Устройство для сопряжения абонентских станций с линией связи локальной сети Советский патент 1988 года по МПК G06F13/10 

4

СО

00

ч

IN9

114

Изобретение относится к вычиспи- тельной технике, в частности к передаче данных, и может быть использовано при построени моноканальных локальных вычислительных сетей с множественным доступом, контролем несущей и обнаружением столкновений в системах управления, сбора и обработки информации на их основе,

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач устройства путем обеспечения возможности подключения группы станций.

На фиг,1 представлена блок-схема предлагаемого устройства;на фиг, 2-4- функциональная схема канального передатчика, коммутатора и узла приоритета соответственно; на фиг. 5-9 - функциональная схема интерфейсного приемника, детектора передачи, детектора столкновения, интерфейсного передатчика, формирователя сигнала столк

новения соответственно.

Устройство - мультиплексор 1 - (фиг,1), подсоединенное к общей линии 2 связи, заканчивающейся на концах волновыми сопротивлениями 3$ и; к абонентским станциям 4, содержит передшопщй блок 5 и приемный блок б, Передающий блок 5 состоит из группы интерфейснь1х приемников 7, детекторов 8 передачи, коммутатора 9, узла 10 приоритета, канального передатчика П и таймера 12. Приемный блок 6 состоит из канального приемника 13,, детектора 14 столкновения, интерфейсных передатчиков 15 и формирователей (генераторов) 16 сигнала столкно веиия.

На фиг,1 показаны также линии 17-30 связей элементов устройства.

Канальный передатчик 11 (фиго2) выполнен в виде последовательно соединенных токоограничительного резистора 31, ключа 32 и диодов 33, 34 и 35 развязки, последовательно соединенных токоограничительного резистора 36 и ключа 37, элемента ИЛИ 38, элемента НЕ 39 и ключа 40,

Коммутатор 9 (фиг.З) содержит элементы ИЛИ 41 и элемент И 42,

Узел 10 приоритета (фиг,4) содержит элементы ИЛИ 43, элементы ИЛИ-НЕ 44, 45 и 46.

Интерфейсный приемник 7, представленный на фиг.З, осуществляет функцию приема информационной последова

0

5

0

5

0

5

Q

тельности через интерфейс устройства и состоит из компаратора 47, трансформатора 48 и токоограничительных резисторов 49 - 52.

При отсутствии информационной последовательности на первичной обмотке тр.ансформатора 48 (линия 17) входы компаратора 47 закорочены и на его выходах установлено напряжение, которое с прямого выхода (линия 18) поступает на вход коммутатора 9.

Дпя согласования волнового сопротивления интерфейсного кабеля параллельно вторичной обмотке трансформатора 48 подсоединены резисторы 49 и 50, общая точка которых подсоединена к выходу опорного напряжения компаратора 47s

Информационная последовательность, поступающая на первичную обмотку трансформатора 48, с вторичной обмотки поступает на входы компаратора 47, с прямого выхода которого поступает на вход коммутатора 9,

Детекторы 8 передачи содержат (фиг.6) компараторы 53 и 54, токо- ограничительные резисторы 55-64, накопительные конденсаторы 65 и 66 и диоды 67 и 68 развязки.

Детектор 14 столкновения содерткит (фиг,7) компараторы 69 и 70, буферные усилители 71 и 72, элемент НЕ 73, транзисторы 74 - 81, токоограничи- тельные резисторы 82-104 и накопительные конденсаторы 105-109.

Интерфейсные передатчики 15 содержат (фиг.8) буферные усилители 110 - 112, элемент ИЛИ 113, транзистор 114, токоограничительные резисторы 115-124, накопительные конденсаторы 125-127 и трансформатор 128.

Формирователи (генераторы) 16 сигнала столкновения содержат (фиг,9) с элемент ИЛИ 129, трансформатор 130, токоограничительные резисторы 131 - 133, накопительные конденсаторы 134-136 и элемент задержки (индуктивность) 137.

Устройство 1 для сопряжения абонентских станций работает следующим образом,

В режиме Передача информация от станции 4, где i 1,N по линии 17 поступает на вход интерфейсного приемника 7 , с выходов которого по линии 18 подается на соответствующий вход коммутатора 9, а по линии 19 - на вход детектора 8. Де0

5

тектор 8 вырабатывает на своем выходе сигнал Передача, передаваемый низким уровнем по линии 20 на соответствующий вход узла 10, что приводит к установке на 1-м выходе узла 10 низкого уровня, передаваемого по линии 21 на 1-й управляющий вход коммутатора 9, и к установке сигнала Разрешение передачи, передаваемого низким уровнем по линии 22, Установка низкого уровня на управляющем входе коммутатора 9 вызывает появление информ ации на линии 23. Установка сигнала Разрешение передачи низким уровнем на линии 22 приводит к подключению канального передатчика 1 1 к общей линии 2 связи и передаче в нее информации с выхода коммутатора 9 и запуску таймера 12. В случае, если длительность передачи в линию 2 превышает максимальную длительность передачи пакета, определяемую протоколом обмена, на выходе таймера 12 установится низким уровнем сигнал Длинный пакет, который по линии 2А поступит на второй вход канального передатчика 11, что приведет к отключению канального передатчика 11 от общей линии 2 связи и к прекращению передачи. Снятие сигнала Разрешение передачи, т.е. установка высокого уровня на линии 22, устанавливает таймер 12 в исходное состояние. При попытке одновременной передачи от нескольких станций 4 линии 25 установится низким уровнем сигнал Конфликт в блоке, который по линии 25 поступит на четвертый вход канального передатчика 11, что приведет к установке в общую линию 2 связи уровня постоянного тока, воспринимаемого всеми подключенными к общей линии 2 связи устройствами 1 как Столновение.

В режиме Прием информация из общей линии 2 связи поступает на вход канального приемника 13, с выхода которого по линии 26 подается на входы детектора 14 и интерфейсных передатчиков 5, Детектор 14 определяет наличие информации в линии 2 и вырабатвает на выходе сигнал Прием, передаваемый низким уровнем по линии 27 на входы интерфейсных передатчиков 15, что вызывает появление на выхода интерфейсных передатчиков 15 принятой из линии 2 информации и передачу ее по линиям 28 к станциям 4, В слу

5

0

чае возникновения в линии 2 ситуации Столкновение, т,е. одновременной передачи двух или более станций 4, на выходе детектора 14 вырабатывается сигнал Конфликт в линии, передаваемый низким уровнем по линии 29, что приводит к запуску генератора 16 и передаче по линиям 30 сигнала Столкновение станциям 4.

Окончание любой передачи станции в общую линию 2 связи, т,е. снятие с линии 22 сигнала Разрешение передачи, также вызывает кратковременное срабатывание детектора 14 и передачу в линию 30 сигнала Столкновение, восприн1 маемого станциями 4, как успешное окончание передачи в линию 2 и подтверждение работоспособности устройства 1. При этом детектор 4 реагирует на задний фронт сигнала Разрешение передачи и вырабатывает на линии 29 сигнал Конфликт в линии, равный по длительности 9-15

5 битовых интервалов, т.е. 900-1500 не, что приводит к передаче всем станциям 4, подключенным к устройству 1, сигнала Столкновение, Эта функция необходима для контроля работоспособности механизма фиксации кож1шикт- ных ситуаций. В данном случае сигнал Столкновение воспринимается станциями 4 как тестовый сигнал. Однозначность реакции станций на сигнал Столкновение как на тестовый или как на реальный конфликт в общей линии 2 связи достигается требованиями на систему передачи, которая использует предлагаемое устройство, т.е. минимальная длительность передаваемого информационного пакета должна пре- вьшшть двойное время распространения сигналов между оконечными станциями системы. Станция может начать переg дачу только в случае отсутствия в линии 2 передач других станций и т.д. соответственно требованиям к системам со случайным множественным доступом, контролем несущей и обнаружением столкновений, использующих общий канал связи типа пшна (стандарт 1 ЕЕЕ 802.3). Вьтолнеиие этих требований позволяет станциям определять сигнал Столкновение как тестовый в случае, если станция 4 в момент получения сигнала Столкновение не осуществляет передачу, и как сигнал реального конфликта в линии, если в момент получения сигнала

0

5

0

0

5

Столкновение станция осуществляет передачу в общую линию 2 связи

Канальный передатчик 11 (фиг,2) работает следующим образом.

В исходном состоянии, т.е. при отсутствии передач от станции 4, на линиях 22 - 25 установлены высокие уровниS ключи 32, 37 и 40 выключены. При передаче информации От какой-либо станции 4 на линий 22 устанавливается низким уровнем сигнал Разрешение передачи. Так как на линии 25 установлен высокий уровень, который инвертируется инвертором 39, информация, поступающая по линии 23 на вход элемента ИЛИ 38, проходит на управляющий вход ключа 32 и вызывает по- - дачу тока в общую линию 2 связи от источника питания -Е.-через резистор 31, кшрч 32 и диоды 33 - 35, со- ответств аощую последовательности передаваемых данных (низких и высоких уровней) , В случае одновременной передачи от двух или более станций, подключенных к устройству 1, ка линии 25 будет установлен низким- уровнем сигнап Конфликт в блоке, что приведет к установке высо кого уровня на выходе элемента НЕ 39, запрещающего прохождение информации через элемент ИЛИ 38, на выходе которого установится высокий уровень, выключению ключа 32 и включению ключа 37« В общую линию 2 связи от источника питания -Е через резистор 36, ключ 37 и диоды 33 - 35 будет подан уровень тока, фиксируемому устройствами как наличие в линии 2 двух или более передач т,е, как ситуация Столкновение, В случае попытки передачи в об- щуто линию 2 связи информационного пакета с длительностью, превышающей максималы-гуто (определяемую протоколом обмена), на линии 24 установится низким уровнем сигнал Длинный пакет, что вызовет включение ключа. 40 и независимо от состояния ключей 32 и 37 канальный передатчик 11 будет отключен от общей линии 2 связи обратно смещенными диодат-ш 33 - 35,

Коммутатор 9 () работает следующим образом.

Информация, поступающая по линии 18 может быть пропуп1ена на выход коммутатора 9 (линия 23) через элемент И 42 только по условию установки на пинии 21 низкого логического уровня.

Узел 10 (фиг,4) работает следующим образом,

В исходном состоянии, т,е, при отсутствии передач от станции 4, на линиях 20 установлены высокие уровни, на линиях 21 - высокие уровни, на инверсных выходах элементов 43 - низкие уровни, на выходах элементов

Ш1И-НЕ 44 - низкие уровни, на линиях 22 и 25 - высокие уровни. При передаче информации от станции 4, на линии 20 будет установлен низким уровнем сигнал Передача i, который вызовет переключение элемента ИЖ 43/ и установку низкого уровня на линии 21 и высокого уровня на инверсном выходе элемента ИЛИ 43- , Это приведет к блокированию остальных элементон ИЛИ 43 и установке низкого уровня на выходе элемента ИЛИ-НЕ 46, т,а, установке сигнала Разрещение передачи ка линии 22, В случае попытки передачи дрзлг-ой станцией 4 при начатой передаче станцией 4 на линии

20 низким уровнем будет установлен

сигнал Передача J, Однако элемент .

ИЛИ 43i будет заблокирован и изменит

свое состояние, С инверсного выхода

элемента ИЛИ 43i низкий уровень поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 44i. Следовательно, установка низкого уровня на линии 20; приведет к срабатыванию элемента ИЛИ-НЕ 44j и установке на его выходе высокого уровня, который поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 45. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 45 устанавливается низкий уровень, т,е, на линии 25 устанавливается сигнал Конфликт в блоке. Снятие сигналов Передача 1 и Передача j с линией 20; вернет узел 10 в исходное состояние,

Детектор 8 передачи (фиг.6) работает следующим образом.

При отсутствии информационной последовательности на первичной обмотке . трансформатора 48 (линия 17) установлены потенциалы по цепи: 10,2V - резистор 55 - прямой вход компаратора 53 - резистор 56 - резистор 57 - инверсный вход компаратора 53, В этом случае на прямом входе компаратора 53. установлен более низкий потенциал,

чем на инверсном входе. Поэтому на выходе 6 компаратора 53 установлен уровень 1 и на выходе 7 уровень О, которые поступают через резисторы 58 и 59 соответственно на входы

элемента 54, вследствие чего на линии 20 устанавливается уровень I, что соответствует отсутствию сигнала Прием,

На прямом выходе компаратора 54 установится уровень О, поступаюпий в цепь обратной положительной связи, состоящую из диодов 67 и 68 и резистора 60, Диод 68 оказывается закрытым, а диод 67 - открытым. Смещение входов компаратора 53 определяется протеканием тока по цепи: 10, 2V - резистор 60 - диод 67 - вход компаратора 53 - резистор 56 - резистор 57 - вход компаратора 53, Схема устанавливается в устойчивое состояние. Чтобы вывести схему из этого состояния, на инверсном входе относительно прямого входа компаратора 53 дол- ,жен появиться отрицательный сигнал, ПО величине больший, чем постоянное смещение между входами. При появлении информационной последовательности на первичной обмотке трансформатора 48 (линия 17) первый отрицательный перепад напряжения на вторичной обмотке трансформатора 48 вызовет изменение потенциалов на входах компаратора 53, Теперь на инверсном входе компаратора 53 потенциал будет более низким, чем на прямом входе. Компаратор 53 переключится: на инверсном выходе появится уровень О, а на прямом выходе - уровень 1, при этом конденсатор -66 заряжается через выходное сопротивление открытого эмитгерного повторителя на прямом.выходе компаратора 53, Переключение компаратора 54 происходит с задержкой, определяемой постоянной времени цепи резисторов 58 и 59 и коденсатора 65, после чего на линии 20 появится уровень О, а на прямом выходе компаратора 54 - уровень 1, В этом состоянии диод 68 открывается, а диод 67 закрывается, ток по цепи: 10, 2V - резистор 69 - диод 67 - резистор 56 больше не протекает и

мом выходе появится уровень О, В этом состоянии конденсатор 66 не может разряжаться через выходное сопротивление закрытого эмиттерного повторителя, время его разряда определяется величиной резистора 62 и на все это время компаратор 54 поддерживает состояние 1 на прямом выходе и состояние О на инверсном выходе. Это время называется временем задержки детектора 8 и равно - 200 не. Если в течение этого времени на первичную обмотку трансформатора 48 (линия 17, фиг,5) и, следовательно, на инверсный вход компаратора 53 придет новый отрицательный импульс информационной последовательности, то конденсатор 66 вновь быстро зарядится

и компаратор 54 останется в прежнем положении.

Уровень О на инверсном выходе компаратора 54 является сигналом Прием, поступающим по линии 20 на

вход узла 10,

Детектор 14 осуществляет функцию обнаружения несущей при приеме информационной последовательности из общей линии 2 связи, функцию обнаруженйя ситуации Столкновение в общей линии 2 связи и функцию тестирования механизма обнаружения столкновений после каждой передачи, производимой устройством 1, и работает следующим

образом (фиг,7),

Эмиттерный повторитель на транзисторе 75 и связанные с ним дискретные компоненты: резисторы 83, 84, 90 и конденсаторы 105, 106, 108 формируют схему низкочастотного фильтра,На выходе фильтра уровень напряжения равен среднему значению сигнала в общей линии 2 связи, С выхода фильтра сигнал поступает на прямой вход компаратора 69 и через резистор 96 на прямой вход компаратора 70,и сравнивается с двумя опорными уровнями напряжения. Один опорный уровень напряжения используется для определения

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при пост роении моноканальных локальных вьтчислительных сетей с множественным доступом, контролем несу- щей и обнаружением столкновений, Целью изобретения является расширение класса решаемых задач путем обеспечения возможности подключения группы абонентских станций. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее в передающем блок е канальный передатчик, первые интерферейньгй приемник и детектор передачи и таймер, а в приемном блоке канальный приемник, детектор столкновения и первые ин- терфейный передатчик и формирователь сигнала столкновения, введены в приемный блок N-1 интерферейных передатчиков и N-1 формирователей сигналов столкновения, а в передающей блок коммутатор, узел приоритета и N-1 детекторов передачи и N-1 интерфейных приемников. 9 ил. ш (Л

напряжение постоянного смещения между 50 наличия информационной последователь- входами компаратора 53 исчезает,между этими входами существует только информационная последовательность, поступающая с вторичной обмотки трансформатора 48 (линия 19), По окончании 55 отрицательного перепада напряжения на вторичной обмотке трансформатора 48 появится напряжение, которое переключает компаратор 53, т,е, на его пряности в общей линии 2 связи, а другой опорный уровень напряжения - для определения ситуации Столкновение, т,е, одновременного наличия в линии 2 связи двух или более передач. Опорные уровни подаются соответственно на инверсные входы компараторов 69 и 70, Эти два опорных уровня напряжения устанавливаются прецезионным исналичия информационной последователь-

ности в общей линии 2 связи, а другой опорный уровень напряжения - для определения ситуации Столкновение, т,е, одновременного наличия в линии 2 связи двух или более передач. Опорные уровни подаются соответственно на инверсные входы компараторов 69 и 70, Эти два опорных уровня напряжения устанавливаются прецезионным источником тока, состоящим из транзистора 81 и схемы компенсации на транзисторе 80, База транзистора 81 связана с питанием - 5,2V, а его эмиттер - с питанием - 10,2V через резистор 10 Резистор 101 является высокоточным; напряжение на нем устанавливается то- ,ком транзистора 81. Источник опорных уровней подстраивается резистором 10

Транзистор 80 представляет собой аналогичный источник тока с эмиттер- ным резистором 100, чтобы получить тот же эмиттерньй ток.

На транзисторе 74 построен источ- ник тока, задающий ток для транзисторов 75 и 7fi, Транзистор 76 представляет собой источник тока, эмиттер которого через высокоточные резисторы 86 и 95 подсоединен к кол- лектору транзистора 81 и служит для стабилизации тока в этой цепи,

Сигнал, поступающий с эмиттера транзистора 75, обеспечивается фильтрацией суммы сигналов из общей линии связи и сигнала тестировки столкновения, поступающего с коллектора транзистора 78, и сравнивается с указанными опорными уровнями напряжения

При отсутствии информацион ной пос ледовательности в общей линии 2 связи на инверсном входе компаратора 69 установлен более низкий потенциал чем на прямом входе, В соответствии с этим на прямом выходе компаратора 69 установлен уровень 1, а на инверсном выходе - уровень О, которые поступают на входы буферного усилителя 71, Согласно этому на выходе буферного усилителя 71 установлен уровень 1, поступающий на вход интерфейсного передатчика 15 по линии 27, что соответствует снятию сигнала Прием.

При появлении информационной пос- ледовательности в общей пинии 2 связи на прямом входе компаратора 69 устанавливается более низкий потенциал, чем на инверсном входе. Компаратор 69 переключается, на прямом выходе устанавливается уровень О, а на инверсном выходе - уровень 1, которые соответственно поступают на входы буферного усилителя 71, В соответствии с этим на выходе буферного усилителя устанавливается уровень О, что соответствует сигналу Прием, поступающему на вход интерфейсного передатчика 15 по линии 27.

При отсутствии ситуации Столкновение в общей линии 2 связи на инверсном входе 12 компаратора 70 установлен более низкий потенциал, чем на прямом входе. В соответствии с этим на прямом выходе компаратора VO установлен уровень 1, а на инверсном выходе - уровень О, . которые поступают на входы буферного усилителя 72, на выходе которого установлен уровень 1, который поступает на вход генератора 16 по линии 29, что соответствует установке сигнала Столкновение в линии. Элемент 73, транзисторы 77 и 78, резисторы 88-94 и емкость 107 реализуют функцию тестирования механизма обнаружения столкновений после каждой передачи, производимой устройством 1 в общую линию 2 связи.

Интерфейсный передатчик 15 информации осуществляет функцию передачи информационной последовательности через интерфейс мультиплексора и работает следующим образом (фиг.В),

Резистор 115 и конденсатор 125 отфильтровывают высокочастотные гармоники из принимаемой информационной последовательности. Транзистор 114 является г миттерньтм повторителем, обеспечивающим малое выходное сопротивление для высокочастотного фильтра, состоящего из конденсатора 126 и резистора 117, Эмиттер транзистора 1I4 подсоединен к прямому входу усилителя 110. Выходы усилителя 110 подсоединены соответственно к входам буферного усилителя 111, Выход буферного усилителя подсоединен с к входу буферного усилителя 112, а также к выходу детектора I4 (линия 27, буферный усилитель 71, фиг,7), Поскольку это эмиттерно-связанная логика, т,е, выход любого из усилителей 71 или 111 является высоким, их общий выход является высоким уровнем (уровень 1). Следовательно, при отсутствии информационной последовательности на выходе усилителя 71 установлен уровень 1 (выход второго детектора 14, линия 27, фиг.7), который отключает выход буферного усилителя 111,

При появлении информационной последовательности в общей линии 2 связи, на выходе второго детектора 14 (усилитель 71, линия 27) устанавливается уровень О, что соответстнует установке сигнала Прием. С выхода канального приемника 13 (линия 26) информационная последовательность проходит по выше описанному тракту: транзистор 114 - конденсатор 126 - усилитель ПО - усилитель 111 - усилитель 112 - элемент ИЛИ 113. С выходов элемента ИЛИ 113 информационная последовательность подается на первичную обмотку трансформатора 128 Дифференциальный сигнал с вторичной обмотки трансформатора 128 поступает на информационный вход станции 4.

Генератор 16 сигнала столкновения осуществляет функцию передачи сигнала Столкновение через интерфейс мультиплексора и работает следующим образом (фиг.9).

На элементе ИЛИ 129, конденсаторах 134, 135, индуктивности 137 и резисторе 131 построен управляемый генератор по схеме с фазосдвигающей цепью в.обратной связи, настроенный на частоту 10 МГц.

В начальных условиях на входе элемента ИЛИ 129 по линии установлен уровень 1, что является запретом запуска генератора.

Запуск генератора происходит при установке на линии 29 низкого логического уровня.

Формула изобретения

Устройство для сопряжения абонентских станций с линией связи локальной сети, содержащее передающий блок, состоящий из канального передатчика, соединенного входом блокировки с выходом таймера, и первый детектор передачи, соединенный входом с первым выходом первого интерфейсного приемника, выход которого является входом устройства для подключения к информационному выходу первой абонентской станции, приемный блок, состоящий из канального приемника, выходом подключенного к информационным входам детектора столкновения и первого интерфейсного передатчика, разрешающий вход которого подключен к первому выходу детектора столкновения, вторым выходом подключенного через первый формирователь сигнала столкновения к выходу

1437872

12

5

0

устройства для соединения с входом сигнала столкновения первой абонентской станции, причем выход первого интерфейсного передатчика является выходом устройства для подключения к информационному входу первой абонентской станции, выход канального передатчика, соединенньй с входом канального приемника, является входом-выходом устройства для подключения к линии связи локальной сети, отличающееся тем, что, с целью расщирения класса решаемых задач устройства, в передающий блок введены N-1 интерфейсных приемников, N-1 детекторов передачи, коммутатор и узел приоритета, а в приемный блок - N-1 интерфейсных передатчиков и N-1 формирователей сигнала столкновения, причем вход i-ro детектора передачи (i 2,.К) соединен с первым выходом i-ro интерфейсного приемника, вход которого является 5 входом устройства для подключения к информационному выходу i-й або- нентской станции, выход канального приемника и первый выход детектора столкновения подключены соответствен- 0 но к информационному и разрешающему входам i-ro интерфейсного передатчика, выход которого является выходом устройства для подключения к информационному входу i-й абонентской станции, второй выход детектора столкновения через i-й формирова-. тель сигнала столкновения соединен с выходом устройства для подключения к входу сигнала столкновения- i-й абонентской станции, с первого по N-й информационные входы коммутатора подключены соответственно к вторым выходам с первого по N-й интерфейсных приемников, а выход - к g информационному входу канального передатчика, разрещающий вход которого соединен с разрешающим входом детек тора столкновения, входом таймера и первым выходом узла приоритета, вторым выходом и группой выходов соединенного соответственно с управляющим входом канального передатчика и группой управляющих входов коммутатора, выходы с первого по N-й детекторов передачи соединены с группой входов узла приоритета.

5

0

0

5

-,

Ф1/8.

.f DD ЦД

33 3 yf

-kьw

. фие.5

as

Й9В1Ш D

м

-ia2vw.2i

-S2V

т

Фиг. 7

17

125

f/5U «7$0//

аГ

-/Л2

29

Физ.в

-5.ZV

-5.2/

CPUS. 9