DE69931537T2

DE69931537T2 - Netzsystem

Info

Publication number: DE69931537T2
Application number: DE69931537T
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Higashiyama-ku Kyoto-shi Ikeda; Kenichi Neyagawa-shi Moriguchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: CA2261244A1; DE69931537D1; CN1232332A; EP0936779A1; JPH11298511A; ES2264227T3; BR9900573A; EP0936779B1; US6141349A; KR100300905B1; KR19990077415A; CN1105440C; JP2955555B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Netzsystem, das eine Verbindung eines Busnetzwerks und eines Schleifennetzwerks realisiert.
Hintergrund der Erfindung
In den letzten Jahren ist mit der Entwicklung der Digitalisierung von Video- oder Audiodaten ein Netzwerk zum praktischen Einsatz im Haus oder in Fahrzeugen gekommen, das Computerdaten, wie etwa Steuerbefehle, und digitale AV-Daten, die für MPEG (Moving Picture Expert Group) typisch sind, gemeinsam überträgt. Die Nachfrage nach vielfältigen und flexiblen Netzverbindungsformen, unter anderem nach einer Vergrößerung der Anzahl der Netzknoten und einer Erhöhung der Zuverlässigkeit für die einzelnen Gruppen von Vorrichtungen oder für die einzelnen Daten, nimmt immer weiter zu. Früher wurde zur Vermaschung von Netzwerken verschiedener Topologien, wie etwa Busnetzwerke und Schleifennetzwerke, in der Regel ein Gateway oder ein Router in einer Netzwerkschicht verwendet, wie in der Quelle „Local Area Network" („Lokales Netzwerk") von Naohiko Kamae, herausgegeben von Shokodo, 6. Juli 1992, beschrieben ist. 10 zeigt dieses Beispiel. In 10 bezeichnet das Bezugssymbol 101 ein Busnetzwerk, 101a bezeichnet Netzknoten, die mit dem Busnetzwerk 101 verbunden sind, 102 bezeichnet ein Gateway oder einen Router, 103 bezeichnet ein Schleifennetzwerk, und 103a bezeichnet Netzknoten, die mit dem Schleifennetzwerk 103 verbunden sind. Das Busnetzwerk 101 und das Schleifennetzwerk 103 sind über das Gateway oder den Router 102 vermascht.
Das Schleifennetzwerk hat weniger Glasfasern zum Verbinden von Netzknoten und weniger optische Module und bietet daher eine hohe Rentabilität und eine hohe Netzknoten-Erweiterungsfähigkeit. Da jedoch zerbrechende Teile von Glasfasern oder Ausfälle von Netzknoten dazu führen, dass das Netzwerk in einen nicht-betriebsbereiten Zustand gelangt, und die Ausfälle schwer zu diagnostizieren sind, ist das Schleifennetzwerk weniger zuverlässig und erfordert viel Wartung. Hingegen hat das Busnetzwerk mehr Glasfasern oder optische Module und ist dadurch nicht rentabel, und zerbrechende Teile von Glasfasern oder Ausfälle von Netzknoten führen dazu, dass die Netzknoten in einen nicht-betriebsbereiten Zustand geraten, aber sie beeinträchtigen nicht das gesamte Netzwerk, und daher ist dieses Netzwerk zuverlässig und erfordert wenig Wartung. Aus diesen Gründen können durch Verwendung einer Kombination aus diesen Netzwerken in Abhängigkeit vom Verwendungszweck oder der Bedeutung der Einrichtung die Nachteile der einzelnen Netzwerke ausgeglichen werden, und dadurch kann ein Netzwerk gestaltet werden, das Rentabilität, hohe Zuverlässigkeit und gute Erweiterungsfähigkeit bietet und wenig Wartung erfordert. Da ein Gateway oder Router zum Verbinden von Netzwerken verwendet wird, diese Vorrichtungen eine Paketvermittlung mit hoher Geschwindigkeit erfordern und daher ein Computersystem oder komplizierte Geräte erfordern, sind diese Netzwerke unter dem Aspekt der Rentabilität und der Gebühren nicht für den Einsatz im Haus oder in Fahrzeugen geeignet.
Die Patentanmeldung GB 2 198 903 A beschreibt ein optisches LAN-Kommunikationssystem mit einer Anzahl von optischen Schleifenübertragungswegen, die jeweils eine Anzahl von Netzknoten versorgen können, und einem Sternkoppler, der alle Schleifenwege so zusammenschaltet, dass ein optisches Signal, das an dem Koppler ankommt, unter den Ausgängen des Kopplers so geteilt wird, dass es alle Schleifenübertragungswege auf einmal zurücklegt.
Kurze Darstellung der Erfindung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Netzsystem zur Verfügung zu stellen, in dem ein Busnetzwerk und ein Schleifennetzwerk ohne Verwendung eines Gateways oder Routers verbunden werden.
Weitere Ziele und Vorzüge der Erfindung dürften aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervorgehen. Die detaillierte Beschreibung und die beschriebenen speziellen Ausführungsformen dienen nur der Erläuterung, da verschiedene Ergänzungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung für Fachleute aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich werden dürften.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Spezielle Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Gestaltung eines Netzsystems nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Pakets zeigt, das über ein Netzwerk in dem Netzsystem nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung übertragen wird.
3 ist ein Diagramm, das die Reihenfolge zeigt, in der Pakete über das Netzwerk in dem Netzsystem der ersten Ausführungsform übertragen werden.
4 ist ein Diagramm, das Zustände von Schaltern von einzelnen Netzknoten in dem Fall, dass ein Token-Paket in einem Netzsystem der ersten Ausführungsform übertragen wird, und den Fluss des Token-Pakets zeigt.
5 ist ein Diagramm, das Zustände von Schaltern von einzelnen Netzknoten in dem Fall, dass ein DS-Paket (DS: destination status; Zielstatus) in dem Netzsystem der ersten Ausführungsform übertragen wird, und den Fluss des DS-Pakets zeigt.
6 ist ein Diagramm, das Zustände von Schaltern von einzelnen Netzknoten in dem Fall, dass ein Datenpaket in dem Netzsystem der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übertragen wird, und den Fluss des Datenpakets zeigt.
7 ist Diagramm, das den Ablauf der automatischen Erkennung eines Schleifenmasters mit einer Signalleitung von einem optischen Sternkoppler zeigt.
8 ist ein Diagramm, das die Initialisierung mit einer Einstellvorrichtung zeigt.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Informationen zeigt, die in einem nichtflüchtigen Speicher der ersten Ausführungsform festgelegt werden.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Verbindung eines Netzwerks durch Verwendung eines Gateways nach dem Stand der Technik zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben.
Ausführungsform 1
1 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung eines Netzsystems nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 bezeichnen die Bezugssymbole 100, 110, 111, 112, 120 und 121 Netzknoten, die mit einem Netzwerk verbunden sind, und das Bezugssymbol 15 bezeichnet einen optischen Sternkoppler. Der Netzknoten 100 ist ein Token-Master-Netzknoten, und die Netzknoten 110, 111, 112, 120 und 121 sind Slave-Netzknoten. Der Netzknoten 100 ist ein Schleifen-Master einer Schleife 0 mit dem Netzknoten 100. Der Netzknoten 110 ist ein Schleifen-Master einer Schleife 1 mit den Netzknoten 110, 111 und 112. Der Netzknoten 120 ist ein Schleifen-Master einer Schleife 2 mit den Netzknoten 120 und 121. In 1 zeigen Pfeile den Datenfluss. Wie in 1 gezeigt, sind in dem Netzwerk der ersten Ausführungsform die Schleifen, in denen mehrere Netzknoten in einer Richtung miteinander verbunden sind (Schleife 1, Schleife 2), oder die Schleife mit nur einem Netzknoten (Schleife 0) mit dem optischen Sternkoppler 15 verbunden, und von den Netzknoten der einzelnen Schleifen dienen die Netzknoten, die Ausgänge haben, die mit dem optischen Sternkoppler 15 verbunden sind, als Schleifen-Master.
2 zeigt die Struktur eines Pakets, das über das Netzwerk in dem Netzsystem nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übertragen wird. In 2 bezeichnen die Bezugssymbole 21, 22 und 23 ein Token-Paket, ein DS-Paket bzw. ein Datenpaket.
Wie in 2 gezeigt, enthält das Token-Paket 21 einen Sendenetzknoten-Identifikator und einen Empfangsnetzknoten-Identifikator. Der Sendenetzknoten-Identifikator ist ein Netzknoten-Identifikator für einen Netzknoten, der Daten mit dem Token-Master-Netzknoten senden kann, und der Empfangsnetzknoten-Identifikator ist ein Netzknoten-Identifikator für einen Netzknoten, der Daten mit dem Token-Master-Netzknoten empfangen kann. Die Netzknoten-Identifikatoren weisen jeweils eine Schleifenadresse, zu der der entsprechende Netzknoten gehört, und eine Netzknotenadresse in der Schleife auf. Die Schleifenadresse ist eine Nummer, die für jede Schleife eindeutig ist, und die Netzknotenadresse ist eine Nummer, die für jeden Netzknoten eindeutig ist. Um einen Netzknoten in dem Netzwerk festzulegen, werden eine Schleifenadresse einer Schleife, zu der der Netzknoten gehört, und eine Netzknotenadresse des Netzknotens in der Schleife festgelegt. Bei dieser ersten Ausführungsform wird der Netzknoten-Identifikator als (Schleifenadresse, Netzknotenadresse) angegeben. Beispielsweise wird der Netzknoten-Identifikator eines Netzknotens mit einer Schleifenadresse 1 und einer Netzknotenadresse 2 als (1, 2) ausgedrückt.
Wie in 2 gezeigt, enthält ein DS-Paket 22 ein Feld „Zielstatus". Der Netzknoten, der von dem Empfangsnetzknoten-Identifikator-Feld des Token-Pakets 21 als Empfangsnetzknoten angegeben wird, überträgt das DS-Paket 22. Das DS-Paket 22 enthält Informationen, die angeben, ob der Empfangsnetzknoten Daten empfangen kann oder nicht.
Ein Datenpaket 23 enthält ein Feld mit zu übertragenden Daten. Der Netzknoten, der von dem Sendenetzknoten-Identifikator-Feld des Token-Pakets 21 als Sendenetzknoten angegeben wird, sendet das Datenpaket 23.
3 zeigt Datenpakete, die über das Netzwerk übertragen werden. In 3 bezeichnen die Bezugssymbole 31, 32 und 33 ein Token-Paket, ein DS-Paket bzw. ein Datenpaket. In dem Netzsystem dieser ersten Ausführungsform werden das Token-Paket, das DS-Paket und das Datenpaket in dieser Reihenfolge über das Netzwerk übertragen, und das wird in regelmäßigen Zeitintervallen wiederholt durchgeführt.
4 zeigt eine detaillierte Gestaltung des Netzsystems der ersten Ausführungsform. In 4 bezeichnen die Bezugssymbole 100, 110, 111, 112, 120 und 121 Netzknoten, die mit dem Netzwerk verbunden sind, und das Bezugssymbol 15 bezeichnet einen optischen Sternkoppler. Der Netzknoten 100 ist ein Token-Master-Netzknoten, und die Netzknoten 110, 111, 112, 120 und 121 sind Slave-Netzknoten. Der Netzknoten 100 gehört zu der Schleife 0, die Netzknoten 110, 111 und 112 gehören zu der Schleife 1, und die Netzknoten 120 und 121 gehören zu der Schleife 2. Die Netzknoten 100, 110 und 120 sind Schleifen-Master. Die Netzknoten-Identifikatoren des Netzknotens 100, des Netzknotens 110, des Netzknotens 111, des Netzknotens 112, des Netzknotens 120 und des Netzknotens 121 sind (0, 0), (1, 0), (1, 1), (1, 2), (2, 0) bzw. (2, 1). Das heißt, jeder Netzknoten hat einen eindeutigen Netzknoten-Identifikator.
Wie in 4 gezeigt, haben die Slave-Netzknoten 111, 112 und 121 und die Schleifen-Master-Netzknoten 110 und 120 jeweils eine Token-Analysiervorrichtung, die ein Token und ein Paket analysiert; einen nichtflüchtigen Speicher, der die Initialisierung speichert; einen Speicher, der mit der Token-Analysiervorrichtung und dem nichtflüchtigen Speicher verbunden ist; eine Datensendevorrichtung zum Senden von Daten; und einen Schalter zum Verbinden oder Unterbrechen der Schleife. Durch Stellen des Schalters auf A wird die Schleife verbunden, und durch Stellen des Schalters auf B wird die Schleife unterbrochen.
Der Token-Master-Netzknoten 100 enthält zusätzlich zu den Komponenten des Slave-Netzknotens eine Token-Sendevorrichtung zum Senden von Tokens. Durch Stellen des Schalters auf A wird die Schleife verbunden, und durch Stellen des Schalters auf B wird die Schleife unterbrochen.
Bei dem nichtflüchtigen Speicher funktioniert alles, solange er die Initialisierung speichern kann und die Initialisierung in dem Speicher festlegen kann. Der Speicher kann beispielsweise durch einen DIP-Schalter und dergleichen implementiert sein.
Nachstehend wird die Funktionsweise des so gestalteten Netzsystems der ersten Ausführungsform beschrieben.
Hier wird angenommen, dass der Token-Master-Netzknoten 100 ein Token-Paket mit einem Sendenetzknoten-Identifikator (2, 1) und einem Empfangsnetzknoten-Identifikator (1, 1) sendet.
In dem Netzsystem der ersten Ausführungsform führt der Netzknoten, der Pakete gesendet hat (alle Pakete, auch das Token-Paket), das Schalten so durch, dass die an ihn selbst zurückgesendeten Pakete aussortiert werden. Insbesondere führt der Schleifen-Master das Schalten durch, wodurch Pakete, die von dem Netzknoten gesendet werden, der zu einer anderen Schleife gehört, aussortiert werden und Pakete, die von dem Netzknoten, der zu der entsprechenden Schleife gehört, durchgelassen werden.
Zunächst wird der Betriebsablauf beschrieben. Der Betriebsablauf umfasst eine Initialisierung und ein normale Folge von Operationen.
Die Initialisierung wird aktiviert, wenn Strom zugeführt wird oder eine Rücksetzung erfolgt. Bei der Initialisierung werden Informationen, die in dem nichtflüchtigen Speicher oder dem DIP-Schalter und dergleichen festgelegt werden, in den Speicher gelesen. Nach dieser Festlegung arbeitet der Token-Master-Netzknoten als Token-Master-Netzknoten, und die Schleifen-Master arbeiten als Schleifen-Master. Außerdem kennen die Schleifen-Master jeweils die Schleifenadresse („0") der Schleife, zu der der Token-Master-Netzknoten gehört, und jeder Netzknoten, auch der Token-Master-Netzknoten, kennt seinen Netzknoten-Identifikator (Schleifenadressen und Netzknotenadressen).
9 zeigt ein Beispiel für Informationen, die in dem nichtflüchtigen Speicher festgelegt werden. Nehmen wir an, dass in dem dargestellten Beispiel Adressen in dem nichtflüchtigen Speicher für jedes Flag, jede Adresse und jeder Netzknoten-Identifikator bekannt sind. Wenn, wie in 9 gezeigt, Informationen in dem nichtflüchtigen Speicher festgelegt werden, werden Informationen, die in der Adresse des Token-Master-Netzknoten-Flags in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, gelesen, und wenn sie „0" sind, wird „außer dem Token-Master" festgelegt, während dann, wenn sie „1" sind, „Token-Master" festgelegt wird. Das Gleiche gilt für das Schleifen-Master-Flag, die Schleifenadresse des Token-Master-Netzknotens und den Netzknoten-Identifikator.
Der normale Betriebsablauf ist ein Betriebsablauf, bei dem der Netzknoten Pakete sendet und empfängt, und er umfasst einen Token-Modus für das Senden von Token-Paketen, einen DS-Modus für das Senden von DS-Paketen und einen Daten-Modus für das Senden von Datenpaketen. Nachstehend wird die Funktionsweise der einzelnen Modi näher beschrieben.
Zunächst wird der Token-Modus unter Bezugnahme auf 4 erläutert. 4 zeigt die Zustände der Schalter der einzelnen Netzknoten beim Senden von Token-Paketen und den Fluss der Token-Pakete. In 4 ist der Paketfluss durch fette Linien dargestellt.
Bei dem Token-Master-Netzknoten 100 erzeugt die Token-Sendevorrichtung das Token-Paket, die Datensendevorrichtung stellt das Paket so wieder her, dass es eine Form annimmt, in der es über das Netzwerk gesendet wird, und dann stellt die Token-Analysiervorrichtung den Schalter auf B, um das Token-Paket zu senden. Nehmen wir an, dass der Sendenetzknoten-Identifikator und der Empfangsnetzknoten-Identifikator, die von dem Token-Paket festgelegt werden, (2, 1) bzw. (1, 1) sind.
Die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Schleifen-Master 110 und 120 vergleicht die bei der Initialisierung gespeicherte Schleifenadresse „0" des Token-Master-Netzknotens 100 mit der Adresse der entsprechenden Schleife („1" ist der Schleifen-Master 110, und „2" ist der Schleifen-Master 120). Da es zwischen ihnen keine Übereinstimmung gibt, entscheidet die Token-Analysiervorrichtung, dass das Paket von einer anderen Schleife gesendet worden ist, und stellt dann den Schalter auf B.
Die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Slave-Netzknoten 111, 112 und 121 stellt den Schalter auf A, sodass das Paket im Token-Modus durchgelassen wird.
Das von dem Token-Master-Netzknoten 100 gesendete Token-Paket wird über den optischen Sternkoppler 15 an die Netzknoten 100, 112 und 121 gesendet. In der Schleife 0 mit der Schleifenadresse 0 wird das von dem optischen Sternkoppler 15 gesendete Token-Paket von der Token-Analysiervorrichtung des Token-Master-Netzknotens 100 aussortiert. In der Schleife 1 mit der Schleifenadresse 1 wird das Token-Paket an den Slave-Netzknoten 112, den Slave-Netzknoten 111 und den Schleifen-Master 110 in dieser Reihenfolge gesendet und wird von der Token-Analysiervorrichtung des Schleifen-Masters 110 aussortiert. Ebenso wird in der Schleife 2 mit der Schleifenadresse 2 das Token-Paket an den Slave-Netzknoten 121 und den Schleifen-Master 120 in dieser Reihenfolge gesendet und wird von der Token-Analysiervorrichtung des Schleifen-Masters 120 aussortiert.
Die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Netzknoten speichert den Sendenetzknoten-Identifikator und den Empfangsnetzknoten-Identifikator, die in dem empfangenen Token-Paket enthalten sind, in dem Speicher.
Dadurch wird das Token-Paket im Token-Modus von dem Token-Master-Netzknoten 100 an alle Netzknoten gesendet und von ihnen empfangen und wird dann von dem Schleifen-Master und dem Token-Master-Netzknoten aussortiert.
Nachstehend wird der DS-Modus unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 zeigt Zustände der Schalter der einzelnen Netzknoten beim Senden des DS-Pakets und den Fluss des DS-Pakets. In der Figur ist der DS-Paketfluss durch fette Linien dargestellt.
Die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Netzknoten, die den Token-Master-Netzknoten und die Schleifen-Master umfassen, vergleicht den in dem Speicher gespeicherten Empfangsnetzknoten-Identifikator, der aus dem Betrieb im Token-Modus resultiert, mit dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens, und wenn sie übereinstimmen (in diesem Fall der Netzknoten 111) und der entsprechende Netzknoten in dem Zustand ist, dass er Daten empfangen kann, erzeugt sie ein DS-Paket, das „empfangbare Daten" angibt. Wenn jedoch der entsprechende Netzknoten in dem Zustand ist, dass er keine Daten empfangen kann, erzeugt die Token-Analysiervorrichtung ein DS-Paket, das „Daten nicht empfangbar" angibt, und die Datensendevorrichtung stellt das DS-Paket so wieder her, dass es eine Form annimmt, in der es über das Netzwerk gesendet werden kann, und anschließend wird der Schalter auf B gestellt, um das DS-Paket zu senden.
Da es keine Übereinstimmung zwischen dem in dem Speicher gespeicherten Empfangsnetzknoten-Identifikator und dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens gibt, entscheidet die Token-Analysiervorrichtung des Schleifen-Masters 110, dass der Netzknoten das DS-Paket nicht ausgibt. Dann vergleicht die Token-Analysiervorrichtung die Schleifenadresse „1" des in dem Speicher gespeicherten Empfangsnetzknoten-Identifikators mit der Adresse „1" der entsprechenden Schleife, und da zwischen ihnen eine Übereinstimmung besteht, entscheidet sie, dass der Netzknoten in der Schleife das DS-Paket ausgibt, und stellt dann den Schalter auf A.
Da es zwischen dem in dem Speicher gespeicherten Empfangsnetzknoten-Identifikator und dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens keine Übereinstimmung gibt, entscheidet die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Schleifen-Master 100 und 120, dass der Netzknoten das DS-Paket nicht ausgibt. Dann vergleicht die Token-Analysiervorrichtung die Schleifenadresse „1" des Empfangsnetzknoten-Identifikators mit der Adresse der entsprechenden Schleife („0" ist der Netzknoten 100, und „2" ist der Netzknoten 120), und da es keine Übereinstimmung zwischen ihnen gibt, entscheidet sie, dass das DS-Paket von einem Netzknoten in einer anderen Schleife gesendet wird, und stellt dann den Schalter auf B.
Da es keine Übereinstimmung zwischen dem in dem Speicher gespeicherten Empfangsnetzknoten-Identifikator und dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens gibt, stellt die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Slave-Netzknoten 112 und 121 den Schalter auf A.
Das von dem Netzknoten 111 gesendete DS-Paket wird über den Netzknoten 110 und den optischen Sternkoppler 15 an die Netzknoten 100, 112 und 121 gesendet. In der Schleife 0 wird das von dem optischen Sternkoppler 15 gesendete DS-Paket von dem Token-Master- Netzknoten 100 aussortiert. In der Schleife 1 wird das DS-Paket an den Slave-Netzknoten 112 und den Slave-Netzknoten 111 in dieser Reihenfolge gesendet und wird von dem Netzknoten 111 aussortiert. In der Schleife 2 wird das DS-Paket an den Slave-Netzknoten 121 und den Schleifen-Master 120 in dieser Reihenfolge gesendet und wird von dem Schleifen-Master 120 aussortiert.
Die Token-Analysiervorrichtung jedes einzelnen Netzknotens, unter anderem des Token-Master-Netzknotens, vergleicht den in dem Speicher gespeicherten Sendenetzknoten-Identifikator, der aus dem Betrieb im Token-Master-Netzknoten resultiert, mit dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens, und wenn sie übereinstimmen (in diesem Fall der Netzknoten 121), empfängt sie das gesendete DS-Paket und speichert seinen Inhalt in dem Speicher.
Das DS-Paket wird somit von dem Netzknoten 111, der von dem Token-Paket als Empfangsnetzknoten festgelegt wird, an alle Netzknoten gesendet, wird von dem Netzknoten 121, der von dem Token-Paket als Sendenetzknoten festgelegt wird, empfangen und wird dann von den Schleifen-Mastern 100 und 120 und dem Netzknoten 111, der das DS-Paket gesendet hat, aussortiert.
Zum Schluss wird der Daten-Modus unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 zeigt Zustände der Schalter der einzelnen Netzknoten beim Senden des Datenpakets und den Fluss des Datenpakets. In der Figur ist der DS-Paketfluss durch fette Linien dargestellt.
Die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Netzknoten, die den Token-Master-Netzknoten und die Schleifen-Master umfassen, vergleicht den in dem Speicher gespeicherten Sendenetzknoten-Identifikator, der aus dem Betrieb im Token-Modus resultiert, mit dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens, und wenn sie übereinstimmen (in diesem Fall der Netzknoten 121) und der Inhalt des im DS-Modus gespeicherten DS-Pakets „Daten empfangbar" angibt, erzeugt sie ein Datenpaket, die Datensendevorrichtung stellt die Daten so wieder her, dass sie eine Form annehmen, in der sie über das Netzwerk gesendet werden können, und die Token-Analysiervorrichtung stellt den Schalter auf B, sodass das Datenpaket gesendet wird. Die Token-Analysiervorrichtung sendet jedoch das Datenpaket nicht, wenn es eine Übereinstimmung zwischen dem in dem Speicher gespeicherten Sendenetzknoten-Identifikator und dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens gibt, sondern der Inhalt des im DS-Modus gespeicherten DS-Pakets „Daten nicht empfangbar" angibt.
Da es keine Übereinstimmung zwischen dem in dem Speicher gespeicherten Sendenetzknoten-Identifikator und dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens gibt, entscheidet die Token-Analysiervorrichtung des Schleifen-Masters 120, dass der Netzknoten das DS-Paket nicht ausgibt. Dann vergleicht die Token-Analysiervorrichtung die Schleifenadresse „2" des Sendenetzknoten-Identifikators mit der Schleifenadresse „2" der entsprechenden Schleife, und da zwischen ihnen eine Übereinstimmung besteht, entscheidet sie, dass der Netzknoten in der Schleife das Datenpaket ausgibt, und stellt dann den Schalter auf A.
Da es zwischen dem in dem Speicher gespeicherten Sendenetzknoten-Identifikator und dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens keine Übereinstimmung gibt, entscheidet die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Schleifen-Master 100 und 110, dass der Netzknoten das Datenpaket nicht sendet. Dann vergleicht die Token-Analysiervorrichtung die Schleifenadresse „2" des in dem Speicher gespeicherten Sendenetzknoten-Identifikators mit der Schleifenadresse („0" ist der Netzknoten 100, und „1" ist der Netzknoten 110) der entsprechenden Schleife, und da es keine Übereinstimmung zwischen ihnen gibt, entscheidet sie, dass ein Netzknoten in einer anderen Schleife das Datenpaket sendet, und stellt dann den Schalter auf B.
Da es keine Übereinstimmung zwischen dem in dem Speicher gespeicherten Sendenetzknoten-Identifikator und dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens gibt, stellt die Token-Analysiervorrichtung der einzelnen Slave-Netzknoten 112 und 111 den Schalter auf A, um das Paket durchzulassen.
Das von dem Netzknoten 121 gesendete Datenpaket wird über den Netzknoten 120 und den optischen Sternkoppler 15 an die Netzknoten 100, 112 und 121 gesendet. In der Schleife 0 wird das von dem optischen Sternkoppler 15 gesendete Datenpaket von der Token-Analysiervorrichtung des Token-Master-Netzknotens 100 aussortiert. In der Schleife 1 wird das Datenpaket an den Slave-Netzknoten 112, den Slave-Netzknoten 111 und den Schleifen-Master 110 in dieser Reihenfolge gesendet und wird von der Token-Analysiervorrichtung des Schleifen-Masters 110 aussortiert.
In der Schleife 2 wird das von dem optischen Sternkoppler 15 gesendete Datenpaket von dem Slave-Netzknoten 121, der das Datenpaket gesendet hat, aussortiert.
Die Token-Analysiervorrichtung jedes einzelnen Netzknotens, unter anderem des Token-Master-Netzknotens, vergleicht den in dem Speicher gespeicherten Empfangsnetzknoten-Identifikator mit dem Netzknoten-Identifikator des entsprechenden Netzknotens, und wenn sie übereinstimmen, empfängt sie das gesendete Datenpaket.
Das Datenpaket wird somit von dem Netzknoten 121, der von dem Token-Paket als Sendenetzknoten festgelegt wird, an alle Netzknoten gesendet, wird von dem Netzknoten 111, der von dem Token-Paket als Empfangsnetzknoten festgelegt wird, empfangen und wird dann von den Schleifen-Mastern 100 und 110 und dem Netzknoten 121, der das Datenpaket gesendet hat, aussortiert.
Wenn eine bestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem der Token-Master-Netzknoten das Token-Paket gesendet hat, erfolgt erneut der Einstieg in den Token-Modus, und die Datenübertragung wird in derselben Reihenfolge wiederholt: Token-Modus, DS-Modus, Datenmodus...
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung wohlverstanden ist, führt der Netzknoten, der das Paket (das Token-Paket, das DS-Paket und das Datenpaket) gesendet hat, das Schalten so durch, dass das an ihn selbst zurückgesendete Paket aussortiert wird, und der Schleifen-Master führt das Schalten so durch, dass das Paket, das von einem Netzknoten gesendet wird, der zu einer anderen Schleife gehört, aussortiert wird, wodurch die Pakete gesendet oder aussortiert werden.
Somit sind bei dem Netzsystem der ersten Ausführungsform physikalische oder elektrische Schalter vorgesehen, mit denen die Netzknoten direkt in einer Sicherungsschicht (MAC, Media Access Control) vermascht sind, wobei die Schalter an entsprechenden Stellen so angeordnet sind, dass das Paket, das von einem anderen Netzknoten als dem Sendenetzknoten empfangen wird, entsprechend der Entscheidung zur Schleifenadresse der Schleife, zu der der Sendenetzknoten gehört, direkt an die oberen Netzknoten gesendet oder von dem Netzknoten aussortiert wird, wodurch das Paket gesendet oder aussortiert wird. Daher kann ein Netzsystem gestaltet werden, in dem Schleifen und Busse nebeneinander bestehen, in denen mehrere einzelne Netzknoten oder mehrere Gruppen von schleifengeschalteten Netzknoten mit dem optischen Sternkoppler verbunden sind.
In dem Netzsystem der ersten Ausführungsform sind die Mittel zum Durchführen des Schaltens in einer Weise, dass das von den einzelnen Netzknoten empfangene Paket an seinen oberen Netzknoten gesendet wird oder von diesem aussortiert wird, durch einen physikalischen Schalter implementiert, der die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der Netzknoten verkürzt oder unterbricht, und es funktioniert alles, solange sie das Schalten durchführen können.
Die Gestaltung des Netzsystems ist nicht auf die bei der ersten Ausführungsform gezeigte Gestaltung beschränkt. Die Anzahl der Schleifen, die Anzahl der Netzknoten in den Schleifen und die Anzahl der direkt mit dem optischen Sternkoppler verbundenen Netzknoten können innerhalb der Bitbreiten der Netzknoten-Identifikatoren oder von physisch begrenzten Bereichen willkürlich festgelegt werden.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Token-Master-Netzknoten zwar direkt mit dem optischen Sternkoppler verbunden, aber der Token-Master-Netzknoten kann auch an einer beliebigen Stelle in der Schleife angeordnet werden.
In dem Netzsystem der ersten Ausführungsform werden das Token-Paket, das DS-Paket und das Datenpaket in dieser Reihenfolge gesendet, aber in einem Netzsystem, in dem die Daten in der Übertragungsleitung aussortiert werden und ein Neusenden der Daten von der Sendequelle angefordert und für diese und von dieser zugelassen wird, oder in dem Fall, dass der entsprechende Empfangsnetzknoten Daten überschrieben hat und ein Neusenden der verlorengegangenen Datengruppe von der Sendequelle angefordert und für diese und von dieser zugelassen wird, kann die Phase des Sendens des DS-Pakets entfallen, wenn der Empfangsnetzknoten keine Daten empfangen kann.
In dem Netzsystem der ersten Ausführungsform ist ein einziger Netzknoten (Netzknoten 100) vorgesehen, der die Token-Sendevorrichtung enthält und als Token-Master-Netzknoten dient, aber es können auch mehrere mögliche Netzknoten, die als Token-Master-Netzknoten dienen könnten, in dem Netzsystem vorgesehen werden. Es ist zu beachten, dass einer der mehreren möglichen Netzknoten von Informationen, die in dem nichtflüchtigen Speicher oder dem DIP-Schalter und dergleichen festgelegt sind, als Token-Master-Netzknoten festgelegt wird.
Anstatt im Initialisierungsprozess die in dem DIP-Schalter oder dem nichtflüchtigen Speicher festgelegte Initialisierung in den Speicher zu lesen, ist folgende Gestaltung möglich. In
7 bezeichnen die Bezugssymbole 71 und 72 jeweils Netzknoten. Ein Bus 75 mit einem optischen Sternkoppler und einer Signal-Ausgabevorrichtung 75a ist mit einer Signalleitung 74 zum Ausgeben von Signalen an den Netzknoten 72 versehen, der mit der Signal-Ausgabevorrichtung 75a und dem Sternkoppler verbunden ist, die Netzknoten 71 und 72 in dem Schleifennetzwerk enthalten Signalerkennungsvorrichtungen 71a bzw. 72a zum Erkennen von Signalen in der Signalleitung 74, und die Signal-Ausgabevorrichtung 75a sendet ein Signal, das die Direktverbindung mit dem optischen Sternkoppler angibt und das von der Signalerkennungsvorrichtung 72a des direkt mit dem optischen Sternkoppler verbundenen Netzknotens 72 erkannt wird, und nimmt in dem Speicher Einstellungen so vor, dass der Netzknoten 72 als Schleifen-Master arbeitet. Dadurch erkennt der direkt mit dem optischen Sternkoppler verbundene Netzknoten 72 automatisch, dass er als Schleifen-Master dient.
Außerdem ist auch die folgende Alternative möglich. Wie in 8 gezeigt, kann ein Netzknoten 81 mit einer Einstellvorrichtung 82 verbunden werden, die Einstellungen in einem Speicher 81a vornimmt. In diesem Fall kann die Einstellvorrichtung 82 durch einen Computer und dergleichen implementiert werden, und der Netzknoten 81 kann durch Reihenschaltung mit der Einstellvorrichtung 82 verbunden werden.
Der Einsatz des Systems für die Bereitstellung von Schleifenadressen, die für die Schleifen eindeutig sind, zu denen die Netzknoten gehören, und für das Senden oder Aussortieren von Daten unter Verwendung der Schleifen-Master gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Tokens nicht auf das Netzsystem beschränkt. Das System kann beispielsweise auch für ein Netzsystem eingesetzt werden, das ein CSMA-System (CSMA: Carrier Sense Multiple Access), ein TDMA-System (TDMA: Time-Division Multiple Access) oder ein Arbitrationssystem, das einen Bus-Arbiter nutzt, verwendet. In diesen Fällen werden Schleifenadressen bereitgestellt, die für Schleifen eindeutig sind, zu denen die Netzknoten gehören, Sendequellen-Schleifenadressen werden zu Sendedaten hinzugefügt, der Schleifen-Master analysiert die Schleifenadressen, um Daten zu senden oder auszusortieren, und der Sendenetzknoten sortiert die Daten, die an ihn zurückgesendet werden, aus, sodass wie bei der vorstehenden Ausführungsform eine Verbindung zwischen dem Bus und der Schleife unter Verwendung des optischen Sternkopplers realisiert wird.

Claims

Netzsystem mit: mindestens einer Leitungsschleife (1) mit mehreren schleifengeschalteten Netzknoten (110, 111, 112) und mindestens einer Leitungsschleife (0) mit entweder einem einzelnen Netzknoten (100) oder mehreren schleifengeschalteten Netzknoten, wobei die Leitungsschleifen direkt mit einem optischen Sternkoppler (15) so verbunden sind, dass sie das Netzsystem bilden, wobei das Netzsystem so betreibbar ist, dass es ein von einem der Netzknoten ausgegebenes Signal an alle Netzknoten sendet, wobei das Signal von einem der Netzknoten in jeder Leitungsschleife aussortiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der in den Leitungsschleifen enthaltenen Netzknoten einen eindeutigen Netzknoten-Identifikator hat, ein in einer der Leitungsschleifen enthaltener Netzknoten als Token-Master-Netzknoten (100) dient und andere Netzknoten als der als Token-Master-Netzknoten dienende Netzknoten als Slave-Netzknoten (110, 111, 112) dienen.
Netzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Token-Master-Netzknoten (100) Folgendes aufweist: eine Token-Sendevorrichtung zum Senden eines Token-Pakets (21), das einen Sende-Netzknoten-Identifikator als Netzknoten-Identifikator eines Netzknotens, mit dem ein Datenpaket (23) gesendet werden kann, und einen Empfangs-Netzknoten-Identifikator als Netzknoten-Identifikator eines Netzknotens, mit dem ein gesendetes Datenpaket (23) empfangen werden kann, enthält; eine Token-Analysiervorrichtung zum Analysieren des Token-Pakets; einen Speicher zum Zwischenspeichern von Verbindungsinformationen, die angeben, ob ein Ausgang des Token-Master-Netzknotens direkt mit dem optischen Sternkoppler (15) oder mit einem anderen in der entsprechenden Leitungsschleife enthaltenen Netzknoten verbunden ist, eines Netzknoten-Identifikators des Token-Master-Netzknotens (100) und von Informationen zu einem empfangenen Paket; eine Daten-Sendevorrichtung zum Senden eines Pakets und einen Schalter zum Aussortieren oder Weiterleiten eines empfangenen Pakets, dass jeder der Slave-Netzknoten Folgendes aufweist: eine Token-Analysiervorrichtung zum Analysieren des Token-Pakets; einen Speicher zum Zwischenspeichern von Verbindungsinformationen, die angeben, ob ein Ausgang des Slave-Netzknotens direkt mit dem optischen Sternkoppler oder mit einem anderen in der entsprechenden Leitungsschleife enthaltenen Netzknoten verbunden ist, eines Netzknoten-Identifikators des Token-Master-Netzknotens und von Informationen zu einem empfangenen Paket; eine Daten-Sendevorrichtung zum Senden eines Pakets und einen Schalter zum Aussortieren oder Weiterleiten eines empfangenen Pakets und dass die Token-Analysiervorrichtung jedes der Netzknoten beim Senden eines Token-Pakets den Schalter in jedem der Netzknoten so steuert, dass das Token-Paket an alle Netzknoten gesendet wird und dann entsprechend den Verbindungsinformationen und dem Netzknoten-Identifikator des Token-Master-Netzknotens, die in dem Speicher gespeichert sind, in dem Netz aussortiert wird, und sie den Schalter beim Senden eines Datenpakets so steuert, dass das Datenpaket an alle Netzknoten gesendet wird und dann entsprechend den Verbindungsinformationen und Informationen zu dem empfangenen Token-Paket, die in dem Speicher gespeichert sind, in dem Netz aussortiert wird.
Netzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Netzknoten weiterhin entweder einen DIP-Schalter oder einen nichtflüchtigen Speicher aufweist und den eindeutigen Netzknoten-Identifikator, den Netzknoten-Identifikator des Token-Master-Netzknotens und die Verbindungsinformationen in dem Speicher unter Verwendung entweder des DIP-Schalters oder des nichtflüchtigen Speichers festlegt, wenn das Netzsystem konfiguriert wird.
Netzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Netzknoten weiterhin einen Kommunikationseingang aufweist und den eindeutigen Netzknoten-Identifikator, den Netzknoten-Identifikator des Token-Master-Netzknotens und die Verbindungsinformationen in dem Speicher festlegt.
Netzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Busvorrichtung mit dem optischen Sternkoppler und einer Signal-Ausgabevorrichtung zum Ausgeben eines Signals vorgesehen ist und ein Netzknoten der Netzknoten weiterhin eine Signal-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen des von der Signal-Ausgabevorrichtung ausgegebenen Signals aufweist, um aufgrund des Signals zu entscheiden, ob ein Ausgang des Netzknotens direkt mit der Busvorrichtung verbunden ist oder nicht.