DE19714762A1 - Busförmige Datenkommunikationsverbindung, die nach einem Abfrage/Antwort-Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll, betrieben wird - Google Patents
Busförmige Datenkommunikationsverbindung, die nach einem Abfrage/Antwort-Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll, betrieben wirdInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer busförmigen
Datenkommunikationsverbindung, die nach einem Abfrage/Antwort-
Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll, betrieben wird, der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Eine derartige Anordnung ist aus der DE 44 05 575.3 A1 bekannt.
Danach ist eine Datenkommunikationsverbindung, die nach einem
Abfrage/Antwort-Protokoll, dem sogenannten Polling-Protokoll,
betrieben wird, mit einer Zentraleinheit und mehreren
Teilnehmereinheiten ausgestattet. Der Bus enthält gegebenenfalls
Teilstrecken, welche aus an sich nicht busfähigen Punkt-zu-Punkt-
Verbindungen bestehen, und die Stationen sind über ihnen
zugeordnete Busanschalteinheiten mit dem Bus verbindbar
beziehungsweise von ihm trennbar.
Bei dieser bekannten Datenkommunikationsverbindung, die einen Bus
in einem Kommunikationsnetz mit Leit- und Trabantenstationen
emuliert, wird es ermöglicht, ein Kommunikationsnetz mit
Buscharakter in beliebiger Größe aufzubauen.
Ein gängiges Übertragungsprotokoll zu Abfrage und Antwort zwischen
einer zentralen Rechnereinheit und abgesetzten Teilnehmern ist
beispielsweise das HDLC-Protokoll. HDLC steht für High Level Data
Link Control. Mit diesem sogenannten Polling-Protokoll ist ein
Busbetrieb von mehreren Subsystemen an einer Zentraleinheit
möglich.
Ein Nachteil von Bussystemen ist jedoch ihre Empfindlichkeit
gegenüber Leitungsunterbrechungen. Bereits bei einer einfachen
Unterbrechung sind alle Teilnehmer am fernen Busende nicht mehr
erreichbar.
Dieser Nachteil wird üblicherweise durch die Verwendung einer
Ringstruktur mit einem geeigneten Ring-Protokoll überwunden. Dies
setzt allerdings die komplette Umrüstung aller Teilnehmer auf das
Ring-Protokoll voraus. Dieses ist mit ganz erheblichem Aufwand
verbunden und verbietet sich zur Anwendung bei bereits bestehenden
Systemen.
Entsprechend einem aus der EP 0 645 911 A2 bekannten anderen
Ansatz, als bei vorliegender Erfindung, ist zur Ausfallsicherung
von Datenbussen ein Doppelbus-System vorgesehen, bei welchem zu
diesem Zweck doppelte Leitungswege aufgebaut und zusätzliche
Baugruppen installiert werden. Es ist auf der Hand liegend, daß
dieses erheblichen Aufwand erfordert.
Die erfindungsgemäße busförmige Datenkommunikationsverbindung, die
nach einem Abfrage/Antwort-Protokoll, dem sogenannten Polling-
Protokoll, betrieben wird, mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil der Ausfallsicherung
eines auf einem Polling-Protokoll beruhenden Datenbussystem ohne
Änderungen an den Teilnehmern durch Betreibung als Ring. Damit
wird eine einfache und zuverlässige Lösung zur Verfügung gestellt,
mit welcher auch ein bestehendes busförmiges Kommunikationsnetz
ausfallsicher gemacht wird.
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird dazu prinzipiell die
Blockstruktur der Daten, die auf dem Bus fließen, überwacht und
bei festgestellten Störungen werden Steuerschritte eingeleitet, um
den Bus zu einem Ring zu schließen, die Teilstrecken des Busses
voneinander und von den Teilnehmeranschlüssen zu entkoppeln sowie
die Zentraleinheit als auch die Teilnehmereinheiten an die
Teilstrecken des Busses anzuschließen.
Gemäß der grundlegenden Anordnung nach der Erfindung wird der Bus
zu einem Ring geschlossen, der ringförmig geschlossene Bus ist an
der Anschlußstelle der Zentraleinheit und an den Anschlußstellen
der Teilnehmereinheiten in Teilstrecken auftrennbar, die
Zentraleinheit ist über eine Ringanschalteinheit für die
Zentraleinheit an jeweils zwei Teilstrecken des Busses bei Bedarf
anschließbar, die Teilnehmereinheiten sind über jeweils eine
Ringanschalteinheit für Teilnehmer an jeweils zwei Teilstrecken
des Busses bei Bedarf anschließbar, und in den Anschalteinheiten
sind Sensoren vorgesehen, welche die ankommenden Signale zur
Einleitung bestimmter Steuerschritte auf Zugehörigkeit zu
bestimmten Kategorien hin untersuchen.
Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Anordnung möglich.
Nach einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist
vorgesehen daß die Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit,
durch welche die Zentraleinheit an eine von jeweils zwei
Teilstrecken des Busses anschließbar ist, mit zwei Arten von
Datenschnittstellen zum Anschluß an die beiden Busteilstrecken
ausgestattet ist, wobei die erste Art Datenschnittstellen zum
Anschluß der Busteilstrecken umfaßt, die mit Sensoren ausgestattet
sind, welche die von der Busteilstrecke ankommenden Signale
mindestens in Kategorien "Abfrage", "Antwort" und "Gestört"
klassifiziert, und welche über Signaleinspeiseeinrichtungen
verfügen, die anhand der Klassifizierung der ankommenden
Datensignale im Störfall ein definiertes Datenmuster in abgehender
und ankommender Richtung einspeisen können, und wobei die zweite
Art eine weitere Datenschnittstelle zum Anschluß der
Zentraleinheit umfaßt, durch die ankommende Daten an die zu den
Busteilstrecken abgehenden Schnittstellen verzweigt werden, und
die mit einer Einheit zur Erkennung von Datentelegrammen, die von
den beiden Busteilstrecken ankommen, ausgestattet ist und die über
eine Aufschalteinheit verfügt, welche die von den Busteilstrecken
ankommenden Datentelegramme auf den Ausgang in Richtung der
Zentraleinheit aufschalten kann, und die mit einem
Schnittstellenumschalter ausgestattet ist, der anhand von
Steuersignalen ankommende Datentelegramme an einen oder mehrere
Datenausgänge weiterreicht, sowie mit einer Steuereinheit versehen
ist, die aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der von den
Sensoren vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden Signale und
anhand von Signalen der Einheit zur Erkennung von Datentelegrammen
an der Teilnehmerschnittstelle den Schnittstellenumschalter
ansteuert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist
vorgesehen, daß die Ringanschalteinheit für Teilnehmer, durch
welche die Teilnehmer an eine von jeweils zwei Teilstrecken des
Busses anschließbar sind, mit zwei Arten von Datenschnittstellen
zum Anschluß an die beiden Busteilstrecken ausgestattet ist,
wobei die erste Art Datenschnittstellen zum Anschluß der
Busteilstrecken sind, welche mit Sensoren ausgestattet sind, die
die von der Busteilstrecke ankommenden Signale mindestens in
Kategorien Abfragell, "Antwort" und "Gestört" klassifiziert, und
welche über Signaleinspeiseeinrichtungen verfügen, die anhand der
Klassifizierung der ankommenden Datensignale im Störfall ein
definiertes Datenmuster in abgehender und ankommender Richtung
einspeisen, wobei die zweite Art eine weitere Datenschnittstelle
zum Anschluß des Teilnehmers umfaßt, die mit einer Einheit zur
Erkennung von Datentelegrammen, die vom Teilnehmer ankommen,
ausgestattet ist, und die über einen Schnittstellenumschalter
verfügen, der anhand von Steuersignalen ankommende Datenströme an
einen oder mehrere Datenausgänge weiterreichen kann, und die über
eine Aufschalteinheit verfügt, welche die von der
Teilnehmerschnittstelle ankommenden Datentelegramme in den
Antwortdatenstrom einspeisen kann, sowie mit einer Steuereinheit
versehen ist, die aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der
von den Sensoren vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden
Signale und anhand von Signalen der Einheit zur Erkennung von
Datentelegrammen an der Teilnehmerschnittstelle den
Schnittstellenumschalter ansteuert.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß für Teilstrecken, deren Schnittstelle aufgrund
ihrer technischen Ausführung keine Klassifizierung in die
Kategorie "Gestört" zuläßt, während Sendepausen sowohl von der
Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit als auch von den
Ringanschalteinheiten für Teilnehmer ein definiertes Datenmuster
eingespeist wird, das es ermöglicht, Sendepausen der
Zentraleinheit und der Teilnehmereinheiten eindeutig sowohl von
Übertragungsunterbrechungen als auch von Datenverkehr zu
unterscheiden.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, daß bei solchen
Datenkommunikationsverbindungen, bei denen aufgrund des
eingesetzten Datenprotokolls nicht zwischen "Abfrage" und
"Antwort" unterschieden werden kann, von der Ringanschalteinheit
für die Zentraleinheit in Sendepausen ein Datenmuster eingespeist
wird, welches vom Datenmuster, das die Ringanschalteinheiten für
Teilnehmer in Sendepausen einspeisen, unterscheidbar ist.
Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Anordnung ist ein gesteuerter FIFO-Speicher
vorgesehen, über welchen Daten, die von einer Busschnittstelle zu
einer anderen Busschnittstelle durchgereicht werden, geführt
werden, wobei der FIFO-Speicher mit einer ausreichenden
Speichertiefe ausgestattet ist, um zulässige Taktunterschiede und
Jitter während eines kompletten Datentelegramms abzufangen, und
welches über einen Sensor verfügt, welcher durchlaufende
Datentelegramme erkennt, und welches über einen Steuereingang
verfügt, über den Ausgleichsvorgänge während durchlaufender
Datentelegramme unterdrückbar sind.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist
ein gesteuerter FIFO-Speicher vorgesehen, über welchen Daten, die
von einer Teilnehmerschnittstelle zu einer Busschnittstelle
durchgereicht werden, geführt werden, wobei der FIFO-Speicher mit
einer ausreichenden Speichertiefe ausgestattet ist, um zulässige
Taktunterschiede und Jitter während eines kompletten
Datentelegramms abzufangen, und welches über einen Sensor verfügt,
welcher durchlaufende Datentelegramme erkennt, und welches über
einen Steuereingang verfügt, über den Ausgleichsvorgänge während
durchlaufender Datentelegramme unterdrückbar sind.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch in einem Blockschema die
Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit, und
Fig. 2 schematisch in einem Blockschema die
Ringanschalteinheit für Teilnehmer.
Es soll zunächst anhand einer Funktionsbeschreibung Arbeitsweise
und Wirkung der Erfindung beschrieben werden. In einer Anordnung
mit Busemulation wie etwa gemäß Patentanmeldung DE P 44 05 512.3
werden statt Busanschalteeinheiten Ringanschalteinheiten
eingesetzt. Weiterhin werden die bisherigen Busenden miteinander
verbunden. Dadurch wird eine ringförmige Konfiguration erreicht,
die eine Leitungsunterbrechung an beliebiger Stelle abfangen kann.
Neben der bisherigen Busemulationsfunktion ändern die
Ringanschalteinheiten anhand der empfangenen Signale
gegebenenfalls die Überwachungsrichtung und speisen gegebenenfalls
Ersatzsignale in den Ring ein. Dazu werden die auf dem Bus
fließenden Signale untersucht und klassifiziert. Anhand der
Klassifizierung werden Umschaltungen der Signalwege vorgenommen
und falls erforderlich Ersatzsignale eingespeist.
Ankommende Signale werden klassifiziert in die Kategorien
Daten: Datensignal kommt von Teilnehmern
Anfragen: Datensignal kommt von der Zentraleinheit
Gestört: Datensignal fehlt oder ist erkennbar gestört
eingeteilt. Im vorliegenden Fall erfolgt die Unterscheidung zwischen den Klassen "Daten" und "Anfragen" anhand des zwischen den Datenblöcken des Polling-Protokolls empfangenen Signals. Abhängig vom konkreten Einsatzfall sind aber auch andere Kriterien möglich.
Daten: Datensignal kommt von Teilnehmern
Anfragen: Datensignal kommt von der Zentraleinheit
Gestört: Datensignal fehlt oder ist erkennbar gestört
eingeteilt. Im vorliegenden Fall erfolgt die Unterscheidung zwischen den Klassen "Daten" und "Anfragen" anhand des zwischen den Datenblöcken des Polling-Protokolls empfangenen Signals. Abhängig vom konkreten Einsatzfall sind aber auch andere Kriterien möglich.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Blockschemata der beiden
Ringanschalteinheiten, Fig. 1 für die Ringanschalteinheit für die
Zentraleinheit RAE/Z und Fig. 2 für die Ringanschalteinheit für
Teilnehmer RAE/T.
In Fig. 1 ist die Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit RAE/Z
dargestellt, durch welche die Zentraleinheit Z an eine von jeweils
zwei Teilstrecken W bzw. O des Busses B anschließbar ist. Sie ist
mit zwei Arten von Datenschnittstellen 10 und 11 zum Anschluß an
die beiden Busteilstrecken W und O ausgestattet.
Die erste Art Datenschnittstellen 10 und 11 zum Anschluß der
Busteilstrecken W und O ist mit Sensoren 12 bzw. 13 ausgestattet,
welche die von der Busteilstrecke W oder O ankommenden Signale
mindestens in Kategorien "Abfrage", "Antwort" und "Gestört"
klassifiziert. Die Datenschnittstellen W und O verfügen über
Signaleinspeiseeinrichtungen 14 und 16 bzw. 15 und 17, die anhand
der Klassifizierung der ankommenden Datensignale im Störfall ein
definiertes Datenmuster in abgehender und ankommender Richtung
einspeisen können.
Über eine zweite Art von weiterer Datenschnittstelle 101 wird der
Anschluß der Zentraleinheit Z, wobei diese über eine Buslogik 110,
die nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist, erfolgt, mit dem
Bus B hergestellt. Dadurch werden die ankommende Daten an die zu
den Busteilstrecken W oder O abgehenden Schnittstellen 10 bzw. 11
mit ihren abgehenden Signaleinspeisungen 14 bzw. 15 verzweigt. Die
Datenschnittstelle 101 ist mit einer Einheit 102 zur Erkennung von
Datentelegrammen, die von den beiden Busteilstrecken ankommen,
ausgestattet und verfügt über eine Aufschalteinheit 103, welche
die von den Busteilstrecken ankommenden Datentelegramme auf den
Ausgang in Richtung der Zentraleinheit aufschalten kann,
und die mit einem Schnittstellenumschalter 104 ausgestattet ist,
der anhand von Steuersignalen ankommende Datentelegramme an einen
oder mehrere Datenausgänge weiterreicht. Die Datenschnittstelle
101 ist weiterhin mit einer Steuereinheit 102 versehen, die
aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der von den Sensoren
12 bzw. 13 vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden Signale
und anhand von Signalen der Einheit 102 zur Erkennung von
Datentelegrammen an der Teilnehmerschnittstelle den
Schnittstellenumschalter 104 ansteuert.
Die Buslogik 110 enthält eine Aufschalteinheit 113, mit der von
der Aufschalteinheit 103 die Daten von der Ringlogik bzw.
Datenschnittstelle 101 übernommen oder übergeben werden. Über
eine Busemulation 112 ist diese Aufschalteinheit 113 mit einer
lokalen Schnittstelle 111 der Buslogik 110 verbunden, um den
Datenaustausch zur Zentraleinheit Z herzustellen. Je nach der
Notwendigkeit des Zustandes wird von dort der Datenfluß in
östlicher Richtung über die Datenschnittstelle O oder in
westlicher Richtung über die Datenschnittstelle W abgewickelt,
wozu der Schnittstellenumschalter 104 die jeweilige Richtung
vorgibt.
Anhand der Fig. 2 ist die Ringanschalteinheit für Teilnehmer
RAE/T dargestellt, durch welche ein Teilnehmer T an eine von
jeweils zwei Teilstrecken W bzw. O des Busses B anschließbar ist.
Sie ist mit zwei Arten von Datenschnittstellen 20 und 21 zum
Anschluß an die beiden Busteilstrecken W und O ausgestattet.
Die erste Art Datenschnittstellen 20 und 21 zum Anschluß der
Busteilstrecken W und O ist mit Sensoren 22 bzw. 23 ausgestattet,
welche die von der Busteilstrecke W oder O ankommenden Signale
mindestens in Kategorien "Abfrage", "Antwort" und "Gestört"
klassifiziert. Die Datenschnittstellen 20 und 21 verfügen über
Signaleinspeiseeinrichtungen 24 und 26 bzw. 25 und 27, die anhand
der Klassifizierung der ankommenden Datensignale im Störfall ein
definiertes Datenmuster in abgehender und ankommender Richtung
einspeisen können.
Über eine zweite Art von weiterer Datenschnittstelle 201 wird der
Anschluß des Teilnehmers T, wobei dieser über eine Buslogik 210,
die nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist, erfolgt, mit dem
Bus B hergestellt. Dadurch werden die ankommende Daten an die zu
den Busteilstrecken W oder O abgehenden Schnittstellen 20 bzw. 21
mit ihren abgehenden Signaleinspeisungen 24 bzw. 25 verzweigt. Die
Datenschnittstelle 101 ist mit einer Einheit 202 zur Erkennung von
Datentelegrammen, die vom Teilnehmer ankommen, ausgestattet ist,
und die über einen Schnittstellenumschalter 204 verfügt, der
anhand von Steuersignalen ankommende Datenströme an einen oder
mehrere Datenausgänge weiterreichen kann, um die Richtungsumkehr
in Richtung W oder O vorzunehmen.
Die Datenschnittstelle 201 verfügt weiterhin über eine
Aufschalteinheit 205, welche die von der Teilnehmerschnittstelle
ankommenden Datentelegramme in den Antwortdatenstrom nach West
oder Ost einspeisen kann. Darüber hinaus ist die
Datenschnittstelle 201 mit einer Steuereinheit 202 versehen, die
aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der von den Sensoren
22 bzw. 23 vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden Signale
und anhand von Signalen der Einheit 202 zur Erkennung von
Datentelegrammen an der Teilnehmerschnittstelle 201 den
Schnittstellenumschalter 204 ansteuert.
Die Buslogik 210 enthält eine Aufschalteinheit 213, mit der von
der Aufschalteinheit 203 die Daten von der Ringlogik bzw.
Datentschnittstelle 201 übernommen oder übergeben werden. Über
eine Busemulation 212 ist diese Aufschalteinheit 213 mit einer
lokalen Schnittstelle 211 der Buslogik 210 verbunden, um den
Datenaustausch zur Teilnehmereinheit T herzustellen. Je nach der
Notwendigkeit des Zustandes wird von dort der Datenfluß in
östlicher Richtung über die Datenschnittstelle O oder in
westlicher Richtung über die Datenschnittstelle W abgewickelt,
wozu der als Richtungsumschalter fungierende
Schnittstellenumschalter 204 die jeweilige Richtung vorgibt.
Es wird nun die Funktionsweise anhand allgemeiner
Umschaltstrategien erläutert.
Umschaltungen der Ringrichtung erfolgen anhand von einigen
Steuersignalen, die von den Eingangsschnittstellen geliefert
werden. Jede der beiden Schnittstellen zu den geographischen
Richtungen Ost und West muß die Zustände ANFRAGEN, DATEN, GESTÖRT
unterscheiden. Die Zustände gelten für die Eingänge und haben
folgende Bedeutung:
ANFRAGEN: An der Schnittstelle werden dauernd HDLC-Flags empfangen (hex 7E).
ANFRAGEN: An der Schnittstelle werden dauernd HDLC-Flags empfangen (hex 7E).
Der Schnittstellenzustand ANFRAGEN wird gesetzt, wenn mindestens 8
direkt aufeinanderfolgende Flags empfangen werden.
DATEN: An der Schnittstelle werden Daten oder Dauer-Null empfangen.
DATEN: An der Schnittstelle werden Daten oder Dauer-Null empfangen.
Der Schnittstellenzustand DATEN wird gesetzt, wenn mindestens 1024
Bytes Daten empfangen werden. Der Datenstrom darf von beliebig
vielen Flag-Sequenzen mit einer maximalen Länge von jeweils 7
Flags unterbrochen werden.
GESTÖRT: Vom Eingangsdecoder wird AIS oder KDS gemeldet. AIS bedeutet "Alarm-Identifizierungs-Sequenz", es wird ein definiertes Datenmuster gesendet, und KDS bedeutet "Kein-Daten-Signal" und zeigt totalen Ausfall an.
GESTÖRT: Vom Eingangsdecoder wird AIS oder KDS gemeldet. AIS bedeutet "Alarm-Identifizierungs-Sequenz", es wird ein definiertes Datenmuster gesendet, und KDS bedeutet "Kein-Daten-Signal" und zeigt totalen Ausfall an.
Der Schnittstellenzustand GESTÖRT wird sofort nach Erkennen der
Störbedingung gesetzt.
Die Reaktionen der Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit
RAE/Z und der Ringanschalteinheit für Teilnehmer RAE/T sind
unterschiedlich. Diese Reaktionen sind in den nachfolgenden
Tabellen 1 bis 4 angegeben.
Die Umschaltregeln für die Ringanschalteinheit für die
Zentraleinheit RAE/Z beinhalten, daß von den Schnittstellen die
gleiche Signalisierung erwartet wird wie bei Relaisstellenbetrieb.
Es wird hier angenommen, daß die Vorzugsrichtung des Rings "West"
ist, d. h. im ungestörten Fall erfolgt die gesamte Ringversorgung
über die Schnittstelle "West".
Für die Schaltung der Signalwege auf Kopfstellen in
Abhängigkeit von den Schnittstellenzuständen gelten folgende
Regeln:
- 1. In Richtung einer ankommenden STÖRUNG wird stets Dauer-Null gesendet, d. h. keine Flags.
- 2. Die Kopfstelle hat eine Vorzugsrichtung nach West.
- 3. Bei Kollision, d. h. hier von beiden Seiten werden Flags empfangen, sendet der Ausgang Ost Dauer-Null, d. h. DATEN.
Anhand der Zustandsmeldungen werden entsprechend der
unterschiedlichen Betriebszustände der Zentraleinheit
unterschiedliche Signalwege geschaltet. Die Reaktionen auf die
Zustände der beiden Schnittstellen "West" und "Ost" sind bei der
Ringanschalteinheit für Zentraleinheiten RAE/Z voneinander
unabhängig. Tabelle 1 zeigt nachfolgend die Reaktionen der
Schnittstelle in Abhängigkeit von den verschiedenen Zuständen:
Betriebszustände der Zentraleinheit
Betriebszustände der Zentraleinheit
Das Verhalten der Ringanschalteinheit der Zentraleinheit RAE/Z
wird anhand der nachfolgenden Tabelle 2 in Abhängigkeit der
verschiedenen in der Spalte Betriebszustand angegebenen
Betriebszuständen näher dargestellt und jeweils ausführlich
erläutert.
Verhalten der Zentraleinheit in Betriebszuständen
Verhalten der Zentraleinheit in Betriebszuständen
Die Umschaltregeln für Ringanschalteinheiten für Teilnehmer RAE/T
sind folgende und für die Schaltung der Signalwege auf
Relaisstellen in Abhängigkeit von den Schnittstellenzuständen
gelten folgende Regeln:
- 1. In Richtung einer ankommenden STÖRUNG wird stets Dauer-Null gesendet, d. h. keine Flags.
- 2. Unbenutzte Ausgänge senden Dauer-Null, d. h. DATEN.
- 3. Die Relaisstelle hat keine Vorzugsrichtung.
- 4. Bei Kollision, d. h. von beiden Seiten laufen DATEN oder von beiden Seiten laufen FLAGS aufeinander zu, werden beide Richtungen durchgeschaltet und die lokale Schnittstelle abgetrennt.
Anhand der Zustandsmeldungen der Schnittstellen ergeben sich die
Betriebszustände der Ringanschalteinheit für Teilnehmer RAE/T wie
in nachfolgender Tabelle 3 in matrixartiger Darstellung für die
Schnittstellen "West" und "Ost" gezeigt:
Betriebszustände der Ringteilnehmer
Betriebszustände der Ringteilnehmer
Das Verhalten der Ringanschalteinheit der Teilnehmer RAE/T wird
anhand der nachfolgenden Tabelle 4 in Abhängigkeit der
verschiedenen in der Spalte Betriebszustand angegebenen
Betriebszuständen näher dargestellt und jeweils ausführlich
erläutert.
Verhalten der Ringteilnehmer in Betriebszuständen
Verhalten der Ringteilnehmer in Betriebszuständen
Die erfindungsgemäß gestaltete busförmige
Datenkommunikationsverbindung kann durch vorteilhafte
Erweiterungen für besondere Einsatzfälle anwendbar gemacht werden.
So ist der Einsatz mit Teilstrecken ohne KDS-Erkennung, d. h. es
liegt kein Datensignal vor, möglich. In einem Ring können
Teilstrecken enthalten sein die aufgrund ihrer
Schnittstelleneigenschaften keine Klassifizierung "kein Signal"
zulassen, z. B. V.11. Dann wird anstatt "Dauer-Null" in
Sendepausen und bei Störungen jeweils ein Pausenmuster
eingespeist. Dieses Muster ist dann so gewählt, daß es vom
Empfänger von einer Leitungsunterbrechung unterschieden werden
kann. Gleichzeitig ist das Muster aber auch so gewählt, daß es
nicht zur Klassifizierung in der Kategorie "Daten" oder "Abrufe"
führt.
In der vorliegenden Realisierung wurde hierzu ein Muster "63 Bit
"0", 1 Bit "1"" gewählt. Dieses Muster ist von einer
Leitungsunterbrechung, die meist zum Signal "Dauer-Null" am
Empfänger führt, und von den Signalmustern für "Daten" bzw. für
"Anfragen" unterscheidbar.
Die Erfindung ist auch in der Lage zum Einsatz mit untereinander
nicht synchronen Teilstrecken. Wenn Teilstrecken des Rings mit
unterschiedlichen Takten betrieben werden, wird dazu für
durchlaufende Daten ein Taktausgleich durchgeführt. Dies vermeidet
unkontrollierte Bit-Slips in der zu erwartenden Anzahl, welche
normalerweise für die verwendeten Datenprotokolle nicht zuträglich
sind.
Um einen protokollangepaßten Taktausgleich zu erreichen werden
durchlaufende Daten durch einen hinreichend tiefen gesteuerten
FIFO-Speicher geschleust. Vorher durchlaufen die Daten eine
Erkennungseinrichtung, damit die Datenblocks von Sendepausen
unterschieden werden. Ausgleichsvorgänge in diesem gesteuerten
FIFO-Speicher werden nur während Sendepausen zugelassen und werden
so ausgeführt, beispielsweise byteweise, daß die Blockerkennung
nachfolgender Einheit dadurch nicht gestört wird.
Mit dem gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren und der
erfindungsgemäß gestalteten Anordnung werden in vorteilhafter
Weise busförmig aufgebaute Datenkommunikationsverbindungen gegen
Unterbrechung von Teilstrecken geschützt. Dies ist insbesondere
dann von besonderem Interesse, wenn Teilstrecken über systematisch
ausfallgefährdete Verbindungen wie z. B. fadinggefährdete
Richtfunkstrecken aufgebaut werden. Dabei ist die sehr kurze
Rekonfigurationszeit des Verfahrens besonders wertvoll.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß weder an den
Teilnehmern noch an den Teilstrecken Änderungen vorgenommen werden
müssen. Das Verfahren ist kostengünstig und leicht installierbar.
Claims (8)
1. Busförmige Datenkommunikationsverbindung, die nach einem
Abfrage/Antwort-Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll,
betrieben wird, eine Zentraleinheit (Z) und mehrere
Teilnehmereinheiten (T) enthält, der Bus (B) gegebenenfalls
Teilstrecken enthält, welche aus an sich nicht busfähigen
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bestehen, und die Einheiten über
ihnen zugeordnete Busanschalteinheiten mit dem Bus verbindbar
beziehungsweise von ihm trennbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bus zu einem Ring geschlossen wird,
der ringförmig geschlossene Bus an der Anschlußstelle der Zentraleinheit (z) und an den Anschlußstellen der Teilnehmereinheiten (T) in Teilstrecken auftrennbar ist,
die Zentraleinheit über eine Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit (RAE/Z) an jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses (B) bei Bedarf anschließbar ist,
die Teilnehmereinheiten (T) über jeweils eine Ringanschalteinheit für Teilnehmer (RAE/T) an jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses (B) bei Bedarf anschließbar sind, und
in den Anschalteinheiten (RAE/Z, RAE/T) Sensoren (12, 13; 22, 23) vorgesehen sind, welche die ankommenden Signale zur Einleitung bestimmter Steuerschritte auf Zugehörigkeit zu bestimmten Kategorien hin untersuchen.
der Bus zu einem Ring geschlossen wird,
der ringförmig geschlossene Bus an der Anschlußstelle der Zentraleinheit (z) und an den Anschlußstellen der Teilnehmereinheiten (T) in Teilstrecken auftrennbar ist,
die Zentraleinheit über eine Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit (RAE/Z) an jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses (B) bei Bedarf anschließbar ist,
die Teilnehmereinheiten (T) über jeweils eine Ringanschalteinheit für Teilnehmer (RAE/T) an jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses (B) bei Bedarf anschließbar sind, und
in den Anschalteinheiten (RAE/Z, RAE/T) Sensoren (12, 13; 22, 23) vorgesehen sind, welche die ankommenden Signale zur Einleitung bestimmter Steuerschritte auf Zugehörigkeit zu bestimmten Kategorien hin untersuchen.
2. Datenkommunikationsverbindung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit (RAE/Z), durch welche die Zentraleinheit (Z) an eine von jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses anschließbar ist, mit zwei Arten von Datenschnittstellen zum Anschluß an die beiden Busteilstrecken ausgestattet ist,
wobei die erste Art Datenschnittstellen (10, 11) zum Anschluß der Busteilstrecken (W, O) umfaßt, die mit Sensoren (12, 13) ausgestattet sind, welche die von der Busteilstrecke ankommenden Signale mindestens in Kategorien "Abfrage", "Antwort" und "Gestört" klassifiziert, und welche über Signaleinspeiseeinrichtungen verfügen, die anhand der Klassifizierung der ankommenden Datensignale im Störfall ein definiertes Datenmuster in abgehender und ankommender Richtung einspeisen können, und
wobei die zweite Art eine weitere Datenschnittstelle (101) zum Anschluß der Zentraleinheit umfaßt, durch die ankommende Daten an die zu den Busteilstrecken abgehenden Schnittstellen verzweigt werden, und die mit einer Einheit (102) zur Erkennung von Datentelegrammen, die von den beiden Busteilstrecken ankommen, ausgestattet ist und die über eine Aufschalteinheit (103) verfügt, welche die von den Busteilstrecken ankommenden Datentelegramme auf den Ausgang in Richtung der Zentraleinheit (Z) aufschalten kann,
und die mit einem Schnittstellenumschalter (104) ausgestattet ist, der anhand von Steuersignalen ankommende Datentelegramme an einen oder mehrere Datenausgänge weiterreicht sowie mit einer Steuereinheit (102) versehen ist, die aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der von den Sensoren vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden Signale und anhand von Signalen der Einheit zur Erkennung von Datentelegrammen an der Teilnehmerschnittstelle den Schnittstellenumschalter ansteuert.
die Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit (RAE/Z), durch welche die Zentraleinheit (Z) an eine von jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses anschließbar ist, mit zwei Arten von Datenschnittstellen zum Anschluß an die beiden Busteilstrecken ausgestattet ist,
wobei die erste Art Datenschnittstellen (10, 11) zum Anschluß der Busteilstrecken (W, O) umfaßt, die mit Sensoren (12, 13) ausgestattet sind, welche die von der Busteilstrecke ankommenden Signale mindestens in Kategorien "Abfrage", "Antwort" und "Gestört" klassifiziert, und welche über Signaleinspeiseeinrichtungen verfügen, die anhand der Klassifizierung der ankommenden Datensignale im Störfall ein definiertes Datenmuster in abgehender und ankommender Richtung einspeisen können, und
wobei die zweite Art eine weitere Datenschnittstelle (101) zum Anschluß der Zentraleinheit umfaßt, durch die ankommende Daten an die zu den Busteilstrecken abgehenden Schnittstellen verzweigt werden, und die mit einer Einheit (102) zur Erkennung von Datentelegrammen, die von den beiden Busteilstrecken ankommen, ausgestattet ist und die über eine Aufschalteinheit (103) verfügt, welche die von den Busteilstrecken ankommenden Datentelegramme auf den Ausgang in Richtung der Zentraleinheit (Z) aufschalten kann,
und die mit einem Schnittstellenumschalter (104) ausgestattet ist, der anhand von Steuersignalen ankommende Datentelegramme an einen oder mehrere Datenausgänge weiterreicht sowie mit einer Steuereinheit (102) versehen ist, die aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der von den Sensoren vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden Signale und anhand von Signalen der Einheit zur Erkennung von Datentelegrammen an der Teilnehmerschnittstelle den Schnittstellenumschalter ansteuert.
3. Datenkommunikationsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Ringanschalteinheit für Teilnehmer (RAE/T), durch welche die Teilnehmer (T) an eine von jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses anschließbar sind, mit zwei Arten von Datenschnittstellen zum Anschluß an die beiden Busteilstrecken ausgestattet ist,
wobei die erste Art Datenschnittstellen (20, 21) zum Anschluß der Busteilstrecken (W, O) sind, welche mit Sensoren (22, 23) ausgestattet sind, die die von der Busteilstrecke ankommenden Signale mindestens in Kategorien "Abfrage", "Antwort" und "Gestört" klassifiziert, und welche über Signaleinspeiseeinrichtungen verfügen, die anhand der Klassifizierung der ankommenden Datensignale im Störfall ein definiertes Datenmuster in abgehender und ankommender Richtung einspeisen,
wobei die zweite Art eine weitere Datenschnittstelle (201) zum Anschluß des Teilnehmers umfaßt, die mit einer Einheit (202) zur Erkennung von Datentelegrammen, die vom Teilnehmer ankommen, ausgestattet ist, und die über einen Schnittstellenumschalter (204) verfügen, der anhand von Steuersignalen ankommende Datenströme an einen oder mehrere Datenausgänge weiterreichen kann,
und die über eine Aufschalteinheit (203) verfügt, welche die von der Teilnehmerschnittstelle (201) ankommenden Datentelegramme in den Antwortdatenstrom einspeisen kann,
sowie mit einer Steuereinheit (202) versehen ist, die aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der von den Sensoren vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden Signale und anhand von Signalen der Einheit zur Erkennung von Datentelegrammen an der Teilnehmerschnittstelle den Schnittstellenumschalter ansteuert.
die Ringanschalteinheit für Teilnehmer (RAE/T), durch welche die Teilnehmer (T) an eine von jeweils zwei Teilstrecken (W, O) des Busses anschließbar sind, mit zwei Arten von Datenschnittstellen zum Anschluß an die beiden Busteilstrecken ausgestattet ist,
wobei die erste Art Datenschnittstellen (20, 21) zum Anschluß der Busteilstrecken (W, O) sind, welche mit Sensoren (22, 23) ausgestattet sind, die die von der Busteilstrecke ankommenden Signale mindestens in Kategorien "Abfrage", "Antwort" und "Gestört" klassifiziert, und welche über Signaleinspeiseeinrichtungen verfügen, die anhand der Klassifizierung der ankommenden Datensignale im Störfall ein definiertes Datenmuster in abgehender und ankommender Richtung einspeisen,
wobei die zweite Art eine weitere Datenschnittstelle (201) zum Anschluß des Teilnehmers umfaßt, die mit einer Einheit (202) zur Erkennung von Datentelegrammen, die vom Teilnehmer ankommen, ausgestattet ist, und die über einen Schnittstellenumschalter (204) verfügen, der anhand von Steuersignalen ankommende Datenströme an einen oder mehrere Datenausgänge weiterreichen kann,
und die über eine Aufschalteinheit (203) verfügt, welche die von der Teilnehmerschnittstelle (201) ankommenden Datentelegramme in den Antwortdatenstrom einspeisen kann,
sowie mit einer Steuereinheit (202) versehen ist, die aufgrund einer geeigneten Verknüpfung anhand der von den Sensoren vorgenommenen Klassifizierung der ankommenden Signale und anhand von Signalen der Einheit zur Erkennung von Datentelegrammen an der Teilnehmerschnittstelle den Schnittstellenumschalter ansteuert.
4. Datenkommunikationsverbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß für Teilstrecken, deren
Schnittstelle aufgrund ihrer technischen Ausführung keine
Klassifizierung in die Kategorie "Gestört" zuläßt, während
Sendepausen sowohl von der Ringanschalteinheit für die
Zentraleinheit (RAE/Z) als auch von den Ringanschalteinheiten
für Teilnehmer (RAE/T) ein definiertes Datenmuster
eingespeist wird, das es ermöglicht, Sendepausen der
Zentraleinheit (Z) und der Teilnehmereinheiten (T) eindeutig
sowohl von Übertragungsunterbrechungen als auch von
Datenverkehr zu unterscheiden.
5. Datenkommunikationsverbindung nach einem der vorigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei solchen
Datenkommunikationsverbindungen, bei denen aufgrund des
eingesetzten Datenprotokolls nicht zwischen "Abfrage" und
"Antwort" unterschieden werden kann, von der
Ringanschalteinheit für die Zentraleinheit (RAE/Z) in
Sendepausen ein Datenmuster eingespeist wird, welches vom
Datenmuster, das die Ringanschalteinheiten für Teilnehmer
(RAE/T) in Sendepausen einspeisen, unterscheidbar ist.
6. Datenkommunikationsverbindung nach einem der vorigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesteuerter
FIFO-Speicher vorgesehen ist, über welchen Daten, die von einer
Busschnittstelle zu einer anderen Busschnittstelle
durchgereicht werden, geführt werden, wobei der FIFO-Speicher
mit einer ausreichenden Speichertiefe ausgestattet ist, um
zulässige Taktunterschiede und Jitter während eines
kompletten Datentelegramms abzufangen, und welches über einen
Sensor verfügt, welcher durchlaufende Datentelegramme
erkennt, und welches über einen Steuereingang verfügt, über
den Ausgleichsvorgänge während durchlaufender Datentelegramme
unterdrückbar sind.
7. Datenkommunikationsverbindung nach einem der vorigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesteuerter
FIFO-Speicher vorgesehen ist, über welchen Daten, die von einer
Teilnehmerschnittstelle zu einer Busschnittstelle
durchgereicht werden, geführt werden, wobei der FIFO-Speicher
mit einer ausreichenden Speichertiefe ausgestattet ist, um
zulässige Taktunterschiede und Jitter während eines
kompletten Datentelegramms abzufangen, und welches über einen
Sensor verfügt, welcher durchlaufende Datentelegramme
erkennt, und welches über einen Steuereingang verfügt, über
den Ausgleichsvorgänge während durchlaufender Datentelegramme
unterdrückbar sind.
8. Verfahren zum Betrieb einer busförmigen
Datenkommunikationsverbindung, die nach einem
Abfrage/Antwort-Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll,
betrieben wird, eine Zentraleinheit und mehrere
Teilnehmereinheiten enthält, der Bus gegebenenfalls
Teilstrecken enthält, welche aus an sich nicht busfähigen
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bestehen, und die Einheiten über
ihnen zugeordnete Busanschalteinheiten mit dem Bus verbindbar
beziehungsweise von ihm trennbar sind, insbesondere zum
Betrieb einer Datenkommunikationsverbindung nach einem der
Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Blockstruktur der Daten, die auf dem Bus fließen,
überwacht wird und bei festgestellten Störungen
Steuerschritte eingeleitet werden, um den Bus zu einem Ring
zu schließen, die Teilstrecken des Busses voneinander und von
den Teilnehmeranschlüssen zu entkoppeln sowie die
Zentraleinheit als auch die Teilnehmereinheiten an die
Teilstrecken des Busses anzuschließen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19714762A DE19714762A1 (de) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Busförmige Datenkommunikationsverbindung, die nach einem Abfrage/Antwort-Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll, betrieben wird |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19714762A DE19714762A1 (de) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Busförmige Datenkommunikationsverbindung, die nach einem Abfrage/Antwort-Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll, betrieben wird |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19714762A1 true DE19714762A1 (de) | 1998-10-15 |
Family
ID=7825976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19714762A Ceased DE19714762A1 (de) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Busförmige Datenkommunikationsverbindung, die nach einem Abfrage/Antwort-Protokoll, sogenanntes Polling-Protokoll, betrieben wird |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19714762A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011115431A1 (de) * | 2011-10-08 | 2013-04-11 | Robert Bosch Gmbh | Feldbusnetzwerkadapter und Feldbusnetzwerkteilnehmer mit Feldbusanschlüssen |
-
1997
- 1997-04-10 DE DE19714762A patent/DE19714762A1/de not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011115431A1 (de) * | 2011-10-08 | 2013-04-11 | Robert Bosch Gmbh | Feldbusnetzwerkadapter und Feldbusnetzwerkteilnehmer mit Feldbusanschlüssen |
| DE102011115431B4 (de) | 2011-10-08 | 2022-07-28 | Robert Bosch Gmbh | Feldbusnetzwerkadapter und Feldbusnetzwerkteilnehmer mit Feldbusanschlüssen |
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