GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Computernetze
und insbesondere auf ein Protokoll für Datenmultiplexer,
die in einem Weitverkehrsnetz angebracht sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Netze ermöglichen es Computeranwendern, die
Computerleistung ihrer Organisation durch den Informationsaustausch
und die gemeinsame Nutzung von Betriebsmitteln zu nutzen.
Wenn innerhalb eines Gebäudes oder einer Gebäudegruppe
eine Rochgeschwindigkeits-Datenübertragung benötigt wird,
sind die Computerbetriebsmittel typischerweise in
Nahverkehrsnetzen (LAN) angebracht.
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Allerdings ist in dem weitverbreiteten Standard-Ethernet-
LAN die Entfernung zwischen den zwei am weitesten
entfernten Knoten auf 2800 Meter beschränkt. Diese
Entfernung kann auf mehrere km erweitert werden, indem unter
Verwendung einer sogenannten LAN-Brücke ein sogenanntes
erweitertes LAN gebildet wird. Zum Verbinden zweier LANs
verwendet eine Brücke geeignete Medien wie gemietete
Telephonleitungen, Lichtleitfaserkabel oder Mikrowellen-
Zwischenverstärker. Brücken werden auch verwendet, um den
Verkehr auf einem Abschnitt eines LAN von dem auf einem
anderen Abschnitt zu isolieren, so daß Brücken auch einen
weg zur Leistungssteigerung eines LAN bieten.
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Um eine Datenübertragung über weitere Entfernungen zu
erreichen, kann durch festgeschaltete Modems und
gemietete Telephonleitungen ein Zugang zu fernen Standorten
oder Stationen geschaffen werden. Eine Organisation, die
Büros in geographisch fernen Städten unterhält, jedoch
die gleiche Verbindungsflexibilität wie in einem LAN
wünscht, wird ihre Computer wahrscheinlich in einem
sogenannten Weitverkehrsnetz (WAN) konfigurieren. Die
WANs benutzen eine Anzahl verschiedener Langstrecken-
Kommunikationsmedien wie gemietete Telephonleitungen,
öffentliche Datennetze und Mikrowellenfunk- oder
Satellitenverbindungen.
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Große Organisationen verfügen häufig über eine Vielfalt
von LANs, erweiterten LANs und WANs. Ideal ist für eine
solche Organisation eine Anordnung, bei der der Anwender
alle Netzfunktionen der Organisation als eine einzige
Einheit betrachten kann, unabhängig davon, ob die Netze
aus LANs, erweiterten LANs oder WANs bestehen und
unabhängig davon, wie diese Netze verbunden sind.
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Offensichtlich kann ein Weitverkehrsnetz über eine große
Anzahl von Vorrichtungen verfügen, deren Anzahl und Typ
sich zeitlich ändern kann. Für ein richtiges
Funktionieren müssen die Kommunikationen zwischen den an
verschiedenen Orten befindlichen Vorrichtungen in den Nachrichten
einen Hinweis auf den Ort und die Identität der
Vorrichtung enthalten, für die die Nachricht bestimmt ist.
Ferner muß jeder Ort feststellen können, ob er das für
die Nachricht vorgesehene Ziel ist. Da sich die
Zusammensetzung des Netzes ändern kann, müssen die Vorrichtungen
an den verschiedenen Orten außerdem über die Orte und die
Identitäten aller oder vieler der anderen Vorrichtungen
auf dem Netz in Kenntnis gehalten werden.
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Die Schaffung aller dieser "obenerwähnten Funktionen"
kann eine bedeutende Bandbreiteneinbuße erzwingen, und
selbstverständlich ist es wichtig, den prozentualen
Anteil der Bandbreite, die der Übertragung tatsächlicher
Daten gewidmet ist, gegenüber dem für die Übertragung von
Systemorganisationsinformationen so hoch wie möglich zu
halten. Es ist auch wünschenswert, den prozentualen
Anteil der Hardwarekosten für die Schnittstellenapparatur
im Verhältnis zu denen der tatsächlichen
Anschlußeinheitsapparatur vorzugsweise durch Normierungen so gering
wie möglich zu halten. Jedoch erfordert das Protokoll
manchmal die Bereitstellung bestimmter stations- und/oder
vorrichtungsspezifischer Schaltungskomplexe, so daß eine
Vorrichtung bestimmte Nachrichten von Nachrichten, die
für andere Vorrichtungen in dem Weitverkehrsnetz bestimmt
sind, für sie unterscheiden kann.
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In dem Networks and Communication Buyers Guide (Digital
Equipment Corporation, Juli-September 1988), S. 2110-2114
und S. 2157-2158 ist ein Fern-Anschlußeinheitsserver und
Multiplexer, insbesondere der Mux-Server und DECmux II
offenbart. Der MUX-Server 100 gestattet den Anschluß von
bis zu 16 fernen Anschlußeinheiten an ein Nahverkehrsnetz
durch ein Paar Modems und eine Telephonleitung. Jeder
DECmux II-Multiplexer kann bis zu acht entfernte
Vorrichtungen mit einem einzigen MUX-Server 100 verbinden.
Jedoch wird kein Mechanismus zum Verbinden von mehr als
zwei MUX-Servern mit einem einzigen DECmux geschaffen.
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Das US-Patent 4.628.504 an Brown offenbart ein
Zeitvielfachzugriff-Steuersystem zur Bestimmung der Reihenfolge,
in der eine Mehrzahl von Stationen über einen gemeinsamen
Kanal kommunizieren kann.
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Das US-Patent 4.736.371 an Tejima u. a. offenbart ein
Vielfachzugriff-Kommunikationssystem, bei dem ein
Kommunikationskanal von einer Mehrzahl von Stationen gemeinsam
genutzt wird. Die Technik vermeidet Zeitschlitze, in
denen der Kanal im Leerlauf ist.
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Das US-Patent 4.799.215 an Suzuki offenbart ein
paketgeschaltetes Kommunikationssystem einschließlich eines
Protokolls zur Flußsteuerung mit einer
Datensicherungsschicht und einer Vermittlungsschicht.
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Das US-Patent 4.082.922 an Chu offenbart ein System, das
die Daten von einer Anzahl von Ports auf einen gemeinsam
genutzten Kommunikationskanal multiplexiert.
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Das US-Patent 4.093.823 an Chu offenbart ein
statistisches Multiplexersystem, bei dem Puffer zum
vorübergehenden Speichern von Nachrichten verwendet werden, so daß
keine Zeitschlitze für Leerlaufperioden zugeordnet
werden.
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Das US-Patent 4.455.649 an Esteban u. a. verwendet eine
Zweiband-Codiertechnik, um einer Anzahl von Ports den
Zugang zu einem gemeinsamen Kanal zu ermöglichen.
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Das US-Patent 4.494.232 an Dambrackas u. a. offenbart
einen statistischen Multiplexer, der die Zuweisung von
der Bandbreite aufhebt, wenn keine Bandbreite angefordert
wird.
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Die EP-A-255767 bezieht sich auf eine selektive
Sendeanordnung für Nahverkehrsnetze mit einer Mehrzahl von
Stationen und zugehörigen Ports mit jeweiligen Adressen.
Wenn eine Sendestation an eine Teilmenge von
Empfangsstationen sendet, wird innerhalb der Teilmenge eine
Einzelstation identifiziert und ein
Paketvermittlungs-Controller liefert eine Maske, die alle Stationen in der
Teilmenge identifiziert. Die Sendestation sendet ein Paket
mit der Maske, und jeder Port decodiert das Paket und
stellt dadurch fest, ob die übertragene Nachricht für
seine zugehörige Station als ein Mitglied der Teilmenge
bestimmt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung wird eine Netzstation geschaffen, die
zur Verbindung mit einem Netz geeignet ist, das eine
Mehrzahl von Stationen in Reihe verbindet, und die
weiterhin zur Verbindung mit einer Vorrichtung geeignet ist,
die ihr zugeordnet ist, um von ihr Schlitzdaten zusammen
mit einer Angabe der Zieladresse an einer der anderen
Stationen, für die die Schlitzdaten bestimmt sind, zu
empfangen, wobei die Netzstation gekennzeichnet ist
durch:
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A. eine Einrichtung zur Erzeugung einer Nachricht, die
die Schlitzdaten, ein Distanzfeld, das einen
vorgegebenen Anfangswert enthält, und ein Zieladressenfeld
enthält, das einen Wert enthält, der die Anzahl der
Stationen angibt, die die Nachricht durchlaufen muß,
bevor sie eine Zieladresse erreicht;
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B. eine Einrichtung zur Übertragung der so erzeugten
Nachrichten über das Netz;
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C. eine Einrichtung zum Empfangen von Nachrichten, die
ein Distanzfeld beinhalten, über das Netz; und
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D. eine Einrichtung zum Inkrementieren und
Dekrementieren des Wertes im Distanzfeld einer empfangenen
Nachricht und zum Weiterleiten der Nachricht, die das
Distanz- und das Zieladressenfeld enthält, nur dann,
wenn die Werte in dem Distanz- und dem
Zieladressenfeld nicht gleich sind.
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Wie hier beschrieben, enthält jede über das
Weitverkehrsnetz übertragene Nachricht ein Distanzfeld, das die
Ausgangsadressenstation auf einen Anfangswert,
typischerweise
null, setzt, und das jede nachfolgende Station
inkrementiert, bevor sie die Nachricht in einem im
Warteschlangenmodus verketteten Weitverkehrsnetz an die
nächste Station weiterleitet Durch Untersuchen dieses Feldes
kann eine empfangende Station die Station identifizieren,
von der die Nachricht ausging.
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In einer Modifikation enthalten die für eine bestimmte
Zieladressenstation bestimmten Nachrichten im Gegensatz
zu Nachrichten, die für alle Stationen in dem Netz
bestimmt sind, zusätzlich ein Zieladressenfeld, das einen
Wert enthält, der die Entfernung zwischen der
Ausgangsadressenstation und der Zieladressenstation in "Sprüngen"
angibt. Damit eine empfangende Station bestimmen kann, ob
sie die Zieladressenstation für eine von ihr empfangene
Nachricht ist, vergleicht die empfangende Station das
Zieladressenfeld einfach mit dem Distanzfeld; stimmen
beide überein, ist die empfangende Station diejenige
Station, für die die Nachricht bestimmt war. Stimmen
beide nicht überein, inkrementiert die empfangende
Station einfach das Distanzfeld und schickt die Nachricht an
die nächste Station in dem im Warteschlangenmodus
verketteten Netz.
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Die Adressierung ist damit relativ; das zum Kennzeichnen
einer gegebenen Station verwendete Zieladressenfeld
unterscheidet sich in Übereinstimmung mit der Station,
von der die Nachricht ausgeht, und das zum Kennzeichnen
einer gegebenen Ausgangsadressenstation verwendete
Distanzfeld unterscheidet sich in Übereinstimmung mit der
Station, die die Nachricht empfängt. Dieses indirekte
Adressierungsschema hat zur Folge, daß die zur
Realisierung dieses Aspekts des Protokolls verwendete Hardware
von Station zu Station identisch sein kann; es ist in der
Hardware der Station kein festverdrahteter eindeutiger
Code zum Identifizieren der Station notwendig.
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In einer im folgenden im Detail beschriebenen bevorzugten
Ausführungsform kann eine für eine gegebene Station
bestimmte Nachricht eine Mehrzahl von "Schlitzen" von
Daten enthalten, von denen jeder zu einer
unterschiedlichen Vorrichtung der Zieladressenstation gehört. Anstatt
die Vorrichtung, für die der Schlitz-Inhalt bestimmt ist,
durch Einfügen eines Vorrichtungsidentifizierungscodes in
jeden Schlitz zu kennzeichnen, enthält die Nachricht
einfach eine Schlitz-Bitmaske, die für jede mögliche
Vorrichtung an der Zieladressenstation ein Bit enthält.
Jedes Bit zeigt an, ob die Nachricht einen Schlitz für
die entsprechende Vorrichtung enthält. Enthält z. B. eine
einzelne Station die Vorrichtungen A, B, C und D, und
zeigen das zweite und das vierte Bit im Unterschied zu
den beiden anderen Bits der Schlitzmaske das
Vorhandensein von Schlitzen an, "weiß" die Station, die die
Nachricht empfängt, daß der erste der beiden Schlitze in der
Nachricht für die Vorrichtung B und der zweite für die
Vorrichtung D bestimmt ist. Dieser einfache Mechanismus
beseitigt nicht nur die Notwendigkeit von
bandbreitenverbrauchenden Mehrbit-Vorrichtungsidentifizierern, sondern
beseitigt auch die Notwendigkeit eines leeren
Platzhalter-Schlitzes für jede Vorrichtung, für die die Nachricht
keine Daten enthält.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die obigen und weitere Vorteile der Erfindung können
besser mit Bezug auf die folgende Beschreibung einer
typischen Ausführungsform verstanden werden, die in
Verbindung mit der beigefügten Zeichnung zu lesen ist,
worin:
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Fig. 1 ein Blockschaltplan eines Weitverkehrsnetzes (WAN)
ist, das mit einem Datenaustauschprotokoll gemäß der
Erfindung betrieben wird;
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Fig. 2 ein Diagramm ist, das die verschiedenen Schichten
des Protokolls zeigt;
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Fig. 3A bis 3C verschiedene Nachrichtenformate gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind;
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Fig. 4 ein Blockschaltplan einer WAN-Station ist, die
gemäß dem Protokoll betrieben wird; und
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Fig. 5A und 5B Ablaufpläne der Operation der WAN-Station
beim Empfang einer Schaltungsverbindungsnachricht und
einer Schaltungstrennungsnachricht sind.
GENAUE BESCHREIBUNG EINER ERLÄUTERNDEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die folgende genaue Beschreibung der Erfindung beginnt
mit einer Diskussion der Topologie eines
Weitverkehrsnetzes (WAN) und fährt dann mit einer Diskussion der
Protokollschichten und Nachrichtenformate fort. Danach wird
die Schaltungsschicht einer typischen, gemäß dem
Protokoll betriebenen WAN-Station beschrieben. In der
Diskussion bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche
Teile der Zeichnung, wobei die Bezugszeichen allein die
Teile allgemein bezeichnen und Bezugszeichen, denen ein
Buchstabe folgt, spezifische Beispiele des allgemein
allein durch das Bezugszeichen bestimmten Teils
bezeichnen.
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Um die Anordnung eines durch das Protokoll betriebenen
WAN zu verstehen, wird nun im besonderen auf Fig. 1 Bezug
genommen. Das WAN 10 verbindet Vorrichtungen, die an
einer Anzahl von geographisch fernen Stationen 12a, 12b,
12c,...
und 12f (auf die gemeinsam als die Stationen 12
Bezug genommen wird) angeordnet sind. Das WAN 10 ist ein
im Warteschlangenmodus verkettetes Duplexnetz, in dem die
Verbindung zwischen den Stationen 12 durch die Verwendung
von Duplexmodems 14 und synchronen Datenverbindungen 15
erreicht wird. Somit verfügt eine typische Station 12b
über ein Paar Modems - ein mit einer Nachbarstation 12c
verbundenes oberes Modem 14b und ein mit einer anderen
Nachbarstation 12a verbundenes unteres Modem 14a. Die
Station 12b kommuniziert mit der Station 12a über die
Datenverbindung 15a und mit der Station 12b über die
Datenverbindung 15b. Die Stationen am Ende der Kette wie
die Stationen 12a und 12f verwenden nur ein Modem 14, da
sie nur mit einer Nachbarstation zu kommunizieren
brauchen.
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Obgleich auf die Stationen 12a und 12b als "Nachbarn"
Bezug genommen wurde, können diese tatsächlich Tausende
von Meilen entfernt sein - und die Station 12d kann sich
tatsächlich physisch näher an der Station 12a befinden
als die Station 12b. Das WAN-Protokoll ist an
Datenverbindungen 15 unterschiedlicher Geschwindigkeiten
angepaßt. Wie noch gezeigt wird, wird die Anzahl der
Datenverbindungen 15 in der Warteschlangenmodus-Verkettung
- und damit die Anzahl der Stationen 12 in dem WAN 10 - nur
durch die Länge des Adressenfeldes in bestimmten
Steuernachrichten eingeschränkt.
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Die Datenverbindungen 15 verwenden irgendein zur
Datenübertragung über weite Strecken geeignetes Medium wie
z. B. gemietete Telephonleitungen. Zur Koordination der
Übertragungen über die Datenverbindungen 15 wird ein
geeignetes synchrones Datenverbindungsprotokoll wie das
codeunabhängige (bitorientierte) Steuerverfahren (HDCL)
verwendet.
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Die Datenbündelungsanlage an jeder Station 12 verbindet
eine Anzahl von Anwendervorrichtungen 19 durch eine
gleiche Anzahl von Ports 18 mit dem WAN 10. Zum Beispiel
kombiniert in der Station 12b eine
Datenbündelungsvorrichtung wie ein statistischer Multiplexer (Stat-Mux) 17b
die von den Vorrichtungen 19a, 19b,... und 19c
ausgehenden Daten und koppelt diese an die Datenverbindungen 15.
Der Stat-Mux 17b erkennt auch Daten auf beiden
Datenverbindungen 15, die für eine der in der Station 12b
befindlichen Vorrichtungen 19 vorgesehen sind und leitet sie an
die richtige Vorrichtung 19. Typische Vorrichtungen 19
sind ein Personal Computer 19a, ein Datenendgerät 19b und
ein Drucker 19c. Auch andere Typen von Vorrichtungen 19
wie etwa Hostcomputer können versorgt werden.
Typischerweise sind die Vorrichtungen 19 asynchrone
Kommunikationsvorrichtungen.
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Der typische Stat-Mux 17b multiplexiert die Daten gemäß
einem Anforderungs-Multiplexierungsschema, das den
Datenstrom von den Vorrichtungen 19 in kleine Gruppen von
Bytes, sogenannte Schlitze, zerlegt. Die Größe der jeder
Vorrichtung 19 zugeordneten Schlitze wird in
Übereinstimmung mit bekannten Techniken gemäß den Anforderungen der
verschiedenen Vorrichtungen 19 bestimmt. Ein Stat-Mux
tastet periodisch jeden seiner Ports ab und bildet an
jedem Port aus den verfügbaren Daten einen separaten
Schlitz. Eine Gruppe von für die gleiche Station
bestimmten Schlitzen wird dann zu einer Nachricht
zusammengestellt, und die Nachricht wird zum Senden an das WAN 10
in eine Warteschlange eingereiht. Ist ein Port zu einer
besonderen Zeit nicht beschäftigt, wird diesem Port in
der Nachricht kein Schlitz zugeordnet, so daß das WAN 10
nie Zeit mit dem Warten auf leerlaufende Vorrichtungen
verschwendet. Das mit dem WAN 10 verwendete Protokoll
respektiert und bewahrt dieses
Anforderungs-Multiplexierungsschema.
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Andere Stationen wie etwa die Station 129 verwenden einen
Multiplexierungsserver (Mux-Server) 16a, der anstelle
eines Stat-Mux 17 und anderer Typen von Datenendgeräten
19 einen Stat-Mux 17 und einen Datenendgeräteserver 19d
zum Anschluß von zugehörigen Ports 189 an das LAN 20
durch einen Transceiver 22 enthält. Der Mux-Server 16a
erscheint dem LAN 20 gegenüber als ein Datenendgeräte-
Serverknoten, während er dem WAN 10 gegenüber als eine
Einzelstation 12 mit mehreren Ports 18 erscheint.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthalten die
Protokollschichten für das WAN 10 zumindest eine Bitübertragungsschicht
31, eine Datensicherungsschicht 32, eine
Schaltungsschicht 33 und eine Schlitz-Schicht 34. Die unterste oder
Bitübertragungsschicht 31 ist die physikalische
Verbindung zwischen einer ersten Vorrichtung A und einer
zweiten Vorrichtung B. In Übereinstimmung mit dem vom
Internationalen Normenausschuß (ISO) vorgeschlagenen Modell
des Offenen Kommunikationssystems (OSI) betrifft die
Bitübertragungsschicht die Übertragung unstrukturierter
Bitströme über die physikalischen Medien einschließlich
der mechanischen und elektrischen Spezifikationen des
Zugangs zu den Medien. Der Typ der Bitübertragungsschicht
ist für die Operation dieser Erfindung nicht
entscheidend.
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Die Datensicherungsschicht 32 schafft wie im OSI-Modell
eine logische Verbindung 30 zwischen den Vorrichtungen A
und B auf unterer Ebene. Die Datensicherungsschicht 32
sendet Datenblöcke, sogenannte Rahmen 42, mit der
notwendigen Fehlererkennung, Flußsteuerung und Synchronisation,
um eine zuverlässige Übertragung der Informationen über
die Verbindung zu erreichen. Der verwendete Typ der
Datensicherungsschicht ist wiederum nicht entscheidend
für die Operation der Erfindung. Ein geeignetes Protokoll
ist das weitverbreitete codeunabhängige
Steuerungsverfahren (HDLC).
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Die Schaltungsschicht 33 und die Schlitz-Schicht 34
führen im OSI-Modell zusammen die Funktionen der
Vermittlungsschicht aus, die etwa in der Digitalnetzarchitektur
(DNA) der Digital Equipment Corporation (DEC) auch als
eine Leitschicht bekannt ist. Die Vermittlungsschicht
befaßt sich damit, die Unabhängigkeit von den im Netz
verwendeten Datenübertragungen und Schalttechnologien zu
sichern; während sie Daten über das Netz leitet, stellt
sie Verbindungen her und unterhält diese. Über der
Vermittlungsschicht können zusätzliche Schichten wie etwa im
OSI-Modell die Transportschicht, die
Kommunikationssteuerungsschicht, die Darstellungsschicht und
Anwendungsschichten oder bei DNA die Transportschicht, die
Kommunikationssteuerung, die Netzanwendung und Anwenderschichten
vorgesehen sein.
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Gemäß der Erfindung enthält die Vermittlungsschicht zwei
unabhängige Schichten. Die Schaltungsschicht 33 befaßt
sich mit der Verbindung und der Datenleitung zwischen den
Stationen 12. Zusätzlich befaßt sich die Schicht 34 mit
der Verbindung und der Datenleitung zwischen den Forts 18
und/oder den Kanälen 22. Wie gleich klar wird, sind die
Operationen der Schlitz-Schicht 34 sowohl vor der
Datensicherungsschicht 32 als auch vor der Schaltungsschicht
33 verborgen. Ebenso sind die Operationen der
Schaltungsschicht 33 vor der Datensicherungsschicht 32 und der
Schlitz-Schicht 34 verborgen.
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Die elementare in der Schaltungsschicht 33 übergebene
Dateneinheit ist eine Nachricht 43. Die elementare
Dateneinheit in der Schlitz-Schicht ist ein Schlitz 44. Wie
zuvor erwähntworden ist, ist eine Nachricht 43 aus einer
Reihe von Schlitzen aufgebaut, die an Vorrichtungen in
der gleichen Zieladressenstation zu senden sind, wobei
die Anzahl der Schlitze in irgendeiner gegebenen
Nachricht von der Anzahl der Ports in der
Zieladressenstation, für die Ports in der Ausgangsadressenstation Daten
besitzen, abhängt.
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Vor einer Diskussion verschiedener Typen erlaubter
Nachrichten- und Schlitz-Formate ist eine allgemeine
Diskussion der Operation der Schaltungsschicht 33 und der
Schlitz-Schicht 34 hilfreich. Unter kurzzeitiger Rückkehr
zu Fig. 1 ist zu berücksichtigen, daß die Stationen 12
das von den Verbindungen 15 unter Verwendung der
Sendungsvermittlung in der Schaltungsschicht 33 gebildete im
Warteschlangenmodus verkettete Netz gemeinsam benutzen.
Insbesondere wird zum Leiten der Nachrichten ein
virtuelles Schaltungsschema verwendet, und zwischen jeder
Station 12 und jeder anderen Station 12 wird ein
einzigartiges virtuelles Schaltungsschema geschaffen. Wie
ausführlicher in Verbindung mit den Fig. 5A und 5B diskutiert
wird, wird auch eine Einrichtung zum automatischen
Verbinden und Trennen virtueller Schaltungen beim Herstellen
einer Verbindung 15 geboten.
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Die Methodologie der virtuellen Schaltungen wird dadurch
geschaffen, daß jede für eine spezifische Station
vorgesehene Nachricht eine Quell- und eine Zieladresse enthält
und daß sichergestellt wird, daß Nachrichten immer der
Reihe nach gesendet - und damit empfangen - werden. Da
jede Nachricht bei einer individuellen Station 12b von
einer der Verbindungen, z. B. der Verbindung 15a,
empfangen wird, wird die Nachricht in einer unten erläuterten
Weise geprüft, um festzustellen, ob diese empfangende
Station das Endziel der Nachricht ist. Ist das der Fall,
wird die Nachricht in Schlitze zerlegt, und die Schlitze
werden an die richtigen Ports 18 gelenkt. Ist das nicht
der Fall, wird die Nachricht über die andere zu der
Station 12b gehörige Datenverbindung 15b zurück an das
WAN 10 geleitet. So erreicht schließlich jede Nachricht
ihr Ziel, obgleich es sein kann, daß sie verschiedene
Stationen durchlaufen muß (d. h. mehrere "Sprünge"
erforderlich sein können).
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Die Quell- und Zieladressen sind relativ, was die
Handhabung des WAN-Nachrichtenverkehrs stark vereinfacht. Das
relative Adressierungsschema unterteilt die irgendeiner
Station zugehörigen virtuellen Schaltungen - und damit
die Stationen an den anderen Enden jener Schaltungen - in
Übereinstimmung mit den Datenverbindungen, zu denen sie
gehören, in zwei Gruppen. So gehört z. B. eine der
Gruppen virtueller Schaltungen, die zu der Station 12b
gehört, zu der Datenverbindung 15a, während die andere zu
der Datenverbindung 15b gehört.
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Eine Nachricht mit einer Zieladresse "0" ist nicht durch
das WAN 10, sondern zu anderen Vorrichtungen 19 an
derselben Station 12b zu leiten. Die Adresse "1" zeigt auf
die Station nach dem nächsten Sprung, die Adresse "2" auf
diejenige danach usw. Somit zeigt die durch eine Station
12 einer individuellen virtuellen Schaltung zugeordnete
Zahl die Entfernung zu der entsprechenden Station am
anderen Ende der virtuellen Schaltung in Sprüngen an. Zum
Beispiel werden den virtuellen Schaltungen durch die
Station 12b Adressen in der Weise zugeordnet, daß die zu
der Verbindung 15b gehörige virtuelle Schaltungsadresse
"2" die Schaltung ist, die zur Übergabe von Daten an die
Station 12g verwendet wird, und die zu der
Datenverbindung 15a gehörige virtuelle Schaltungsadresse "1" ist die
Schaltung zur Station 12a.
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Zusätzlich zur relativen Zieladresse enthält jede
Nachricht eine relative Quelladresse in Form einer
Distanzanzeige, die eine empfangende Station in Verbindung mit der
relativen Zieladresse nutzt, um zu bestimmen, ob jene
empfangende Station das Ziel ist. Genauer wird, während
die Nachricht in dem WAN 10 umläuft, deren Distanzanzeige
durch jede Station, die die Nachricht weiterleitet
inkrementiert. Auf diese Weise zeigt die Distanzanzeige an,
wieviel Sprünge die Quelle entfernt ist, und sie stimmt
mit der Zieladresse überein, wenn die Nachricht ihr
beabsichtigtes Ziel erreicht hat. Dieser Mechanismus
vereinfacht die Hardware der Station; so besteht z. B.
keine Notwendigkeit, den Verbindungsmechanismus in jeder
Station mit einem eindeutigen Adressenregister
auszustatten, so daß jede Station genau den gleichen
Verbindungsmechanismus nutzen kann.
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Jede Nachricht enthält Daten von einem oder mehreren
Ports, die zu nur einer Station gehören, und jene Daten
müssen für einen oder mehrere Ports bestimmt sein, die zu
nur einer anderen Station gehören. Außerdem werden die
Nachrichten immer in der Reihenfolge bearbeitet, in der
sie empfangen werden. Im Ergebnis werden keine
Nachrichtenebenen-Laufzahlen verwendet oder benötigt.
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Zur genaueren Betrachtung des Protokolls sind in den
Fig. 3A bis 3C drei typische Nachrichten gezeigt. Jede
Nachricht enthält eine Anzahl von Feldern, wobei die
Anzahl der Bits in einem Feld von dessen Funktion
abhängt.
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Der erste Abschnitt jeder Nachricht enthält ein Typenfeld
53. Das Typenfeld 53 identifiziert die Art der Nachricht
und damit das Format der folgenden Felder. Alle
Nachrichten enthalten auch ein Distanzfeld 54, das jede Station
beim Empfang einer Nachricht inkrementiert. Das
Distanzfeld 54 hat verschiedene Funktionen: Es soll anzeigen, ob
eine Nachricht das gewünschte Ziel erreicht hat, es soll
beim Einreihen der Nachrichten in die Warteschlange der
an andere Stationen 12 zu übergebenden Nachrichten hel
fen, und es soll die Quelle der Nachricht identifizieren.
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Jedes Typenfeld 53 enthält wenigstens zwei Bits, ein Bit
(in den Beispielen der Fig. 3A-3C das höchstwertige Bit),
das anzeigt, ob es sich bei der Nachricht um eine
Rundschreibennachricht, d. h. eine für alle Stationen
bestimmte Nachricht, oder um eine schaltungsspezifische
Nachricht, d. h. eine für eine spezifische Station
bestimmte Nachricht, handelt.
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Handelt es sich bei der Nachricht um eine
Rundschreibennachricht, ist das zweite Bit des Typenfeldes eine
"Steuer- oder Daten"-Anzeige, deren Bedeutung unten
erläutert wird. Bei einer schaltungsspezifischen
Nachricht ist das zweite Typenfeldbit eine
"Schaltungsschlitz-Bitmaske", die anzeigt, ob die Nachricht
zusätzlich zu den üblichen "Kanalschlitzen", die
Informationen für die individuellen Vorrichtungen an der
Station enthalten, einen "Schaltungsschlitz" enthält, der
Informationen für die Zieladressenstation selbst enthält.
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Eine der Verwendungen einer Rundschreibennachricht 50
besteht darin, einen Mechanismus zu schaffen, mit dem
eine Station 12 allen anderen Stationen 12 auf dem WAN 10
ihre Verfügbarkeit erklärt. Rundschreibennachrichten
können auch zur Verteilung anderer Informationen wie
Netzkonfigurationsdaten und Dienstinformationen verwendet
werden. Um sicherzustellen, daß jede Station 12 in dem
WAN 10 die Rundschreibennachricht 50 empfängt, muß die
Station 12, von der eine Rundschreibennachricht 50
ausgeht, diese an beide Verbindungen 15 senden, mit denen
die Station 12 verbunden ist.
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In Fig. 3A ist eine Rundschreibennachricht 51 vom
Steuertyp dargestellt. Die Nachricht 51 enthält ein
Befehlsantwortfeld
und ein Rundschreibenparameterfeld 55 bzw. 56.
Eine Rundschreibensteuernachricht 51 ist immer entweder
ein Befehl oder eine Antwort; in Übereinstimmung mit dem
Protokoll kann eine Station, die von einer
Ausgangsadressenstation eine Rundschreibensteuernachricht vom
Befehlstyp empfängt, an jene Station eine
Rundschreibensteuernachricht vom Antworttyp zurücksenden. Das
Befehlsantwortfeld 55 zeigt an, ob eine individuelle Nachricht
ein Befehl oder eine Antwort ist.
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Die Bedeutungen des Inhalts des
Rundschreibenparameterfeldes 56 sind durch das Protokoll vorbestimmt. Ein Bit
des Rundschreibenparameters 56 wird verwendet, um
anzuzeigen, ob die Rundschreibensteuernachricht 51 ein
Schaltungsverbindungsbefehl oder ein Schaltungstrennungsbefehl
ist, und andere Bits zeigen z. B. die Anzahl der an der
Station 12 verfügbaren Ports 18, von denen ein
Schaltungsverbindungsbefehl ausgeht an. Bei einem
Trennungsbefehl zeigen die anderen Parameterbits den Grund für den
Trennungsbefehl an. Weitere Details des
Schaltungsverbindungsprozesses und des Schaltungstrennungsprozesses
werden in Verbindung mit den Fig. 5A und 5B beschrieben.
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Fig. 3B stellt das Format einer
Rundschreiben-Datennachricht 52 dar. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen
Typenfeldern und Distanzfeldern 53 und 54 enthält eine
Rundschreiben-Datennachricht 52 ein Zählfeld 57 und ein
Rundschreiben-Datenfeld 58. Das Zählfeld 57 zeigt die
Länge des Rundschreiben-Datenfeldes 58 (z. B. in Bytes)
an; die Gesamtlänge einer Rundschreiben-Datennachricht 52
ist variabel. Rundschreiben-Datennachrichten 52 schaffen
einen Mechanismus zur Verteilung im gesamten WAN von
Zustands- und Konfigurationsinformationen an alle
Stationen 12. So wie das Parameterfeld 56 enthält auch das
Rundschreiben-Datenfeld Informationen für alle Stationen,
aber die Bedeutungen seines Inhalts werden durch den
Anwender zugeordnet und sind nicht durch das Protokoll
vorbestimmt.
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Fig. 3C zeigt das Format einer schaltungsspezifischen
Nachricht 62. Sie enthält ein Typenfeld 53, ein
Distanzfeld 54 und ein Zieladressenfeld 63. Das Distanzfeld 54
und das Zieladressenfeld 63 sind die Einrichtungen, die
sichern, daß Nachrichten in Übereinstimmung mit dem zuvor
beschriebenen relativen Adressierungsmechanismus nur an
die gewünschten Ziele geleitet werden.
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Die Nachricht 62 enthält auch Daten der
Schaltungsschicht, die für die im Feld 63 bestimmte
Zieladressenstation bestimmt sind. Wie zuvor erwähnt worden ist, kann
jede Schaltungsdatennachricht 62 Daten enthalten, die für
einen oder mehrere Ports bestimmt sind. Somit kann jede
Schaltungsdatennachricht 62 eine Mehrzahl
portspezifischer Schlitz-Nachrichten 70 enthalten. Dies wird durch
Einbeziehen eines Schlitzmaskenfeldes 68, einer Mehrzahl
von Schlitz-Anfangsblockfeldern und einer entsprechenden
Mehrzahl von Schlitzdatenfeldern erreicht, von denen
jedes einem Fort in der Zieladressenstation entspricht.
Eine typische Schlitz-Nachricht 70b enthält deshalb ein
Schlitz-Anfangsblockfeld 72b und ein Schlitzdatenfeld
73b. Die Anzahl der Bits in der Schlitzmaske 68 stimmt
mit der Maximalzahl der in jeder Schaltungsdatennachricht
62 erlaubten Kanalschlitz-Nachrichten 70 überein. Diese
Maximalzahl stimmt vorzugsweise mit der Maximalzahl der
Ports 18, die maximal an eine individuelle Station 12
angeschlossen werden dürfen, überein. Ist somit die
Schlitzmaske 68 ein Byte lang, kann jede Station 12 bis
zu acht Ports 18 unterstützen. Ist ein Bit in der
Schlitzmaske 68 gesetzt, zeigt das der empfangenden
Station an, daß die individuelle Schaltungsdatennachricht
62 eine Schlitz-Nachricht 70 für den entsprechenden Fort
18 hat.
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Der Gebrauch der Schlitzmaske 68 ermöglicht, daß jede
Schaltungsdatennachricht 62 falls erforderlich eine
Schlitz-Nachricht 70 für jeden Port enthält, während
weiterhin die Länge jeder Schlitz-Nachricht von Nachricht
zu Nachricht variieren kann, ohne daß Raum für Schlitze
bereitgestellt werden müßte, wenn diese nicht besetzt
sind. Dies minimiert den Organisationsaufwand und
beseitigt die Notwendigkeit, daß die Schaltungsschicht 33 die
Details der von den Schlitz-Schicht 34 verwendeten
Nachrichtenformate kennen müßte. Die Schlitzmasken-Anordnung
minimiert auch den Organisationsaufwand, indem sie die
Notwendigkeit beseitigt, in die Nachricht für jeden Port,
für den Schlitzdaten bestimmt sind, einen
Identifizierungscode einzufügen; um die Zieladressenports, für die
die Nachricht Daten enthält, zu identifizieren, verwendet
die Schlitzmaske für jeden möglichen Stationsport nur ein
einziges Bit.
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Die Schlitz-Anfangsblöcke haben eine feste Länge und sind
nach der Schlitzmaske 68 in aufsteigender Nummemfolge
angebracht. Wegen einer hier nicht relevanten möglichen
Erweiterung des Protokolls sind die Schlitzdatenfelder
beginnend auf der rechten Seite der
Schaltungsdatennachricht 62 in umgekehrter Zahlenfolge angebracht. Um die
Schlitzdaten für den ersten Schlitz in der Nachricht, die
"Schlitzdaten 1", zu ermitteln, wird die aus dem
entsprechenden "Schlitz-Anfangsblock 1" gelesene Feldlänge
genommen, und die Schlitzdaten für andere Schlitze werden
ähnlich ermittelt.
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Es gibt zwei Typen von Schlitz-Anfangsblöcken:
Schaltungsschlitz-Anfangsblöcke wie den Anfangsblock 72b und
Kanalschlitz-Anfangsblöcke wie den Schlitz 72a. Ein
Schaltungsschlitz-Anfangsblock enthält eine
Zwischen/Endanzeige 74 und ein Schlitzdatenzählfeld 76,
während ein Kanalschlitz-Anfangsblock ein Schlitzdaten
typfeld 75 und ein Schlitzdatenzählfeld 76 enthält.
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Die Zwischen/Endanzeige 74 zeigt der empfangenden Station
12 an, ob der derzeitige Schlitz die letzten Daten in dem
Datenstrom für seine Zielvorrichtung enthält; d. h., ein
Wert "0" der Zwischen/Endanzeige zeigt an, daß der
Schlitz der erste Abschnitt oder ein Zwischenabschnitt in
einem Datenstrom ist, während ein Wert "1" der
Zwischen/Endanzeige 74 anzeigt, daß der Schlitz der letzte
ist. Der Schlitzdatenzähler 76 schafft eine Möglichkeit,
die Länge jeder Schlitz-Nachricht 70 mitzuteilen.
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Das Schlitzdatentypfeld 75 bietet einen Mechanismus,
Protokollinformationen wie das Transportschichtprotokoll
und das Kommunikationssteuerungsschicht-Protokoll von
einer hohen Schicht an untere Schichten zu übergeben.
Genauer weist der Schlitzdatentyp 75 "00" auf
Anwenderdaten hin. Der Schlitzdatentyp 75 "01" weist auf Außerband-
Steuerdaten hin, die mit den Anwenderdaten synchronisiert
werden müssen. Der Schlitzdatentyp 75 "10" weist auf
Unterbrechungsdaten hin, die zur Sitzungsverbindung
verwendet werden. Der Schlitzdatentyp 75 "11" weist auf
Managementfunktionen wie Datenkomprimierung hin. Ein
Beispiel für ein solches Protokoll ist das in dem US-
Patent Nr. 4.823.122 an Grey vom 18. April 1989
beschriebene Nahverkehrsnetz-Transportprotokoll (LAT-Protokoll)
der Digital Equipment Corporation, das hier durch
Literaturhinweis eingefügt ist. Der Typ "00" entspricht dem
data_a-Strom von LAT, der Typ "01" entspricht dem data_b-
Strom von LAT und der Typ "10" entspricht den
Anforderungsdaten von LAT.
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Fig. 4 ist ein genauer Blockschaltplan der Vorrichtung 32
in jeder Station 12, die die Schaltungsschichten und die
Schlitzschichten des Protokolls realisiert. Die gezeigte
Vorrichtung ist für den Stat-Mux 17b vorgesehen, der ein
Teil der Station 12b ist; eine ähnliche Vorrichtung
befindet sich an allen anderen Stat-Mux 17 (Fig. 1).
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, enthält die Station 12b eine
synchrone Schnittstelle 80. Die synchrone Schnittstelle
80 ist an ein Modempaar gekoppelt, wobei das untere Modem
14a die Station 12b mit der Datenverbindung 15a verbindet
und das obere Modem 14b die Station 12b mit der
Datenverbindung 15b verbindet. Bei den Modems 14 handelt es sich
um Vollduplexmodems, so daß ein typisches Modem 14a
ankommende Daten (d. h. bei der Station 12 empfangene
Daten) von der Datenverbindung isa zu einem
Modemausgangsbus 91a übergibt und ausgehende Daten (d. h.
Ausgangsdaten der Station 12) von einem Modemeingangsbus 98a
an die Datenverbindung 15a übergibt. Ähnlich überreicht
das obere Modem 14b von der Verbindung 15b ankommende
Daten an den Modemausgangsbus 91b und übergibt ausgehende
Daten von dem Modemeingangsbus 98b an die Verbindung 15b.
Die Modems 14 führen die Funktionen der
Datenverbindungsschicht 32 aus und erledigen so die Formatierung der
ausgehenden Nachrichten in Rahmen und das Entfernen der
Rahmeninformation von ankommenden Rahmen, um die
ankommenden Nachrichten zu liefern.
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Die synchrone Schnittstelle 80 enthält ein Paar
Eingangswarteschlangen 82a und 82b, ein Paar Weiterleitungs-
Warteschlangen 83a und 83b, ein Paar Eingangsnachrichten-
Demultiplexer 84a und 84b, einen Nachrichtendisassembler
und -router 85, einen Nachrichtenassembler und -router
86, eine Konfigurations- und Steuerschaltung 87 und eine
Mehrzahl von Schlitz-Warteschlangen 89.
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Die Eingangswarteschlange 82a empfängt von dem
Modemausgangsbus 91a ankommende Daten und gibt sie an eine
Eingangswarteschlange 92a weiter. Die Eingangswarteschlange
82a ist ein FIFO-Stapelspeicher und arbeitet als ein
Eingangspuffer für ankommende Nachrichten.
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Am Eingangswarteschlangenbus 92a ankommende Nachrichten
werden dann durch den Eingangsnachrichten-Demux 84a
behandelt. Der Eingangsnachrichten-Demux 84a ermittelt,
welche von der Datenverbindung isa ankommenden
Nachrichten für die Station 12b bestimmt sind. Wie zuvor erwähnt
worden ist, geschieht dies durch einen Vergleich des
Distanzfeldes 54 mit dem Zieladressenfeld 63 in den
Schaltungsnachrichten 62 (Fig. 3C). Irgendeine
Schaltungsnachricht 60, bei der auf diese Weise ermittelt
wurde, daß sie ihr Ziel erreicht hat, wird zur weiteren
Bearbeitung an einen Bus für lokale Schaltungsnachrichten
93a übergeben. Nachrichten, die nicht für diese Station
12b bestimmt sind, werden an den Bus 94b für
weiterzuleitende Schaltungsnachrichten übergeben, so daß sie an die
nächste Station 12 in der Kette übergeben werden. Der
Eingangsnachrichten-Demux 84a leitet auch alle
Rundschreibennachrichten 50 an die Station 12, indem er diese
automatisch auf dem Bus für lokale Schaltungsnachrichten
93a anordnet und sie auch an die nächste Station 12
weiterleitet, indem er sie auch auf dem Bus der
weiterzuleitenden Schaltungsnachrichten 94b anordnet.
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Ähnlich leiten die Eingangswarteschlange 82b und der
Eingangsnachrichten-Demux 84b von der Datenverbindung 15b
ankommende Schaltungsnachrichten 60 und ankommende
Rundschreibennachrichten 50 auf einen Bus 93b für lokale
Schaltungsnachrichten und einen Bus 94a für
weiterzuleitende Schaltungsnachrichten.
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Der Nachrichtendisassembler und -router 85 steuert somit
Nachrichten, die von jedem der Busse 93 für lokale
Schaltungsnachrichten empfangen werden. Die
Schaltungsdatennachrichten 62 werden wie zuvor in Verbindung mit Fig. 3C
beschrieben in Schlitz-Nachrichten 70 getrennt. Die
Schlitz-Nachrichten 70 werden dann über einen Schlitz-
Ausgangsbus 95 an ihre entsprechenden, durch die
Schlitzmaske 68 bestimmten Ports 18 gesendet. Jeder an der
Station 12b vorhandene Port 18 hat eine bidirektionale
Schlitz-Warteschlange 89.
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Wie oben erwähnt worden ist, ist das zweite Bit des
Typenfeldes 53 in einer schaltungsspezifischen Nachricht
eine Schaltungsschlitzmaske. Ist dieses Bit eine "1",
enthält die Nachricht einen Schlitz, dessen Inhalt nicht
für eine der Vorrichtungen 19, sondern für die
Steuerschaltungen der Station selbst bestimmt ist. Solche
Schlitze werden an die Steuerschaltung 87 geleitet, die
die Zustandsinformation für jede virtuelle Schaltung
unterhält. Rundschreibennachrichten 50 werden auch an die
Steuerschaltung 87 übergeben, die Befehle an den
Nachrichtendisassembler und -router 85 oder an den
Nachrichtenassembler und -router 86 weiterleitet. Die
Steuerschaltung 87 empfängt auch
Verbindungszustandsinformationen von den Zustandsleitungen 90a und 90b an den
Ausgängen der Modems 14a bzw. 14b. Auf diese Weise kann die
Steuerschaltung 87 beim Herstellen einer Verbindung
automatisch einen Schaltungsverbindungsbefehl auslösen
und automatisch Trennungsbefehle auslösen, wenn die
Verbindung getrennt wird.
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Von der Station 12 ausgehende Nachrichten werden wie
folgt zusammengestellt und behandelt. Der
Nachrichtenassembler und -router 86 tastet periodisch die Schlitz-
Warteschlangen 89 an jedem Port 18 ab und baut
Schaltungsdatennachrichten 62 in dem Format von Fig. 3C auf.
Irgendeine gegebene Abtastung der Schlitz-Warteschlangen
89 kann das Zusammensetzen verschiedener Nachrichten
erfordern, wobei die Anzahl der Nachrichten von der
Anzahl der verschiedenen Zieladressenstationen, für die
diese bestimmt sind, sowie von den in den verschiedenen
virtuellen Schaltungen zugelassenen Nachrichtengrößen
abhängt. Die Informationen von den Schlitz-Warteschlangen
bestimmen den Port 18, an den die Informationen zu senden
sind, und der Nachrichtenassembler und -router 86 findet
anhand der von der Steuerschaltung 87 an ihn übergebenen
Informationen die der Station des Zielports zugeordnete
Zieladresse und bringt diese Adresse in dem
Zieladressenfeld 63 der Schaltungsdatennachricht 62 an. Der
Nachrichtenassembler und -router 86 kann auch von der
Steuerschaltung 87 ausgehende Rundschreibennachrichten 50 oder
Schaltungs steuernachrichten 61 empfangen.
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Nachrichten, die nur zwischen zwei an der gleichen
Station 12b befindlichen Ports 18 übergeben werden sollen
und die damit nicht über das WAN 10 zu gehen brauchen,
werden auf einem schaltungsinternen Bus 90 an den
Nachrichtendisassembler und -router 85 gesendet.
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Die von dem Nachrichtenassembler und -router 86 erzeugten
und für eine ferne Vorrichtung 19 bestimmten Nachrichten
werden, je nachdem, ob auf die Zieladressenstation über
die obere Datenverbindung 15b oder die untere
Datenverbindung isa zugegriffen werden soll, in einem der Busse
zur Weiterleitung neuer Nachrichten 97a oder 97b
angebracht. Die Steuerschaltung 87 lädt diese Informationen
als Teil des Schaltungsherstellungsverfahrens auf den
Nachrichtenassembler und -router 86 herunter.
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Eine typische Weiterleitungswarteschlange 83a enthält
eine Anzahl ausgehender Nachrichtenwarteschlangen 88, von
denen jede zu einem anderen möglichen Wert des
Nachrichtendistanzfeldes gehören kann. Die Gesamtzahl der
Warteschlangen stimmt mit der Anzahl der möglichen Stationen
12 auf dem WAN 10 überein. Die
Weiterleitungswarteschlange 83a empfängt Nachrichten sowohl von dem Bus 94a
der weiterzuleitenden Schaltungsnachrichten als auch von
dem Bus 97a, der die neuen Nachrichten weiterleitet.
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Beim Empfang jeder Nachricht auf der
Weiterleitungswarteschlange 83a wird deren Distanzfeld 54 untersucht. Dann
wird die Nachricht am Ende der jenem Distanzfeld 54
zugeordneten Warteschlange für auslaufende Nachrichten 88
angebracht. Tatsächlich werden dann die von einer
individuellen Ausgangsadressenstation empfangenen Nachrichten
immer in derselben Ausgangsnachrichten-Warteschlange 88
angebracht.
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Die Ausgangsnachrichten-Warteschlangen 88 werden dann
periodisch abgetastet, so daß ihre Ausgangsdaten auf den
Modemeingangsbus 98a zeitbedarfsmultiplexiert werden.
Genauer wird jede Ausgangsnachrichten-Warteschlange 88
der Reihe nach untersucht, und von jeder Warteschlange,
die eine Nachricht enthält, wird eine Nachricht
ausgekoppelt und auf dem Modemeingangsbus 98a angeordnet. Falls
die Ausgangsnachrichten-Warteschlange 88 keine Nachricht
enthält, wird sie übergangen, und der Zeitschlitz wird
der nächsten Ausgangswarteschlange 88, auf der
Ausgangsdaten vorhanden sind, zugeordnet.
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Die Weiterleitungswarteschlange 83a stellt sicher, daß
von jeder Station, die eine Nachricht zu senden hat, der
Reihe nach eine Nachricht gesendet wird. Dadurch wird die
zugehörige Verbindung 15a nie leer, solange von
irgendeinem der Ports 18 Ausgangsdaten verfügbar sind, dies hat
aber unabhängig davon, ob die Quelle diese Station 12b
oder eine andere Stationen 12 ist, eine gerechte
Aufteilung der Datenverbindung 15a zwischen allen möglichen
Nachrichtenquellen zur Folge.
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Die Steuerschaltung 87 ordnet den Nachrichtenverkehr
typischerweise im Verhältnis zu den Geschwindigkeiten der
Verbindungen zu, über die jede Nachricht läuft, und sie
tut dies typischerweise, indem sie einfach die zulässige
Nachrichtengröße für jede virtuelle Schaltung bei deren
erster Verbindung einstellt. Die Nachrichtengröße wird so
gewählt, daß die Schaltungsverzögerungszeit (d. h. die
Sendezeit) einer Nachricht maximaler Länge unabhängig von
der Geschwindigkeit der Verbindung ist. Schnellere
Verbindungen dürfen längere Nachrichten übergeben und
langsamere Verbindungen müssen kürzere Verbindungen
übergeben. Die maximale Nachrichtengröße für eine gegebene
virtuelle Schaltung wird bestimmt, indem die kleinste der
maximalen Nachrichtengrößen aller Verbindungen 15 gesucht
wird, über die die Nachrichten in jener virtuellen
Schaltung gehen müssen. Typischerweise erhält die
Steuerschaltung die notwendigen Informationen in bezug auf die
Geschwindigkeit der Verbindungen durch
Datentyp-Rundschreibennachrichten oder durch Schaltungsschlitze von
schaltungsspezifischen Nachrichten, die gesteuert von der
vom Anwender gelieferten Firmware, getrennt vom Protokoll
der vorliegenden Erfindung, gesendet werden.
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Bei der Herstellung einer logischen Verbindung sendet ein
Modem wie das Modem 14a (Fig. 4) ein Signal auf der
Leitung 90a, um die Steuerschaltung 87 zu informieren,
daß eine neue Verbindung existiert. Dann wird durch die
Station 12b eine Rundschreiben-Schaltungsverbindungs-
Befehlsnachricht ausgelöst. Eine
Schaltungsverbindungsnachricht ist eine Rundschreibensteuernachricht 51
(Fig. 3A), bei der der Rundschreibenparameter 56 die
Nachricht als eine Schaltungsverbindungsnachricht
identifiziert und vorzugsweise auch die Anzahl der bei der
Ausgangsadressenstation vorhandenen Ports anzeigt. Geht
eine Verbindung verloren, informiert das Signal auf der
Leitung 90a die Steuerschaltung 87 über den Verlust und
die Station 12b sendet hierüber eine Schaltungstrennungs-
Befehlsnachricht. Die Schaltungsverbindungsbe fehle treten
stets in Befehls/Antwortpaaren auf.
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Die Fig. 5A und 5B sind Ablaufpläne der virtuellen
Schaltungsverbindungsverfahren und
Schaltungstrennungsverfahren. Soweit der Transport und die höheren Schichten
betroffen sind (Fig. 2), erfolgt das Herstellen der
virtuellen schaltungen automatisch beim Aufbau und beim
Trennen der Verbindung. Es erfordert keine Wechselwirkung
zwischen den Anwendern an den Ports.
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Die Steuerschaltung 87 bearbeitet in jeder Station 12 die
Schaltungsverbindungsnachrichten in der in Fig. 5A
dargestellten Weise. Wie die Blöcke 101 und 107 der Fig. 5A
zeigen, wird das Distanzfeld 54, falls zwischen der
Zieladressenstation und der Ausgangsadressenstation
bereits eine virtuelle Schaltung besteht, inkrementiert
und die Schaltungsverbindungsnachricht wird über die
andere Verbindung, d. h. nicht über die Verbindung, von
der die Nachricht empfangen wurde, weitergeleitet.
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Wenn die Schaltung nicht existiert, wird die
Schaltungsverbindungsnachricht in Schritt 102 erneut untersucht.
Insbesondere dann, wenn das Befehls/Antwortfeld 55
anzeigt, daß es sich bei die Nachricht um einen Befehl
handelt, erzeugt die Empfangsadressenstation ihr Ende
einer virtuellen Schaltung und sendet, wie Block 106
zeigt, über die Verbindung, über die sie den
Schaltungsverbindungsbefehl empfangen hatte, eine
Schaltungsverbindungs-Antwortnachricht. Die Antwortnachricht teilt der
Station, von der der Befehl ausging, mit, daß diese
zwischen sich und der Station, die die Antwort sendete,
ihr Ende der virtuellen Schaltung erzeugen soll. Handelt
es sich bei der empfangenen
Schaltungsverbindungsnachricht um eine Antwort, geht die Routine zu Schritt 105
über, in dem die Empfangsschaltung ihr Ende einer
virtuellen
Schaltung mit der Station, von der die Antwort
ausging, erzeugt.
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Unabhängig davon, was die Routine sonst getan hat, wird
eine Station, die sich nicht am Ende des Netzes befindet,
immer zu Schritt 107 übergehen, wo sie die Distanzanzeige
der empfangenen Nachricht inkrementiert und diese an die
andere Verbindung übergibt, um den Rest des WAN 10 zu
informieren. Dies trifft sogar auf die Station zu, von
der die Befehlsnachricht ausging, auf die die empfangene
Nachricht die Antwort ist. Der Grund hierfür ist, daß
beim Herstellen der neuen Verbindung nicht nur die
Station, von der der Verbindungsbefehl ausging, hinzugefügt
worden sein kann, sondern nach dieser auch eine Anzahl
anderer Stationen. Die Verbindung, von der der Befehl
ausging, kann alle Stationen über das Vorhandensein aller
anderen Stationen informieren, indem sie die Antworten,
die sie von den Verbindungen auf ihren beiden Seiten
empfängt, weiterleitet.
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Die Bearbeitung einer Schaltungstrennungsnachricht
erfolgt wie in Fig. 5B. Zunächst trennt die Steuerschaltung
87 in Schritt 112 beim Empfang einer
Schaltungstrennungsnachricht beim richtigen Ziel die virtuellen Schaltungen,
mit denen keine weitere Kommunikation mehr erfolgt.
Genauer muß jede virtuelle Schaltung, die die
Empfangsadressenstation mit einer Station hinter der
Befehlsausgangsschaltung verbindet, getrennt werden und es muß die
Steuerschaltung 87 benachrichtigt werden. Die
Steuerschaltung 87 schaltet deshalb alle Schaltungen ab, deren
Schaltungsnummern um mehr als eins größer als der Inhalt
des Distanzfeldes sind. Als nächstes werden in Schritt
114 die zugehörigen Ausgangsnachrichten-Warteschlangen 88
über diese Trennung informiert. Schließlich wird die
Distanzanzeige inkrementiert, und die
Schaltungstrennungsnachricht wird an die andere Verbindung
weitergeleitet,
um die anderen Stationen über den Zustand dieser
virtuellen Schaltung zu informieren.
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Die vorstehende Beschreibung ist auf eine spezifische
Ausführungsform dieser Erfindung eingeschränkt worden.
Jedoch ist offensichtlich, daß an der Erfindung
Variationen und Modifikationen vorgenommen werden können und
dennoch einige oder alle Vorteile der Erfindung erreicht
werden. Es ist deshalb das Ziel der beigefügten
Ansprüche, alle solchen Variationen und Modifikationen
einzuschließen, die im Umfang der durch die beigefügten
Ansprüche definierten Erfindung liegen.
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In einer alternativen Anordnung kann das Distanzfeld 54
anfangs mit dem Zieladressenfeld 53 gleichgesetzt werden,
wobei das Distanzfeld bei jedem "Sprung" nicht
inkrementiert, sondern dekrementiert wird. Wenn das Distanzfeld
bis auf null vermindert wurde, stellt die
Empfangsadressenstation fest, daß sie die Station ist, für die die
Nachricht bestimmt war.