DE3882307T2 - Lokales übertragungssystem und mediumadapter zur verwendung darin. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf lokale Netzwerk-Kommunikationssysteme und Mediumadapter zur Verwendung darin, und insbesondere auf einen Ring/Bus-Adapter zur Unterstützung vielfältiger LAN-Topologien und -Protokolle, einschließlich einzelner variabler Topologien, die eine installierte Ringmediumtopologie verwenden, sowie auf die daraus resultierenden Kommunikationssysteme und Verfahren.
• Kommunikationssysteme zur Verbindung mehrerer Anwender innerhalb einer vorgegebenen geografischen Grenze, die im allgemeinen als lokale Netzwerke (local area networks = LAN) bezeichnet werden, haben eine weitverbreitete Akzeptanz auf vielen Gebieten und für vielfältige Zwecke gefunden. Obwohl sie anfänglich für die Übertragung von Daten zwischen informationsverarbeitenden Anlagen und damit verbundenen Peripherieeinrichtungen entwickelt wurden, werden LANs heute unter anderem zur Verteilung von Sprachenkommunikations-Signalen, zur Facsimileübertragung, zur Videokommunikation und zur Maschinen- und Prozeßsteuerung verwendet.
• Indem sie nicht mehr nur auf Laboratorien oder Datenverarbeitungszentren beschränkt sind, finden LANs zunehmende Anwendung in der Bürokommunikation, der Campusverbindung, der Unterstützung von Arbeitsstationen und der industriellen Prozeß- und Fertigungssteuerung. Innerhalb einer Büroumgebung können LANs beispielsweise dazu verwendet werden, eine Sprachsignalkommunikation (z.B. telefonisch) zu schaffen, sowie dazu, Arbeitsstationen und Peripherieeinrichtungen innerhalb des Büros zu verbinden. In einer industriellen Umgebung können LANs dazu verwendet werden, Prozeß- und Steuerungsbefehle zwischen automatisierten Fertigungseinrichtungen, Konstruktionsarbeitsstationen und Steuerungseinrichtungen zu übertragen, sowie dazu, andere benötigte Daten und Sprachenkommunikationssignale zu liefern.
• Typischerweise wurden diese unterschiedlichen Anforderungen durch eigene und spezialisierte Kommunikationssysteme für jede Anwendung erfüllt, indem unterschiedliche LAN- Topologien und Steuerprotokolle verwendet wurden. Zwei grundlegende Mediumtopologien finden gegenwärtig weitverbreitete Anwendung, nämlich die Busverbindung und die Ringverbindung. Wenn in einer Busanordnung eine Station überträgt, empfangen alle anderen Stationen das Übertragungssignal. Busanordnungen können als passive Systeme betrachtet werden, die ein kontinuierliches wirksames Transmissionsmedium haben, wobei die Transmissionssignale an jeder angeschlossenen Station erhältlich sind. Im Gegensatz dazu überträgt in einer Ringanordnung eine Station nur an die nächste angeschlossene Station, die wiederum an eine dritte Station überträgt. Ein Ring kann daher als ein aktives System betrachtet werden, das einseitig gerichtete Übertragungen verwendet. Darüber hinaus sind weitere Topologien bekannt, die Kombinationen dieser beiden Topologlen sind, wobei möglicherweise aktive Schaltkreise zwischengeschaltet sind. Diese Topologlen weisen im allgemeinen jedoch Beschränkungen auf, die ihre Brauchbarkeit für die diskutierten Anwendungen begrenzen.
• Die DE-A-3 507 618 offenbart beispielsweise Einrichtungen zur Berichtigung von Token- Fehlern in einem Token-Ringsystem. Ein aktiver Ring wird gebildet, wobei jeder Knoten mindestens ein aktives Verzögerungselement aufweist, das Eingangssignale von einem ersten Mediumabschnitt empfängt und die Daten dann nach mindestens einer Bit-Zeit-Verzögerung weiterleitet. Der einzelne Knoten kann außerdem eine Unterbrechung in dem Ring bilden, wodurch eine einzelne Übertragungsstation den Ring öffnet und die Information an die sich daraus ergebende Busanordnung überträgt. In der Ringtopologle sind aktive Elemente an jedem Knoten derart zwischengeschaltet, daß Ringverzögerungen sowohl verstärkt als auch variabel sind (abhängig von der Anzahl der eingefügten Knoten). Darüber hinaus wird die Zuverlässigkeit durch diese aktiven Verzögerungselemente in Folge ungünstig beeinflußt. Weiterhin ist keine Vorkehrung getroffen, unerwünschte Reflexionen an dem Abschlußende zu verhindern, wenn die Ringanordnung unterbrochen wird) und es ist auch nicht klar, daß die in der DE-A-3 507 618 beschriebene Vorrichtung an verschiedene Medien und Informationsübertragungstechniken, wie beispielsweise Breitband-RF und andere bekannte Übertragungsverfahren, anpaßbar ist. Schließlich ist keine Einrichtung offenbart, die es den individuellen Adaptern gestattet, ihren richtigen Zustand auszuwählen (d. h. Ring geschlossen oder Ring geöffnet), unabhänglg von einer Steuerungsleitung von externen Schaltkreisen, und es ist auch nicht vorgesehen, alle Knoten absichtlich in eine ausgewählte Betriebsart oder ein ausgewähltes Protokoll für bestimmte einzelne Betriebsbedingungen zu bringen.
• Zum Teil aufgrund der fundamentalen Unterschiede zwischen den zwei grundlegenden Mediumtopologien, Ring und Bus) und zum Teil aufgrund unterschiedlicher Anwenderanforderungen für spezielle Anwendungen wurden mehrere verschiedene Sätze von Steuerregeln oder Protokollen entwickelt, um die LAN-Kommunikation zu steuern. Die wichtigsten von diesen sind die folgenden drei gegenwärtig anerkannten Standards des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE):
• IEEE 802.3 Mehrfachzugriff mit Buskollisionsabtastung und mit Erfassung (Bus Collision sensing multiple access with detection = CSMA/CD), z.B. Ethernet;
• IEEE 802.4 Bus-Token-Durchlauf, z.B. Datenverbindungsabschnitt (Bus Token passing, e. g. data link portion) von Manufacturing Automation Protocol (MAP); und
• IEEE 802.5 Ring-Token-Durchlauf (Ring Token Passing), z.B. International Business Machines (IBM) (Warenzeichen) Token-Ring-Netzwerk.
• Andere Zugriffsmethoden, wie beispielsweise Methoden zur Schaffung einer zeitgleichen Kommunikation über Ringtopologlen, sind ebenfalls möglich, indem Zeitmultiplex (time division multiplex = TDM) und/oder Frequenzmultiplex (frequency division multiplex = FDM) -Schemata verwendet werden (vgl. z.B. Brandsma et al) "Philan: A Fiber-Optic Ring for Voice and Data", IEEE Communications Magazine, Vol. 24, No. 12, Dezember 1986).
• Während diese Standards und die damit verbundenen Kommunikationssysteme den Anwender mit Lösungen für viele spezielle Anforderungen versorgt haben, sind die Systeme selbst größtenteils inkompatibel. Somit kann eine Computerschnittstellenplatine, die dafür ausgelegt ist, die IEEE 802.3 Standards zu unterstützen, nicht mit einem bestehenden LAN verwendet werden, das ein inkompatibles Transmissionsmedium oder eine Medientopologie aufweist, wie beispielsweise einem bestehenden IEEE 802.5 Token-Ringsystem. Dieses verkompliziert Versuche in hohem Maße, ein "universelles" LAN innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu schaffen, da Protokolle und die dazugehörige Hardware, die besonders für eine Funktion geeignet sind, für andere Anwendungen nicht optimal geeignet sein können. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Mediumadapter zu schaffen, der für eine Verwendung mit zahlreichen Protokollen, einschließlich der bestehenden IEEE Standards, und mit bestehender Schnittstellen-Hardware für deren Implementierung angepaßt werden kann.
• Gegenwärtige Inkompatibilitäten bewirken ernsthafte Probleme, wenn eine LAN-Schaltung für eine neue oder bestehende Anordnung ausgewählt wird. Eine doppelte oder mehrfache Leitung, um vielfältige Systeme oder Topologlen zu unterstützen, erhöht die Kosten um ein Vielfaches. Somit wird typischerweise ein einziges LAN-Medium in einer gewählten Topologie ausgewählt, um die gegenwärtigen Anforderungen zu erfüllen. Die Anforderungen in einem bestimmten Bereich können sich mit der Zeit verändern, und die Anforderungen in verschiedenen Bereichen, wie beispielsweise die verschiedener Bewohner eines Gebäudes, können sich über einen weiten Bereich unterscheiden. Da eine Installation teuer und vorzugsweise dauerhaft ist, beeinträchtigt die Wähl irgendeines bestehenden Systems sowohl die gegenwärtige als auch die zukünftige Flexibilität gravierend. Beispielsweise kann ein Gebäude, das für ein IEEE 802.5 Token-Ring-LAN verkabelt ist, jetzt nicht ohne weiteres angepaßt werden, um Bus-LAN-Protokolle oder Stationen zu unterstützen, die mit einer 802.3- Schnittstelle ausgerüstet sind. In ähnlicher Weise kann eine bestehende Hardware, die mit einem Protokoll, wie beispielsweise 802.3-Schnittstellenplatinen, verwendet wird, jetzt nicht mit anderen Leitungsinstallationen, wie beispielsweise einer 802.5-Token-Ring-Schaltung verwendet werden. Das begrenzt die Möglichkeit, die Schaltung aufzuwerten oder eine bestehende Ausrüstung, die eine große Investition darstellt, mit alternativen Medien zu verwenden. Es ist daher eine wichtige Aufgabe) ein LAN-Medium derart anzupassen, daß es mit verschiedenen bestehenden LAN-Medien oder Schaltungsschemata verwendet werden kann, wobei es auch sowohl eine Ring- als auch eine Buskommunikation unter verschiedenen Protokollen unterstützen kann. Eine damit verbundene Aufgabe besteht darin, ein in hohem Maße flexibles LAN-Kommunikationssystem und -verfahren zu schaffen, das diese und andere Eigenschaften hat.
• Selbst innerhalb eines gegebenen Bereichs verändern sich spezielle Anforderungen oft für verschiedene Zeiten des Tages oder Zeiträume von Tagen. Beispielsweise kann es bei einem Büro-LAN erwünscht sein, interaktive Datenterminals während des Tages für eine Sprachenkommunikation wirkungsvoll einzusetzen, jedoch während der Nacht große Mengen von Daten nur zwischen einigen Datenverarbeitungsstationen wirkungsvoll zu übertragen. Leider sind bestehende Netzwerktopologlen und/oder Protokolle, die für eine Anwendung am besten geeignet sind, für eine andere nicht ideal geeignet) was Kompromisse in der gesamten Leistungsfahigkeit oder eine Verdoppelung der Systeme erfordert. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kommunikationssystem zu schaffen, das ohne physikalische Veränderungen wahlweise angepaßt werden kann, um mehrere Topologien und Protokolle zu unterstützen, wodurch sich die jeweils erhältlichen Vorteile zu verschiedenen Zeiten auf dem gleichen System ergeben.
• Weiterhin haben alle bestehenden LAN-Systeme Grenzen, die die Anwender bisher akzeptiert haben. Während beispielsweise Bustopologlen für bestimmte Anwendungen Vorteile gegenüber Ringtopologlen haben, gab es keine Möglichkeit zu erfassen, ob ein über den Bus übertragenes Signal tatsächlich weitergeleitet und an jeden Empfänger ohne Verzerrung abgegeben wird oder nicht. Obwohl Protokolle für eine Kollisionserfassung existieren, können sie beispielsweise nicht auf "verlorene" Signale, die unter Empfangsschwellenwerte absinken, oder auf eine Datenverfälschung reagleren, die die Gültigkeit des Signals nicht beeinflußt. In Ringsystemen kann der Ausfall entweder des Empfängers oder des Übertragers an einer einzigen Station das gesamte LAN zerstören, wenn nicht teure Umgehungsschaltungen vorgesehen sind. Wichtige Aufgaben der Erfindung sind es, diese und andere Unzulänglichkeiten zu überwinden und eine neue LAN-Topologle und ein System zu schaffen, die einen Mediumadapter aufweisen und besondere Vorteile haben.
• Schließlich waren die Kosten dafür, jede Station eines LAN mit den notwendigen Schnittstellen- und Adapterschaltungen zu versehen, ein begrenzender Faktor für eine weitverbreitete Annahme von LANs. Somit ist es eine weitere wichtige Aufgabe, die oben diskutierten Vorteile durch einen billigen Mediumadapter ohne teure oder komplizierte Hardware zu schaffen. Eine damit verbundene Aufgabe besteht darin, einen derartigen Adapter zu schaffen, der besonders zuverlässig ist, und der leicht in eine bestehende LAN-Installation eingefügt werden kann.
• Die Erfindung betrifft einen Mediumadapter zur Verwendung mit Standard-Ring- oder Stern-Ring-Schaltungsplänen. Jeder Mediumadapter eines derartigen Schaltungsschemas ist sowohl an einen ersten Eingangsabschnitt des Transmissionsmediums als auch an den nächsten nachfolgenden Ausgangsabschnitt des Transmissionsmediums angeschlossen. Der Mediumadapter weist Einrichtungen für den Empfang von Signalen von dem ersten Abschnitt sowie Einrichtungen für die Übertragung verschiedener oder identischer Signale an den nächsten nachfolgenden Abschnitt auf. Einrichtungen sind vorgesehen, die die Übertragungseinrichtungen nicht aufweisen, für ein wahlwcises Aufrechterhalten oder Unterbrechen der verzögerungsfreien Kontinuität einer Kommunikationsbahn von dem ersten Abschnitt zu dem nächsten nachfolgenden Abschnitt. Diese Ringunterbrechungseinrichtung weist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Paar von elektronischen Niedrigimpedanzschaltern auf. Einrichtungen wie beispielsweise elektronische Schalter koppeln oder isolieren die Übertragungseinrichtung wahlweise in bezug auf den nächsten nachfolgenden Abschnitt. Außerdem können Einrichtungen vorgesehen sein, die wahlweise eine Abschlußimpedanz in bezug auf den ersten Übertragungsmediumabschnitt koppeln oder isolieren.
• Die Erfindung besteht aus einem Mediumadapter, wie er in Anspruch 1 beschrieben wird.
• Im Betrieb haben die Mediumadapter mindestens einen ersten Ruhezustand, wobei die Ringunterbrechungseinrichtung eine verzögerungsfreie Kontinuität einer Kommunikationsbahn zwischen dem ersten und dem nächsten nachfolgenden Abschnitt aufrechterhält, während die Übertragerkopplungseinrichtung die Übertragungseinrichtung von dem Transmissionsmedium isoliert und die Kopplungseinrichtung der Abschlußimpedanz die Abschlußimpedanz von dem Transmissionsmedium isoliert. In dem Übertragungsbetriebszustand unterbricht die Ringunterbrechungseinrichtung die Übertragungsbahn an der Übertragungsstation, wobei der erste Mediumabschnitt von dem nächsten nachfolgenden Mediumabschnitt isoliert wird, während die Übertragerkopplungseinrichtung die Übertragungseinrichtung an den nächsten nachfolgenden Abschnitt koppelt und die Abschlußimpedanz an den ersten Abschnitt gekoppelt wird.
• Somit können bestehende Ringschaltungen, wie beispielsweise die 802.5-Token-Ring- Schaltung, verwendet werden, um Busprotokolle zu unterstützen. Durch Schaffung fakultativer Einrichtungen zur Erzeugung geeigneter Steuersignale, wie beispielsweise Kollisionserfassungssignale, können die gegenwärtigen Mediumadapter tatsächlich mit derartigen Schaltungsplänen in Verbindung mit bestehenden 802.3 CSMA/CD-Schnittstellenkarten verwendet werden, oder mit anderen 802.3, 802.4 oder weiteren Protokollen und Hardware.
• Indem bewirkt wird, daß jeder Mediumadapter gleichzeitig den Übertragungsbetriebszustand einnimmt, und indem geeignete Einrichtungen geschaffen werden, um die empfangenen Meldungen zurück zu dem nächsten nachfolgenden Abschnitt zu leiten, können die Mediumadapter der Erfindung zusätzlich außerdem standardmäßige Aktivringprotokolle und Hardware, wie beispielsweise den 802.5 Token-Ring, unterstützen. Einrichtungen können vorgesehen sein, die in Reaktion auf Steuercodes, die an jede Station abgegeben werden, wie beispielsweise über das Kommunikationssystem selbst verteilte Steuerworte, zwischen effektiven Topologien und Protokollen wählen. Somit kann eine einzige Installation wahlweise in verschiedenen Transmissionstopologien verwendet werden, wobei verschiedene Kommunikationsprotokolle unterstützt werden, ohne daß physikalische Modifikationen erforderlich sind.
• Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein grundlegendes Kommunikationssystem und bestimmte alternative Ausführungsformen davon darstellt, in denen die Erfindung verwendet wird;
• Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das das Kommunikationssystem aus Fig. 1 und die aktive Kommunikationsbahn sowie die Transmissionstopologle darstellt, wobei Station b in einem Übertragungsbetriebszustand ist;
• Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das das Kommunikationssystem aus Fig. 1 und die aktive Kommunikationsbahn sowie die Transmissionstopologie darstellt, wobei Station n in einem Übertragungsbetriebszustand ist;
• Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Kommunikationssystem darstellt, das ein Standard-Transmissionsmedium in Verbindung mit Mediumadaptern gemäß der Erfindung verwendet;
• Fig. 5 ist eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels des Mediumadapters der Erfindung, das beispielsweise in dem System der Fig. 4 verwendet werden kann; und
• Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Betriebsartensteuerschaltung, die mit der Erfindung eingesetzt werden kann.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Darstellungen bezeichnen, zeigt Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung eines Kommunikationssystems, das die Erfindung verwendet. Insbesondere ist ein Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise ein Local Area Network (LAN), dargestellt, das n Stationen oder Knoten hat. Die Knoten sind seriell durch individuelle Abschnitte 15 des Transmissionsmediums des Kommunikationssystems miteinander verbunden. Ein derartiges Medium kann beispielsweise eine abgeschirmte oder nichtabgeschirmte verdrillte Doppelleitung, ein Koaxialkabel oder eine optische Faser aufweisen.
• Ein Ring/Bus-Mediumadapter 10 ist an jeder Station vorgesehen, um eine Schnittstelle zu bilden und das physikalische Transmissionsmedium 15 an die Kommunikationseinrichtung (nicht dargestellt) anzuschließen, die sich an der Station befindet. LANs unterstützen heute im allgemeinen beispielsweise zahfreiche Formen von Computern und Datenverarbeitungseinrichtungen, sowie Telefon-, Video-, Facsimile-, Steuerungs- und andere Einrichtungen. Jede derartige Vorrichtung ist typischerweise dafür vorgesehen, Signale von dem Kommunikationssystem zu empfangen und Signale zur Übertragung über ein derartiges System abzugeben. Typische Schnittstcllen sind 802.3 AUI (Adapter Unit Interface), 802.4 DTE/DCE und 802.5 Leitungssignal-Schnittstellen. Derartige Schnittstellen sind typischerweise auf Schaltungskarten enthalten, die Schaltungen zur Unterstützung der erwünschten LAN-Protokolle aufweisen können.
• Jeder Mediumadapter 10 weist eine Einrichtung zum Empfangen von Signalen von dem Transmissionsmedium 15 und zum Abgeben der Signale an die zugehörige Einrichtung oder AUI auf, wie beispielsweise Empfänger 20 und Ausgangssignal 21. Jeder Mediumadapter weist außerdem eine Einrichtung zur Übertragung von Signalen über das Transmissionsmedium 15 auf, wie beispielsweise den Übertrager 30, der Eingangssignale 31 von der angeschlossenen Einrichtung für eine Übertragung an andere Stationen empfängt. Die Empfangs- und Übertragungseinrichtungen können geeignete Modems für eine Trägerfrequenztransmission aufweisen. Einrichtungen 22 sind vorgesehen, um die Empfangseinrichtung an das Transmissionsmedium 15 zu koppeln, während Einrichtungen 32 vorgesehen sind, um die Übertragungseinrichtung an das Transmissionsmedium 15 zu koppeln.
• Jeder Ring/Bus-Mediumadapter weist weiterhin Einrichtungen auf, die die Kontinuität des Transmissionsmediums 15 wahlweise aufrechterhalten oder unterbrechen. Eine Ringunterbrechungseinrichtung 50(i) in Verbindung mit dem Mediumadapter 10(i) erzeugt beispielsweise mindestens zwei Betriebszustände. In einem ersten Zustand, der den Ring aufrechterhält, liefert die Ringunterbrechungseinrichtung 50(i) eine Verbindung zwischen dem Ausgangsende des Transmissionsmediumabschnitts 15(i-1) (der den Mediumadapter 10(i-1) mit dem Mediumadapter 10(i) verbindet) und dem Eingang des Transmissionsmediumabschnitts 15(i) (der den Mediumadapter 10(i) mit dem nächsten nachfolgenden Mediumadapter 10(i+1) verbindet). Wenn alle Ringunterbrechungseinrichtungen 50 a bis n in dem ersten Zustand sind, ist die erzeugte Transmissionsbahn somit ein ununterbrochener Ring. Wenn sich jede Ringunterbrechungseinrichtung 50(i) in dem ersten Zustand befindet, werden weiterhin die von dem Transmissionsmediumabschnitt 15(i-1) empfangenen Signale direkt an den Eingang des Mediumabschnitts 15(i) angelegt.
• Jede Ringunterbrechungseinrichtung (50) liefert weiterhin einen zweiten Zustand, der den Ring unterbricht. Insbesondere wenn sich eine Ringunterbrechungseinrichtung 50(i) in dem zweiten Zustand befindet, ist der Eingang zu dem Transmissionsmediumabschnitt 15(i) von dem Ausgang des vorherigen Mediumabschnitts 15(i-1) isoliert. Signale, die von dem Netzwerkadapter 10(i) empfangen werden, werden nicht an die nachfolgenden Knoten übertragen, und der Transmissionsring ist unterbrochen. Wenn sich irgendeine der Ringunterbrechungseinrichtungen 50 in dem zweiten Zustand befindet, ist die Ringtransmissionstopologie somit unterbrochen, und es wird eine Bustransmissionstopologie erzeugt. Der Bus beginnt und endet an dem Knoten, der mit der Ringunterbrechungseinrichtung 50 verbunden ist, die sich wie beschrieben in dem zweiten Zustand befindet, wodurch ein Kommunikationsbus in der Form einer Schleife derart gebildet wird, daß die betroffene Station sowohl über das Transmissionsmedium 15 übertragen als auch ihre eigene Übertragung von diesem empfangen kann. Diese Eigenschaften werden unten ausführlicher in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 diskutiert.
• Figur 1 zeigt weiterhin ein bevorzugtes alternatives Ausführungsbeispiel für einen Mediumadapter 10, der weiterhin eine Abschlußimpedanz 25 sowie eine Einrichtung 23 für eine wahlweise Kopplung der Abschlußimpedanz 25 an den Ausgang des nächsten vorhergehenden Mediumabschnitts 15 aufweist. Für Transmissionsmedien aus Metall ist es wünschenswert, eine Abschlußimpedanz vorzusehen, die zu der Impedanz des Mediums selbst paßt, um Signalreflexionen zu verhindern. Die Betriebsweise der Abschlußimpedanz 25 und der Kopplungseinrichtung 23 wird unten ausführlicher in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 diskutiert.
• Figur 1 zeigt weiterhin fakultative Wandler 38, 39. Wie zuvor erwähnt wurde, kann die Erfindung mit jedem gängigen Transmissionsmedium verwendet werden. Wenn dieses Medium ein elektrisches Medium ist, wie beispielsweise eine verdrillte Doppelleitung oder ein Koaxialkabel, werden alle Signale in elektrischer Form geleitet und verarbeitet. Beispielsweise können die Ringunterbrechungseinrichtungen 50 arbeiten, indem die zugehörigen Transmissionsmediumabschnitte 15(i-1) und 15(i) elektrisch angeschlossen oder isoliert werden. Wenn das Transmissionsmedium 15 eine optische Faser aufweist, können die Ringunterbrechungseinrichtungen 50 für eine optische Verbindung oder Isolierung des entsprechenden Mediumabschnitts sorgen. Wenn eine optische Verbindung, wie beispielsweise der Abschnitt 15b, erwünscht ist, kann der Wandler 38 an dem Mediumadapter 10b alternativ ein elektrisch-nach-optisch-Wandler sein, während ein entsprechender optisch-nach- elektrisch-Wandler 39 an dem Mediumadapter 10c vorgesehen sein kann. Somit können unterschiedliche Medien verwendet werden, entweder für sich allein oder gemischt mit anderen. Andere Kommunikationsmedien, wie beispielsweise Wellenieiter, können ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise kann eine nicht abgcschirmte verdrillte Paarleitung des Standards #26 oder #24 B & S American Wire Gauge verwendet werden, wie sie gewöhnlich für Telefonverbindungen verwendet wird, indem zwei Paare an jeder Station vorgesehen werden. Somit können das vorliegende System und die Adapter 10 mit einer Ausgangsschaltung für Starlan-(Warenzeichen)-(802.3 1base5)-Installationen verwendet werden, indem Schleifenverbindungen zwischen Leitungsschieifen anstelle der typischen aktiven Starlan-Buchse oder des Servers vorgesehen sind. Es kann auch eine bestehende 2-Koaxialkabel-Kopfenden- Busschaltung (2-coaxial cable head-ends bus wiring) verwendet werden, indem das "Schwanz"-Ende ("tail" end) geschlossen wird, um eine geschlossene Bahn in dem Ruhezustand zu erzeugen. Diese Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung, und sie sind nicht begrenzend oder erschöpfend.
• Die oben beschriebenen Mediumadapter 10 und das Kommunikationssystem sind nicht auf ein spezielles Kommunikationsprotokoll begrenzt. Tatsächlich kann das dargestellte System mit angeschlossenen Stationseinrichtungen verwendet werden, die mehrere Protokolle verwenden. Wie es ausführlicher in Verbindung mit Fig. 5 diskutiert wird, können die Mediumadapter 10 beispielsweise in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer angeschlossenen Einrichtung verwendet werden, die ein AUI unterstützendes IEEE 802.3 CSMA/CD Protokoll hat. In einem derartigen System wird eine Kollisionserfassung typischerweise durch Schaltkreise bestimmt, die in bestehenden Sender-Empfängern enthalten sind, wie beispielsweise Standard 802.3 10base5 oder 10base2 (z.B. Ethernet) Sender-Empfängern mit einer Durchschnittssignalspannungsüberwachung. Die vorliegende Erfindung ersetzt das physikalische Medium sowie Sender-Empfänger in derartigen bekannten Systemen, und sie kann fakultative Einrichtungen 60 vorsehen, die Kollisionen erfassen und ein Statussignal 61 erzeugen, das an Standard 802.3 Schnittstellen abgegeben wird, wenn eine Kollision nachgewiesen wird.
• Die Betriebsweise der Erfindung wird jetzt unter Bezughahme auf die Figuren 1, 2 und 3 verständlich. Die Figuren 2 und 3 zeigen das Kommunikationssystem aus Fig. 1 in einer identischen physikalischen Form. Wie zuvor beschrieben wurde, ist das Transmissionsmedium 15 kontinuierlich und bildet einen vollständigen Ring, wenn sich alle Ringunterbrechungseinrichtungen 50 in ihrem jeweiligen ersten Zustand befinden. Zur gleichen Zeit koppeln Empfängerkopplungseinrichtungen 22 die Empfänger 20 an das Transmissionsmedium 15, so daß jede Station das Kommunikationssystem über ein Ausgangssignal 21 überwachen kann, das von dem zugehörigen Mediumadapter 10 geliefert wird. Für die Zwecke der folgenden Diskussion kann dieses als der Ruhezustand oder -Modus des Kommunikationssystems und der individuellen Mediumadapter betrachtet werden.
• Wenn der Ruhezustand vorliegt, sind die Übertragungseinrichtungen, wie beispielsweise die Übertrager 30, weiterhin von dem Transmissionsmedium 15 durch die Übertragerkopplungseinrichtungen 32 isoliert. Die Übertragungseinrichtung kann jede beliebige Anzahl bekannter Einrichtungen zum Aufbringen von Signalen auf das Transmissionsmedium aufweisen. Beispielsweise kann sie eine gesteuerte Spannungsquelle zum Aufbringen von Basisbandsignalen auf das Transmissionsmedium aufweisen, oder sie kann ein Trägerfrequenzmodem aufweisen, wie beispielsweise einen Kabelsystem-RF-Fernsehsender zur Unterstützung einer Breitbandübertragung. Derartige Übertragungseinrichtungen haben typischerweise eine niedrige Ausgangsimpedanz, wenn sie ausgeschaltet sind, die Energie von der Übertragungsbahn ableiten und das entlang des Netzwerks übertragene Signal dämpfen kann. Somit sorgt die Übertragerkopplungseinrichtung 32 für eine hohe Impedanzisolation der Übertrager 30, um die gewünschte Signalbahn mit niedriger Dämpfung aufrechtzuerhalten.
• Während des Ruhezustands sind die Abschlußimpedanzen 25 durch Abschlußimpedanzkopplungseinrichtungen 23 in ähnlicher Weise isoliert, so daß Energie nicht abgeleitet oder auf dem Transmissionsmedium 15 gedämpft wird.
• Viele bekannte Systeme koppeln Empfänger mit Hilfe von Impedanzanpassung und Abgriffsstellen für eine Energieaufteilung an das Transmissionsmedium. Derartige Abgriffsstellen bewirken Verluste von 12 bis 8 db an jeder Verbindung, wodurch ein Übertrager mit einem höheren Niveau für ein gegebenes Leitungssignalniveau benötigt wird. Im Gegensatz dazu schafft die Erfindung eine Kopplung niedriger Impedanz, wodurch sich kein Verlust zwischen dem Übertrager und der Leitung und zwischen der Leitung und dem Empfängereingang mit hoher Impedanz ergibt. Da das Signal einen Verlust an der Energieaufteilungsabgriffsstelle vermeidet, kann die erhöhte Verstärkung dazu verwendet werden, zusätzliche Verluste von einer Verwendung hoher Frequenzen oder einer erhöhten Anzahl an Stationen zu verschieben.
• Im Gegensatz zu normalen Ringkonfigurationen, bei denen jeder Knoten aktiv ist, können die Mediumadapter der Erfindung im Ruhezustand der Busbetriebsart in bevorzugten Ausführungsbeispielen das Kommunikationssignal passiv fortpflanzen. Somit werden die Übertragungszeiten verringert und die Zuverlässigkeit erhöht, indem mehrere Empfänger und Übertrager eliminiert werden.
• Wenn eine Station übertragen mochte, wird die Transmissionstopologie des Kommunikationssystems durch den Betrieb der Ringunterbrechungseinrichtungen 50 verändert. Fig. 2 stellt eine Kommunikation über Station b dar. Die sich ergebende Übertragungsbahn oder Topologie sowie alle Einrichtungen und Signale, die während der Übertragung aktiv sind, sind durch verstärkte Linien hervorgehoben. Diejenigen Einrichtungen und Signale, die nicht aktiv sind, oder die von der aktiven Kommunikationsfunktion isoliert sind, sind weggelassen oder abgeschwächt dargestellt.
• Wenn die an den Mediumadapter 10b angeschlossene Einrichtung ein Signal an eine andere angeschlossene Station übertragen möchte, liefert sie die Daten an den Mediumadapter 10b. Der Adapter schaltet dann von seinem Ruhezustand um in seinen zweiten Betriebszustand, nämlich den Übertragungsmodus oder -Zustand. In diesem Übertragungszustand ist die Ringunterbrechungseinrichtung 50b in ihren zweiten, den Ring unterbrechenden Zustand geändert, wodurch der Ausgang des Mediumabschnitts 15 von dem Eingang des Abschnitts 15b isoliert ist. Dadurch wird der Ring an dem Mediumadapter b unterbrochen, was in einer Signalbahn resultiert, die eine Bustopologie hat und nicht länger einen kontinuierlichen Ring bildet. Die Übertragerkopplungseinrichtung 32b verbindet den Übertrager 30b mit dem Quellenende des sich ergebenden Bus, welches der Eingang zu dem Transmissionsmediumabschnitt 15b ist, wie es dargestellt ist. Alle anderen Stationen bleiben in ihren jeweiligen Ruhezuständen, so daß das von dem Übertrager 30b übertragene Signal aufeinanderfolgend über alle Transmissionsmediumabschnitte 15 und durch alle Mediumadapter 10 übertragen wird. An jedem Mediumadapter wird der entsprechende Empfänger 20 an den Bus gekoppelt (22), so daß jede Station die übertragene Nachricht empfängt.
• Da der Ruhezustandsring nur durch die Ringunterbrechungseinrichtung 50b unterbrochen ist, sind sowohl das Quellenende als auch das Anschlußende des resultierenden Busses an dem Mediumadapter 10b angeordnet. Das Quellenende ist über die Kopplungseinrichtung 32b mit niedriger Impedanz an den Übertrager angeschlossen und benötigt daher keinen zusätzlichen Abschluß, um Reflexionen zu verhindern. Wenn sich die Ringunterbrechungseinrichtung 50b jedoch in ihrem zweiten Zustand befindet, ist das Anschlußende 26 des resultierenden Busses offen und nicht abgeschlossen. Um einen Signalabfall und eine Reflexion zu verhindern, sind Einrichtungen zum Anlegen einer geeigneten Abschlußimpedanz 25b an das Anschlußende 26 vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel koppelt die Kopplungseinrichtung 23 der Abschlußimpedanz die Abschlußimpedanz 25b an das Anschlußende 26, wenn sich der Mediumadapter 10b in seinem Übertragungsmodus befindet.
• Der Empfänger 20b ist vorzugsweise ebenfalls an den Bus gekoppelt (22b), so daß der Mediumadapter 10b und die angeschlossene Einrichtung an der Station b das System für ihre eigene Übertragung überwachen kann. Wie es ausführlicher in Verbindung mit Fig. 5 diskutiert wird, liefert dieses einen besonderen Vorteil. In normalen Busnetzwerken kann eine Übertragungsstation den Bus für Kollisionen überwachen, die einen nicht erfolgreichen Übertragungsversuch angeben. Es können jedoch Fehler auf dem Bus auftreten, die einen zuverlässigen Empfang durch afle Stationen verhindern ohne eine nachweisbare Kollision zu erzeugen, wie beispielsweise eine übermäßige Dämpfung. Dieses gilt selbst auf Kopfende-Bussen aus zwei Kabeln für Stationen, die bezüglich des Kopfendes entfernt von dem Übertrager angeordnet sind.
• Im Gegensatz dazu schafft das vorliegende Busnetzwerk einen kontinuierlichen Schleifenkommunikationsbus, bei dem eine Station ihre eigene Übertragung überwachen kann, nachdem das Signal durch das gesamte Netzwerk gelaufen ist. Da die Schleife passiv ist, ist das von dem Empfänger 20b empfangene Signal nur dann eine genaue Darstellung des übertragenen Signals, wenn das an jedem dazwischenliegenden Netzwerkadapter vorhandene Signal gleichermaßen gültig war. Jede Unterbrechung oder übermäßige Dämpfung in dem Netzwerk verhindert, daß das Signal zurückkehrt. Somit schafft die Erfindung eine Betriebsweise, durch die eine Übertragungsstation kontrollieren kann, daß ihr Signal exakt an jede andere Station in dem Netzwerk abgegeben wurde. Da die Mediumadapter 10 Empfänger mit einer hohen Eingangsimpedanz ohne mit Verlust behafteten Kopplern verwenden, besteht eine sehr große Wahrscheinlichkeit, daß der Empfang einer gültigen Rücklaufnachricht auch einen gültigen Empfang durch jede verbleibende Station angibt. Während eine derartige Kontrolle auch bei bestehenden aktiven Netzwerken möglich sein kann, sorgt das vorliegende Kommunikationssystem für eine derartige kontrollierbare Zuverlässigkeit in einem passiven Transmissionsmedium ohne eine große Anzahl aktiver Verstärker.
• Wenn die Station b ihre Übertragung beendet hat, kehrt der Mediumadapter 10b in seinen ersten Zustand, den Ruhezustand, zurück. Die Ringunterbrechungseinrichtung 50b kehrt in ihren ersten Zustand zurück, die Kopplungseinrichtung 32b isoliert den Übertrger 30b von dem Übertragungsmedium 15, und die Abschlußimpedanz 25b wird durch die Kopplungseinrichtung 23b von dem Übertragungsmedium 15 isoliert. Der Empfänger 20b bleibt an das Übertragungsmedium gekoppelt. Somit wird das System in seinen Ruhezustand zurückgeführt, und es ist bereit, eine weitere Übertragung zu verarbeiten.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und durch Vergleich der darin hervorgehobenen aktiven Übertragungsbahn mit der hervorgehobenen und vorher in Verbindung mit Fig. 2 diskutierten aktiven Bahn wird jetzt eine besondere Eigenschaft der Erfindung dargestellt. In Fig. 3 möchte speziell die Station n ein Signal an das Netzwerk übertragen. Der Mediumadapter 10n geht daher in seinen zweiten Zustand, den Übertragungszustand, über, und die Ringunterbrechungseinrichtung 50n unterbricht den Ring wie dargestellt an dem Knoten n. Dadurch ergibt sich wiederum eine Bustopologie, jedoch beginnt und endet der Bus jetzt an der Station n anstelle der Station b. Somit unterscheidet sich das vorliegende System vollständig von bekannten Schleifen- oder Bus-Kommunikationssystemen, in denen die Start- und Endpunkte festgelegt sind. Im Gegensatz dazu unterscheidet sich die Transmissionstopologie des durch die Erfindung geschaffenen Systems von jeder entsprechenden Übertragungsstation, und Schleifenkommunikationsverbindungen über einseitig gerichtete Busse, die passend für jede Station vorgesehen sind, werden geschaffen, ohne daß eine zentrale Steuerungseinrichtung notwendig ist. Dadurch werden die zuvor in Verbindung mit Fig. 2 diskutierten Vorteile an jeder Station erzielt.
• Zusätzlich zu den verschiedenen oben beschriebenen Vorteilen ermöglicht die Verwendung von Mediumadaptern 10 Schaltungsschemata mit einer Standard-Ringmedium-Topologie, um Kommunikationssysteme zu schaffen, die die diskutierten Vorteile und Eigenschaften haben. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist beispielsweise ein spezielles bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt, das die Verwendung der Mediumadapter 10 mit einem Schaltungsschema zeigt, das normalerweise zur Unterstützung des IEEE 802.5 Token-Ring-Protokolls vorgesehen ist, wie beispielsweise eines IBM Token-Ring-Netzwerks.
• Die Schaltungsarchitektur für das IBM Token-Ring-Netzwerk ist typischerweise eine Stern-Ring-Konfiguration. Alle Stationen sind mit einem von mehreren möglichen Schaltungskonzentratoren 70 verdrahtet. Leitungsschleifen 19 erstrecken sich von dem Schaltungskonzentrator 70 zu einzelnen Stationsstandorten, wie beispielsweise Wandauslässen oder Bodenverbindungsstellen, an denen Verbinder 68 für eine Anbringung der Stationseinrichtungen und Adapter vorgesehen sind. Die Leitungsschleifen bilden getrennte Sende- und Empfangsbahnen, um eine einseitig gerichtete Ringkommunikation zu unterstützen, vorzugsweise über zweifache abgeschirmte Paare. Die Leitungschleifen sind im allgemeinen Einzel- Einführungsleitungen (single drop) und sind seriell über Verbindungen 71, 72 oder 74 innerhalb der Schaltungskonzentratoren 70 verbunden, um eine kontinuierliche Bahn zu bilden. Wenn nur ein Schaltungskonzentrator verwendet wird, kann die Schleife im Inneren durch die Bahn 78 geschlossen sein. Wenn zusätzliche Schaltungskonzentratoren an anderen Stellen erwünscht sind, verbinden Eingangs- und Ausgangsverstärker 77, 76 den Konzentrator 70 über serielle Verbindungen mit den anderen, um eine geschlossene Schleife zu bilden, wie es schematisch durch die Bahn 79 dargestellt ist.
• Da das Standard 802.5-Protokoll eine Ring-Topologie benötigt, sind Einrichtungen vorgesehen, die eine kontinuierliche Bahn gewährleisten. An den Stationsstandorten können Umgehungsleitungen 69 verwendet werden, wie beispielsweise Leitungsschleifen oder selbstschließende Verbinder. Alternativ können Umgehungsschalter 72, 74 vorgesehen sein, die die nicht verwendeten Schaltungskonzentratorausgänge in einen Nebenschluß schalten. In dem bevorzugten IBM Token-Ring-Netzwerk ist für jede Schaltungsschleife eine Fernverbindungseinheit (trunk connection unit = TCU) 75 vorgesehen, die ein Zwischensschaltungsrelais 74 aufweist, das durch eine Phantomantriebsschaltung 67 in der angeschlossenen Einheit aktiviert wird, die eine Gleichstromspannung über die Eingangs- und Ausgangsschaltungen der Leitungsschleife 19 anlegt. Weitere Details des IBM Token-Ring-Netzwerkes und anderer Schaltungsschemata sind bekannt (vgl. z.B. IEEE NETWORK, Vol. 1, Nr. 1, Januar 1987; ANSI/IEEE Std. 802.5 (1985)).
• Die Betriebsweise eines derartigen installierten Systems mit Mediumadaptern 10 gemäß der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Für eine Basisbandkommunikation über die abgeschirmte Paarleitung kann die Übertragungseinrichtung einen zweifachen Spannungsübertrager 30 mit niedriger Impedanz aufweisen. Eine Einrichtung 32 zur Isolierung des Übertragers 30 ist als ein Paar von Schaltern dargestellt, die in dem Ruhezustand normalerweise offen sind, wie es in Verbindung mit dem Mediumadapter d gezeigt ist. Eine Einrichtung 23 zur Kopplung der Abschlußimpedanz 25 ist ebenfalls dargestellt, wobei sie einen Schalter aufweist, der in dem Ruhezustand normalerweise offen ist. Eine Ringunterbrechungseinrichtung 50 ist als ein Paar von Schaltern dargestellt, die eine Brücke zwischen den Sende- und Empfangspaaren in der Leitungsschleife 19 bilden, wobei diese Schalter in dem Ruhezustand normalerweise geschlossen sind.
• Der Mediumadapter 10f ist in seinem Übertragungsmodus dargestellt, wobei der Übertrager 30f über Übertragerkopplungseinrichtungen 35f, die in ihrem Übertragungszustand sind, funktionell an das Transmissionsmedium (das Sendepaar der Leitungsschleife 19) gekoppelt ist. Die Ringunterbrechungseinrichtung 50f befindet sich in ihrem zweiten Zustand, dem Ringunterbrechungszustand, so daß die Sende- und Empfangspaare der Leitungsschleife 19f unterbrochen sind und nicht länger eine Schleife bilden. Somit wird eine Transmissionsbahn gebildet, die eine Bus-Topologie hat und an der Station f beginnt und endet. Alle angeschlossenen Stationen (d, e) in ihrem Ruhezustand, sowie die Station f selbst, empfangen das von der Station f übertragene Signal 31f.
• Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Mediumadapters 10, der mit dem beispielsweise in Fig. 4 beschriebenen System verwendet werden kann. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann die Einrichtung 32 zur Isolierung der Übertragungseinrichtung 30 Schalterelemente 90f, 90g aufweisen. In einem System, das bei 10 Mbs arbeitet, sollten die Schaltzeiten in einem Bereich von 0,15 bis 0,3 Mikrosekunden liegen, um ein Schalten innerhalb einer erwünschten kurzen Zeitspanne, wie beispielsweise 1,5 bis 3 bits des Synchronisationssignals, zu erzielen. Um eine wirksame Kopplung zu schaffen, sollte die Kopplungseinrichtung 32 zusätzlich vorzugsweise eine niedrige Impedanz haben, insbesondere in Bezug auf die Impedanz des Übertragungsmediums. Zusätzlich müssen die Schalter geeignete Frequenzcharakteristika haben, um Signale bei den erwarteten Frequenzen zu verarbeiten. Elektronische Sperrschicht-FET-CMOS-Schalter werden in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet, wie beispielsweise das Harris-Teil No. HI-5047A oder dessen Äquivalent. Solche Festkörperschalter haben einen EIN-Widerstand (typischerweise 25 Ohm), der geringer ist als die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung (150 Ohm für ein abgeschirmtes Paar). Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung derartiger Einrichtungen begrenzt ist. Es können auch andere Kopplungseinrichtungen verwendet werden, die die gewünschten Charakteristika haben. Beispielsweise können in Breitbandanwendungen PIN-Dioden in der in Fachkreisen bekannten Weise verwendet werden, um die gewünschte Kopplungsfunktion zu liefern.
• Getrennte Kopplungseinrichtungen, wie beispielsweise die Schaltelemente 90f und 90g, sind vorzugsweise für jeden Ausgangsleiter auf dem Übertrager 30 vorgesehen, um eine ausgeglichene Übertragungsleitung zu erhalten. Insbesondere ist eine abgeschirmte Paarleitung ein ausgeglichenes Medium, das für jeden Leiter eine gleiche Impedanz gegen Masse hat. Durch die Verwendung ähnlicher Kopplungseinrichtungen 32 für jeden Leiter des Paares wird die ausgeglichene Eigenschaft aufrechterhalten, wobei die Signalstrahlung und Suszeptibilität auf den Empfang eines externen Rauschens reduziert wird. Wenn isolierende Transformatoren, wie beispielsweise Baluns, verwendet werden, kann ein einziger Schalter, der einen Ausgangsleiter des Übertragers koppelt, verwendet werden, ohne daß das Medium einseitig belastet wird. Die Kopplungseinrichtung 32 kann in der Übertragungseinrichtung enthalten sein, wie beispielsweise einer geschalteten Spannungsquelle, die Schaltelemente innerhalb des Übertragers selbst enthält, so daß der Übertrager eine geeignete hohe Impedanz im ausgeschalteten Zustand aufweist.
• Ein repräsentativer Festkörperschalter der beschriebenen Art ist als Element a der Schalterkomponente 90 dargestellt. Der Isolator 92 isoliert den Steuereingang von den MOS-Gates 91, um einen Schutz gegen elektrostatische Entladung zu bilden.
• In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Ringunterbrechungseinrichtung 50 Schalterelemente 90a bis 90d auf. Zwei Schalterelemente werden in Parallelschaltung zwischen jedem Eingangs- und dem entsprechenden Ausgangsleiter der verdrillten Paare der Leitungsschleife 19 verwendet, um die Impedanz zu reduzieren, die durch die Ringunterbrechungseinrichtung 50 jedes Mediumadapters 10 bewirkt wird. In ähnlicher Weise können alternative Einrichtungen verwendet werden.
• Schließlich wird eine Abschlußimpedanz-Kopplungseinrichtung 23 durch das Schaltelement 90e gebildet, obwohl andere Kopplungseinrichtungen in ähnlicher Weise verwendet werden können. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel für die Verwendung mit zweifach abgeschirmten Paarkabeln, die typischerweise eine Impedanz von 150 ± 15 Ohm haben, beträgt die Abschlußimpedanz 25 150 Ohm. Die Abschlußimpedanz 25 kann wählbar oder variabel ausgebildet sein, um es zu ermöglichen, daß ein einziger Adapter 10 mit unterschiedlichen Medien verwendet wird, die verschiedene charakteristische Impedanzen haben. Die Kopplungseinrichtung 23 kann alternativ für beide Anschlüsse der Abschlußimpedanz 25 an den Mediumabschnitt 15 ausgebildet sein.
• Ein Standard-Ausführungsbeispiel der 802.5 Phantom-Antriebsschaltung ist als Einrichtung 95 dargestellt, die in Übereinstimmung mit bekannten 802.5 TCU-Spezifikationen Gleichstromspannungen an die Leitungsschleife 19 anlegt. Wenn der Mediumadapter 10 zur Verwendung mit Systemen vorgesehen ist, die die Bypass-Eigenschaft der TCU nicht aufweisen, kann die Einrichtung 95 weggelassen werden. Verbindungsstecker (nicht dargestellt) können verwendet werden, um den Mediumadapter 10 an die Transmissionsmediumabschnitte 15 anzuschließen, oder in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Mediumadapter in dem Anschlußstecker enthalten sein.
• Während eines normalen Betriebs kann zu einer Zeit nur ein einziger Mediumadapter 10 in seinem Übertragungsmodus sein, wenn alle Stationen das übertragene Signal empfangen sollen. Wenn zwei oder mehr Mediumadapter in ihrem Übertragungsmodus sind, wird eine entsprechende Anzahl linearer Busse erzeugt, wobei jeder an der nächsten nachfolgenden Übertragungsstation endet. Um eine genaue Kommunikation sicherzustellen, können verschiedene Bussteuerprotokolle mit dem vorliegenden System verwendet werden, einschließlich einem Token-Durchlauf (z.B. IEEE 802.4), der gleichzeitige Übertragung verhindert, sowie den CSMA/CD (zB. IEEE 802.3) Schemata, die Kollisionen erfassen, so daß eine Rückübertragung vollzogen werden kann, wie es benötigt wird. Dieses ist eine sehr spezielle Eigenschaft des besonderen offenbarten Kommunikationssystems, da keine bekannte alternative Konfiguration eines vollkommen passiven Mediums mit Verlust sowohl Token- als auch Konkurrenzbetrieb-Bus-Protokolle unterstützen kann.
• Das bevorzugte Ausführungsbeispiel unterstützt ein CSMA/CD-Protokoll entsprechend den IEEE 802.3-Standards. Insbesondere überwacht jede Station das Transmissionsmedium 15, wenn der Ruhezustand vorliegt, und sie kann nur in den Transmissionszustand übergehen, wenn das Medium ruhig ist. Einrichtungen 60 zur Erfassung von Kollisionen sind vorgesehen, die auftreten, wenn ein zweiter Adapter in den Übertragungsmodus übergeht, bevor die bestehende Aktivität eines ersten Adapters erfaßt worden ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Kopie des Kopfes der übertragenen Nachricht in dem Puffer 81 gespeichert für einen Vergleich durch den Vergleicher 80 mit dem Signal, das von der übertragenden Station von dem Bus nach einer Ausbreitungsverzögerung empfangen wird, die dem Transmissionsmedium innewohnt. Wenn das empfangene Signal identisch mit dem übertragenen Signal ist, war die Übertragungsbahn vollständig und alle angefügten Mediumadapter 10 hatten Zugang zu dem übertragenen Signal. Andere Verfahren eines Vergleichs der Nachricht können in ähnlicher Weise verwendet werden, wie beispielsweise ein Vergleich der "Kennzeichnungen" digitaler Daten durch den Vergleich zyklischer Redundanzkontrollen (cyclic redundancy checks = CRC) der übertragenen und der empfangenen Daten.
• Wenn jedoch eine andere Station gleichzeitig eine Übertragung versuchen würde, würde die sich ergebende Topologie zwei linearen Bussen gleichen, und nicht der gewünschten Schleife, und das übertragene Signal würde nicht zurückkehren. Diese Gegebenheiten werden von dem Vergleicher 80 erfaßt, und ein Kollisionssignal 85 wird erzeugt, das beispielsweise an 802.3 CSMA/CD AUI-Karten in den angeschlossenen Computerarbeitsstationen abgegeben werden kann. Somit können bestehende 802.5-Schnittstellen in Verbindung mit einer installierten Standard 802.5-Schaltung verwendet werden. In einer derartigen Anordnung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, ersetzen die Mediumadapter 10 die Koaxialkabel-Sender-Empfänger, die typischerweise mit 802.3 Koaxialkabel-Bussen verwendet werden.
• Um in einen Transmissionsmodus umzuschalten, muß der Mediumadapter 10 wissen, daß eine Übertragung von der angeschlossenen Einrichtung erwünscht wird. Dieses kann dadurch bewerkstelligt werden, daß ein getrenntes Datensignal gebildet wird, obwohl der Bedarf an Steuerleitungen zwischen der Einrichtung und dem Adapter 10 vorzugsweise reduziert werden soll. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist daher ein Signaldetektor 96 vorgesehen, der feststellt, wann ein Eingangssignal 31 von der angeschlossenen Einrichtung geliefert worden ist. Wenn kein Signal vorhanden ist, ist das Zustandssteuersignal 97 "low", so daß die Übertragerkopplungsschalter 90f, 90g und der Abschlußimpedanzkopplungsschalter 90e jeweils in ihrem normalen, offenen Zustand sind. Der Inverter 84 liefert ein "high"-Signal an die Ringunterbrechungsschalter 90a bis 90d, so daß diese in ihrem normalen, geschlossenen Zustand sind. Wenn ein Datensignal erscheint, wird das Zustandssteuersignal 97 "high", und es bewirkt, daß alle zuvor genannten Schalter in ihre Übertragungszustände gehen. Aufgrund der niedrigen Impedanz der Übertragungsbahn wird weniger übertragene Leistung für eine Kommunikation benötigt, so daß der Signaldetektor 96 eine ausreichende Leistung von dem Ausgang des Übertragers 30 ableiten kann, um die Schalter anzutreiben, ohne die Systemleistung zu beeinträchtigen.
• Weiterhin kann ein externes Betriebsartenwahlsignal 82 vorgesehen sein, entweder in Verbindung mit dem Signaldetektor 96 mittels einer Steuereinrichtung, wie beispielsweise einem OR-Gatter 83, oder alleine. Wenn das Betriebsartenwahlsignal 82 in der dargestellten Anordnung "high" ist, wird der Mediumadapter 10 in seinen Übertragungsmodus gezwungen, unabhängig davon, ob Eingangsdaten vorliegen.
• Indem alle angeschlossenen Mediumadapter 10 mit einer derartigen Auswahlschaltung versehen sind, können die Mediumadapter 10 der Erfindung alternativ für eine aktive Ringtopologiekommunikation ohne physikalische Veränderungen an dem System verwendet werden. Insbesondere wenn ein "high"-Betriebsartenwahlsignal 82 an jeden Adapter 10 abgegeben wird, wird jeder Übertragungsmediumabschnitt 15 isoliert. Alle verbindenden Abschnitte werden durch Abschlußimpedanzen 25 abgeschlossen, kontinuierlich an den Übertrager 30 des vorhergehenden Mediumadapters 10 angeschlossen und an den Empfänger 20 des nächsten nachfolgenden Mediumadapters 10 gekoppelt. Indem eine geeignete Signalverarbeitung in der angeschlossenen Einrichtung geschaffen wird, so daß ein empfangenes Signal in einer Weise zurück zu dem Übertrager geleitet wird, wie sie bei aktiven Standard-Ringnetzwerken üblich ist, wie beispielsweise dem IBM Token-Ring-Netzwerk, wird ein System geschaffen, das die Vorteile sowohl der aktiven Ringarchitektur als auch der passiven Busarchitektur hat. Somit können die Mediumadapter 10 der vorliegenden Erfindung alternativ dafür verwendet werden, die IEEE 802.5 Token-Ring-Standards oder jedes andere aktive Ringprotokoll vollständig zu unterstützen.
• Diese Wahl der permanenten Übertragungsbetriebsart durch das Betriebsartenwahlsignal 82 kann in mehreren verschiedenen Weisen durchgeführt werden. Ein Schalter oder eine andere Statuswahleinrichtung kann mit jedem Mediumadapter 10 vorgesehen sein, der durch den Installateur semi-permanent konfiguriert sein kann. Somit kann ein einziger Adapter mehrere Funktionen erfüllen, und er kann bei Bedarf einer Änderung neu konfiguriert werden. Eine derartige Auswahl kann auch durch ein Steuersignal von der angeschlossenen Einrichtung bewirkt werden, entweder durch Hardware- oder Software-Verfahren, wie sie in Fachkreisen bekannt sind.
• Die Mediumadapter 10 schaffen auch ein vollständig anpaßbares Kommunikationssystem, das nach Belieben durch Steuerbefehle neu konfiguriert werden kann. Das empfangene Signal kann beispielsweise für ein einziges Steuerwort überwacht werden, das den gewünschten aktiven Modus des Mediumadapters 10 auswählt. Wenn das Steuerwort durch irgendeine aus gewählte Station auf dem Netzwerk verteilt wird, bewirkt es, daß die Stationen zu einem gewählten Zeitpunkt oder bei Auftreten eines ausgewählten Ereignisses in den gewünschten Modus wechseln.
• Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Betriebsartensteuerung 45. Der Puffer 46 bringt die empfangenen Daten in eine nicht serielle Form (diserialize). Ein Taktsignalgeber 47 ist vorgesehen, um den Puffer mit den empfangenen Daten 21 zu synchronisieren. Die Steuerung 49 vergleicht die empfangenen Daten dann mit einem Satz von Steuercodes 44. Die Steuerung 49 kann beispielsweise einen Mikroprozessor aufweisen, und die Steuercodes können in einem Permanentspeicher gespeichert sein. Wenn ein Steuercode empfangen wird, erzeugt die Steuerung 49 das geeignete Betriebsartenwahl-Ausgangssignal 82. Außerdem können Triggerereignisse verwendet werden, wie beispielsweise der Zeitgeber 48, um eine Betriebsartenwahl zu bestimmten Zeiten oder bei Auftreten anderer Ereignisse 43 zu schaffen.
• Der Betriebsartenwahlausgang 82 kann außerdem von der Schnittstelle der angeschlossenen Einrichtung verwendet werden, um das geeignete aktive Protokoll auszuwählen. Beispielsweise kann eine Schnittstelle mit einer Schaltung versehen sein, die sowohl die CSMA/CD unter 802.3 als auch die Token-Ring-Kommunikation unter 802.5 oder andere unterstützt, sowie Einrichtungen zur Auswahl des geeigneten aktiven Protokolls. Die Betriebsartensteuerung 45 und deren Funktionen können in der Schnittstelle enthalten sein, in der angeschlossenen Einrichtung (z.B. Verarbeitungseinrichtungen), oder in dem Mediumadapter 10. Es versteht sich, daß andere Einrichtungen und Verfahren zur Erzeugung des gewünschten Betriebsartenwahlsignals 82 in ähnlicher Weise verwendet werden können.
• Das resultierende System kann derart angepaßt werden, daß es veränderten Bedürfnissen zu jeder Zeit gerecht wird. Beispielsweise kann es derart gesteuert werden, daß es während der Bürozeiten eine aktive Ringkommunikation unterstützt, wobei die angeschlossene Einrichtung zu dieser Zeit beispielsweise gemäß einem zeitgleichen TDM-Protokoll arbeiten kann, das für eine Sprachkommunikation geeignet ist. Während der Nacht kann das System automatisch neu in die Bustopologie konfiguriert werden, die in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 diskutiert wurde, um beispielsweise eine umfangreiche Datenübertragung zwischen einigen Stationen zu unterstützen, die Datenverarbeitungs- und Speichereinrichtungen aufweisen. Diese Fähigkeiten bieten dem Konstrukteur und dem Anwender eine Flexibilität, wobei ein kostengünstiges System geschaffen wird, das derart anpaßbar ist, daß es veränderliche Anforderungen sowohl in einem weiten als auch in einem kurzen Bereich erfüllt. Die Vorteile sowohl der Standard-Bus- als auch der Ring-Topologien werden erzielt, sowie zusätzliche Vorteile, die nur bei dem vorliegenden Kommunikationssystem vorhanden sind. Mediumadapter werden geschaffen, die es ermöglichen können, daß Industriestandard- Schaltungsschemata alle anerkannten Protokollstandards sowie andere unterstützen, wobei die Vorteile eines jeden für den Anwender erhältlich sind, während darüber hinaus besondere neue Vorteile und Eigenschaften geschaffen werden.

Claims (7)

1. Mediumadapter (10) zur Verwendung in einem Kommunikationssystem, das mehrere Übertragungsmediumabschnitte (15) in einer Ringanordnung hat, die eine Systemkommunikationsbahn bildet, mit folgenden Merkmalen:

- eine Empfangseinrichtung (20), die Signale von einem ersten Übertragungsmediumabschnitt (15a) empfängt, und eine Einrichtung (22), die die Empfangseinrichtung (20) an den ersten Abschnitt (15a) koppelt;

- eine Übertragungseinrichtung (30), die Signale über den nächsten nachfolgenden Übertragungsmediumabschnitt (15b) überträgt; und

- eine Übertragerkopplungseinrichtung (32), die die Übertragungseinrichtung (30) in bezug auf den nächsten nachfolgenden Abschnitt (15b) wahlweise koppelt oder isoliert;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- eine Unterbrechungseinrichtung (50), die die Übertragungseinrichtung (30) nicht aufweist, und die wirksam mit dem ersten Abschnitt (15a) und dem nächsten nachfolgenden Abschnitt (15b) verbunden ist, um die Kontinuität einer Abschnittskommunikationsbahn von dem ersten Abschnitt (15a) zu dem nächsten nachfolgenden Abschnitt (15b) wahlweise aufrechtzuerhalten oder zu unterbrechen; und

- eine Kopplungssteuereinrichtung (49), die die Übertragerkopplungseinrichtung (32) und die Unterbrechungseinrichtung (50) derart steuert, daß die Übertragungseinrichtung (30) von dem nächsten nachfolgenden Abschnitt (15b) isoliert ist und die Unterbrechungseinrichtung (50) die Kontinuität der Abschnittskommunikationsbahn aufrechterhält, wenn sich die Steuereinrichtung in einem ersten Zustand befindet, wobei die Abschnittskommunikationsbahn eine Ringtopologie annimmt, wenn sich die Kopplungssteuereinrichtung (49) in einem ersten Zustand befindet, und derart, daß die Übertragungseinrichtung (30) an den nächsten nachfolgenden Abschnitt (15b) gekoppelt ist und die Unterbrechungseinrichtung (50) die Kontinuität der Abschnittskommunikationsbahn unterbricht, wenn sich die Steuereinrichtung in einem zweiten Zustand befindet, und wobei der Mediumadapter (10) derart arbeitet, daß ein Bus erzeugt wird, der über die Abschnittskommunikationsbahn gebildet ist, wenn sich die Kopplungssteuereinrichtung (49) in dem zweiten Zustand befindet;

- die Kopplungssteuereinrichtung (49) weist weiterhin eine Signalermittlungseinrichtung (96) auf, die unabhängig von anderen Steuerungseingangssignalen ermittelt, wann ein Signal für die Übertragung vorhanden ist; und

- eine Einrichtung, die bewirkt, daß die Kopplungssteuereinrichtung (49) in Reaktion auf die Signalermittlungseinrichtung (96) den zweiten Zustand einnimmt, wenn ein Signal für die Übertragung vorhanden ist, und daß sie anderenfalls den ersten Zustand einnimmt.

2. Mediumadapter (10) nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch:

- eine Abschnittsabschlußimpedanz (25); und

- eine Einrichtung (23), die die Abschnittsabschlußimpedanz (25) in bezug auf den ersten Abschnitt (15a) wahlweise koppelt oder isoliert.

3. Mediumadapter (10) nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch:

- eine Einrichtung (83), die die Kopplungseinrichtung (23) der Abschlußimpedanz derart steuert, daß die Abschnittsabschlußimpedanz (25) von dem ersten Abschnitt (15a) isoliert ist, wenn sich die Impedanzsteuerungseinrichtung (83) in dem ersten Zustand befindet, und derart, daß die Abschnittsabschlußimpedanz (25) an den ersten Abschnitt (15a) gekoppelt ist, wenn sich die Impedanzsteuerungseinrichtung (83) in dem zweiten Zustand befindet.

4. Mediumadapter (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzsteuerungseinrichtung (83) weiterhin eine Einrichtung (83) aufweist, die bewirkt, daß die Impedanzsteuerungseinrichtung (83) in Reaktion auf ein Betriebsartenwahlsignal (82) den zweiten Zustand einnimmt.

5. Mediumadapter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmediumabschnitte (15) einen ersten und einen zweiten Leiter aufweisen, wobei die Unterbrechungseinrichtung (50) den ersten und den zweiten Leiter des ersten Abschnitts (15a) und den entsprechenden ersten und zweiten Leiter des nächsten nachfolgenden Abschnitts (15b) aufweist.

6. Mediumadapter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (30) einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß aufweist, wobei die Übertragerkopplungseinrichtung (32) einen dritten und einen vierten elektronischen Schalter (32) aufweist, die wirksam zwischen dem ersten und zweiten Leiter des nächsten nachfolgenden Abschnitts (15b) und dem ersten und zweiten Anschluß der Übertragungseinrichtung (30) angeschlossen sind.

7. Mediumadapter (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnittsabschlußimpedanz (25) ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende an einem der ersten und zweiten Leiter des ersten Abschnitts (15a) angeschlossen ist und wobei die Kopplungseinrichtung (23) der Abschlußimpedanz einen fünften elektronischen Schalter aufweist, der wirksam zwischen dem anderen der ersten und zweiten Leiter des ersten Abschnitts (15a) und dem zweiten Ende der Abschnittsabschlußimpedanz (25) angeschlossen ist.