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11.06.1982 - 

Neues Konzept für lokale Netze:

Zeitscheibenverfahren vermeidet Kollisionen

Von CW-Mitarbeiter Egon Schmidt

Konzepte zur Vernetzung von Mini- und Mikrocomputern basieren häufig auf Busstrukturen mit möglichst nur zwei Leitern: Koaxialkabel oder verdrillte Drähte - eventuell auch Glasfaserkabel. Das erleichert die Konfiguration des gesamten Netzes.

Dieser Vorteil besteht besonders gegenüber Netzen mit Ringleitungsstruktur (doppelte Leitung zu entfernten Teilnehmern) oder Verbindungen mit mehr als nur zwei Leitern. Doch das Buskonzept hat auch den - unter Umständen gravierenden - Nachteil, daß es zu Datenkollisionen kommen kann, wenn zwei Teilnehmer gleichzeitig senden wollen. Denn alle Daten müssen ja über die gleichen Leitungen gehen.

Eben solche Kollisionen will ein neues Netzkonzept vermeiden, an dem zur Zeit in München gearbeitet wird und das kürzlich in dem Fachblatt "Elektronik" vorgestellt wurde. Sein Hauptmerkmal ist ein Zeitscheibenverfahren, das bei relativ geringem Overhead dafür sorgt, daß immer nur eine Station das Recht hat, den Bus zu belegen. Damit kann eindeutig definiert werden, bis wann jeweils eine Nachricht mit Sicherheit übertragen ist.

Intelligente Knoten

Das neu konzipierte "SP-Netz" (SP bedeutet "Synchronizing Poll") arbeitet mit intelligenten Knotenpunkten, von denen 32 und mehr an den Bus gehängt werden können; die Übertragung erfolgt seriell. Es gibt keine zentrale Steuereinheit, da alle Knoten gleichberechtigt sind und es gewissermaßen unter sich ausmachen, wer als nächster als Sender beziehungsweise "Master" fungieren soll.

Das Funktionsprinzip des SP-Netzes wird am besten klar, verfolgt man seine Arbeitsweise vom Initialisieren des Systems aus. Hat man einige Knotenpunkte zugleich eingeschaltet, so warten diese eine kurze Zeit und testen dabei, ob der Bus frei ist. Wenn ja, beginnen sie - je nach Bedarf - zu senden, wobei in diesem Stadium allerdings noch eine Kollision mehrerer Sender möglich ist. Aber sie wird rasch erkannt und behoben.

Die einzelnen Stationen senden nämlich beim Initialisieren des Netzes Datenblöcke von genau definierter Länge; dabei ist die Blocklänge der Nummer (Adresse) des Gerätes im Netz proportional. das heißt, wenn zufällig mehrere Geräte anfangs gleichzeitig zu senden begonnen haben, ist am Schluß aller Übertragungen mit Sicherheit nur noch ein einziges als Sender aktiv: jenes mit der höchsten Netznummer natürlich. Und dieses Gerät wird dann automatisch zum ersten Master, der Sendepriorität erhält:

Quarzgesteuert weiterschalten

Wie aber gewährleistet das SP-Netz denn die Kollisionsfreiheit des weiteren Verkehrs? Ganz einfach: Der erste Master sendet einen Synchronisationsimpuls aus, der die Netzadresse dieses Masters, zum Beispiel "8", allen angeschlossenen Geräten mitteilt und deren interne Synchronisationszähler auf diese Adresse ("8") einstellt. Sobald nun der Master mit dem Senden seiner Daten fertig ist, werden alle Synchronisationszähler aller am Bus hängenden Geräte quarzgesteuert synchron weitergeschaltet ("9", "10" und so weiter) bis sie nach Erreichen der höchsten Geräte-Adresse (zum Beispiel "24") wieder mit dem Gerät Null beginnen.

Ein Gerät, das senden will, muß dabei warten, bis seine "Zeitscheibe" dran ist, bis also kurzfristig (zehn bis 20 Mikrosekunden lang) seine Geräte-Adresse aufgerufen ist. In dem Moment, in dem es dann zu senden beginnt, wird die allgemeine Zeitscheibenzählerei natürlich unterbrochen, denn das SP-Netz hat jetzt ja einen neuen Master.

Das Übertragungsverfahren im SP-Netz ist insofern recht "demokratisch", als jeder Sender nach Absetzen eines Datenblocks erst allen anderen Netzteilnehmern die Chance geben muß, ihre Daten loszuwerden. Erst nach Bedienen aller anderen Geräte kehrt also das Recht zu senden wieder zu ihm zurück.

Wie die COMPUTERWOCHE von Rolf-Dieter Klein, einem der "Väter" des SP-Netzes, erfuhr, ist das Netzkonzept inzwischen noch um eine Prioritätensteuerung erweitert worden, mit der wichtigen Geräten ein vorrangiger Sender- beziehungsweise Master-Status erteilt werden kann.

Damit dürfe das Konzept für zeitkritische Netzkopplungen noch mehr an Interesse gewinnen. Die Sendegeschwindigkeit soll in den ersten Versuchsstadien bei etwa 0,2 MBaud liegen, erläutert Klein, der ein freies Entwicklungsbüro betreibt und Assistent am Institut für rechnergestützte Entwicklungsverfahren der Technischen Universität München ist.

Später sollen ein, eventuell sogar bis zu zwei MBaud erreicht werden. Und das bedeutet natürlich, man kann über ein SP-Netz auch Telefonate übertragen, hob Klein hervor: Eine einfache Netzsteckdose in der Wand genüge.