DE3586751T2

DE3586751T2 - Verfahren und system zur leitweglenkung von rahmen in einem lokalen multiringnetz.

Info

Publication number: DE3586751T2
Application number: DE8585106040T
Authority: DE
Inventors: Kian-Bon Kho Sy
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1984-06-04
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2005-05-18
Also published as: JPH05102977A; EP0164000A2; JPS60264142A; DE3586751D1; EP0164000A3; JPH0773279B2; US4621362A; EP0164000B1; CA1251839A; JPH0578978B2

Description

Bereich der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft Datenübertragungssysteme im allgemeinen und Datenübertragungssysteme mit einer Ring- oder seriellen Schleifenstruktur im besonderen.

Stand der Technik

In der Vergangenheit wurden mehrere Arten von digitalen Übertragungsstrukturen zur Übertragung von Daten zwischen einer Vielzahl von Datenquellen vorgeschlagen oder realisiert. Die Konfiguration mit einem einzigen Ring oder einer seriellen Schleife ist eine der dem Stand der Technik entsprechenden Strukturen. Im wesentlichen enthält diese Art von Datenübertragungssystem einen als Schleife ausgebildeten Datenübertragungskanal. Eine oder mehrere Datenquellen werden mit Adaptern verbunden, welche wiederum mit dem Datenübertragungskanal oder Kabel verbunden sind. Die Adapter werden seriell um die Peripherie der Schleife herum angeordnet. Die Konfiguration ist so realisiert, daß Daten von einer Datenquelle durch den zugehörigen Quellenadapter und seriell durch einen oder mehrere Zwischenadapter fließen. Sobald die Daten den Zieladapter erreichen, werden sie aus der Schleife abgezogen und anschließend an die Zieldatenquelle weitergeschickt. Wenn keine Zwischenadapter vorhanden sind, fließen die Daten direkt von der Ausgangsdatenquelle/Adapter durch die Schleife und in die Zieldatenquelle/Adapter. Eine detailliertere Beschreibung von Konfigurationen mit einer einzigen Schleife findet sich in der US-Patentschrift US-A-3,890,471. In den US- Patentschriften US-A-4,482,999 und US-A-4,507,777 sind Verfahren zur Verwaltung eines Nachrichtennetzes mit einer einzigen Schleife beschrieben.
Eine andere dem Stand der Technik entsprechende Konfiguration ist die Struktur mit mehreren Schleifen oder mehreren Ringen. Die Struktur mit mehreren Schleifen eignet sich am besten für Installationen, bei denen eine Anbindung von vielen Datenquellen erfolgen soll. Man ist der Ansicht, daß die Konfiguration mit mehreren Ringen effizienter ist als die Konfiguration mit einer einzigen Schleife, wenn es darum geht, eine Vielzahl von Datenquellen zu bewältigen. Die Struktur mit mehreren Schleifen besteht aus einer Vielzahl von autonomen Ein-Ring-Nachrichtennetzen, die durch eine oder mehrere Vermittlungsstationen, Brücken genannt, miteinander verbunden sind. Jede beliebige Datenquelle oder jedes beliebige Terminal auf einem Ring kann Nachrichten an ein anderes Terminal auf dem gleichen oder auf anderen Ringen übertragen. Die Nachrichtenvermittlung zwischen den Ringen erfolgt durch Vermittlungsstationen (Brücken), die die Ringe miteinander verbinden.
Die US-Patentschrift RE28,811 ist ein Beispiel für das dem Stand der Technik entsprechende Datenübertragungssystem mit mehreren Schleifen. In der Patentschrift werden eine Vielzahl von autonomen Ringen durch Vermittlungsstationen miteinander verbunden, um ein einziges Netzwerk zu bilden. Nachrichten werden zwischen den Stationen durch standardisierte Nachrichtenblöcke übermittelt. Jeder Nachrichtenblock enthält ein oder mehrere Adreßfelder, die sich am Kopf oder Anfang eines jeden Blocks befinden. Die Vermittlungsstationen verwenden den Inhalt des Adreßfeldes, um die Nachrichten zwischen den Ringen zu vermitteln. Bei der Vermittlung der Nachricht wird das Kriterium der Unterschiedlichkeit zugrunde gelegt. Im wesentlichen stellt die Vermittlungsstation einen im Adreßfeld enthaltenen Zielcode fest. Der festgestellte Zielcode wird dann mit dem Code für die Schleife verglichen, auf der der Nachrichtenblock gerade zirkuliert. Wenn die Codes nicht übereinstimmen, wird der Nachrichtenblock an eine andere Verbindungsschleife vermittelt. Dies geschieht so lange, bis eine Übereinstimmung erreicht ist. Bei diesem Verfahren ist jedoch nicht gewährleistet, daß die Nachricht den optimalen (d. h. abgekürzten) Pfad zwischen der Quelle und dem Ziel durchläuft.
In der US-Patentschrift US-A-3,742,144 wird ein anderes Verfahren zur Weiterleitung von Nachrichten in einem digitalen Nachrichtennetz mit mehreren Schleifen beschrieben. Als Grundlage für die Vermittlung von Nachrichten zwischen den Schleifen dient das Hammingabstand-Kriterium.
In der US-Patentschrift US-A-4,081,612 wird ein Verfahren zum Aufbau einer Leitwegadresse zwischen Stationen beschrieben, die durch Trägerkanäle und Vermittlungsknoten miteinander verbunden sind.
In der US-Patentschrift US-A-4,049,906 wird eine Vorrichtung zur Weiterleitung von Nachrichten durch die Vermittlungsstationen eines digitalen Netzwerkes mit mehreren Vermittlungsstationen beschrieben.
Weitere dem Stand der Technik entsprechende Verfahren zur Weiterleitung von Nachrichten in Netzwerken mit mehreren Ringen werden von D. J. Farber und J. J. Vittal in einem Artikel mit dem Titel "Extendability Considerations in the Design of the Distributed Computer System (DCS)" beschrieben, Proceedings, national Telecommunications Conference, November 1973. Dieser Artikel betrifft ein System, das, sobald eine Nachricht an jeder Ringschnittstelle ankommt, die Bezeichnung des Bestimmungsvorgangs mit einer Liste der Bezeichnungen aller in der angeschlossenen Station aktiven Vorgänge vergleicht. Wenn der Bestimmungsort vorliegt, versucht die Schnittstelle, die Nachricht in den Speicher der angeschlossenen Station zu kopieren. In jedem Fall schickt die Schnittstelle die Nachricht entlang des Ringes weiter, bis sie an der Schnittstelle für die Station ankommt, in der der Sendevorgang steht. Dann entfernt die Schnittstelle die Nachricht aus dem Ring. Die Statusbits der Nachricht dienen dazu, der Quellenstation anzuzeigen, ob es die Zielstation im Netzwerk gibt und ob die Nachricht in die Speicher dieser Station kopiert wurde.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leistungsfähigere Vorrichtung und ein leistungsfähigeres Verfahren zur Vermittlung von Nachrichten durch die Teilnetze eines Netzwerkes mit mehreren Ringen zu realisieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, der Vermittlung von Nachrichten ein wirkungsvolleres Kriterium zugrunde zu legen.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung ein Verfahren zur Weiterleitung von Rahmen zwischen Stationen in einem Datenfernübertragungssystem vor, wobei eine Vielzahl von seriellen Schleifennetzen durch eine Vielzahl von Brücken miteinander verbunden wird und jede serielle Schleife eine oder mehrere daran angeschlossene Verwendungsstationen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:
(a) Übertragen eines Rahmens von einer Quellenstation durch die damit verbundene Schleife, wobei der Rahmen ein erstes Zeichen mit mindestens zwei Zuständen und ein Leitweginformations-(RI-) Feld enthält;
das RI-Feld eine oder mehrere Leitwegadressen enthält, die zur Identifizierung der Brücken adaptierbar sind, durch die der Rahmen gerade weitergeleitet wird, ferner ein Zeiger-(PTR-) Feld, um die Reihenfolge zu identifizieren, in der die Brücken den Rahmen verarbeiten werden und ein Längen-(LTH-) Feld, um die Länge des RI-Feldes anzuzeigen;
(b) Empfangen des Rahmens an einer Brücke;
(c) Festlegen der relativen Reihenfolge, in der die Rahmen durch die Brücken verarbeitet werden sollen;
(d) Erhöhen des Wertes des Zeigerfeldes nur dann, wenn die Brücken die Rahmen in aufsteigender Reihenfolge verarbeiten;
(e) Erniedrigen des Wertes des Zeigerfeldes nur dann, wenn die Brücken den Rahmen in umgekehrter Reihenfolge verarbeiten und
(f) Weitermelden des Rahmens mit dem eingestellten Zeigerfeld bei der nächsten Gelegenheit, die die Brücken vom Netzwerk erhalten, wodurch die in (b)-(f) oben aufgeführten Schritte an den Brücken, deren Identität in dem RI-Feld erscheint, nacheinander wiederholt werden, bis die letzte Brücke in dem Feld den Rahmen empfängt, wobei der Zeiger auf einen vorher festgelegten Wert gesetzt ist, wodurch angezeigt wird, daß sich die Brücke an einem Zielring befindet.
Die Erfindung sieht ferner ein System zur Übertragung von Nachrichten innerhalb eines digitalen Nachrichtennetzes vor, wobei eine Vielzahl von Datenendeinrichtungen (DTE) an eine serielle Funktionseinheit des Übertragungsweges angeschlossen ist und eine Vielzahl der seriellen Funktionseinheiten des Übertragungsweges durch eine oder mehrere Vermittlungsstationen miteinander verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt:
eine in der Datenendeinrichtung (DTE) angeordnete Funktionseinheit, die ein Rahmencodesignal generiert und so ausgelegt ist, daß sie den Datenübertragungsblock generiert;
der Datenübertragungsblock mindestens ein Leitweginformations- (RI-) Feld aufweist, das aufgeteilt ist in einen Steuer-(C-) Teil, der so ausgelegt ist, daß er Steuerinformationen überträgt, und in einen Weiterleitungsteil, der so ausgelegt ist, daß er die Identität der Vermittlungsstationen überträgt, durch die die Nachricht weitergeleitet werden soll;
ein erstes Zwei-Status-Zeichen, das sich außerhalb des RI-Feldes befindet und dazu dient, die Präsenz des RI-Feldes anzuzeigen, wenn es in den einen oder anderen Status gesetzt ist, und ein zweiter Satz von Zwei-Status-Zeichen, der sich außerhalb des RI-Feldes befindet und dazu dient, anzuzeigen, daß die Nachricht die letzte Vermittlungsstation passiert hat, wenn das Zeichen in einen vorher festgelegten Status gesetzt ist.
Die erwähnten Funktionsmerkmale und Vorteile der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen detaillierter dargestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A-1E zeigen eine Vielzahl schematischer Darstellungen von verschiedenen Arten von Netzwerken mit mehreren Ringen, wobei bei jedem die vorliegende Erfindung realisiert werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Schema, aus dem der logische Aufbau einer Brücke hervorgeht.
Fig. 3 zeigt ein Schema, aus dem eine Hardware-Implementierung für eine Brücke hervorgeht.
Fig. 4 zeigt das Rahmenformat gemäß den Darlegungen der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Makro-Ablaufdiagramm eines Algorithmus zur Analyse und Verarbeitung des Rahmens.
Fig. 6A-6B zeigen detailliertere Algorithmen zur Analyse und Verarbeitung des Rahmens.
Fig. 7 stellt ein komplexes Netzwerk mit mehreren Schleifen dar, in dem ausgewählte Brücken so programmiert sind, daß sie eingeschränkte Rundsenderahmen nicht weiterschicken.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bevor die Zeichnungen detailliert beschrieben werden, sei erwähnt, daß es viele Möglichkeiten gibt, aus einzelnen Ringen mit Hilfe von Brücken als den Verbindungselementen ein Netzwerk mit mehreren Ringen aufzubauen. Die Fig. 1A-1E zeigen lediglich Ringe, die durch Brücken miteinander verbunden sind, und sollten nicht als Einschränkung des Anwendungs- und Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Mit der vorliegenden Erfindung sollen Nachrichten durch ein beliebiges Netzwerk weitergeleitet werden, das aus einer Vielzahl von Ringen besteht, die mittels Brücken in ein einziges lokales Netz eingebunden sind. Die Topologie des Netzwerkes hat für die vorliegende Erfindung keine Bedeutung. Die Abbildung veranschaulicht daher lediglich die Art des komplexen Netzwerkes, innerhalb dessen die Erfindung adaptiert werden kann.
Was die Fig. 1A-1E angeht, so werden dort durch eine oder mehrere Brücken miteinander verbundene Ringe grafisch dargestellt. Genauer gesagt, zeigt Fig. 1A zwei Ringe, Ring R1 und Ring R2, die durch die Brücke B1 miteinander verbunden sind.
Fig. 1B zeigt die beiden Ringe R1 und R2, die durch die parallelen Brücken B1 und B2 miteinander verbunden sind.
Fig. 1C zeigt ein komplexes Netzwerk, das aus vier, mit R1, R2, R3 und R4 gekennzeichneten Ringen besteht, die durch die vier Brücken B1, B2, B3 und B4 miteinander verbunden sind. Die Kombination von Brücken und Ringen resultiert in einer Schleife.
Fig. 1D zeigt eine Topologie, bei der eine komplexe Brücke CB1 eine Vielzahl von Ringen, R1, R2 und R3, miteinander verbindet. Eine Brücke, die drei oder mehr Ringe miteinander verbindet, wird als komplexe Brücke bezeichnet. Andererseits bezeichnet man eine Brücke, die zwei Ringe miteinander verbindet, als einfache Brücke.
Fig. 1E zeigt die einfachen Brücken B1, B2 und B3, die die Ringe R1, R2 und R3 miteinander verbinden. Wie oben erwähnt, soll die vorliegende Erfindung in einem beliebigen Netzwerk mit mehreren Ringen eingesetzt werden.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, aus der der logische Aufbau der Brücke hervorgeht. Vorzugsweise ist die Brücke mit mehreren Ebenen strukturiert, wobei die Ringe mit der physischen Steuerungsebene verbunden sind. Fig. 2 stellt eine einfache Brücke dar, die in der Lage ist, die beiden Ringe R1 und R2 zu unterstützen. Die höheren, mit den Ziffern 10 und 12 gekennzeichneten Ebenen dienen zur Verarbeitung von Rahmen, die an den Brückenknoten selbst übertragen werden, während die unteren, mit den Ziffern 14, 16, 18, 20 und 22 gekennzeichneten Ebenen zur Verarbeitung von Rahmen dienen, die entweder an den Brückenknoten (nicht abgebildet) oder durch die Brücke übertragen werden. Wie oben erwähnt, ist die Brücke das Element, das Ringe miteinander verbindet und Nachrichten von einem Ring an den nächsten weiterleitet. Ebenen oberhalb der Weiterleitungsmechanismus-Ebene 14 brauchen nicht implementiert zu sein, wenn kein Endbenutzerknoten mit der Brücke verbunden ist.
Die Funktion der Brücke kann in bezug auf das in IEEE 802.5 (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., Draft IEEE Standard 802.5, Token Ring Access Method und Physical Layer Specification, 1. Dezember 1983) definierte Local Area Network- (LAN-) Modell als die einer Relaisstation auf Mediumzugriffssteuerebene (Medium Access Control, MAC) ausgedrückt werden. Im wesentlichen erfolgt die logische Verbindungssteuerung zwischen paarweisen Quellen- und Zielstationen und wird nicht durch intervenierende Brücken beendet, geprüft oder beeinflußt. Der Normenentwurf zu diesem Thema ist durch Bezugnahme ein Bestandteil hiervon, und es wird hinsichtlich einer detaillierteren Beschreibung darauf verwiesen.
Bei der präferentiellen Realisierung dieser Erfindung erfolgt die Weiterleitung auf der Mediumzugriffssteuerebene der Brücke, da solche Nachrichten nicht durch intervenierende Brücken beendet, geprüft oder beeinflußt werden.
Es sei explizit erwähnt, daß die Alternative zur Weiterleitung auf Mediumzugriffssteuerebene wäre, alle logischen Verbindungen in der Brücke zu beenden und die Weiterleitung auf der Ebene oberhalb der logischen Verbindungssteuerung auszuführen. Dieser alternative Ansatz stellt für jede Brücke eine größere Belastung bei der Verarbeitung dar, wobei der Nutzen jedoch kaum nennenswert ist. Die ähnlichen Übertragungseigenschaften der separaten Token Rings erübrigen separate, unterschiedliche logische Verbindungssteuerungen. Außerdem ermöglicht der einzelne Adreßraum von allen Stationen in dem aus Token Rings aufgebauten Netzwerk, zusammen mit dem identischen Rahmenformat in einem jeden Ring, daß sich Rahmen größtenteils unverändert, sofern nicht fehleranfällig, durch die Brücken bewegen. Schließlich kommt hinzu, daß die beim lokalen Netz vorhandene Möglichkeit des Mehrfachzugriffs die Notwendigkeit des Multiplexens von teilnehmerähnlichen Verbindungen auf höherer Ebene in einzelne logische Verbindungen oder zwischen Brücken reduziert.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für eine Hardware-Realisierung des in Fig. 2 abgebildeten logischen Aufbaus der Brücke. Der Teil der Brücke, um den die gestrichelte Linie 22 gezogen ist, dient dazu, Nachrichten zu verarbeiten, die an einen mit der Brücke verbundenen Knoten (nicht abgebildet) übertragen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft die umrahmte Struktur nur dahingehend, daß die Nachricht durch den Teil der Brücke, um den die gestrichelte Linie 24 gezogen ist, weitergeleitet wird. Da es bei der vorliegenden Erfindung hauptsächlich um den Teil der Brücke geht, der Nachrichten weiterleitet, werden nur die Elemente in Teil 22 beschrieben, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind. Zu diesem Zweck wird die Systemschnittstelle S1 mit dem lokalen Multiplexerbus 21 verbunden. Die Systemschnittstelle hat die Aufgabe, Nachrichten anzunehmen, die durch die Brücke an eine daran angeschlossene Station weitergeleitet werden. Die Systemschnittstelle nimmt die Nachricht vom Multiplexerbus 21 an, führt bestimmte Funktionen an der Nachricht aus und schickt sie aufwärts zum Mikroprozessor 26. Der Mikroprozessor mit seinem nichtflüchtigen RAM (NOVRAM) und ROM wird durch entsprechende Anschlüsse mit einem Systembus verbunden, welcher wiederum durch die Bussteuereinheit 28 gesteuert wird.
Nach wie vor Bezug nehmend auf Fig. 3 sei erwähnt, daß die Brücke mit den Brückenadaptern A beziehungsweise B versehen ist. Adapter A ist mit dem Ring A verbunden, während Adapter B mit dem Ring B verbunden ist. An jeden Ring ist eine Vielzahl von Stationen angeschlossen. In Fig. 3 ist nur eine Station - als Station A gekennzeichnet - an den Ring A angeschlossen, und Station B ist an den Ring B angeschlossen. Jede Station hat einen integrierten Geräteanschluß (ADP) und eine daran angeschlossene Datenendeinrichtung DTE. Die für den Ring bestimmten Informationen werden in der Datenendeinrichtung generiert und gelangen über den integrierten Geräteanschluß auf den Ring. Ebenso werden Daten über den integrierten Geräteanschluß aus dem Ring entnommen und in die Datenendeinrichtung eingespeist. Solche Konfigurationen sind in der Technik bekannt, so daß keine detaillierte Beschreibung erfolgt. Erwähnt sei lediglich, daß die Datenendeinrichtung DTE außerdem eine Funktionseinheit zur Generierung eines Rahmencodesignals enthält, die so ausgelegt ist, daß sie einen Rahmen entsprechend den Darlegungen der vorliegenden Erfindung generiert. Bei der präferentiellen Realisierung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Funktionseinheit, die den Rahmencode generiert, um einen programmierten Mikrocomputer wie er in der oben erwähnten Patentanmeldung von Tucker et al beschrieben wird (laufende Nummer 463470). Die Patentanmeldung, auf die verwiesen wird, ist durch Bezugnahme ein Bestandteil hiervon.
Der Brückenadapter A ist mit dem Multiplexerbus 21 verbunden. Der Multiplexerbus ist auch mit der Protokollausführungseinrichtung (PH) 28, dem Brückenadapter-ROM 30, dem gemeinsam genutzten RAM 32 und der Nachrichtenverarbeitungseinrichtung (MP) 34 verbunden. Ein Front-End-Modul 27 ist mit der Protokollausführungseinrichtung 28 verbunden.
Ebenso ist der Adapter B mit dem lokalen Multiplexerbus 36 verbunden. Der Multiplexerbus 36 ist mit dem Busprotokoll-ROM 38, der Protokollausführungseinrichtung (PH) 40 und der Nachrichtenverarbeitungseinrichtung (MP) 42 verbunden. Das Front-End-Modul 39 ist mit der Protokollausführungseinrichtung verbunden. Ein Bedienungsfeld einschließlich der mit einer Tastatur versehenen E/A-Einheit 44 ist durch die Systemschnittstelle S2 mit dem lokalen Multiplexerbus 36 verbunden. Das Bedienungsfeld einschließlich der mit einer Tastatur versehenen E/A-Einheit 44 dient dazu, Informationen in die Brücke einzugeben und die Brücke betreffende Betriebsinformationen anzuzeigen. Ebenso ist es die Aufgabe des Busprotokoll-ROM, permanente, die Steuerung des Busses betreffende Informationen zu speichern. Das Brückenadapter-ROM speichert permanente Informationen zur Steuerung der Adapter. Die Front-End-Module enthalten Schaltungen zur Generierung und Verarbeitung von Signalen in der Brücke. Beispielsweise werden die Schwingquarzschaltungen und Taktschaltkreise vorzugsweise in den Front-End-Modulen untergebracht. Die Protokollausführungseinrichtungen mit dem zugehörigen ROM führen das Protokoll aus, das einer Brücke den Zugriff auf das Netzwerk ermöglicht. Die Nachrichtenverarbeitungseinrichtungen enthalten die Algorithmen (nachstehend beschrieben), nach denen die durch die Brücke weitergeleiteten Rahmen verarbeitet werden.
Nach wie vor Bezug nehmend auf Fig. 3 sei erwähnt, daß die Brückenadapter A und B die Schaltungen enthalten, die notwendig sind, um Daten auf den Ring zu übertragen und vom Ring zu empfangen. Der Adapter verfügt über ausreichend Speicherkapazität, um sowohl ausgehende als auch eingehende Rahmen zwischenzuspeichern. Die Brückenadapter enthalten außerdem DMA-Kanäle für direkten Speicherzugriff (nicht abgebildet), die die Übertragung von Rahmen zwischen dem gemeinsam genutzten RAM 32 und dem Übertragungsmedium des Ringes steuern. Die Adapter enthalten ferner einen Mikroprozessor (nicht abgebildet), zu dessen Hauptaufgaben die Verwaltung von Anzeigenspeichern, die Einrichtung der DMA- Kanäle und die Steuerung der Schnittstelle zur Nachrichtenverarbeitungseinrichtung gehört. Bei dem gemeinsam genutzten RAM 32 handelt es sich um ein statisches RAM mit 8 KByte Speicherkapazität, das in der Lage ist, mit den lokalen Bussen 21 beziehungsweise 36 zu kommunizieren. Vorzugsweise sind die Taktphasen der beiden lokalen Busse um 180º phasenverschoben, und die Daten, die von den lokalen Bussen in das gemeinsam genutzte RAM eingespeist werden, werden Zyklus um Zyklus ineinander verschachtelt. Zu diesem Zweck werden Rahmen, die von Ring B nach Ring A übertragen werden, in dem mit der Ziffer 43 gekennzeichneten Teil des RAM gespeichert und anschließend im FIFO-Verfahren ausgegeben. Analog dazu werden Rahmen, die von Ring A nach Ring B übertragen werden, in dem mit der Ziffer 46 gekennzeichneten Teil des RAM gespeichert und dann im FIFO-Verfahren an den lokalen Multiplexerbus 36 ausgegeben. Bei der erwähnten Realisierung beträgt die Größe des gemeinsam genutzten Zwischenspeichers 8 K.
Fig. 4 zeigt ein neues Rahmenformat entsprechend den Darlegungen der vorliegenden Erfindung. Das Format wird verwendet, um Nachrichten im ganzen Netzwerk mit mehreren Ringen weiterzuleiten. Das Format weist ein Feld für den Anfangsbegrenzer (SD) auf, ein Feld für die physische Steuerung (PCF), ein Feld für die Zieladresse (DA), ein Feld für die Quellenadresse (SA), ein - Leitweginformations-(RI-) Feld, ein Informations-(INFO-) Feld, ein Feld für die Blockprüfzeichenfolge (FCS), ein Feld für den Endbegrenzer (EDEL) und ein Feld für die physische Steuerung (PCF-E). Abgesehen von dem RI-Feld und bestimmten Bits in den Feldern für die physische Steuerung sind alle anderen Felder in dem Format im wesentlichen gleich wie im Entwurf zur IEEE-Norm 802.5, Token Ring Access Method and Physical Specification vom 1. Dezember 1983 beschrieben. Dieses Schriftstück ist durch Bezugnahme ein Bestandteil hiervon, und es wird hinsichtlich einer detaillierten Beschreibung der genannten Felder darauf verwiesen.
Nach wie vor Bezug nehmend auf Fig. 4 sei erwähnt, daß Bit 3 (das vierte höchstwertige Bit) des Feldes für die physische Steuerung (PCF-1) als das angegebene Leitwegfeld (U) definiert ist. Wenn dieses Bit durch den Sender eines Rahmens auf einen vorher festgelegten Wert gesetzt ist, enthält der Rahmen ein RI- Feld. Wenn das Bit nicht auf den vorher festgelegten Wert gesetzt ist, ist kein RI-Feld enthalten, und die Informationen werden nicht von einer Brücke verarbeitet. Bei der präferentiellen Realisierung dieser Erfindung ist das Anzeigebit des Leitwegfeldes (U) auf logisch "1" gesetzt. Ein Sender kann das RI- Feld in Rahmen, die den Ring nie verlassen, wahlweise übergehen. Dadurch können Stationen, die für den Betrieb auf nur einem einzigen Ring vorgesehen sind, mit Stationen koexistieren, die das RI-Feld für den Betrieb mit mehreren Ringen unterstützen. Für den Betrieb mit mehreren Ringen prüft die eingeschränkt arbeitende Station lediglich das "U"-Bit und verwirft die Rahmen, in denen das "U"-Bit gesetzt ist.
Nach wie vor Bezug nehmend auf Fig. 4 sei erwähnt, daß eine erweiterte grafische Darstellung des PCF-E-Feldes abgebildet ist. Das PCF-E-Feld ist ein Byte lang, und Bit 2 (das dritte höchstwertige Bit) sowie Bit 6 (das siebte höchstwertige Bit) werden als Anzeiger der letzten Brücke (L) definiert. Die L-Bits haben die Aufgabe, zirkulierende Nicht-Rundsenderahmen aufzuspüren. Diese Bits werden von einer Quellenstation auf einen ersten Wert gesetzt, und sie sollen von der letzten Brücke entlang des Pfades auf einen zweiten Wert gesetzt werden, bevor diese den Rahmen an den Zielring weiterschickt. Sobald diese Bits gesetzt sind, wird der Rahmen von keinen anderen Brücken im Netzwerk weitergeschickt. Bei der präferentiellen Realisierung dieser Erfindung werden die L-Bits von der Quellenstation auf logisch Null gesetzt. Ebenso setzt die letzte Brücke die Bits auf logisch "1".
Es sei erwähnt, daß ein einziges "L"-Bit zulässig ist. Allerdings ermöglicht eine Verdopplung des L-Bits eine Fehlerprüfung. Es wird deshalb davon ausgegangen, daß ein "0" an sowohl der einen als auch anderen Stelle L="0" ausmacht. Ebenso müssen die beiden L-Bits auf "1" gesetzt sein, um L=1 auszumachen. Weichen die beiden Stellen voneinander ab, ist ein Bitfehler aufgetreten. Ein zusätzliches Weiterschicken erfolgt nur dann, wenn ein Durchlaufen von Schleifen erlaubt ist. Die letzte Brücke wird dann wahrscheinlich den Rahmen beim nächsten Umlauf erfassen. Es ist vorzuziehen, daß der Rahmen eine Schleife ein weiteres Mal durchläuft, als daß ein gültiger Rahmen verworfen wird, was eine nochmalige Übertragung durch eine logische Verbindungssteuerung erfordern würde.
Fig. 4 zeigt die erweiterte Struktur für das RI-Feld. Das RI- Feld ist nicht unbedingt erforderlich, wenn der Rahmen auf dem Ring bleibt, jedoch zwingend erforderlich, wenn der Rahmen den Ring verläßt. Wenn das Feld vorhanden ist, hat es eine variable Länge mit einem 2-Oktett-Leitwegsteuerfeld (C) und bis zu m 2- Oktett-Felder für die Brückennummern, wobei m durch die Länge eines der untergeordneten Felder innerhalb des Leitwegsteuerfeldes begrenzt ist. Wie nachfolgend erläutert wird, identifizieren die Felder für die Brückennummer die Brücken, durch die eine Nachricht weitergeleitet wird. Das Feld für die Brückennummer wird an entsprechender Stelle in der Nähe der Quellenstation angeordnet. Wenn eine Quellenstation jedoch nicht weiß, wo sich eine bestimmte Zielstation befindet, bleibt das Feld für die Brückennummer leer, und während die Nachricht durch einzelne Brücken in Richtung Zielstation wandert, trägt jede Brücke, an der die Nachricht vorbeikommt, ihre Brückennummer in das RI-Feld ein. Somit kann dieses eindeutige Nachrichtenformat zur Übermittlung von Nachrichten verwendet werden, als auch dazu, Informationen über den Leitweg zu erhalten, auf dem die Nachricht weitergeleitet werden muß. Wenn der Rahmen verwendet wird, um Leitweginformationen zu erhalten, wird der Zeiger eingestellt, während der Rahmen die Brücke durchläuft.
Nach wie vor Bezug nehmend auf Fig. 4 sei erwähnt, daß das Steuerfeld (C) eine Länge von 2 Bytes oder Oktetten hat. Das C1-Byte enthält ein Rundsende-(B-) Bit, ein eingeschränktes Rundsende- (LB-) Bit und ein Längen-(LTH-) Feld. Ebenso enthält das C2-Byte einen richtungsweisenden (D-) Anzeiger und einen Zeiger (PTR). Bei der präferentiellen Realisierung der Erfindung ist das LTH- Feld und das PTR-Feld fünf (5) Bit lang.
Diese Bits haben folgende Funktion:
Rundsende-(B-) Bit: Dieses Bit, wenn es auf einen vorher festgelegten Wert gesetzt ist, zeigt an, daß der Rahmen für alle Ringe bestimmt ist. Dies bedeutet jedoch nicht, daß der Rahmen für alle Stationen auf allen Ringen bestimmt ist. Bei der präferentiellen Realisierung dieser Erfindung ist der vorher festgelegte Wert logisch "1".
Eingeschränktes Rundsende-(LB-) Bit: Dieses Bit (d. h. das LB- Bit) wird in Verbindung mit dem B-Bit verwendet. Das eingeschränkte Rundsendebit zeigt einer Brücke an, daß es sich bei dem Rahmen um einen eingeschränkten Rundsenderahmen handelt. Das Bit wird gesetzt, wenn die Stationen angehalten sind, nur ein einziges Exemplar von Rundsenderahmen zu empfangen. Das eingeschränkte Rundsenden erfordert einen Pfad, der so identifiziert sein muß, daß Rundsenderahmen von jeder beliebigen Station im Netzwerk aus alle Stationen erreichen können. Brücken, die so konfiguriert sind, daß sie eingeschränkte Rundsenderahmen nicht verarbeiten, verwerfen den Rahmen. Die Entscheidung, eingeschränkte Rundsenderahmen abzulehnen, wird beim Initialisieren einer Brücke vorgegeben. Wie bereits erwähnt, können Informationen in die Brücke vom Bedienungsfeld und der mit einer Tastatur versehenen E/A-Einheit eingegeben werden (Fig. 3).
Längen-(LTH-) Feld: Dieses Feld hat eine vorher festgelegte Anzahl von Bits und wird verwendet, um die Länge des RI-Feldes in Bytes anzuzeigen. Bei einem Rundsenderahmen wird dieses Feld von der Sendestelle auf 2 gesetzt. Wenn der Rahmen weitergeschickt wird, wird dieses Feld um 2 erhöht. Bei einem Nicht- Rundsenderahmen wird dieses Feld verwendet, um die Länge des RI- Feldes anzuzeigen, und es bleibt unverändert, wenn der Rahmen durch das Teilnetz wandert.
Wie bereits erwähnt, wird das Längenfeld bei einem Rundsenderahmen von der Sendestelle mit 2 initialisiert und von jeder Brücke um 2 erhöht, die den Rahmen weiterschickt und ihre Kennnummer in ein neues Feld für die Brückennummer einträgt. Die Länge des RI-Feldes bietet gleichzeitig eine Grundlage für einen Vergleich der jeweiligen Anzahl von Zwischenschritten, die eine Brücke bereits verzeichnen konnte, da sie die Anzahl der Zwischenschritte (LTH-2)/2 widerspiegelt, die ein Rahmen bislang passiert hat. Bei einem Nicht-Rundsenderahmen, der bereits Leitweginformationen überträgt, zeigt das Feld die Länge des RI- Feldes an und bleibt unverändert, während der Rahmen das Netzwerk durchläuft. Bei der präferentiellen Realisierung dieser Erfindung werden dem Längenfeld 5 Bits zugeordnet. Dadurch kann die Anzahl der Brücken m in einem Leitweg ganze 14 betragen.
Richtungs-(D-) Bit: Dieses Bit zeigt einer Brücke an, ob sie den Zeiger (PTR) erhöhen oder erniedrigen soll (nachstehend beschrieben), wenn sie einen Rahmen weiterschickt. Bei der präferentiellen Realisierung dieser Erfindung wird der Zeiger bei D=0 um 2 erhöht, andernfalls wird er um 2 erniedrigt. Grundsätzlich zeigen die Richtungsbits an, ob der Rahmen von der absendenden Station (die die Nachricht abgesendet hat) zum Ziel oder in umgekehrter Richtung wandert. Durch die Verwendung des Richtungsbits ist es möglich, daß die Auflistung der Brücken in dem RI- Feld in der gleichen Reihenfolge für Rahmen erscheint, die in beiden Richtungen entlang des Leitweges wandern. Somit ermöglicht das Richtungsbit einem gemeinsamen Rahmen, Informationen bidirektional zwischen einem Absender und dem Ziel zu befördern, ohne die Reihenfolge der Brückennummern in dem RI-Feld zu verändern.
Das D-Bit wird unterwegs nie geändert. Bei Rundsenderahmen setzt die Sendestelle ein D-Bit auf "0". Brücken benötigen das D-Bit in Rundsenderahmen nicht, aber Empfänger könnten das empfangene D-Bit einheitlich ergänzen, wenn sie Leitweginformationen aus Rahmen mit RI-Feldern entnehmen. Somit setzt der Absender des "Analysators" bei Nicht-Rundsenderahmen das D-Bit normalerweise auf "0". In allen an das Ziel übertragenen Rahmen setzt das Ziel des "Analysators" in allen Rahmen an den Absender das D-Bit auf "1". Durch den "Analysator" und die Reaktion auf den "Analysator" erhält der Absender einen Brückennummernvektor, einen D- Bit-Wert und einen Längenwert, wobei diese Werte dann in dem RI- Feld eines Nicht-Rundsenderahmens an das Ziel übertragen werden können. Beide Stationen können die Werte in ihren RI-Feldern speichern, um sie in allen Rahmen zu verwenden, die sie anschließend untereinander übertragen.
Zeiger-(PTR-) Feld oder Feld "Zeiger für nächste Brücke" (NBP): Dieses 5-Bit-Feld zeigt auf eine bestimmte Stelle in dem RI-Feld von Nicht-Rundsenderahmen, an der die Nummer der nächsten Brücke gespeichert ist, die den Rahmen weiterschicken soll. Bei dem Zeigerwert handelt es sich um eine relative Position in Oktetten (Bytes) vom Anfang des RI-Feldes. Da das Längenfeld in Rundsenderahmen ausreicht, um einer Brücke mitzuteilen, wo sie ihre Brückennummer einfügen soll, ist der Zeiger für die nächste Brücke in Rundsenderahmen optional. Wenn bestimmt wird, diese Bits nicht für Rundsenderahmen zu verwenden, werden ihre Werte reserviert (r).
Bei einem Nicht-Rundsenderahmen hängt das Einrichten des Zeigerfeldes durch eine Quellenstation vom Wert des D-Bits ab. Wenn D=0 wird der Zeiger auf 2 gesetzt (womit die erste Brückennummer in der Tabelle angezeigt wird, während bei D=1 der Zeiger auf (LTH-2) gesetzt wird, womit die letzte Brückennummer in der Tabelle angezeigt wird). Die letzte Brücke setzt einen Zeiger immer auf seinen ursprünglichen Wert zurück, so daß die Blockprüfzeichenfolge von der Quelle zum Bestimmungsort zur Fehlerprüfung verwendet werden kann. Die Verwendung des D-Bits und des Zeigerfeldes ist in nachstehender Tabelle zusammengefaßt.

RICHTUNGSBIT

D = 0 D = 1
Ausgangswert des Zeigers (PTR) 2 LTH-2
Anzeigen der ersten Brücke PTR = 2 PTR = LTH-2
Anzeigen der letzten Brücke PTR = LTH-2 PTR = 2
Nicht letzte Aktion der Brücke PTR = PTR+2 PTR = PTR-2
Letzte Aktion der Brücke PTR = 2 PTR = LTH-2
Es sei explizit erwähnt, daß die dem D-Bit zugeordneten Werte lediglich Beispielcharakter haben und geändert werden können, ohne vom Anwendungs- und Geltungsbereich sowie dem zugrundeliegenden Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Nach wie vor Bezug nehmend auf Fig. 4 sei erwähnt, daß der Aufbau des Feldes für die Brückennummer (BN) abgebildet ist. Bei der präferentiellen Realisierung dieser Erfindung ist jedes Feld für die Brückennummer (BN) 2 Oktette lang. Die ersten beiden Bits werden für eine künftige Verwendung reserviert (r), während die verbleibenden 14 Bits in zwei untergeordnete Felder mit der Länge K beziehungsweise (14-K) unterteilt werden. Das untergeordnete Feld mit der Länge K wird als Brückengruppen-(BG-) Teil der Brückennummer bezeichnet, während das untergeordnete Feld mit der Länge (14-K) als der individuelle Brückenteil der Brückennummer bezeichnet wird. Jede Brücke im Netzwerk hat eine eindeutige Brückennummer, die während eines Initialisierungsablaufs zugeordnet wird.
Die Unterteilung der Brückennummer ermöglicht das Vorhandensein von parallelen Brücken, die sich den Verkehr zwischen denselben beiden Ringen teilen können. Wenn parallele Brücken zwischen zwei Ringen eingesetzt werden, haben die parallelen Brücken denselben Brückengruppenteil der entsprechenden Brückennummern gemein und unterscheiden sich nur in dem individuellen Brückenteil. Eine parallele Brücke prüft nur den Brückengruppenteil der Brückennummern in dem RI-Feld des Rundsenderahmens, um festzustellen, ob ihre Nummer bereits in der Brückentabelle steht. Wenn ihr Brückengruppenteil identisch ist mit einem Brückengruppenteil in der Tabelle schickt sie den Rahmen nicht weiter. Indem sie Rahmen nicht weiterschickt, die bereits von einer Brücke mit derselben Brückengruppennummer weitergeleitet wurden, verhindert die Brücke, daß Rundsenderahmen zwischen zwei Ringen, die durch parallele Brücken miteinander verbunden sind, hin- und herwandern. Vollständige Brückennummern werden nach wie vor in Rundsenderahmen eingefügt und in Nicht-Rundsenderahmen geprüft. Der Wert von K ist einfach ein Konfigurationsparameter, der ausgesucht wird, um den Erfordernissen einer bestimmten Einrichtung gerecht zu werden. Damit endet die Beschreibung des Rahmenformats. Nachdem das eindeutige Rahmenformat beschrieben wurde, das als Transportmedium innerhalb des Netzwerkes verwendet wird, werden jetzt die Algorithmen erläutert, die an jeder Brücke vorhanden sind, um den Rahmen zu analysieren.
Wie bereits erwähnt, setzt eine initiierende Station vor der Übertragung eines Rahmens bestimmte Steuerbits innerhalb des Rahmens. Bei einem Rundsenderahmen wird das D-Bit immer auf 0 gesetzt. Bei einem Nicht-Rundsenderahmen hängt das Setzen des D- Bits von der relativen Position der Brückennummer (BN) ab. Wenn die Brückennummer (BN) einen Leitweg (in einer Vorwärtsrichtung) von einer Quellenstation zu einer Zielstation identifiziert, wird das D-Bit auf logisch "0" gesetzt. Wenn die Brückennummer (BN) einen Leitweg in der umgekehrten Richtung identifiziert, wird das D-Bit auf logisch "1" gesetzt.
Kommen wir kurz zurück auf Fig. 4: Die Vorwärtsrichtung wird durch den Pfeil 60 dargestellt. Wenn sich eine Nachricht in der Vorwärtsrichtung bewegt, verläßt sie eine initiierende Station, und die erste Brücke, die die Nachricht verarbeiten soll, ist BN&sub1;, gefolgt von BN2 und so weiter. Ebenso ist die erste Brücke, die die Nachricht verarbeiten soll, wenn diese sich in der umgekehrten Richtung bewegt, BNm, gefolgt von den Brücken mit niedrigeren Brückennummern.
Das Setzen des Zeigers (PTR) durch die Sendestelle hängt vom D- Bit ab. Wenn D=0 wird der Zeiger (PTR) auf 2 gesetzt. Wenn D=1 wird der Zeiger (PTR) auf LTH-2 gesetzt.
Bevor eine Brücke einen Rahmen weiterschickt, muß sie den Zeiger aktualisieren. Dies wiederum hängt ebenfalls vom D-Bit ab. Wenn D=0 wird der Zeiger um 2 erhöht. Wenn D=1 wird der Zeiger um 2 erniedrigt.
Es sei erwähnt, daß die Kombination von D-Bit und Zeiger einer Brücke ihre relative Position in bezug auf einen bestimmten Leitweg anzeigt. Wenn D=0 und PTR=2 zeigt dies einer Brücke an, daß der Rahmen den Sendering gerade verläßt. Wenn D=0 und PTR=LTH-2 zeigt dies einer Brücke an, daß der Rahmen zum Zielring weitergeschickt wird. D=1 und PTR=LTH-2 zeigen einer Brücke an, daß der Rahmen den Sendering gerade verläßt. D=1 und PTR=2 zeigen einer Brücke an, daß der Rahmen zum Zielring weitergeschickt wird.
Bei den vorgenannten gesetzten Werten verhält es sich so, daß eine Brücke, wenn sie einen Rahmen erkennt, entscheiden muß, ob sie den Rahmen weiterschicken muß oder nicht.
Fig. 5 zeigt einen Algorithmus, der eine Reihe von Makroschritten zur Verarbeitung eines Rahmens beschreibt, der entsprechend dem oben beschriebenen Format generiert wird und der eine Nachricht von einer Quellenstation durch eine Vielzahl von Brücken zu einer Zielstation befördert. Um die Beschreibung zu vereinfachen, stellt jeder geometrische Block einen Verfahrensschritt dar und wird durch eine Zahl identifiziert; dazu erfolgt die Beschreibung des Verfahrensschrittes. Block 50: Dies ist der erste Schritt in dem Verfahren, und er zeigt den Eingangspunkt an, mit dem die Routine beginnt. Von Block 50 geht das Programm zu Block 52. In Block 52 generiert die initiierende Station eine Nachricht entsprechend dem oben beschriebenen Rahmenformat, setzt einige Bits in der Nachricht und schickt die Nachricht anschließend weiter.
Block 54: In Block 54 prüft das Programm das "U"-Bit. Wenn das U-Bit gleich "0" ist, verwirft das Programm den Rahmen (Block 56) und verläßt die Routine durch Block 58.
Block 60: In Block 60 legt das Programm die Reihenfolge der Brücken in bezug auf die initiierende Station fest. Anders ausgedrückt, bestimmt das Programm die Position einer Brücke in bezug auf die anderen im Leitwegfeld genannten Brücken. Mehrere Schritte sind erforderlich, damit eine Station ihre Position bestimmen kann, und jeder dieser Schritte wird nachstehend in detaillierteren Ablaufdiagrammen beschrieben.
Block 62: In Block 62 prüft das Programm, ob der Rahmen eine initiierende Station verläßt. Wenn ja, erhöht das Programm anschließend in Block 64 den Zeiger und meldet die Nachricht weiter (schickt sie weiter) an Block 66. Die Empfangsstationen, Block 67 und 68, prüfen, ob die Brückennummer Bn in dem RI-Feld gleich der der Brücke zugeordneten Brückennummer ist und ob der Zeiger auf einen vorher festgelegten Wert (P.V.) gesetzt ist. Wenn diese beiden Bedingungen nicht erfüllt sind, durchläuft das Programm eine Schleife, und die Verfahrensschritte 64-68 werden so lange durchgeführt, bis der Zeigerwert gleich dem vorher festgelegten Wert ist. Ist dieser Wert erreicht, schickt das Programm den Rahmen an den Zielring (Block 70) weiter und verläßt den Rahmen anschließend bei Block 58.
Wenn der Rahmen eine initiierende Station nicht verläßt, geht das Programm zu Block 72 und erniedrigt den Zeiger (PTR). Von Block 72 geht das Programm zu Block 74, wo der Rahmen weitergemeldet wird. Eine Empfangsstation (Blöcke 75, 76) prüft, ob die Brückennummer Bn in dem RI-Feld gleich der der Brücke zugeordneten Brückennummer ist und ob der Zeiger gleich einem vorher festgelegten Wert ist. Wenn nein, durchläuft das Programm eine Schleife, wobei die Folge von Anweisungen so lange durchlaufen wird, bis der Zeiger gleich dem vorher festgelegten Wert und die Brückennummer identisch ist. Ist der vorher festgelegte Wert erreicht, geht das Programm zu Block 78, wo der Rahmen an den Zielring weitergeschickt wird, und verläßt dann den Rahmen durch Block 58.
Fig. 6A-6C zeigen detailliertere Ablaufdiagramme der Algorithmen, die an jeder Brücke vorhanden sind, um die Nachrichten zu analysieren, die entsprechend dem oben beschriebenen Rahmenformat generiert werden, und um die Weiterleitung einer Nachricht durch das Netzwerk zu steuern. Für ein leichteres Verständnis der Beschreibung werden jeweils dieselben alphanumerischen Zeichen verwendet, um die nachfolgend aufgeführten Verfahrensschritte sowie die Blöcke in dem Ablaufdiagramm, die die einzelnen Verfahrensschritte durchführen, zu kennzeichnen. Anders ausgedrückt, kennzeichnen die links stehenden alphanumerischen Zeichen im nachstehenden Text die Verfahrensschritte, und die Beschreibung des Verfahrens wird rechts gegeben. In dem Ablaufdiagramm wird dasselbe alphanumerische Zeichen verwendet, um den Verfahrensschritt zu kennzeichnen, während die Funktion in der zum Block gehörenden Beschreibung kurz erläutert wird. Das Programm umfaßt die folgenden Schritte:
1. Den Status des "U"-Bit (PCF1 Bit 3) prüfen. Wenn dieses Bit nicht aktiviert ist, verläßt der Rahmen seinen Ring nicht und wird verworfen.
2. Wenn das "U"-Bit aktiviert ist, Rundsendeindikator prüfen. Wenn dieses Bit aktiviert ist, ist der Rahmen für alle Ringe bestimmt, und die folgenden Maßnahmen sollten durchgeführt werden:
a. Prüfen, ob das eingeschränkte Rundsende-(LB-) Bit aktiviert ist. Wenn das Bit aktiviert ist und die Brücke so konfiguriert ist, daß sie keine eingeschränkten Rundsenderahmen (LB Fr) annimmt, wird der Rahmen verworfen.
b. Vergleichen des Zeigers (PTR) mit der registrierten Anzahl von Zwischenschritten. Wie bereits erwähnt, wird einer Brücke während ihrer Initialisierung eine Gruppe von Zwischenschritten zugeordnet, und zwar eine Gruppe für jeden angeschlossenen Ring. Damit soll verhindert werden, daß der Rundsenderahmen endlos zirkuliert. Sobald die Brücke einen Rundsenderahmen erkennt, vergleicht sie den Zeiger in dem RI-Feld mit der Anzahl der zugeordneten Zwischenschritte. Wenn der Wert (PTR-2/2) unter der Anzahl der Zwischenschritte liegt, wird der Rahmen weitergeleitet. Andernfalls wird der Rahmen verworfen. Der Wert (PTR-2/2) wird ausgewählt, weil das RI-Feld 2 (zwei) Bytes enthält und jede Brückennummer (BN) 2 Bytes lang ist.
c. Prüfen, ob der Brückengruppen-(BG-) Teil der Brückennummer in dem RI-Feld erschienen ist. Wenn ja, zeigt dies an, daß der Rahmen an den Sendering zurückgekommen ist und verworfen werden muß.
d. Einfügen der Brückennummer in den Rahmen an der Stelle, die vom Zeiger- oder Längen-(LTH-) Wert angezeigt wird. Wie bereits erwähnt, kann der PTR-Wert (PTR+2) betragen. Analog dazu ist der LTH-Wert (LTH-2).
e. Erhöhen der Länge um 2.
f. Weiterschicken des Rahmens. Dies schließt die Generierung neuer FCS-, S-DEL-, PCF-1-, E-DEL- und PCFE-Felder ein.
3. Wenn das "U"-Bit aktiviert ist, der Rundsendeindikator jedoch nicht, die Brückennummer (BN) in dem RI-Feld (wie vom Zeiger angezeigt) mit der zugeordneten Brückennummer (zugeordnete BN) vergleichen. Wenn diese Nummern nicht identisch sind, schickt die Brücke den Rahmen nicht weiter. Sind diese Nummern identisch, dann den Status des "L"-Bits prüfen. Wenn der Wert des L- Bits "1" beträgt, wird der Rahmen nicht weitergeschickt, sondern verworfen. Wenn das "L" -Bit den Wert "0" hat, werden folgende Maßnahmen durchgeführt:
a. Wenn LTH=4 ist nur eine Brücke zwischen der Quelle und dem Bestimmungsort spezifiziert. Der Rahmen wird dann weitergeschickt, und das Programm wird verlassen.
b. Wenn (LTH) nicht gleich 4 ist, müssen folgende Maßnahmen durchgeführt werden:
1. Wenn D=0 und PTR=(LTH-2) ist der Rahmen am Zielring angekommen. L-Bits aktivieren und den Rahmen weiterschicken.
2. Wenn D=0 und der PTR-Wert geringer als (LTH-2) ist, Zeiger erhöhen und Rahmen weiterschicken.
Mit Bezug auf Fig. 6C: Wenn D=1 und PTR=2 L-Bits aktivieren, den Rahmen weiterschicken und die Routine verlassen. Wenn D=l und der PTR-Wert nicht gleich 2 ist, PTR erniedrigen, den Rahmen weiterschicken und die Routine verlassen.
Abgesehen von der Weiterleitung von Nachrichten durch einen Pfad, dessen Brückenidentität bekannt ist, kann der vorstehend beschriebene Rahmen auch dazu verwendet werden, um den Leitpfad zwischen zwei Stationen zu erfassen. Der Vorgang zur Erfassung der Leitweginformationen beginnt bei einer absendenden Station. Beispielsweise sendet Station A einen als "Analysator" bezeichneten Steuerrahmen an eine Zielstation. Bei dem "Analysator" handelt es sich um den Rahmen, bei dem das vorstehend beschriebene B-Bit auf logisch "1" gesetzt ist. Außerdem wird der Adreßraum für die Brückenidentität (ID) frei gelassen, und das Längenfeld wird auf 2 gesetzt. Während der Rahmen durch das Netzwerk wandert, erfaßt er Informationen über den Leitweg, dem er folgt. Die Leitweginformationen stellen sich in Form der Brückennummern dar, die von jeder Brücke, die der Rahmen passiert, in das Leitweginformationsfeld unterschiedlicher Länge eingefügt wird. Während eine Brücke ihre Kennummer einfügt, wird der Wert des Längenfeldes erhöht, um die nächste Bereichsgrenze zu identifizieren, in der eine Brücke ihre eigene Kennummer einfügt. Wenn es mehrere Leitwege zwischen den absendenden Stationen und den Zielstationen gibt, gehen aus einer einzigen Übertragung mehrere "Analysatoren" hervor, die die Zielstation erreichen. Jeder weist eine andere Reihe von Brückennummern in dem RI-Feld auf.
Wenn die Zielstation einen "Analysator" empfängt, sendet sie einen "Analyse-Feedback"-Rahmen zurück zur absendenden Station.
Um den "Analyse-Feedback"-Rahmen zurückzusenden, ändert die Zielstation den Wert des B-Bits in "0" und setzt das Zeigerfeld auf den Wert LTH-2. Auch wird das B-Bit ergänzt, um anzuzeigen, daß es sich bei dem "Feedback"-Rahmen nicht mehr um einen Rundsenderahmen handelt. Der Pfad, dem die "Analyse-Feedback"-Nachricht folgt, ähnelt dem Pfad, dem die "Analyse"-Nachricht folgte. Der einzige Unterschied ist der, daß der Zugriff auf die Brücken jetzt in der umgekehrten Richtung erfolgt. Wenn die erste "Analyse-Feedback"-Nachricht an der absendenden Station empfangen wird, entnimmt die Station die darin enthaltenen Leitweginformationen und speichert sie für eine anschließende Übertragung an die Zielstation.
Fig. 7 zeigt eine Netzwerktopographie, bei der Schleife A und Schleife B durch mehrere Pfade (P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4;) miteinander verbunden sind. Jeder Pfad weist mehrere Brücken B und mehrere Schleifen auf. Die Brücken (B), die mit einer gestrichelten Linie dargestellt sind, sind so programmiert, daß sie eingeschränkte Rundsenderahmen nicht weiterschicken, während die Brücken (B), die mit einer durchgezogenen Linie dargestellt sind, so programmiert sind, daß sie eingeschränkte Rundsenderahmen weiterschicken.
Die Programmierung der Brücken kann während ihrer Initialisierung erfolgen. Obwohl zur Programmierung der Brücke bei der präferentiellen Realisierung eine Vielzahl von Verfahren angewendet werden kann, wird ein "Synchronisationsbit" an einer vorher festgelegten Speicherstelle gesetzt. Das Programm, das den Rahmen analysiert, greift auf die Speicherstelle zu, und wenn das Bit gesetzt ist, werden eingeschränkte Rundsenderahmen von der Brücke nicht übermittelt.
Während der Betriebs generiert eine Station (S1) (Fig. 7), die mit (S2) kommunizieren möchte, einen "Analyse"-Rahmen, bei dem sowohl die B- als auch die LB-Bits auf logisch "1" gesetzt sind, und schickt diesen weiter. Die Brücken B, die mit einer gestrichelte Linie dargestellt sind, sind so konfiguriert, daß sie LB- (eingeschränkte Rundsende-) Rahmen nicht weiterschicken. Deshalb wird der LB-Rahmen nur von den Brücken weitergeleitet, die mit einer durchgezogenen Linie dargestellt sind. Folglich wird nur ein Exemplar des "Analyse"-Rahmens über die mit einer durchgezogenen Linie dargestellten Brücken an die Station (S2) übertragen. Es sei erwähnt, daß der Algorithmus, wenn B auf logisch "0" gesetzt ist, den Wert ignoriert, auf den das LB-Bit gesetzt ist. Ebenso wird der Rahmen als normaler Rundsenderahmen verarbeitet, wenn das B-Bit auf 1 und das LB-Bit auf 0 gesetzt ist.
Die oben beschriebene Architektur hat für den Anwender mehrere Vorteile, wie beispielsweise:
Einwegführung für jeden Rahmen. Ein Nicht-Rundsenderahmen sollte nur die Ringe durchlaufen, die notwendig sind, um von der Quelle an seinen Bestimmungsort zu gelangen. Der Rahmen sollte nicht auf anderen Ringen erscheinen, da er unnötigerweise deren Bandbreite in Anspruch nehmen und zu ihrer Überlastung beitragen würde.
Eine Konsistenz mit der Token Ring-Architektur ist gegeben. Da es sich bei einer Brücke um eine Einrichtung handelt, die an einen Ring angeschlossen wird, sollten bei ihrem Anschluß an die einzelnen Ringe vorzugsweise die in der oben erwähnten Norm IEEE 802.5 festgelegten Formate und Protokolle eingehalten werden. Protokolle oberhalb der Mediumzugriffssteuerung sind nicht betroffen. Die Brücke muß von höheren Protokollen unabhängig bleiben, damit das Netzwerk aus miteinander verbundenen Token Rings, wie auch das Netzwerk mit einem einzigen Ring, die logische Ringsteuerung und höhere Protokolle der verschiedenen angeschlossenen Stationen unterstützen kann.
Unabhängigkeit vom Standort der Stationen, von Topologie und Protokoll: Das Datenübertragungsprotokoll zwischen den Stationen sollte unabhängig davon sein, ob sich die Stationen auf dem gleichen Ring oder auf verschiedenen, miteinander verbundenen Ringen befinden und sollte auch unabhängig von der Topologie der Ringe oder Brücken sein. Somit werden den angeschlossenen Stationen keine Vorkenntnisse über die physische Konfiguration abverlangt.
Die Architektur bietet enorme Konnektivität. Die Flexibilität beim Standortwechsel von angeschlossenen Stationen unter gleichzeitiger Beibehaltung ihrer Kommunikationsfähigkeit wird auch dann nicht beeinträchtigt, wenn sich die Anschlußstellen auf verschiedenen Ringen befinden.
Die Architektur stellt eine zuverlässige und erschwingliche Lösung dar. Die Architektur zur Verbindung von Ringen miteinander ermöglicht das Vorhandensein von mehreren aktiven Leitwegen, wobei dasselbe Niveau durchgehender Datenintegrität aufrechterhalten bleibt, das gegeben ist, wenn die Stationen in einer Netzwerkumgebung mit nur einem Ring angeschlossen sind.

Claims

1. Verfahren zum Lenken von Rahmen zwischen Stationen in einem Fernmeldenetz, bei welchem eine Mehrzahl serieller Schleifen mittels einer Mehrzahl von Brücken verbunden ist und jede serielle Schleife eine oder mehrere mit ihr verbundene Verwendungsstationen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Übertragen eines Rahmens aus einer Quellenstation durch die mit ihr verbundene Schleife, der folgendes aufweist: ein erstes Zeichen mit zumindest zwei Zuständen und ein Feld für Lenkungsinformationen (RI), das von einer oder mehreren Lenkungsadressen gebildet ist, die adaptierbar sind, um die Brücken zu den Rahmen verarbeiten werden und ein Längen- (LTH)-Feld zum Anzeigen der Länge des RI-Feldes,

(b) Empfangen des Rahmens bei einer Brücke,

(c) Bestimmen der relativen Reihenfolge zum Verarbeiten von Rahmen durch die Brücken,

(d) Erhöhen des Wertes des Zeigerfelds nur dann, wenn die Brücken in einer aufsteigenden Reihenfolge des Rahmen verarbeiten,

(e) Herabsetzen des Wertes des Zeigerfelds nur dann, wenn die Brücken in umgekehrter Reihenfolge den Rahmen verarbeiten und

(f) Weiterübertragen des Rahmens einschließlich des eingestellten Zeigerfelds bei der nächsten Gelegenheit, die von dem Netz den Brücken geboten ist, wodurch die in (b)-(f) oben angeführten Schritte aufeinanderfolgend bei den Brücken, deren Identität in dem RI-Feld aufscheint, solange wiederholt werden, bis die letzte Brücke in dem Feld den Rahmen mit dem auf einen vorbestimmten Wert gesetzten Zeiger empfängt, wodurch angezeigt wird, daß sich die Brücken bei einer Zielschleife befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner den Schritt des Sendens des Rahmens an die Zielschleife umfaßt, aus der er durch eine Zielstation entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ferner ein zweites Zeichen mit zumindest zwei Zuständen aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses die folgenden Schritte umfaßt:

Empfangen des Rahmens bei einer Zielstation,

Prüfen des zweiten Zeichens, um den Zustand des zweiten Zeichens zu bestimmen,

Bilden eines Komplements für das zweite Zeichen, so daß das Zeichen in den Gegenstand gesetzt wird und

Setzen des PTR-Feldes auf einen verschiedenen Wert, welcher die Identität der ersten Brücke anzeigt, durch welche der Rahmen gelenkt wird, wodurch es einem gemeinsamen Rahmen ermöglicht ist, Nachrichten überall in dem Netz hin- und herzubefördern, ohne die relative Reihenfolge der Brücken in dem RI-Feld umzuordnen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens eines Komplements ferner die folgenden Schritte umfaßt:

(i) Vergleichen der Identifizierungsnummer der Brücke mit der von dem Zeiger identifizierten Nummer,

(ii) Prüfen des zweiten Zeichens nur dann, wenn die Brückennummer zu der Nummer in dem RI-Feld paßt,

(iii) Vergleichen des Werts in dem PTR-Feld mit einem Bereich vorbestimmter Werte und

(iv) Kennzeichnen der Brücke so, daß sie sich in der Schleife mit der Aufrufstation befindet, nur dann, wenn der Wert in dem PTR-Feld gleich ist einem der vorbestimmten Werte.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, das ferner folgendes umfaßt: den Schritt des Prüfens des Zustands des ersten Zeichens, wenn der Rahmen bei einer Brücke empfangen wird und des Durchführens der Schritte (c)-(f) nur dann, wenn das erste Zeichen in einen ersten Zustand gesetzt wird.

7. Verfahren nach irgend einem der Ansprüche 1-6, bei welchem das RI-Feld zumindest ein Zwei-Zustand-Zeichen aufweist,

und der Wert des PTR-Feldes nur dann erhöht wird, wenn das Zwei-Zustand-Zeichen des RI-Feldes auf einem vorbestimmten Wert gesetzt wird und das PTR-Feld auf einen ersten vorbestimmten Wert gesetzt wird, wobei der Wert des PTR-Feldes erhöht wird, wenn der Rahmen bei einer Brücke empfangen wird, die durch den Wert identifiziert ist, nur dann, wenn das PTR-Feld auf einen zweiten vorbestimmten Wert gesetzt wird, wobei ein solcher Schritt solange wiederholt wird, bis die letzte, in dem Adreßraum identifizierte Brücke den Rahmen empfängt, wobei das PTR-Feld auf einen dritten vorbestimmten Wert gesetzt wird, wodurch angezeigt wird, daß der Rahmen bei der Zielschleife eingetroffen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner die folgenden Schritte umfaßt:

Empfangen des Rahmens bei der Zielstation und

Rücksetzen des empfangenen Zwei-Zustand-Zeichens in dem RI- Feld in seinen Gegenzustand und Rücksetzen des PTR-Feldes auf einen verschiedenen Wert, wodurch ein eingestellter Rahmen gebildet wird, um Informationen ohne Ändern der Reihenfolge der Brücken innerhalb des Adreßraums zu tragen.

9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner die folgenden Schritte umfaßt:

a) Übertragen des eingestellten Rahmens in dem Schritt des Rücksetzens,

b) Empfangen des eingestellten Rahmens bei einer Brücke, die durch den PTR-Feldwert identifiziert ist,

c) Herabsetzen des PTR-Feldwertes nur dann, wenn das Zwei-Zustand-Zeichen in einen vorbestimmten Zustand gesetzt wird und das PTR-Feld auf einen vierten vorbestimmten Wert gesetzt wird,

d) Weiterübertragen des eingestellten Rahmens,

e) Empfangen des eingestellten Rahmens bei einer Brücke, die durch den PTR-Wert identifiziert ist,

f) Herabsetzen des PTR-Wertes nur dann, wenn der empfangene PTR-Wert auf einen fünften vorbestimmten Wert gesetzt wird und

g) Weiterübertragen des Rahmens und aufeinanderfolgendes Wiederholen der Schritte (e)-(g) bei den Brücken, deren Adresse in dem Adreßraum aufscheint, solange bis die letzte in der Adresse identifizierte Brücke den Rahmen empfängt.

10. Verfahren zum Erhalten der Adressen der Schaltstellen, durch die eine Nachricht in einem Fernmeldenetz gelenkt werden soll, bei welchem eine Mehrzahl serieller Schleifen mittels einer Mehrzahl von Schaltstellen verbunden ist und jede serielle Schleife eine oder mehr Stationen in ihr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Erzeugen und Übertragen eines Rahmens aus einer Quellenstation, welcher folgendes aufweist: die Adresse einer Bestimmungsstation und ein RI-Feld, wobei das RI-Feld zumindest ein in einen ersten Zustand gesetztes Zwei-Zustand-Zeichen hat und ein auf einen vorbestimmten Wert gesetztes LTH- Feld,

(b) Empfangen des Rahmens bei einer Schaltstelle,

(c) Schreiben der Adresse der Schaltstelle in den Rahmen bei einer Stelle, die durch das LTH-Feld identifiziert ist, nur dann wenn der Wert des LTH-Feldes kleiner ist als Sprungzählung oder die Adresse der Schaltstelle in dem Rahmen nicht registriert ist,

(d) Einstellen des LTH-Feldwertes,

(e) Weiterübertragen des Rahmens und

(f) Wiederholen der Schritte (b)-(f) solange, bis der Rahmen bei der Bestimmungsstation empfangen wird.

11. Verfahren zum Verwenden einer einzelnen Kopie-Nachricht, um die Lenkungsadresse einer ausgewählten Station in einem Fernmeldenetz zu identifizieren, bei welchem eine Mehrzahl serieller Schleifen mittels einer Mehrzahl von Schaltstellen verbunden ist und jede serielle Schleife in ihr eine oder mehr Stationen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Erzeugen und Senden eines Rahmens aus einer Quellenstation, der folgendes aufweist: eine Bestimmungsadresse, eine Quellenadresse und ein RI-Feld, wobei das RI-Feld zwei Zwei- Zustand-Steuerzeichen aufweist und jedes auf einen gemeinsamen vorbestimmten Wert gesetzt ist und ein LTH-Feld,

(b) Empfangen des Rahmens bei einer Schaltstelle,

(c) Prüfen des RI-Feldes, um den Zustand der zwei Zeichen zu bestimmen,

(d) Schreiben der Identifizierungsnummer der Schaltstelle in die Stelle, die durch das LTH-Feld identifiziert ist, nur dann, wenn die zwei Zeichen auf einen gemeinsamen vorbestimmten Wert gesetzt werden,

(e) Einstellen des Längen (LTH)-Feldwertes,

(f) Senden des Rahmens,

(g) Wiederholen der Schritte b-f solange, bis der Wert des LTH-Feldes das Setzen der Sprung-Zählung einer Schaltstelle übersteigt oder die Adresse der Stationen bereits in dem RI-Feld registriert wird.

12. System zum Tragen von Nachrichten innerhalb eines digitalen Fernmeldenetzes, bei welchem eine Mehrzahl von Datenstationseinrichtungen (DTE) mit einem Pfadmittel für eine serielle Übertragung verbunden ist und eine Mehrzahl der Pfadmittel für eine serielle Übertragung durch eine oder mehr Schaltstellen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses folgendes aufweist:

ein Generatormittel für ein Rahmencodesignal, das innerhalb der DTE eingefügt ist und adaptiert ist, um den Nachrichtenübertragungsmechanismus herzustellen,

wobei der Nachrichtenübertragungsmechanismus zumindest ein Lenkungsinformationen(RI)-Feld aufweist, das in folgendes geteilt ist: einen Steuer(C)-Abschnitt, der adaptiert ist, um Steuerinformationen zu tragen und einen Lenkungsabschnitt; der adaptiert ist, um die Identität der Schaltstellen zu tragen, durch welches die Nachricht gelenkt werden soll,

ein erstes Zwei-Zustand-Zeichen, das außerhalb des RI-Feldes eingefügt ist und eingesetzt werden kann, um die Anwesenheit des RI-Feldes anzuzeigen, wenn dieses in einen seiner Zustände gesetzt wird und

einen zweiten Satz von Zwei-Zustand-Zeichen, die außerhalb des RI-Feldes eingefügt sind und eingesetzt werden können, um anzuzeigen, daß die Nachricht durch die letzte Schaltstelle gelangt ist, wenn dieses in einen vorbestimmten Zustand gesetzt wird.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer(C)-Abschnitt folgendes aufweist: ein drittes Zwei- Zustand-Zeichen, das eingesetzt werden kann, um die Art einer Nachricht anzuzeigen, einen vierten Satz von Zeichen, die eingesetzt werden können, um einen Wert zu tragen, welcher die Länge des RI-Feldes repräsentiert, ein fünftes Zwei-Zustand-Zeichen, das eingesetzt werden kann, um die Richtung anzuzeigen, in die sich eine Nachricht in Bezug auf das Aufrufen einer DTE bewegt und einen sechsten Satz von Bits, der eingesetzt werden kann, um die nächste Schaltstelle zu identifizieren, welche die Nachricht verarbeiten wird.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner Mittel aufweist, die bei der Schaltstelle eingefügt sind und eingesetzt werden können, um den Inhalt der Nachrichtenübertragung zu analysieren und um die Nachricht entsprechend dem Setzen der Zeichen zu lenken.