DE3608126C2

DE3608126C2 -

Info

Publication number: DE3608126C2
Application number: DE3608126A
Authority: DE
Inventors: Gursharan S. Menlo Park Calif. Us Sidhu; Alan B. Cupertino Calif. Us Oppenheimer; Lawrence A. Sunnyvale Calif. Us Kenyon Jun.; Ronald R. Saratoga Calif. Us Hochsprung
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 1985-03-21
Filing date: 1986-03-12
Publication date: 1991-11-14
Also published as: CA1244959A; FR2579342B1; GB2172779B; FR2579342A1; DE3608126A1; AU5334586A; SG63489G; JPS61287354A; GB2172779A; HK36490A; AU574891B2; US4689786A; GB8602809D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuordnung einer speziellen Adresse zu einem an ein Datenübertragungsmedium angekoppelten Datenverarbeitungsgerät, im folgenden Teilnehmer genannt, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein besonderes An wendungsgebiet der Erfindung ist die Adreßzuordnung von Teilnehmern in einem lokalen Netzwerk (LAN).

Bei bekannten lokalen Netzwerken (US-PS 40 63 220) finden in der Regel komplexe Verkabelungstechniken und Protokolle Verwendung, die den Datenverkehr zwischen mit dem LAN gekoppelten Da tenverarbeitungsgeräten unter verschiedenen Bedingungen regeln.

Um den Datenverkehr zwischen den Teilnehmern störungsfrei zu gewährleisten, ist es unter anderem erforderlich, jedem Teilnehmer eine im Netzwerk einmalige Adresse eindeutig zuzuordnen. Dies geschieht bisher durch die Vergabe von fest in jedem Daten verarbeitungsgerät einzustellenden Adressen durch den Betreiber des Netzwerks oder durch die Vergabe der Teilnehmer-Adressen durch ein zentrales Datenverarbeitungsgerät. Das An- oder Abkoppeln von Teilnehmern an das Netzwerk erfordert zusätzliche Be legungszeiten des Busses und/oder Hardware-Mehraufwand durch zusätzliche Leitungen zum zentralen Datenverarbeitungsgerät und/oder zwischen den Teilnehmern.

Eine Verringerung dieses Aufwands erreichen neuere Lösungen durch Einrichtungen und Protokolle, die eine Adressenauswahl und -vergabe durch den sich ankoppelnden Teilnehmer selbst vorsehen. Solche Lösungen ermöglichen eine Gleichberechtigung aller Teilnehmer und einen vom Teilnehmer bestimmbaren Zeitpunkt der Ankopplung.

Aus der EP-OS 00 74 865 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem ein sich ankoppelnder Teilnehmer seine Adresse selbst auswählt.

Dabei beinhaltet der Adreßauswahlprozeß eine gegebenenfalls wiederholte zufällige Auswahl einer Versuchsadresse, ihre Überprüfung auf Zulässigkeit und die anschließende Vergabe als endgültige Adresse. Der sich ankoppelnde Teilnehmer wählt zunächst eine Zufallsadresse aus, berechnet aus dieser dann eine vorläufige Adresse, die in einem von den bereits an das Netz angekoppelten Teilnehmern nicht belegten Adreßbereich liegt. Dann sendet der sich ankoppelnde Teilnehmer ein Abfrage-Signal aus, welches als Zieladresse die Zufallsadresse und als Quelladresse die daraus abgeleitete vorläufige Adresse enthält. Ist die Zu fallsadresse bereits im Netzwerk vergeben, so antwortet der Inhaber dieser Adresse mit einem Bestätigungs-Signal. Empfängt der sich ankoppelnde Teilnehmer in einem vorgegebenen Zeitintervall nach Absenden des Abfrage-Signals kein Bestätigungs-Signal, so wiederholt er das Absenden des Abfrage-Signals in einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen. Bleibt auch das letzte der Ab frage-Signale ohne Antwort, so ordnet sich der ankoppelnde Teilnehmer die Zufallsadresse im letzten Schritt des Adreßauswahl prozesses als endgültige Adresse zu. Empfängt er jedoch nach Absenden eines Abfrage-Signals ein Bestätigungs-Signal, so wird der gesamte Adreßauswahlprozeß wiederholt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verkürzung und Vereinfachung der Adreßzuordnung und eine kürzere Belegung des Daten übertragungsmediums bei hoher Sicherheit der Adreßauswahl zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die zufällige Versuchsadresse ist (ohne Offset) vom Beginn des Absendens des ersten Abfrage-Datenrahmens oder -Datenblocks an die vorläufige Adresse des sich ankoppelnden Teilnehmers. Sie wird zur endgültigen Adresse, wenn der letzte ausgesandte Abfrage- Datenrahmen innerhalb einer vorgegebenen Zeit von dem Da tenübertragungsmedium unbeantwortet bleibt. Das Absenden eines einzigen Synchronisations-Impulses mit nachfolgender Pause vor Absenden des Abfrage-Datenrahmens dient dem Vermeiden von Kollisionen; denn dieser Impuls stellt bei minimaler Netzbelegung sämtliche an das Netzwerk angeschlossenen Teilnehmer im Moment des Empfangs dieses Impulses auf den Empfang weiterer Signale ein.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei wird abkürzend der Abfrage-Datenrahmen als ENQ-Rahmen und der Bestätigungs- Datenrahmen als ACK-Rahmen bezeichnet. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein lokales Netzwerk, das zur Umsetzung der Lehre der Erfindung geeignet ist;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm, das die erfindungsgemäße Verwendung einer frequenzmodulierten (FM-0)Codierung veranschaulicht;

Fig. 3 das von der Erfindung verwendete Rahmenformat zur Da tenübertragung an verschiedene Datenverarbeitungsgeräte, die an das lokale Netzwerk angekoppelt sind;

Fig. 4 die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung eines Syn chronisationsimpulses vor der Übertragung eines Datenrahmens;

Fig. 5 einen ENQ-Rahmen, der erfindungsgemäß während der dynamischen Adreßzuordnung benutzt wird;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das die von einem angekoppelten Datenverarbeitungsgerät während der dynamischen Adreßzuordnung benutzte Folge von Operationen veranschaulicht;

Fig. 7 schematisch die Verwendung von handshake-Signalen zwischen sendenden und empfangenden Daten verarbeitungsgeräten vor der Übertragung eines Datenrahmens;

Fig. 8a und 8b ein Flußdiagramm, das die Operationsfolge eines sendenden Geräts zur Gewinnung eines Kabelzugriffs veranschaulicht;

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Übertragung eines "RTS"-Rahmens durch ein sendendes Gerät nach der Abtastung eines freien Kabels;

Fig. 10 ein Blockschaltbild der vorgesehenen Verwendung eines Seriensteuergeräts, das mit dem Lokalen Netzwerk gekoppelt ist;

Fig. 11 die vorgesehene Kollisionsver meidungsmethode einschließlich Zurückstellung;

Fig. 12 den Kollisions- und Auflösungsmechanismus, wobei zwei "RTS"-Rahmen in einem Lokalen Netzwerk kollidieren; und

Fig. 13a und 13b ein die Erzeugung der Zufallswarteperiode R darstellendes Flußdiagramm.

Beschrieben wird ein Lokales Netzwerk (LAN) mit einem Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Vielzahl von Datenverarbeitungsresourcen, die an ein gemeinsames Kabel angeschlossen sind. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken spezielle Zahlen, Bytes, Register, Adressen, Zeiten, Signale und Formate usw. angegeben, um die Erfindung besser verständlich zu machen. Es ist für den Fachmann jedoch klar, daß die Erfindung auch ohne diese besonderen Detailangaben realisiert werden kann. In anderen Fällen sind bekannte Schaltungen und Geräte in Blockschaltbildform gezeigt, um das Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht mit unnötigen Einzelheiten zu belasten.

Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Das die Erfindung umsetzende LAN kann eine Vielzahl von Datenverarbeitungsgeräten, bezeichnet mit den Bezugszeichen 25 bis 28, sowie Peripheriegeräte, wie einen Drucker 30 (oder andere Geräte, z. B. einen Gesamtspeicher, ein Plattenlaufwerk o. dgl.) enthalten. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung werden alle Datenverarbeitungs- und Peripheriegeräte insgesamt als "Teilnehmer" bezeichnet. Wie gezeigt, sind die Datenverarbeitungsgeräte 25, 26, 27, 28 und der Drucker 30 zur gegenseitigen Datenübertragung über ein gemeinsames Kabel (Datenübertragungsmedium) 32 miteinander verbunden. Die verschiedenen Geräte sind an das Kabel 32 durch Verbindungsmoduln 34 angekoppelt, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen passiven Koppeltransformator, Widerstands- und Kapazitätsschaltungen enthalten und im Stand der Technik zum Ankoppeln sowohl von Datenverarbeitungsgeräten als auch von anderen Geräten an das Kabel 32 bekannt sind. Das Kabel 32 ist so abgeschlossen, daß Signalreflexionen eliminiert werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Kabel 32 mit 100- Ohm-Widerständen abgeschlossen und besteht aus einem verdrillten Leitungspaarkabel. Es ist für den Fachmann klar, daß das Kabel 32 irgendein gemeinsam benutztes Medium, wie Koaxialkabel, eine Faseroptik, ein Funkkanal o. dgl. sein kann. Da bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Teilnehmer passiv an das Kabel 32 angekoppelt sind, unterbricht das Fehlen eines Teilnehmers oder eines Verbindungsmoduls die Datenübertragung über das Kabel 32 nicht.

Wie beschrieben werden wird, stellt das Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, das eine synchrone Serien kommunikation und Datenübertragung zwischen Datenverarbeitungsgeräten 25 bis 28 und anderen Peripheriegeräten, wie dem Drucker 30 ermöglicht, und zwar unter Verwendung von Protokollen und Kollisionsverhinderungs- und -bestimmungsverfahren und -einrichtungen. Die vorgesehene Architektur und die Protokolle minimieren komplizierte handshake- und Kollisionsbestimmungsmaßnahmen, die bei bekannten Systemen erforderlich sind, und erlauben eine extrem schnelle Serien kommunikation über das Kabel 32. Es wird der Zugriff zu verschiedenen Resourcen erlaubt, die an das Netz angeschaltet sind, z. B. zu in örtlichen Speichern oder Platten gespeicherten Daten, und die gemeinsame Verwendung globaler Drucker, ohne komplizierte oder aktive Abschlußschaltungen an den Kabelenden oder vordefinierte Adressen für jedes an das Kabel 32 angekoppelte Gerät zu benötigen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel arbeitet man mit etwa 230 Kilobits pro Sekunde durch ein abgeschirmtes verdrilltes Leiterpaarkabel 32 und wird versorgt entsprechend der EIA-Norm RS-422 abgeglichenen Spannungsspezifikationen.

Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Daten werden verschlüsselt und zum Kabel 32 übertragen unter Verwendung einer Eigentaktmethode, die als FM-0 (Bi-Phasenabstand) bekannt ist, wobei jede Bitzelle bei einer Dauer von typischerweise 4,43 µs an ihrem Ende durch einen Zustandsübergang begrenzt ist, wodurch die notwendige Zeitinformation an den Empfänger gegeben wird. Wie dargestellt, werden Nullen so codiert, daß ein zusätzlicher Nulldurchlauf in der Zellenmitte vorgesehen wird, so daß zwei Nulldurchläufe für jede 4,34-µs-Zelle festgestellt werden. Eine logische Eins ist in einer speziellen Zelle durch einen Nulldurchgang am Zellenende gekennzeichnet. Durch die Verwendung der FM-0-Codierung wird die Taktinformation in dem Datensignal selbst übertragen, wodurch die Erfindung einen synchronen Betrieb gewährleistet.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Das Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet eine als "Datenrahmen" 36 bekannte Basiseinheit für die Datenübertragung. Der Datenrahmen 36 enthält einen Vorspann (preamble), bestehend aus zwei oder mehr Synchronisationsbytes 38 und 40 ("flags"). Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält jedes Synchronisationsbyte die Bits 01111110. Bekanntlich ermöglichen Synchronisationsbytes 38 und 40 den an das Kabel 32 angekoppelten empfangenen Datenverarbeitungseinheiten eine Synchronisation ihrer Empfangsschaltungen und einen Erhalt der notwendigen Taktinformation (durch Verwendung der FM-0-Codierung). Hinter den Synchronisationsbytes 38 und 40 ist eine 8-Bit-Bestimmungsadresse 41 vorgesehen, welche die Adresse desjenigen Datenverarbeitungsteilnehmers angibt, für die der Datenrahmen vorgesehen ist. Eine Quellenadresse 42 enthält eine 8-Bit-Adresse des den Datenrahmen sendenden Daten verarbeitungsteilnehmers. Ein Typ-Feld 45 dient zur Bezeichnung des Datenrahmentyps, der unter Verwendung verschiedener Codes gesendet wird. So kann beispielsewise das Typ-Feld 45 einen Bestätigungs(ACK)rahmen, einen Abfrage(ENQ)rahmen sowie einen RTS- und CTS-Rahmen bezeichnen, wie weiter unten genauer beschrieben werden wird. Das Typ-Feld wird gefolgt von einem Multi-Byte-Datenfeld (möglicherweise der Länge 0), das Ur sprungsdaten, Nachrichten o. dgl. für die Übertragung zwischen an das Kabel 32 angekoppelten Teilnehmern enthalten kann. Nach dem Datenfeld 48 folgt eine 16-Bit-Rahmenprüffolge, die als Funktion des Inhalts der Quellenadresse, der Bestimmungsadresse, der Typ- und Datenfelder berechnet wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Rahmenprüffolge (FCS) unter Verwendung des CRC-CCITT Polynomialstandards definiert. Die Rahmenprüffolge 50 wird gefolgt von einem 8-Bit-Synchronisations- "flag"-Nachspann 52 (bestehend aus den logischen Bits 01111110) und einer Abbruchfolge 53, welche aus elf oder mehr Einsen in einer Reihe besteht. Die Abbruchfolge 53 dient dazu, das Ende des Rahmens 36 den an das Kabel 32 angeschlossenen Teilnehmern zu bezeichnen. Wie beschrieben werden wird, wird der Rahmen 36 über die Leitung 32 in einer seriellen synchronisierten Weise unter Verwendung einer Handshake-Folge von Steuerrahmen übertragen, die wiederum von dem Datenrahmen 36 gemäß Fig. 3 gefolgt werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sendet ein im Sendebetrieb befindlicher, an das Kabel 32 angekoppelter Teilnehmer vor der Übertragung eines Rahmens einen Synchronisationsimpuls 56, der von einer Ruheperiode von mehr als 2 Bitzeiten und weniger als 10 Bitzeiten gefolgt ist. Der Impuls 56 kann irgendein einen Nullübergang enthaltendes Signal aufweisen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet jeder an das Kabel 32 angekoppelte Teilnehmer ein Zilog Z8530 SCC Serienverbindungs steuerchip 79 (Fig. 10), das über einen Leitungstreiber 80 und einen Leitungsempfänger 82 zum Kabel 32 zugreift. (Vgl. Zilog Technical Manual, Z8030/Z8530 SCC Serial Communications Controller, Januar 1983). Das Z8530 SCC-Gerät 79 enthält eine Schaltung, die in einem "Such-Modus" nach Synchronisationsflagbits sucht. Wie oben erwähnt, benutzt man ein Synchronisationsflagbyte mit den Bitzuständen 01111110. Außerdem hat das Serienkommunikationssteuerchip die Fähigkeit, einen fehlenden Taktzyklus festzustellen und ein "Fehlender-Takt"- Bit innerhalb des Geräts zu setzen, wenn es einem vorgegebenen Nulldurchgang folgt, eine vorgegebene Periode (länger als die Zeit eines Bits) verstreicht, ohne daß ein nachfolgender Nulldurchgang des einlaufenden Signals R_xD auftritt.

Der von dem mit dem Kabel 32 gekoppelten sendenden Teilnehmer gelieferte Synchronisationsimpuls 56 wird als ein Takt von allen empfangenden Teilnehmern interpretiert. Da dieser Impuls jedoch von einer Ruheperiode länger als 2 Bitzeiten gefolgt wird, wird ein fehlender Takt festgestellt, und das "Fehlender-Takt"-Bit wird in dem SCC-Gerät 79 jedes mit dem Kabel 32 verbundenen Teilnehmers gesetzt, wodurch den Teilnehmern kenntlich gemacht wird, daß das Kabel 32 in Benutzung ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Synchronisationsimpuls 56 durch momentane Aktivierung des Leitungstreibers 80 für wenigstens eine Bitzeit gewonnen. Dies bewirkt für die Zeit der Impulsdauer eine Übertragung des Signals T_xD auf das Kabel 32, wodurch wenigstens ein Nulldurchgang im Synchronisationsimpuls 56 sichergestellt wird. Außerdem löscht die Feststellung von Synchronisations-flag-Bits (d. h. 38 und 40) das "Such"bit im Z8530-Gerät und erlaubt jedem Teilnehmer, der an das Kabel 32 angekoppelt ist, eine wirksamere Feststellung, ob das Kabel 32 vor dem Senden eines Rahmens in Benutzung ist. Außerdem werden die notwendigen Synchronisationsbits gebildet, welche dem empfangenden Teilnehmer eine Taktanpassung an den einlaufenden Datenrahmen ermöglichen. Es ist einzusehen, daß anstelle eines gemäß vorliegender Beschreibung verwendeten Z8530 SCC-Geräts zur Festellung fehlender Taktzyklen und Synchronisationsbytes auch andere Schaltungen für gleiche Funktionen einsetzbar sind.

Jeder an das Kabel 32 angekoppelte Teilnehmer wird durch eine spezielle Binäradresse entlang des Kabels identifiziert. Ein Merkmal besteht darin, daß ein an das Kabel 32 angekoppelter Teilnehmer keine vordefinierte Daueradresse benötigt. So kann beispielsweise das Gerät 27 vom Kabel 32 abgetrennt und danach mit einem anderen Kabel an einer anderen Stelle neu gekoppelt werden, ohne Konfiguration einer Adresse. Wenn ein Teilnehmer neu an das Kabel 32 angekoppelt wird, wird nach einem speziellen Protokoll vorgegangen, und zwar derart, daß eine Adresse dynamisch erzeugt und durch den Teilnehmer selbst sich zugeordnet wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Adresse jedes Teilnehmers unter Verwendung eines 8-Bit-Identifizierers identifiziert (wobei kein Teilnehmer die Adresse 0 oder die Adresse 255 haben kann).

Die Operationsfolge, welche ein Teilnehmer ausführt, um eine Adresse zu bestimmen und sich selbst zuzuordnen, wird im folgenden kurz anhand von Fig. 6 erläutert. Es ist einleuchtend, daß kein Teilnehmer dieselbe Adresse wie ein bereits arbeitender Teilnehmer haben darf, wenn nicht der Service unterbrochen werden soll. In der Praxis kann die Adresse von Teilnehmern zwischen Universaldatenverarbeitungsgeräten und Dienststationen ("servers") zugeordnet werden, zu denen Großrechner oder andere Maschinen gehören können. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Adressen 1 bis 127 Universalteilnehmern und Adressen 128 bis 254 Dienststationen zugeordnet. Wie in Fig. 6 gezeigt, erzeugt jeder Teilnehmer nach der Ankopplung an das Kabel 32 eine beliebige Zufallszahl oder -nummer innerhalb eines vorgegebenen Bereichs oder erhält eine Startnummer von einem Langzeitspeicher (beispielsweise einem Festwertspeicher oder einem magnetischen Aufzeichnungsmedium), die als "Vorschlag" bezeichnet wird. Diese Zufallsnummer (oder "Vorschlag") wird als Versuchsadresse behandelt, und der Teilnehmer sendet einen Abfrage(ENQ)rahmen, der die Versuchsadresse als Bestimmungsadresse benutzt. Dem gesendeten ENQ-Rahmen, der die in Fig. 5 dargestellte Form hat, ist ein Synchronisationsimpuls 56 um wenigstens zwei Bitzeiten vorangestellt, der vor den Synchronisations-flag-bytes 38 und 40, zuvor beschrieben mit Bezugnahme auf Fig. 3, erzeugt wird. Die Bestimmungsadresse 41 der Fig. 5 sowie die Quellenadresse 42 enthält die willkürlich oder aufgrund des Vorschlags erzeugte Versuchsadresse. Zu beachten ist, daß das Typ-Feld 45 in Fig. 5 einen Binärcode enthält, der den Rahmen der Fig. 5 als ENQ-Rahmen zur Verwendung bei der Adressenzuordnung identifiziert. Dieser ENQ-Rahmen wird über das Kabel 32 übertragen. In dem Falle, daß einem anderen Teilnehmer die Zufallsadresse bereits zuvor zugeordnet worden ist, sendet der die Versuchsadresse bereits benutzende Teilnehmer nach Empfang des ENQ-Rahmens als Antwort einen Bestätigungsrahmen (ACK) zurück zum sendenden Teilnehmer. In der Praxis ist der ACK-Rahmen ähnlich dem ENQ-Rahmen gemäß Fig. 5 aufgebaut, mit der Ausnahme, daß das Typ-Feld einen Binärcode enthält, der den Rahmen als ACK-Rahmen identifiziert.

Wie in Fig. 6 dargestellt, muß der sendende Teilnehmer bei Empfang des ACK-Rahmens eine andere Zufallsnummer als Versuchsadresse erzeugen und danach die Sendung dieser neuen Versuchsadresse über das Kabel 32 wiederholen. In dem Falle, daß kein ACK-Rahmen empfangen wird, setzt der neu an das Kabel angekoppelte Teilnehmer die Übertragung von ENQ-Rahmen auf das Kabel so lange fort, bis eine vorgegebene Maximalanzahl von Versuchen stattgefunden hat. Wenn nach einer vorgegebenen Anzahl von Versuchen kein ACK-Rahmen eingeht, ordnet sich der sendende Teilnehmer die Versuchsadresse als endgültige Adresse für alle zukünftigen Datenübertragungen über das Kabel 32 zu. Die wiederholte Sendung von ENQ-Rahmen dient zur Vermeidung von Fällen, bei denen ein spezieller Teilnehmer, der die Versuchsadresse benutzt, augenblicklich belegt ist und daher den Empfang einer Anfrage verfehlt.

Sobald eine endgültige Adresse einem Teilnehmer zugeordnet ist, kann dieser mit anderen, mit dem Kabel 32 gekoppelten Teilnehmern in Verbindung treten, wobei ein Handshake-Protokoll und ein weiter unten beschriebener Kollisionsvermeidungsmechanismus verwendet wird. Im folgenden wird auf die Fig. 7, 8a, 8b und 9 Bezug genommen. Eine Datenübertragung zwischen mit dem Kabel 32 gekoppelten Teilnehmern findet über einen Dreiwege-Handshake-Prozeß statt. Der Zweck der Handshake-Folge besteht in der Steuerung des Zugriffs zum mehrfach ausgenutzten Kabel 32 in einer geordneten Weise derart, daß die Wahr scheinlichkeit einer Kollision verringert wird. Jede Datenübertragung einschließlich des Handshakes (bekannt als "Dialog") muß um einen Inter-Dialog-Mindestabstand (IDG) getrennt sein, der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 400 µs beträgt. Außerdem müssen die Rahmen innerhalb einer einzigen Datenübertragung (Dialog) einander innerhalb eines maximalen Zwischenrahmenabstands (IFG) von bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 200 µs folgen. Eine Kollision wird als gegeben angesehen, wenn zwei oder mehr Teilnehmer gleichzeitig auf dem Kabel 32 senden.

Im folgenden wird auf die Fig. 7 und 8a sowie 8b Bezug genommen. Der sendende Teilnehmer, beispielsweise die Daten verarbeitungsstation 25, die mit einem anderen an das Kabel 32 angekoppelten Teilnehmer in Verbindung treten will, führt die im Flußdiagramm gemäß den Fig. 8a und 8b angegebenen Operationen aus. Ein sendender Teilnehmer stellt vor der Datenübertragung fest, ob das "Such"bit im Z8530 SCC-Seriensteuergerät oder einer anderen Maschine ein Synchronisations-flag-Byte über das Kabel 32 festgestellt hat. Wenn ein Synchronisations- flag-Byte festgestellt wurde, dem kein Abbruchbyte folgte, so ist das Kabel 32 derzeit belegt bzw. in Gebrauch, und der den Sendebetrieb anstrebende Teilnehmer stellt seine Übertragung zurück. In dem Falle, daß kein Synchronisationsimpuls 56 oder Synchronisations-flag-Bytes (38 und 40) festgestellt werden, führt der die Datenübertragung wünschende Teilnehmer eine Frontenden-Warteoperation aus, die am besten in Fig. 8a dargestellt ist. Die Frontenden-Warteoperation besteht aus einer Folge von vier Warteperioden, von denen jede bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Dauer von 100 µs hat, nach denen jeweils die flag-Erkennung ("Such"bit) geprüft wird, um festzustellen, ob ein Synchronisations-flag-Byte auf dem Kabel 32 empfangen worden ist. Die Feststellung eines Synchronisations- flag-Bytes zeigt, daß ein anderen Teilnehmer das Kabel 32 im Augenblick belegt. In einem solchen Falle muß der sendende Teilnehmer darauf warten, daß die flag-Erkennung ("Such"bit) gelöscht wird, wodurch das Ende der Kabelbelegung angezeigt wird. An dieser Stelle wird die gesamte Frontenden-Wartefolge gemäß Fig. 8a und 8b wiederholt.

Wenn andererseits ein flag-Byte nicht festgestellt wird, so zeigt dies an, daß kein anderer Teilnehmer während der Frontenden- Wartefolge versucht hat, das Kabel zu benutzen, und daraufhin wird eine Zufallswarteoperation ausgeführt. Außerdem wird während der Frontenden-Warteoperation die Synchronisa tionsimpulsfeststellung gelöscht, nachdem die erste 100-µs-Warteperiode abgelaufen ist.

Bevor die in Fig. 8b dargestellte Zufallswarteoperation ausgeführt wird, wird eine Zufallswartenummer bzw. -zahl R erzeugt (die Einzelheiten bezüglich der Erzeugung von R werden weiter unten erörtert). Wie dargestellt, laufen die Zufallswarteope rationszyklen R-mal durch eine Basisoperation von 100 µs, bevor eine Prüfung vorgenommen wird, um zu sehen, ob ein flag festgestellt worden ist ("Such"bit gelöscht). Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt ein flag festgestellt wird, so benutzt ein anderer Teilnehmer das Kabel 32, und der sendende Teilnehmer muß seine Übertragung zurückstellen bzw. aufschieben. Wenn jedoch am Ende der Zufallswartefolge das Kabel weiter ruhig bleibt (nicht in Benutzung ist), so wird eine letzte Prüfung vorgenommen, um zu sehen, ob ein Synchronisationsimpuls festgestellt worden ist, bevor ein RTS-Rahmen in der nachfolgend beschriebenen Weise gesendet wird.

Wenn das Kabel 32 über diese willkürlich erzeugte Warteperiode R freibleibt, fährt der sendende Teilnehmer mit der Übertragung eines Synchronisationsimpulses 56 fort, gefolgt durch einen "RTS"-Rahmen über das Kabel 32 zum empfangenden Teilnehmer. Ein RTS-Rahmen ist im wesentlichen in derselben Weise wie ein ENQ-Rahmen gemäß Fig. 5 aufgebaut; das Typfeld enthält jedoch einen Binärcode, der den Rahmen als RTS-Rahmen und nicht als ENQ-Rahmen identifiziert. Der empfangende Teilnehmer sendet nach Empfang des RTS-Rahmens vom sendenden Teilnehmer einen "CTS"-Rahmen zurück zum ursprünglich sendenden Teilnehmer, und zwar innerhalb der durch den maximalen Zwischenrahmenabstand (IFG) gebildeten Periode. Wie im Falle des RTS-Rahmens ist ein CTS-Rahmen, der vom empfangenden Teilnehmer übertragen wird, im wesentlichen ebenso wie der ENQ-Rahmen gemäß Fig. 5 aufgebaut, mit der Ausnahme, daß das Typ-Feld einen den Rahmen als CTS identifizierenden Code enthält. Sobald der ursprünglich sendende Teilnehmer, beispielsweise die Datenver arbeitungseinheit 25, den CTS-Rahmen empfängt, wird ein voller Datenrahmen 36 entsprechend Darstellung in Fig. 3 zum empfangenden Teilnehmer innerhalb eines IFG nach Empfang des CTS-Rahmens gesendet. In dem Falle, daß die Sendung eines CTS- oder Daten-Rahmens innerhalb einer IFG nicht auftritt, nimmt der sendende Teilnehmer an, daß eine Kollision aufgetreten ist oder der Bestimmungsteilnehmer inaktiv oder in anderer Weise unerreichbar ist.

Wenn eine Generalnachricht an alle mit dem Kabel 32 gekoppelten Teilnehmer erwünscht ist, sendet der sendende Teilnehmer einen RTS-Rahmen mit einer Bestimmungsadresse von 255 an alle Teilnehmer der Leitung und wartet für eine IFG-Periode bis zur Sendung eines Datenrahmens 36, der auch eine Bestimmungsadresse von 255 hat. Demgemäß wartet der sendende Teilnehmer im Falle einer Generalnachricht über das Kabel 32 nicht auf rücklaufende CTS-Rahmen, sondern fährt unverzüglich mit der Sendung der Generalnachricht fort, sobald nach dem Senden eines RTS-Rahmens eine IFG-Periode verstrichen ist. Durch Bildung eines Bestimmungsadreßfeldes 41 mit dem einer Sendeadresse entsprechenden besonderen Wert (255) innerhalb des RTS-Rahmens braucht nur ein RTS-Rahmen an alle Teilnehmer unter den verschiedenen Adressen entlang des Kabels 32 gesendet zu werden.

Es ist für den Fachmann klar, daß der Zweck des oben beschriebenen dreistufigen Handshake-Protokolls darin besteht, Kollisionen durch Begrenzung derjenigen Perioden zu vermeiden, in denen Kollisionen mit hoher Wahrscheinlichkeit auftreten (ty pischerweise während der RTS- und CTS-Rahmen-Austausche), und den zeitlichen Kabelzugriff der vor dem Beginn einer Sendung auf ein freies Kabel 32 wartenden Sender auszudehnen. Ein erfolgreicher RTS-CTS-Rahmen-Austausch zeigt, daß keine Kollision aufgetreten ist und daß alle Teilnehmer, welche in den Sendebetrieb gehen wollen, die einlaufenden Datenrahmen abgetastet haben und bis zur Beendigung des laufenden Datenaustauschs warten, bevor sie einen Versuch zur Übernahme der Kabelkontrolle unternehmen.

In dem Falle, daß ein anderen Teilnehmer während des oben beschriebenen RTS-CTS-Rahmen-Austausches einen Sendebetrieb beginnt, wird der CTS-Rahmen nicht in geeigneter Weise empfangen (z. B. die Rahmenprüffolge ist ungültig), und der sendende Teilnehmer kann dann annehmen, daß eine Kollision aufgetreten ist. Eine Kollision verhindert einen vollständigen RTS- und CTS-Rahmen-Austausch und verhindert dadurch das Auftreten eines geeigneten Handshakes. Wenn ein Daten über das Kabel 32 zu senden wünschender Teilnehmer feststellt, daß das Kabel gegenwärtig belegt ist, stellt er den Sendebetrieb seines eigenen RTS so lange zurück, bis das Kabel frei wird (siehe Fig. 11 und 12).

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9, 13a und 13b die auszuführende Operationsfolge zur Gewinnung des Werts der Zufallswartenummer R (zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert) beschrieben. Man ändert dynamisch die Zufallswartenummer R in Abhängigkeit von der jüngsten Kabelverkehrsgeschichte. Das dazu benutzte Verfahren unterstellt, daß bei der Annahme von Kollisionen für jüngst gesendete Datenrahmen das Kabel 32 derzeit stark belastet und umstritten ist. Eine Zufallswarteperiode R vor einem neuen Sendeversuch verteilt den Buszugriff zeitlich auf die sich um die Kabelbenutzung bemühenden verschiedenen Teilnehmer. Demgemäß werden die in Fig. 13a und 13b dargestellten Operationen ausgeführt, um die Zufallswartenummer R entsprechend der Operationsfolge gemäß den Fig. 8a und 8b zu erzeugen und einzustellen. Es sind 8-Bit- Schieberegister vorgesehen, um Kollisions- und Aufschubgeschichten für jeden mit dem Kabel 32 gekoppelten Teilnehmer verfolgen zu können. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bezeichnet die Variable "C" ein 8-Bit-Schieberegister, das zum Verfolgen der Kollisionsgeschichte über die letzten acht, von einem Teilnehmer zu senden versuchten Nachrichten verwendet wird, und eine Variable "D" bezeichnet ein 8-Bit- Schieberegister, das die Aufschubgeschichte für wenigstens acht Nachrichten darstellt, welche zu übertragen versucht worden sind. Wie oben gesagt, wird eine Kollision unterstellt, wenn das RTS-CTS-Rahmen-Handshake-Protokoll innerhalb der IFG-Periode nicht auftritt, und ein Aufschub (Zurückstellen) scheint aufzutreten, wenn ein Teilnehmer vor dem Senden einer Nachricht ein flag-Byte oder einen Synchronisationsimpuls 56 feststellt, der anzeigt, daß das Kabel belegt ist. Eine Variable "G" ist als 4-Bit-Globalmaske definiert, die eine Zahl zur Bezeichnung eines Modifikationsfaktors darstellt, der alle vorhergehenden Nachrichten darstellt, welche der Teilnehmer zu senden versucht hat. Eine Variable "L" wird als lokale Maske definiert, die Versuche zum Senden der laufenden Nachricht durch einen an das Kabel 32 angekoppelten Teilnehmer darstellt. Zusätzlich wird N_C als Anzahl von Kollisionen definiert, welche für einen speziellen Datenrahmen angenommen worden sind, N_D wird definiert als Anzahl von Aufschüben, die vor dem Senden des laufenden Datenrahmens vorgetreten worden sind.

Wie am besten in Fig. 13a und 13b dargestellt ist, wird die Variable G vor dem Senden eines neuen Datenrahmens wie folgt eingestellt:

Wenn die Anzahl von gesetzten Bits (d. h. gleich 1) in dem 8-Bit-Register "C" größer als 2 ist, so werden alle Bits in dem "G" definierenden 4-Bit-Schieberegister um ein Bit nach links verschoben (das am niedrigsten bewertete Bit (LSB) in Richtung des am höchsten bewerteten Bit (MSB)). Außerdem wird G₀ (das am niedrigsten bewertete Bit des 4-Bit-Schieberegisters G) auf 1 gestellt, und die acht Bits von C werden auf 0 gesetzt.
Wenn die Zahl von gesetzten Bits im 8-Bit-Register "C" kleiner oder gleich 2 ist, wird D geprüpft, und wenn die in D gesetzte Anzahl von Bits kleiner als 2 ist, wird der Inhalt von G um ein Bit nach rechts (MSB in Richtung LSB) verschoben; G₃ (MSB von G) gleich 0 und der Wert von D gleich 255 gesetzt.

Sobald G eingestellt worden ist, verschiebt man den Inhalt der Register D und C um ein Bit nach links (in Richtung MSB) und setzt das am niedrigsten bewertete Bit (LSB) von C und D auf 0. In ähnlicher Weise werden auch die Variablen N_C und N_D, welche die Anzahl von Kollisionen und Aufschüben für eine besondere zu sendende Nachricht bezeichnen, auch auf 0 gesetzt. Ferner wird entsprechend der Darstellung in Fig. 13 der Wert von L sodann gleich dem Wert von G eingestellt.

Vor Beginn der Frontenden-Wartefolge, die anhand von Fig. 8a beschrieben worden ist, bestimmt man, ob ein flag (d. h. flag-Byte) auf dem Kabel 32 festgestellt worden ist. In dem Falle, daß kein flag-Byte festgestellt worden ist, wird die in Fig. 8a für die Frontenden-Warteperiode dargestellte Operationsfolge ausgeführt. Nach der festen Frontenden- Wartefolge wird eine Zufallsnummer "r" innerhalb eines vorgegebenen Bereichs erzeugt und danach der Wert von "R" durch logische "UND"-Verknüpfung des Werts von r mit dem zuvor bestimmten Wert von L (lokale Maskenvariable) berechnet. Sobald der Wert von R bestimmt ist, folgt der in Fig. 8b gezeigte Zufallswartezyklus, und nach Beendigung der Zufallswarteperiode wird der RTS-Rahmen entsprechend der Darstellung in Fig. 13b gesendet.

Wenn der CTS-Rahmen vom sendenden Teilnehmer innerhalb der IFG-Periode empfangen wird, so wird der Datenrahmen gesendet, und der Nachrichtendialog ist abgeschlossen. Wenn andererseits ein flag vor Beginn der Frontenden-Wartefolge festgestellt wird, wird eine Aufschubeinstellung vorgesehen, in der D₀ (das LSB des Registers D) auf 1 gesetzt und L₀ auf 1 gesetzt wird. Zusätzlich enthält die Aufschubeinstellung das Setzen von N_D auf N_D+1. Die flag-Festellung (Suchbit) wird erneut geprüft. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, findet die Auf schubeinstellung in Fällen statt, wo festgestellt wird, daß die Leitung vor der Sendung belegt ist.

Wenn das RTS/CTS-Handshake nicht erfolgreich ist, wird eine Kollision angenommen, und es erfolgt eine Kollisionseinstellung. C₀ wird gleich 1 gesetzt, und der Wert von L wird um ein Bit nach links verschoben (LSB auf MSB). Zusätzlich wird L₀ gleich 1 und N_C gleich N_C+1 gesetzt, wie in Fig. 13b dargestellt ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung der in Fig. 13 dargestellten Schritte zu einer dynamischen Einstellung des zufällig erzeugten Werts von r derart führt, daß die Zeitperiode (in Schritten von 100 µs), die ein Teilnehmer zusätzlich zur Frontenden-Warteperiode vor einem Sendeversuch wartet, entsprechend der jüngsten Kabelverkehrsgeschichte geändert wird. Diese Änderung der Zufallswarteperiode erhöht wesentlich die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen RTS/CTS-Rahmen-Austausches und verhindert dadurch Kollisionen über das Kabel 32.

Claims

1. Verfahren zur Zuordnung einer speziellen Adresse zu einem an ein Datenübertragungsmedium angekoppelten Datenverarbeitungsgerät oder Teilnehmer zur Ermöglichung der Datenübertragung zwischen einer Mehrzahl von an das Datenübertragungsmedium angekoppelten Teilnehmern,
wobei im Teilnehmer eine Zufallsnummer in einem vorgegebenen Bereich erzeugt wird,
wenigstens ein Abfrage-Datenrahmen oder -Datenblock erzeugt und über das Datenübertragungsmedium gesendet wird, der die Zufallsnummer als Zieladresse enthält,
auf eine Antwort (Bestätigungs-Datenrahmen oder -Datenblock) eines anderen Teilnehmers auf den Abfrage-Datenrahmen gewartet wird, dessen Adresse die Zieladresse ist, wobei in Abhängigkeit vom Empfang oder Nicht-Empfang des Bestätigungs-Datenrahmens die Adressenauswahl und -zuordnung durch den sich ankoppelnden Teilnehmer selbst erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufallsnummer im Teilnehmer gespeichert und ohne Offset-Adresse als vorläufige oder Versuchsadresse an den Teilnehmer vergeben wird,
daß ein Abfrage-Datenrahmen erzeugt wird, der die Ver suchsadresse sowohl als Ziel- als auch als Quelladresse enthält,
daß im Falle des Empfangs eines Bestätigungs-Datenrahmens eine als neue Versuchsadresse verwendete andere Zufallsnummer erzeugt, gespeichert und gesendet wird,
daß die Versuchsadresse als endgültige Adresse gespeichert wird, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit, der maximalen Zwischenrahmen-Zeit, nach dem Senden des Abfrage-Datenrahmens kein Bestätigungs-Datenrahmen empfangen worden ist, und
daß ein Synchronisationsimpuls mit nachfolgender Pause (idle period) vor Senden der Datenrahmen, insbesondere des Ab frage-Datenrahmens, erzeugt und auf das Datenübertragungsmedium gesendet wird, wobei die anderen Teilnehmer bei Empfang des Synchronisationsimpulses mit nachfolgender Pause auf Empfang gestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zufallsnummer im Bereich von 1 bis 256 verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Synchronisationsimpuls folgende Pause wenigstens zwei und höchstens 10 Bitzeiten lang ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die maximale Zwischenrahmen-Zeit 200 µs ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß Signale über das Datenübertragungsmedium unter Verwendung einer FM-0-Codierung gesendet werden.