSS) Telefon 16 durch
den Kommunikationskanal 14. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Kommunikationskanal 14 eine RJ-11-Schnittstelle.
Das SSS-Telefon 16 verarbeitet die Daten digital und überträgt bzw.
sendet die resultierende Ausgabe über den Funk-(over-the-air)
Kommunikationskanal 18. Der Funkkommunikationskanal 18 kann
eine Satellitenverbindung oder eine terrestrische drahtlose Verbindung
sein. Basisstation 22 empfängt das Funksignal, verarbeitet
das Signal und sendet die Daten an PSTN 26 durch den Kommunikationskanal 24.
Der Kommunikationskanal 24 ist typischerweise eine Standard-T1/E1-Leitung
oder jedes andere ähnliche Übertragungsmedium.
PSTN 26 leitet die Daten an das Faxgerät B 30 durch Kommunikationskanal 28 weiter.
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Die
digitale Signalverarbeitung im SSS-Telefon 16 und der Basisstation 22 verzögert die
Kommunikationen zwischen dem Faxgerät A 12 und dem Faxgerät B 30.
Signalübertragungen über die
Funkkommunikationskanäle 18 und 20 addieren
sich zur Gesamtverzögerung.
Die resultierende Verzögerung bzw.
Summenverzögerung
bewirkt, dass eine Nachricht die von dem Quellfaxgerät stammt
später
vom Zielfaxgerät
empfangen wird. Ebenso kommt eine Antwort des Zielfaxgerätes beim
Quellfaxgerät
zu einem späteren
Zeitpunkt an.
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In
dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird
ein zeitsteuermittelbasiertes Kollisionsverhinderungsverfahren und
eine zeitsteuermittelbasierte Kollisionsverhinderungsschaltung verwendet,
um Nachrichtenkollisionen in einem Halbduplex-Kommunikationssystem
zu verhindern. Bezugnehmend auf 2 versucht
das Faxgerät
A 12 eine Nachricht an das Faxgerät B 30 zu übertragen.
Das Faxgerät
A 12 ist mit dem SSS-Telefon 16 verbunden und überträgt die Nachricht
an das SSS-Telefon 16. Das SSS-Telefon 16 detektiert
die Nachricht, und bestimmt anhand des Status der Nachricht wie
im T.30-Faxprotokoll
festgelegt, ob wiederholte Nachrichten folgen werden. Wenn die Nachricht
nicht wiederholt werden wird, führt
das SSS-Telefon 16 keine spezielle Funktion aus, da kein
Potential für
eine Kollision gegeben ist. Wenn die Nachricht wiederholt werden
soll, wird das SSS-Telefon 16 eine Antwort an das Faxgerät A 12 nur
innerhalb einer Zeitspanne senden, in der keine Nachrichtenkollision
stattfinden wird.
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Im
Halbduplex-Kommunikationssystem befindliche zeitsteuermittelbasierte
Kollisionsverhinderungsschaltungen 40a und 40b werden
verwendet, um Nachrichtenkollisionen zwischen dem Faxgerät A 12 und
dem Faxgerät
B 30 zu verhindern. Die Kollisionsverhinderungsschaltung 40a befindet
sich im SSS-Telefon 16, und Kollisionsverhinderungsschaltung 40b befindet
sich in der Basisstation 22. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist eine Kollisi onsverhinderungsschaltung 40 nach 3 jedem
der beiden kommunizierenden Faxgeräte zugeordnet.
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In
einem Anruf zwischen Faxgeräten
verhält sich
ein Faxgerät
als Quellfaxgerät
für manche
Nachrichten und als Zielfaxgerät
für andere
Nachrichten. Für
die vorliegenden Zwecke ist es nur notwendig, die Kommunikation
zwischen einem Quellfaxgerät und
einer Kollisionsverhinderungsschaltung zu beschreiben, ohne Berücksichtigung
des Zielfaxgerätes.
Eine Beschränkung
der Abhandlung auf das Quellfaxgerät und die Kollisionsverhinderungsschaltung
wird eine gezielte Abhandlung ohne Verlust von Genauigkeit erlauben.
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Eine
beispielhafte zeitsteuermittelbasierte Kollisionsverhinderungsschaltung 40 ist
in 3 dargestellt. Faxgerät 50 ist ein Quellfaxgerät das eine Nachricht
an die Kollisionsverhinderungsschaltung 40 überträgt. Bei
Erhalt der Nachricht von Faxgerät 50 bestimmt
die Kollisionsverhinderungsschaltung 40, ob die Nachricht
erneut übertragen
werden wird. Die Kollisionsverhinderungsschaltung 40 trifft
diese Bestimmung aufgrund des Typs der soeben empfangenen Nachricht
und ihrer vorhergehenden Kenntnis früherer Nachrichten. Wenn die
Nachricht wiederholt werden wird, erkennt die Kollisionsverhinderungsschaltung 40,
dass das Faxgerät 50 die
Nachricht zu einer späteren
Zeit erneut übertragen
wird, jedoch nicht früher
als das kürzeste
Wiederholungsintervall von 2,55 Sek., wie im T.30-Faxprotokoll spezifiziert. Deshalb
erwartet die Kollisionsverhinderungsschaltung 40 eine wiederholte
Nachricht von Faxgerät 50 nach
2,55 Sek. Mit diesem Wissen wird die Kollisionsverhinderungsschaltung 40 eine
Antwort an das Faxgerät 50 nur
innerhalb einer vorher festgelegten Auszeit-Periode (timeout period)
von weniger als 2,55 Sek. übertragen.
In dem bevorzugtesten Ausführungsbeispiel
liegt die vorher festgelegte Auszeit-Periode bei 2,40 Sek., um andere
Systemverarbeitungsverzögerungen
zu berücksichtigen.
Eine von Faxgerät 50 innerhalb
von 2,55 Sek. nach einer vorhergehenden Übertragung der Nachricht empfangene
Antwort wird nicht mit der erneut übertragenen Nachricht kollidieren.
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Die
Nachricht von Faxgerät 50 wird
von einem Controller bzw. einer Steuervorrichtung 42 empfangen,
der bzw. die sich in der Kollisionsverhinderungsschaltung 40 befindet.
Der Controller 42 kann implementiert sein in einem Mikroprozessor,
einem Mikrocontroller, einem digitalen Signalverarbeitungs- (digital signal
processing, DSP) Chip, oder in einer anwenderspezifischen integrierten
Schaltung ASIC, die jeweils für
die Ausführung
der beschriebenen Funktion programmiert sind. Beim bestimmen dass eine
Nachricht wiederholt werden wird, setzt der Controller 42 das
Kollisionszeitsteuermittel 44 auf eine vorher festgelegte
Auszeit-Periode. Die vorher festgelegte Auszeit-Periode muss kürzer sein
als das kürzeste
Wiederholungsintervall. In dem bevorzugtesten Ausführungsbeispiel
wird eine vorher festgelegte Auszeit-Periode von 2,40 Sek. für ein Faxgerät, das im
Automatikmodus arbeitet gewählt,
obwohl jede Auszeit-Periode kürzer
als 2,55 Sek. zulässig sein
kann, abhängig
von Verarbeitungsverzögerungen.
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Der
Controller 42 überwacht
das Kollisionszeitsteuermittel 44. Wenn der Controller 42 eine
Antwort an das Faxgerät 50 übertragen
muss, prüft
der Controller 42 zunächst
das Kollisionszeitsteuermittel 44. Wenn das Kollisionszeitsteuermittel 44 nicht
abgelaufen ist, richtet der Controller 42 die Übertragung der
Antwort an das Faxgerät 50.
Andernfalls, wenn das Kollisionszeitsteuermittel 44 abgelaufen
ist und der Controller 42 eine Antwort an das Faxgerät 50 zu senden
hat, so wartet der Controller 42 bis das Faxgerät 50 die
Nachricht erneut übertragen
hat, bevor er die Antwort an das Faxgerät 50 überträgt. Auf
diese Art und Weise überträgt der Controller 42 eine
Antwort an das Faxgerät 50 nur
innerhalb des kürzesten Wiederholungsintervalls,
um Nachrichtenkollisionen zu vermeiden.
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Datenspeicher 60 enthält die Kommunikationen
zwischen dem SSS-Telefon 16 und der Basisstation 22.
Solcherart enthält
der Datenspeicher 60 die Nachrichten zwischen dem Faxgerät 50 und
dem gleichrangigen (peer) Faxgerät
(nicht in 3 gezeigt), mit dem das Faxgerät 50 in
Kommunikation ist. Die Kommunikationen zwischen dem Faxgerät 50 und
dem gleichrangigen Faxgerät
werden in Puffer bzw. Zwischenspeicher 46 gespeichert,
wenn eine sofor tige Übermittlung
der Nachrichten aufgrund eines Potentials für Nachrichtenkollisionen oder
anderer Systemabwägungen
nicht möglich
ist. Der Datenspeicher 60 und der Puffer 46 können implementiert werden
unter Verwendung beliebiger Speicherelemente oder einer beliebigen
Anzahl von Speichereinrichtungen wie RAM-Speichereinrichtungen,
Verriegelungselemente (latches) oder anderen Arten von Speichereinrichtungen
nach dem derzeitigen Stand der Technik.
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Ein
Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des zeitsteuermittelbasierten
Kollisionsverhinderungsverfahrens beschreibt, ist in 4 gezeigt.
Die Erläuterung
des Flussdiagramms ist auf die Kommunikation zwischen einem Faxgerät und der
Kollisionsverhinderungsschaltung fokussiert. Ursprünglich kann
das Faxgerät
ein Quell- oder Zielfaxgerät
sein.
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Das
Verfahren beginnt bei einem Startzustand 100. Im Leerlaufbetrieb
und in Erwartung einer Nachricht vom Faxgerät fragt die Vorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ständig
ab (poll), um zu sehen ob eine Nachricht vom Faxgerät empfangen
wird und zwar bei Schritt 102. Wenn keine Nachricht empfangen
wird, bestimmt die Vorrichtung daraufhin, ob sie eine Nachricht
an das Faxgerät
zu übertragen
hat und zwar bei Schritt 130. Wenn eine Nachricht an das Faxgerät zu übertragen
ist, überträgt die Vorrichtung die
Nachricht bei Schritt 132. Nach der Übertragung kehrt das Verfahren
zum Startzustand 100 zurück. Ist keine Nachricht an
das Faxgerät
zu übertragen,
kehrt das Verfahren zu Schritt 102 zurück, und die Vorrichtung fährt damit
fort, anzufragen, ob Nachrichten von dem Faxgerät vorliegen.
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Wenn
die Vorrichtung feststellt, dass sie eine Nachricht vom Faxgerät empfängt, wartet
sie auf den Empfang der vollständigen
Nachricht und zwar bei Schritt 104. Das Faxgerät wird dann
als das Quellfaxgerät
für die
Nachricht betrachtet. Nachdem sie die ganze Nachricht empfangen
hat, bestimmt die vorliegende Erfindung, ob diese Nachricht vom
Faxgerät wiederholt
werden wird und zwar durch eine Analyse des Status der Nachricht
basiert auf dem T.30-Faxprotokoll bei Schritt 106. Wenn
die Nachricht nicht zu wiederholen ist, führt die Vorrichtung keine besondere
Funktion aus und kehrt zurück
zu Schritt 102. Wenn bestimmt wird dass die Nachricht zu
wiederholen ist, wird ein Kollisionszeitsteuermittel bzw. -timer auf
eine vorher bestimmte Zeitperiode kürzer als das kürzeste Wiederholungsintervall
gestellt und zwar bei Schritt 108. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
das Kollisionszeitsteuermittel auf eine Zeitspanne zwischen 2,30
Sek. und 2,55 Sek. gestellt. In dem bevorzugtesten Ausführungsbeispiel
wird das Kollisionszeitsteuermittel auf 2,40 Sek. gestellt, was
kürzer ist
als das kürzeste
Wiederholungsintervall von 2,55 Sek. für ein Faxgerät, das im
Automatikmodus arbeitet. Das Kollisionszeitsteuermittel zählt von
der eingestellten Zeit herunter auf Null.
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Nach
Stellen des Zeitsteuermittels tritt das Verfahren in eine andere
Schleife ein. Innerhalb dieser Schleife wird zunächst geprüft, ob das Kollisionszeitsteuermittel
abgelaufen ist (Null erreicht hat) und zwar bei Schritt 110.
Wenn das Kollisionszeitsteuermittel nicht abgelaufen ist wird geprüft ob eine
Antwort an das Faxgerät übertragen
werden muss und zwar bei Schritt 120. Wenn eine Antwort
zu übertragen
ist, wird sie übertragen
und zwar bei Schritt 122. Nach Übertragung der Antwort kehrt
das Verfahren zurück
zu Startzustand 100.
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Wenn
keine Antwort zu übertragen
ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 110 zurück, und
die Vorrichtung fragt weiterhin das Kollisionszeitsteuermittel ab. Wenn
das Kollisionszeitsteuermittel abgelaufen ist, ist bekannt dass
das Quellfaxgerät
die Nachricht zu einer beliebigen Zeit ab diesem Punkt an erneut übertragen
wird.
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Es
wird eine wiederholte Nachricht erwartet, deswegen wird vom Faxgerät auf den
Empfang der kompletten wiederholten Nachricht gewartet und zwar
bei Schritt 112. Sobald die wiederholte Nachricht empfangen
worden ist, rückt
das Verfahren zu Schritt 106 vor, wo bestimmt wird ob diese
neue Nachricht wiederholt werden wird und zwar bei Schritt 106.
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In
dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird,
sobald das Kollisionszeitsteuermittel abgelaufen ist, auf den Empfang
der wiederholten Nachricht gewartet bevor fortgefahren wird. Sollte
aus irgendeinem Grund die wiederholte Nachricht nicht empfangen
werden, kann die Vorrichtung für
eine unbestimmte Zeit in diesem Zustand bleiben. In einem zweiten
Ausführungsbeispiel
wird ein Auszeit-Zeitsteuermittel gestellt sobald das Kollisionszeitsteuermittel
abläuft.
Die Vorrichtung fragt ständig
das Auszeit-Zeitsteuermittel ab während sie auf die wiederholte
Nachricht wartet. Wenn die Auszeit-Zeitperiode abläuft und
die erwartete wiederholte Nachricht nicht eingetroffen ist, bricht
die Vorrichtung das Warten ab und kehrt zu Startzustand 100 zurück.
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Das
Flussdiagramm der beispielhaften Beispielanwendung setzt voraus,
dass nur eine Antwort zwischen wiederholten Nachrichten an das Faxgerät gesendet
wird. Ein Ausführungsbeispiel,
in dem mehrfache Antworten an das Faxgerät innerhalb der Kollisionszeitsteuermittel-Periode
gesendet werden, ist innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Das Flussdiagramm in 4 kann leicht abgeändert werden,
um diese Ausführung
darzustellen.
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Die
zeitsteuermittelbasierte Kollisionsverhinderungsschaltung in 3 und
das Flussdiagramm in 4 können auf unterschiedliche Art
und Weise implementiert werden. Das erfinderische Konzept kann in
Hardware implementiert werden unter Verwendung einer Zustandsmaschine,
einigem Speicher und einer Uhr (clock). Die Erfindung kann ebenso
in Firmware implementiert werden durch Mikrocode, der auf einem
Mikrocomputer oder einem digitalen Signalprozessor abläuft. Andere
Implementierungen oder eine hybride Kombination von Implementierungen
liegen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
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Obwohl
das beispielhafte Ausführungsbeispiel
auf ein Faxkommunikationssystem ausgerichtet ist, das in einer Halbduplex-
Art und Weise über
das PSTN kommuniziert, kann das erfinderische Konzept auf beliebige
Kommunikationen zwischen vielen Einrichtungen die ein Halbduplex-Kommunikationssystem
verwenden angewendet werden. Zum Beispiel kann es auf Kommunikationen zwischen
Computern, Faxgeräten,
Scannern, Plottern und Druckern, Kopierern, Testausrüstung und
diagnostischer Ausrüstung
ausgerichtet werden.
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Die
obige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist dazu geeignet,
jedem Fachmann zu ermöglichen,
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung herzustellen oder zu benutzen. Die unterschiedlichen
Abwandlungen dieser Ausführungsbeispiele
werden dem Fachmann leicht ersichtlich sein, und die hierin definierten
grundlegenden Prinzipien können
ohne weitere erfinderische Leistung auf andere Ausführungsbeispiele
angewendet werden. Also ist die vorliegende Erfindung nicht dazu bestimmt,
auf die hier erläuterten
Ausführungsbeispiele
beschränkt
zu sein; ihr ist der größte Umfang gemäß den Ansprüchen zuzuerkennen.