TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein lokales Netz (LAN),
das Daten entsprechend dem System des Hindurchlaufens eines
Token durch einen logischen Ring zyklisch überträgt, und
insbesondere ein verbessertes lokales Netz, das sowohl die
Übertragung von synchronen Daten als auch asynchronen Daten
erlaubt.
STAND DER TECHNIK DER ERFINDUNG
-
Bei konventionellen zyklischen Übertragungssystemen, die
auf dein System des Hindurchlaufenlassens eines Token durch
einen logischen Ring beruhen, ist die Reihenfolge der
Stationen für eine Datenübertragung z. B. entsprechend der
Reihenfolge ihrer Adressen in einer
Netzmanagement-Informationstabelle bestimmt und jede der Stationen überträgt
Daten, nachdem sie festgestellt hat, daß die vorhergehende
Station eine Datenübertragung beendet hat.
-
Falls jedoch entsprechend solchen konventionellen
Übertragungssystemen asynchrone Daten oder sonstige
Übertragungsdaten, die zu willkürlichen Zeitpunkten auftreten, in jeder
Station gleichzeitig mit synchronen Daten vorliegen, oder
wenn es Stationen gibt, die der Übertragung von asynchronen
Daten fest zugeordnet sind, ist es für jede Station
erforderlich, das Vorliegen von jeglichen asynchronen Daten in
den von der vorhergehenden Station übertragenen Daten zu
überwachen, und es ist deshalb für sie erforderlich, mit
einem Überwachungs-Zeitgeber ausgestattet zu sein.
Insbesondere das Bestimmen des Abschlusses einer Neuübertragung
asynchroner Daten nach dem Auftreten eines
Übertragungsfehlers ist sehr zeitaufwendig.
-
Entsprechend einem konventionellen Verfahren zum Steuern
einer Datenübertragung in einem lokalen Netz (LAN) wurde es
bekannt, einen Zeitgeber zum Bestimmen der Zeitdauer
vorzusehen, während der ein Token (Übertragungspriorität)
gehalten werden kann, und eine Datenübertragung von dem
Zeitpunkt an, zu dem der Token empfangen wurde, bis der
Zeitgeber abschaltet, zu ermöglichen.
-
Jedoch ist es entsprechend einem solchen Verfahren zum
Steuern der Länge der übertragenen Daten für den Fall, daß
der Token ganz durch bzw. um den logischen Ring laufen muß,
für die Summe der Zeitgebereinstellungen von allen der
Stationen erforderlich, daß sie gleich der Zeit ist, die der
Token benötigt, ganz durch den logischen Ring zu laufen,
und die Gesamtsumme der Zeitgebereinstellungen muß vor dem
Hochfahren des Systems geprüft werden. Ferner müssen, was
den Betrieb des Systems weiter erschwert, die
Zeitgebereinstellungen aller der Stationen jedesmal überarbeitet
werden, wenn eine Station entweder dem logischen Ring
hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird, und die Überarbeitung
der Zeitgebereinstellungen erfordert eine beträchtliche
Zeit.
-
EP-A-0 173 947 offenbart ein lokales Netz, wie es im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, das eine Vielzahl
von Knotenstationen aufweist, die längs eines gemeinsamen,
unidirektionalen Busses angeordnet sind. Zumindest ein Teil
der Knotenstationen bildet einen logischen Ring aus, um
einen Token-Datenübertragungsblock in einer zyklischen
Weise von einer Station zu einer anderen laufen zu lassen.
Für jede der Knotenstationen, die den
Token-Datenübertragungsblock
empfangen hat, ist es möglich, sowohl asynchrone
als auch synchrone Daten zu übertragen. Jedoch kann in dem
Fall, daß die Zeitdauer variiert, die der Token benötigt,
ganz durch den logischen Ring zu laufen, ein Datenverlust
nicht ausgeschlossen werden.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, es
jeder Station zu ermöglichen, einen Token
(Übertragungspriorität) zu einer nachfolgenden Station so zu übertragen,
daß es nur der Station, die den Token hält, möglich ist, zu
irgendeinem bestimmten Moment zyklisch Daten und asynchrone
Daten, falls welche vorliegen, zu übertragen, wobei die
Zeitdauer für eine Datenverarbeitung in einer bestimmten
Station richtig zugeordnet werden kann.
-
Diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch ein
lokales Netz gelöst werden, das eine Vielzahl von
Knotenstationen aufweist, die mit einer gemeinsamen
Kommunikationsleitung verbunden sind, wobei ein logischer Ring durch
zumindest einen Teil der Knotenstationen zum
Hindurchlaufenlassen eines Token-Datenübertragungsblocks von einer
Station zu einer anderen in einer endlosen und zyklischen
Weise ausgebildet ist, was es jeder der Knotenstationen,
die den Token-Datenübertragungsblock empfangen hat,
ermöglicht, Daten zu übertragen, die asynchrone Daten aufweisen,
und wobei zumindest eine der Knotenstationen eine
Datenübertragungseinheit zum Steuern der Übertragung von Daten,
eine Speichereinrichtung zum Speichern von durch die
Datenübertragungseinheit empfangenen Daten, eine
Anwendungseinheit zum Verarbeiten der in der Speichereinrichtung
gespeicherten Daten und einen Zeitgeber zum Messen eines
Zeitintervalles aufweist, das verstrichen ist, seitdem der Token
in einem vorhergehenden Zyklus des Hindurchlaufens des
Tokens längs des logischen Rings durch die Station empfangen
wurde, wobei die Datenübertragungseinheit von der
Datenübertragung
ausgeschlossen wird, bis die Zeit des
Zeitgebers abgelaufen ist.
-
Dadurch kann eine mögliche Überlagerung von einem
Datenempfang beim Betrieb der Anwendungseinheit vermieden und
die Betriebssicherheit des Systems verbessert werden.
-
Typischerweise umfassen die übertragenen Daten sowohl
asynchrone Daten als auch zyklische Daten.
-
Da ein Feld, das die zulässige Länge übertragener Daten
anzeigt, in dem Token-Datenübertragungsblock, der eine
Übertragungspriorität darstellt, anstelle der Verwendung
eines Zeitgebers vorgesehen ist und der Token entsprechend
der Datenlänge ganz durch einen logischen Ring gelaufen
ist, kann die Zeit, die für den Token benötigt wird, ganz
durch den logischen Ring zu laufen, einfach ausgewählt
werden und die Handhabung des Netzes wird wesentlich
vereinfacht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Nun wird die vorliegende Erfindung nachfolgend unter Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen:
-
Fig. 1 einen logischen Ring für ein Token-Übergabesystem
verdeutlicht;
-
Fig. 2 die Reihenfolge der Übertragung synchroner Daten
und asynchroner Daten verdeutlicht, während der
Token vollständig durch den logischen Ring
geleitet wird;
-
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben des Verfahrens
an jedem der Knoten darstellt;
-
Fig. 4 die Zeit verdeutlicht, die zum vollständigen
Durchlaufen eines Token durch den logischen Ring
erforderlich ist;
-
Fig. 5 den Aufbau des Token-Datenübertragungsblocks
verdeutlicht;
-
Fig. 6 die Inhalte des Speichers zum Speichern des
Anfangswertes der zulässigen
Übertragungsdatenlänge verdeutlicht;
-
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben des Verfahrens
des Bearbeitens der zulässigen
Übertragungsdatenlänge in dem Token-Datenübertragungsblock
darstellt;
-
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel des LAN vom Bus-Typ
entsprechend der vorliegenden Erfindung
verdeutlicht;
-
Fig. 9 ein Blockdiagramm darstellt, das den inneren
Aufbau einer der Knotenstationen verdeutlicht;
-
Fig. 10 schematisch einen logischen Ring verdeutlicht;
und
-
Fig. 11 ein Ablaufdiagramm ist, das den Betrieb einer der
Knotenstationen veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
-
Fig. 1 verdeutlicht einen logischen Ring, bei dem eine
Datenübertragung durch das System des Hindurchlaufenlassens
eines Token gesteuert wird und bei dem eine
Übertragungspriorität (ein Token) durch diesen logischen Ring
hindurchläuft, um eine N:N-Datenübertragung zu ermöglichen. Bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein logischer Ring
aus Stationen 1 bis 6 gebildet und der Token läuft zu einem
bestimmten Zeitpunkt und in einer zyklischen Weise durch
die Stationen 1 bis 6 in der Richtung, die durch den Pfeil
angezeigt wird.
-
Fig. 2 verdeutlicht die Reihenfolge der Übertragung
synchroner Daten und asynchroner Daten entsprechend dem Token-
Übergabesystem bzw. Token-Passingsystem undl entsprechend
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, sind die Stationen 1,
5 und 6 Stationen für sowohl synchrone Daten als auch
asynchrone Daten, die Stationen 2 und 3 Stationen für nur
synchrone Daten und die Station 4 ist nur für asynchrone
Daten.
-
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das das Verarbeiten an jedem
der Knoten verdeutlicht. Entsprechend dem System der
vorliegenden Erfindung wird ein logischer Ring (Stationen 1
bis 6) gebildet, um die Reihenfolge des Hindurchlaufens des
Token bzw. der Tokenübergabe zu bestimmen, und synchrone
Daten werden übertragen, während der Token durch den
logischen Ring hindurchläuft.
-
Der Token wird bei einem Schritt 100 von der vorhergehenden
Station empfangen. Falls die Station, die den Token
empfangen hat, eine Station für synchrone Daten ist (JA in
Schritt 101), werden synchrone Daten von dieser Station
übertragen (Schritt 102). Dann wird bestimmt, ob eine
Anforderung zum Übertragen asynchroner Daten vorliegt oder
nicht (Schritt 103), und, falls tatsächlich eine
Anforderung für eine Übertragung asynchroner Daten vorliegt,
werden die asynchronen Daten übertragen (Schritt 105) und der
Token wird längs des logischen Rings der nächsten Station
übergeben.
-
Falls die Station, die den Token beim Schritt 101 empfangen
hat, andererseits keine Station zum Übertragen synchroner
Daten ist (NEIN in Schritt 101), schreitet das Programm zum
Schritt 103 fort, von dem das Programm weiter zum Schritt
105 fortschreitet, um asynchrone Daten zu übertragen, falls
eine Anforderung für eine Übertragung asynchroner Daten
vorliegt. Falls beim Schritt 103 (NEIN in Schritt 103)
keine Anforderung für eine Übertragung asynchroner Daten
vorliegt, läuft der Token einfach ohne irgendeine
asynchrone Datenübertragung zur nächsten Station weiter.
-
Wenn alle Stationen die vorstehend erwähnten Abläufe
durchgeführt haben, während der Token zu ihnen geleitet wurde,
ist ein Zyklus der Übertragung synchroner Daten
abgeschlossen.
-
Da entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel keine
Station mit einem Überwachungszeitgeber ausgestattet werden
muß und es nicht erforderlich ist, die Übertragung
synchroner Daten durch die vorhergehende Station zu überwachen,
kann das LAN deshalb kostengünstig aufgebaut werden und die
Leistungsfähigkeit der Datenübertragung kann verbessert
werden.
-
Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird ein logischer Ring
gleichfalls durch Stationen 1 bis 6 ausgebildet und der
Token läuft durch die Stationen 1 bis 6 zu einem bestimmten
Zeitpunkt und in einer zyklischen Weise in der durch den
Pfeil angezeigten Richtung, wie dies in den Fig. 1 und 4
dargestellt ist.
-
Fig. 5 verdeutlicht das Format und die Inhalte eines Token-
Datenübertragungsblocks F, der aus einem
Anfangs-Begrenzungssymbolteil F1, einem Datenübertragungsblock-Steuerteil
F2, einem Teil F3 für eine zulässige
Übertragungsdatenlänge, einem Empfängeradressenteil F4, einem
Senderadressenteil F5, einem FCS-(Rahmenprüfzeichenfolge-) Teil F6 und
einem End-Begrenzungssymbolteil F7 besteht. Ein Speicher in
dem Token-Datenübertragungsblock der Station 1 speichert
den anfänglichen Wert F3' der neuen zulässigen
Übertragungsdatenlänge, die erneuert wurde, nachdem der Token ganz
um den logischen Ring gelaufen ist (vergleiche Fig. 6).
-
Nun wird der Prozess des Verarbeitens der zulässigen
Übertragungsdatenlänge des Token-Datenübertragungsblocks
nachfolgend unter Bezug auf das Ablaufdiagramm beschrieben, das
in Fig. 7 dargestellt ist.
-
Zuerst wird die Stromversorgung eingeschaltet und die
Verarbeitung gestartet.
-
Bei einem Schritt 200 wird bestimmt, ob die Station, die
den Token hält, eine Station zum anfänglichen Festlegen der
zulässigen Übertragungsdatenlänge ist oder nicht, und,
falls festgestellt wird, daß sie die Station zum
anfänglichen Festlegen ist (Station 1 in diesem Fall), wird ein
anfänglicher Wert der zulässigen Übertragungsdatenlänge in
den Token-Datenübertragungsblock dieser Station eingesetzt
(Schritt 201).
-
Dann wird bei einem Schritt 202 bestimmt, ob es
Übertragungsdaten in der vorliegenden Station gibt oder nicht, und
das Vorliegen von Daten in der vorliegenden Station wird
bei einem Schritt 202 bestimmt (JA im Schritt 202). Dann
wird die Länge der Daten, die darüber zu übertragen sind,
von der zulässigen Übertragungsdatenlange in dem Token-
Datenübertragungsblock abgezogen und, falls die Differenz
gleich oder größer als Null ist, wird die
Übertragungsdatenlänge nach der Subtraktion in den
Token-Datenübertragungsblock eingesetzt, bevor dieser übertragen wird
(Schritte 203 bis 205).
-
Wenn die Übertragung normal abgeschlossen wurde (Schritt
206), wird der Token zur nächsten Station geleitet. Falls
die Übertragung nicht normal abgeschlossen wurde, wird ein
Neuübertragungsablauf ausgeführt (Schritt 207) und der
Programmablauf kehrt zum Schritt 203 zurück.
-
Falls beim Schritt 202 keine Daten zu übertragen sind (NEIN
im Schritt 202) oder falls die Differenz nach der
Subtraktion negativ ist (NEIN im Schritt 202) findet keine
Datenübertragung statt und die empfangene zulässige
Übertragungsdatenlänge wird einfach an die nächste Station
weitergegeben (Schritt 208). In der nächsten Station, zu der der
Token weitergegeben wurde, schreitet der Programmablauf
über den Schritt 200 (NEIN) zum Schritt 202 fort und der
vorstehend beschriebene Vorgang wird wiederholt.
-
Der Token wird durch den logischen Ring weitergegeben und
jede Station bestimmt, ob sie entsprechend der zulässigen
Übertragungsdatenlänge in dem Token-Datenübertragungsblock
und der Länge der Daten, die davon darüber zu übertragen
sind, überträgt oder nicht.
-
Falls der Token ganz um den logischen Ring gelaufen ist und
zur ursprünglichen Station 1 zurückgekehrt ist, wird in den
Token-Datenübertragungsblock ein neuer Anfangswert für die
zulässige Übertragungsdatenlänge eingesetzt und der
vorstehend beschriebene Vorgang wird wiederholt.
-
Da entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein
Feld, das eine zulässige Übertragungsdatenlänge anzeigt, in
dem Token-Datenübertragungsblock anstelle der Verwendung
eines Zeitgebers vorgesehen wird und der Token durch den
logischen Ring entsprechend der Länge der übertragenen
Daten weitergeleitet wird, kann deshalb die Zeit, die für den
Token erforderlich ist, um ganz durch den logischen Ring zu
laufen, innerhalb eines vorgeschriebenen Zeitintervalls
eingestellt werden, und die Handhabung des Systems wird
wesentlich verbessert.
-
Typischerweise ist das Zeitintervall, während dessen jede
Knotenstation den Token halten kann, beschränkt, um die
Gesamtzeit zu steuern, die für den Token erforderlich ist, um
ganz durch den logischen Ring zu laufen. Dies erlaubt eine
zuverlässige Übertragung mit hoher Geschwindigkeit selbst
dann, falls der Nachrichtenverkehr in dem Netzsystem
zugenommen hat. Jedoch ist jede Knotenstation eines solchen LAN
mit einer Kommunikations- bzw. Übertragungseinheit zum
Steuern der Datenübertragung und einer Anwendungseinheit
zum Verarbeiten der Daten ausgestattet, die in dem Speicher
der Übertragungseinheit gespeichert sind, und falls der
Token herumkommt, während die Anwendungseinheit die zuvor
empf angenen Daten noch verarbeitet, überlagert sich dies
mit dem Betrieb der Anwendungseinheit und die
Zuverlässigkeit des Systems geht verloren.
-
Das nachfolgende Ausführungsbeispiel ist dazu gedacht, ein
solches potentielles Problem durch das Unterbrechen des
Betriebs der Übertragungssteuereinheit während des
Zeitintervalls zu beseitigen, das für die Anwendungseinheit
erforderlich ist, ihre Aufgabe abzuschließen.
-
Fig. 8 verdeutlicht den allgemeinen Aufbau des LAN vom
Bustyp entsprechend der vorliegenden Erfindung. Nimmt man
Bezug auf Fig. 8, bezeichnet BUS eine Busübertragungs- bzw.
Buskommunikationsleitung und STN1 bis STNn bezeichnen
Knotenstationen, die mit dieser Busübertragungsleitung
verbunden sind. Die erste Knotenstation STN1 ist eine
Hauptstation, die das Zeitintervall überwacht, das für den Token
erforderlich ist, um ganz durch den logischen Ring zu
laufen, und die den Token immer mit einer festen Periode um
den logischen Ring laufen läßt.
-
Fig. 9 verdeutlicht den inneren Aufbau der Knotenstation
STN1, die eine CPU 21, ein ROM 22, ein RAM 23, eine
Übertragungssteuereinheit 24 und einen internen Bus IB
aufweist, der diese Teile miteinander verbindet. Die CPU 21
steuert entsprechend dem Programm, das im ROM 22
abgespeichert ist, die Übertragungssteuereinheit 24 und führt den
Austausch verschiedener Datenübertragungsblöcke mit dem BUS
und das Überwachen des Zeitintervalls aus, das für den
Token erforderlich ist, um ganz durch den logischen Ring zu
laufen, und zwar so, daß der Token mit einer festen
Zeitgabe weitergeleitet werden kann. Die Anwendungseinheit kann
aus einem Teil der CPU 21 bestehen, wie dies durch das
Bezugszeichen 25 angezeigt wird.
-
Fig. 10 veranschaulicht, wie der Token von einer Station zu
einer anderen weitergeleitet wird. Bei diesem logischen
Ring wird der Token in einer endlosen Weise weitergeleitet
oder der Token, der durch die letzte Station STNn empfangen
wird, wird zu ersten Station STN1 zurückgegeben.
-
Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der
Knotenstation STN1 beschreibt. Wenn der Token durch diese Station
empfangen wird, wird die Zeit, die nach dem Empfang des
Token in dem vorhergehenden Zyklus verstrichen ist, bei einem
Schritt 301 ausgelesen. Solange eine vorbestimmte Zeit, die
der bestimmten Station zugeordnet ist, nicht abgelaufen ist
(NEIN im Schritt 302), kehrt das Programm zum Schritt 301
zurück und dies wird wiederholt, bis das Zeitintervall
abläuft, das dieser Station zugeordnet ist. Die zuvor
erwähnte vorbestimmte Zeit ist ein Zeitintervall, das für
die Anwendungseinheit dieser bestimmten Station
erforderlich ist, um die Daten zu verarbeiten, die durch die
Übertragungseinheit empfangen und im RAM 23 abgespeichert
wurden.
-
Falls die Zeit, die ausgelesen wurde, größer als die
vorbestimmte Zeitdauer ist (JA in Schritt 302), wird der Wert
des Zeitgebers gelöscht und die Messung der Zeit, während
der der Token im nächsten Zyklus gehalten wird, wird beim
Schritt 303 gestartet.
-
Falls irgendeine Anforderung für eine Datenübertragung
vorliegt, werden eine Übertragung von Daten und ein Empfang
einer Antwort auf die Übertragung in einem Schritt 304
ausgeführt. Es gibt eine obere Grenze für das Zeitintervall,
das jede der Stationen verwenden kann, und nachdem eine
Datenübertragung über ein bestimmtes Zeitintervall
ausgeführt wurde, wird der Token bei einem Schritt 305 zu der
Station weitergeleitet, die im logischen Ring dazu am
nächsten liegt. Wenn eine Antwort vom Empfänger des Token
empfangen wird, wird der Vorgang der Datenübertragung
abgeschlossen. Falls keine Antwort von dem gewünschten
Empfänger des Token empfangen wird, wird ein erforderlicher
Token-Wiedergewinnungsprozeß ausgeführt.
-
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel kann durch das
Vorsehen eines Zeitgebers für jede der Knotenstationen des
Netzes die Zeit für den Token, um ganz durch den logischen
Ring zu laufen, konstant gehalten werden, so daß eine
Zeitdauer für eine Datenverarbeitung geeignet bereitgestellt
und der Verlust von Daten aufgrund eines Mangels an einer
solchen Verarbeitungszeit verhindert werden kann.