專(zhuān)利名稱(chēng)：以太網(wǎng)信息的網(wǎng)絡(luò)耦合器、網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)信息的網(wǎng)絡(luò)耦合器、網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術(shù)：
目前用于區(qū)域通信網(wǎng)路，一般稱(chēng)為″局域網(wǎng)絡(luò)″(LANs)的最普及標(biāo)準(zhǔn)為以太網(wǎng)，使用以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)目前可在多至100兆位/秒(Mbps)的速率傳送。LANs為受限于地理區(qū)域及由一或更多服務(wù)器及工作站(一般稱(chēng)的節(jié)點(diǎn))所組成的區(qū)域通信網(wǎng)路，節(jié)點(diǎn)經(jīng)由通信線路網(wǎng)，如共軸、光纖或絞對(duì)纜線連接。在LANs的情況下，各種網(wǎng)絡(luò)拓樸如總線、星狀或樹(shù)狀結(jié)構(gòu)為可能的。
LANs借由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議操作，以太網(wǎng)構(gòu)成此種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而且，以太網(wǎng)支持廣范圍的通信協(xié)議，如TCP/IP協(xié)議或IPX協(xié)議。在OSI階層模型網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳送的國(guó)際參考模型，其由包含七個(gè)層的層堆棧所構(gòu)成，對(duì)每一個(gè)層定義一組協(xié)議及在每一個(gè)情況下使得它們的服務(wù)可提供給下一個(gè)更高層，以太網(wǎng)指定至該第二層，該一般稱(chēng)的數(shù)據(jù)鏈接層。在此數(shù)據(jù)鏈接層，要通信數(shù)據(jù)以封包束捆，個(gè)別通信協(xié)議的特定信息項(xiàng)目加至此。在該網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)鏈接層負(fù)責(zé)該數(shù)據(jù)封包自節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)的傳送及負(fù)責(zé)錯(cuò)誤檢測(cè)。
在以太網(wǎng)觀念的情況下，數(shù)據(jù)鏈接層細(xì)分為兩層，第一層加至數(shù)據(jù)一般稱(chēng)為表頭，其包含接受者協(xié)議進(jìn)行正確數(shù)據(jù)傳送所需的數(shù)據(jù)項(xiàng)。在以太網(wǎng)協(xié)議的第二層，數(shù)據(jù)封包接著在額外表頭及進(jìn)一步一般稱(chēng)為結(jié)束塊的協(xié)助下封裝以進(jìn)行數(shù)據(jù)封包自節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)的傳送。使用此種以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封包，一般稱(chēng)為以太網(wǎng)信息，可以傳送具多至1500字節(jié)的長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。
以太網(wǎng)進(jìn)一步定義關(guān)于個(gè)別節(jié)點(diǎn)如何被允許利用及占據(jù)該網(wǎng)絡(luò)的物理連接路徑的存取方法。在此情況下，以太網(wǎng)根據(jù)一般稱(chēng)為CSMA/CD(載波感測(cè)多重存取/碰撞檢測(cè))存取方法操作。在此存取方法的情況下，節(jié)點(diǎn)希望在傳送前傳送該發(fā)射路徑是否為空出的的檢查，接著傳送該數(shù)據(jù)。因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)可同時(shí)傳送它們的數(shù)據(jù)，碰撞可能發(fā)生，傳送操作接著因通知該碰撞的節(jié)點(diǎn)而中斷，為防止兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以一種由短時(shí)間間隔補(bǔ)償?shù)姆绞狡鹗紓魉停袀魉凸?jié)點(diǎn)產(chǎn)生一般所稱(chēng)的JAM信號(hào)以使得位于該發(fā)射路徑的所有節(jié)點(diǎn)終止目前數(shù)據(jù)封包的處理及于是不會(huì)干擾該傳送操作。
以太網(wǎng)協(xié)議原則上用于辦公室通信網(wǎng)路，因?yàn)橐蕴W(wǎng)觀念，在標(biāo)準(zhǔn)硬件及軟件組件的使用及亦甚至以簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達(dá)到高數(shù)據(jù)傳送速率的可能性的優(yōu)點(diǎn)，希望亦能夠使用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信于數(shù)據(jù)交換及進(jìn)行控制工作的工業(yè)制造。
然而，特別是迄今以太網(wǎng)協(xié)議的不足實(shí)時(shí)能力僅允許在自動(dòng)化技術(shù)的有限使用，此是因?yàn)闄C(jī)械控制需要控制工作的周期處理以繼續(xù)發(fā)生且無(wú)暫時(shí)波動(dòng)，亦即具有在數(shù)微秒范圍之距所欲周期時(shí)間的非常小偏差，該系統(tǒng)以可預(yù)測(cè)的反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)該調(diào)節(jié)要求。然而，由以太網(wǎng)所使用的CSMA/CD存取方法不保證此種固定的反應(yīng)時(shí)間，此是因?yàn)樵诜浅８呔W(wǎng)絡(luò)容量利用率的情況下，其可因?yàn)樗褂玫囊蕴W(wǎng)信息無(wú)法于特定時(shí)間間隔傳送的存取方法發(fā)生，使得不確保對(duì)調(diào)節(jié)要求的保證反應(yīng)時(shí)間。
雖然如此，為能夠在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)某種程度地達(dá)到實(shí)時(shí)，此種以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)常使用一般所稱(chēng)的開(kāi)關(guān)以星狀拓樸建構(gòu)，在此情況下，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，后文亦稱(chēng)為用戶，具有至網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，該開(kāi)關(guān)檢查于網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)的每一個(gè)以太網(wǎng)信息關(guān)于經(jīng)尋址用戶的地址及接著將該以太網(wǎng)信息經(jīng)由該相對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接向前送至該經(jīng)尋址用戶。然而，此種完全由用戶及中央開(kāi)關(guān)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)拓樸需要復(fù)雜的電纜工作及所以伴隨著高成本。
為確保在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)能力及快速反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步存在允許以太網(wǎng)信息傳送操作要由超屬協(xié)議層控制取代由CSMA/CD存取方法控制的可能性。然而，此結(jié)果為所需的額外實(shí)時(shí)協(xié)議層增加在用戶的增強(qiáng)容量利用率，所以其需要有力的微控制器，其必然產(chǎn)生高成本。
而且，具有長(zhǎng)度多至1500字節(jié)及100兆位/秒的高數(shù)據(jù)傳送速率的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封包的傳送需要在個(gè)別用戶所提供的以太網(wǎng)接口以有力的數(shù)據(jù)處理單元升級(jí)以能夠儲(chǔ)存及快速地讀出大的數(shù)據(jù)封包。
特別是當(dāng)控制工作需要具非常小數(shù)目字節(jié)的處理數(shù)據(jù)，強(qiáng)制性所需的以太網(wǎng)信息數(shù)據(jù)長(zhǎng)度妨礙成本有效的接口設(shè)計(jì)。此是因?yàn)樽鳛檎?導(dǎo)向網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)需要至少100字節(jié)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，如解釋?zhuān)?00兆位/秒的高數(shù)據(jù)傳送速率，其使有力的微控制器為必需以進(jìn)行傳送及接收操作。若實(shí)時(shí)通信協(xié)議重疊于以太網(wǎng)協(xié)議的CSMA/CD存取方法，為確保實(shí)時(shí)能力，此格外為真，使得原則上大的以太網(wǎng)信息數(shù)據(jù)封包已因此額外協(xié)議產(chǎn)生。
本發(fā)明目的為提供一種以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)耦合器、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送方法，借由此實(shí)時(shí)控制工作可以簡(jiǎn)單及成本有效方式在以太網(wǎng)信息的協(xié)助下進(jìn)行。
此目的可借由根據(jù)權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)耦合器、根據(jù)權(quán)利要求5的網(wǎng)絡(luò)及根據(jù)權(quán)利要求7的方法達(dá)到，較佳發(fā)展詳細(xì)描述于從屬權(quán)利要求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的用戶連接至環(huán)狀形式的發(fā)射路徑，該環(huán)狀形式發(fā)射路徑連接至網(wǎng)絡(luò)，于此以太網(wǎng)信息可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)耦合器傳送，該網(wǎng)絡(luò)耦合器設(shè)計(jì)為使得自網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由該網(wǎng)絡(luò)耦合器的外部接口所接受的以太網(wǎng)信息向前送至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的內(nèi)部接口及于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑輸出，連接至該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的每一個(gè)用戶在該以太網(wǎng)信息通過(guò)該環(huán)狀形式發(fā)射路徑時(shí)，互換意欲用于該個(gè)別用戶的有用數(shù)據(jù)與在該發(fā)射路徑上循環(huán)的以太網(wǎng)信息。
在此網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的情況下，具有該網(wǎng)絡(luò)耦合器及經(jīng)由該網(wǎng)絡(luò)耦合器連接至該發(fā)射路徑的用戶的該環(huán)狀形式發(fā)射路徑顯現(xiàn)至該網(wǎng)絡(luò)為單一以太網(wǎng)用戶。該網(wǎng)絡(luò)耦合器及連接至該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的用戶分享單一以太網(wǎng)連接，其結(jié)果為可能免除額外、有力的微控制器-在現(xiàn)有技術(shù)中為必需-以處理在個(gè)別用戶本身的以太網(wǎng)信息。作為在通過(guò)連接至發(fā)射路徑的用戶過(guò)程以太網(wǎng)信息在該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的處理的結(jié)果，個(gè)別用戶的反應(yīng)時(shí)間基本上被減少，使得控制工作可隨循環(huán)的以太網(wǎng)信息實(shí)時(shí)執(zhí)行。特別是，亦可能使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)信息-習(xí)慣上具有數(shù)百字節(jié)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度-亦以簡(jiǎn)單及成本有效地驅(qū)動(dòng)僅需要數(shù)字節(jié)的處理數(shù)據(jù)的用戶。特別是，個(gè)別用戶不必要具有復(fù)雜數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及處理單元以執(zhí)行在以太網(wǎng)信息情況所需的協(xié)議處理。
根據(jù)一個(gè)較佳具體實(shí)施例，于該網(wǎng)絡(luò)耦合器以太網(wǎng)信息由網(wǎng)絡(luò)的傳送物理(transmission physics)轉(zhuǎn)換為該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的傳送物理。與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相較，此使得其可能以較簡(jiǎn)單及較不昂貴的具更小范圍的傳送物理裝設(shè)該環(huán)狀形式發(fā)射路徑，如此，其可如在該網(wǎng)絡(luò)耦合器的協(xié)助下進(jìn)行自網(wǎng)絡(luò)光纖纜線至帶式電纜的傳送(經(jīng)由此可傳送LVDS信號(hào))，或是至光波導(dǎo)纜線的傳送。
根據(jù)進(jìn)一步較佳具體實(shí)施例，未意欲用于連接至該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的用戶的以太網(wǎng)信息的過(guò)濾在該網(wǎng)絡(luò)耦合器執(zhí)行，此防止該控制工作不需要的以太網(wǎng)信息在該環(huán)狀形式發(fā)射路徑上循環(huán)及因而損傷該用戶的可能反應(yīng)時(shí)間。
根據(jù)進(jìn)一步較佳具體實(shí)施例，該網(wǎng)絡(luò)耦合器具有處理在該網(wǎng)絡(luò)上傳送的無(wú)周期性的、非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)的微控制器，當(dāng)該以太網(wǎng)信息以超屬程序，如TCP/IP協(xié)議或IPX協(xié)議，在該網(wǎng)絡(luò)上傳送時(shí)此為特別有利的，故在該網(wǎng)絡(luò)耦合器，該微控制器可接著以簡(jiǎn)單方式執(zhí)行所需要的協(xié)議轉(zhuǎn)換。
而且，較佳為該環(huán)狀形式發(fā)射路徑為二信道線，該網(wǎng)絡(luò)耦合器在該二信道線的第一信道輸出該以太網(wǎng)信息至該經(jīng)連接用戶，及如由該網(wǎng)絡(luò)耦合器可見(jiàn)連接至該二信道線的最后用戶接著在該第二信道送回已通過(guò)及修改(若適當(dāng))的該以太網(wǎng)信息，所插入直至于該網(wǎng)絡(luò)耦合器的每一個(gè)用戶傳輸該經(jīng)送回以太網(wǎng)信息，此設(shè)計(jì)使得其可能使用單一纜線，如包含此種二信道線的絞對(duì)纜線于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑。在此情況下，該最后連接的用戶僅必須執(zhí)行該以太網(wǎng)信息自該第一信道至該第二信道的反饋。


本發(fā)明參考相關(guān)附圖予以詳細(xì)描述，其中圖1A及圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明具網(wǎng)絡(luò)耦合器及以環(huán)狀形式方式連接至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的用戶的網(wǎng)絡(luò)，其根據(jù)本發(fā)明于一個(gè)程執(zhí)行以太網(wǎng)信息的處理，圖1A表示具有環(huán)狀線的具體實(shí)施例及圖1B為具有二信道線的具體實(shí)施例；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明具網(wǎng)絡(luò)耦合器及經(jīng)連接環(huán)狀形式發(fā)射路徑的網(wǎng)絡(luò)，其經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)纜線連接至控制計(jì)算機(jī)；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的具有插入開(kāi)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)具體實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)耦合器連接于此，及圖4顯示根據(jù)本發(fā)明具插入開(kāi)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，在此情況下該網(wǎng)絡(luò)以較高通信協(xié)議操作。
具體實(shí)施例方式
使用區(qū)域通信網(wǎng)路(LANs)，數(shù)據(jù)及資源可以簡(jiǎn)單方式在工作站，一般計(jì)算機(jī)或機(jī)器，后文亦稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)或用戶，之間互換，及聯(lián)合地使用。在此情況下，該以太網(wǎng)觀念為L(zhǎng)ANs中最普及的通信標(biāo)準(zhǔn)。
在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，多個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)由共同傳送介質(zhì)連接至另一個(gè)，要通信數(shù)據(jù)以預(yù)定格式以一般所稱(chēng)的數(shù)據(jù)封包包裝，后文亦稱(chēng)為以太網(wǎng)信息。
以太網(wǎng)包括三個(gè)區(qū)域，稱(chēng)之為傳送介質(zhì)及網(wǎng)絡(luò)接口，亦即硬件，控制至該傳送介質(zhì)的存取的協(xié)議組，及該以太網(wǎng)封包形式。在此情況下，以太網(wǎng)原則上表示總線網(wǎng)絡(luò)，其可能使用任何所欲網(wǎng)絡(luò)拓樸，如星狀、總線或樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)。在此情況下，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送總是在該CSMA/CD存取方法的協(xié)助下進(jìn)行，在此情況下數(shù)據(jù)傳送僅在若網(wǎng)絡(luò)為平靜時(shí)進(jìn)行，而且，提供碰撞防止機(jī)構(gòu)。在此情況下以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封包本身具有多至1500字節(jié)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，要借由訂定起始辨識(shí)器、目的地及來(lái)源地址的表頭及結(jié)束塊，數(shù)據(jù)封包形式及錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)構(gòu)包裝數(shù)據(jù)。
以太網(wǎng)已得到接受作為主要在辦公室通信的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)因?yàn)榭衫脴?biāo)準(zhǔn)硬件組件及軟件協(xié)議及，而且，高數(shù)據(jù)傳送速率為可能的，因此原因，亦希望能夠利用以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)于數(shù)據(jù)傳送特別是控制工作，的工業(yè)環(huán)境。在此情況下的基本問(wèn)題在于該以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)能力的缺乏，使得于自動(dòng)控制裝置，一般稱(chēng)為現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)應(yīng)用的自動(dòng)化工作普遍與以太網(wǎng)通信網(wǎng)路分開(kāi)進(jìn)行。
為能夠亦以簡(jiǎn)單及成本有效方式使用以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及相對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)于自動(dòng)化工作的執(zhí)行，特別是那些于控制中涉及的個(gè)別用戶需要具非常小數(shù)目字節(jié)的處理數(shù)據(jù)，根據(jù)本發(fā)明，如圖1A所示，實(shí)現(xiàn)一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中提供額外網(wǎng)絡(luò)耦合器1，后文亦稱(chēng)為以太網(wǎng)耦合器，其具外部接口11以鏈接至以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)2。在圖1A所示的具體實(shí)施例中，在此情況下該以太網(wǎng)耦合器1由其外部接口11直接連接至網(wǎng)絡(luò)傳送介質(zhì)，該傳送介質(zhì)可為共軸纜線、絞對(duì)纜線或光纖纜線。
該網(wǎng)絡(luò)耦合器1的外部接口11配備有接收單元RX以接收來(lái)自該網(wǎng)絡(luò)傳送介質(zhì)2的以太網(wǎng)信息及傳送單元TX以傳送以太網(wǎng)信息于該網(wǎng)絡(luò)傳送介質(zhì)2。圖1顯示此種由該以太網(wǎng)耦合器1所接收的以太網(wǎng)信息ET1及由該以太網(wǎng)耦合器1所傳送的以太網(wǎng)信息ET2。該兩個(gè)以太網(wǎng)信息ET1、ET2的每一個(gè)由具接收辨識(shí)器及目的地及來(lái)源地址的頭標(biāo)、數(shù)據(jù)區(qū)域及訂定封包長(zhǎng)度與錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)束塊所組成，在該投標(biāo)及結(jié)束塊之間提供的數(shù)據(jù)區(qū)域包括進(jìn)行控制工作所需的處理數(shù)據(jù)及較佳為表示整個(gè)方法影像。這些處理數(shù)據(jù)較佳為依次群組于控制的工作個(gè)別用戶所需的數(shù)據(jù)區(qū)塊，亦即用于用戶裝置1″數(shù)據(jù)裝置1″等。
該以太網(wǎng)耦合器1經(jīng)由內(nèi)部接口12進(jìn)一步連接至一系列用戶，其經(jīng)由環(huán)狀形式發(fā)射路徑3辨識(shí)為裝置1至n，此環(huán)狀形式發(fā)射路徑3互連該用戶裝置1以形成環(huán)狀拓樸。該以太網(wǎng)耦合器1的內(nèi)部接12的傳送單元TX用做數(shù)據(jù)耦合輸入位置及該以太網(wǎng)耦合器1的內(nèi)部接口12的接收單元RX用做數(shù)據(jù)耦合輸出位置。
在該發(fā)射路徑3的個(gè)別用戶可互連以形成鏈接，每一個(gè)用戶連接至兩個(gè)鄰居且在此情況下在該鏈接的第一個(gè)及最后一個(gè)用戶連接至該以太網(wǎng)耦合器1。在此情況下，數(shù)據(jù)傳送在自至該以太網(wǎng)耦合器1至該用戶裝置1進(jìn)行的方向發(fā)生及由此遠(yuǎn)至該用戶裝置n及接著回到該以太網(wǎng)耦合器1，該傳送方向以箭頭于圖1A表示。每一個(gè)用戶具與接收單元RX的接口以接收來(lái)自前一個(gè)用戶的循環(huán)以太網(wǎng)信息及與傳送單元TX的接口以將循環(huán)以太網(wǎng)信息傳送至下一個(gè)用戶。
在此情況下該數(shù)據(jù)互換如下發(fā)生以太網(wǎng)信息ET1-由該網(wǎng)絡(luò)1傳送-具有自動(dòng)化工作的個(gè)別用戶的處理數(shù)據(jù)由外部接口11的接收單元RX接收，其連接該網(wǎng)絡(luò)至該以太網(wǎng)耦合器1。該經(jīng)接收以太網(wǎng)信息接著自該外部接口11傳送至該內(nèi)部接口12，該內(nèi)部接口12的傳送單元TX立即輸出該以太網(wǎng)信息至該環(huán)狀形式發(fā)射路徑3且無(wú)任何可感知的延遲。
連接至該環(huán)狀形式發(fā)射路徑3的每一個(gè)用戶接著采用意欲用于其的來(lái)自該循環(huán)以太網(wǎng)信息的處理數(shù)據(jù)(箭頭于圖1A)，亦即該用戶裝置1采用該″數(shù)據(jù)裝置1″等及，為其部分，依序插入得自該處理實(shí)施的處理數(shù)據(jù)于在該以太網(wǎng)信息的相對(duì)應(yīng)位置，在通過(guò)最后用戶裝置n之后，以此方式循環(huán)的以太網(wǎng)信息接著傳送至該以太網(wǎng)耦合器1的內(nèi)部接口12的接收單元RX及由此向前傳送至該外部接口11，其借由該傳送單元TX將以太網(wǎng)信息ET2送至該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)1。此處該循環(huán)以太網(wǎng)信息的所敘述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅為實(shí)例。
本發(fā)明的經(jīng)由以太網(wǎng)耦合器耦合自動(dòng)化工作的用戶(該用戶借由環(huán)狀結(jié)構(gòu)互連)至該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的解決方法具有該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為連接至該以太網(wǎng)耦合器的裝置是單一標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)用戶的優(yōu)點(diǎn)。借由在該以太網(wǎng)耦合器的特殊以太網(wǎng)連接，由該以太網(wǎng)耦合器所接收的以太網(wǎng)信息輸出至該環(huán)狀結(jié)構(gòu)且無(wú)任何可感知的延遲，使得每一個(gè)用戶可采用導(dǎo)引于其在該以太網(wǎng)信息的數(shù)據(jù)且該以太網(wǎng)信息于傳送環(huán)通過(guò)及，為其部分，插入相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。此步驟的優(yōu)點(diǎn)為因?yàn)樵谝粋€(gè)程處理以太網(wǎng)信息，在數(shù)據(jù)處理期間沒(méi)有任何可感知的延遲發(fā)生及，結(jié)果為可達(dá)到短暫反應(yīng)時(shí)間如實(shí)時(shí)應(yīng)用所需要的。進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)為以太網(wǎng)連接成本每用戶可被最小化因?yàn)樗薪?jīng)連接用戶與以太網(wǎng)耦合器分享該以太網(wǎng)連接及，結(jié)果為在一個(gè)程處理以太網(wǎng)信息，不需任何有力的微控制器于該裝置本身。
該環(huán)狀形式發(fā)射路徑可亦具有簡(jiǎn)單及因而亦不昂貴的短范圍傳送物理。于是，對(duì)發(fā)射路徑可使用如帶式纜線經(jīng)由此可傳送LVDS信號(hào)或是光波導(dǎo)纜線取代復(fù)雜的絞線對(duì)纜線或是光纖纜線。若該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的傳送物理與該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的傳送物理不同，處理裝置13，如圖1B所示，在該以太網(wǎng)耦合器1為需要的以將以太網(wǎng)信息自該網(wǎng)絡(luò)2的傳送物理轉(zhuǎn)換為該環(huán)狀形式發(fā)射路徑3的傳送物理，此處理單元13排列于該以太網(wǎng)耦合器1的外部接口11及內(nèi)部接口12之間，而且，若合適時(shí)，該處理單元13可進(jìn)行對(duì)該以太網(wǎng)信息的必要改變以如借由互換來(lái)源及目的地地址及重新計(jì)算以太網(wǎng)檢查和以確保于該發(fā)射路徑3的經(jīng)改良以太網(wǎng)信息輸出的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
在此情況下，圖1B顯示該環(huán)狀形式發(fā)射路徑3的進(jìn)一步可能具體實(shí)施例。取代在圖1A所示單信道發(fā)射路徑，二信道發(fā)射路徑提供于圖1B。在此情況下，該傳送發(fā)生使得該以太網(wǎng)信息由該以太網(wǎng)耦合器1輸出于該發(fā)射路徑3，且該處理數(shù)據(jù)自該用戶裝置1于該第一信道31傳遞遠(yuǎn)至該用戶裝置n，在該傳遞期間每一個(gè)用戶執(zhí)行所欲數(shù)據(jù)互換，最后連接的用戶裝置n接著將該經(jīng)處理以太網(wǎng)信息送回至第二信道32，在該用戶裝n及該以太網(wǎng)耦合器1之間插入的每一個(gè)其它用戶僅傳遞該以太網(wǎng)信息。此構(gòu)形使得該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的慣用全雙工傳輸路徑亦能夠用于連接自動(dòng)化用戶至該以太網(wǎng)耦合器的該環(huán)狀形式發(fā)射路徑。每一個(gè)用戶較佳為具有兩個(gè)接口以將該以太網(wǎng)信息傳遞至全雙工線路，在每一個(gè)情況此接口互補(bǔ)地具有傳送單元TX及接收單元RX以能夠在該第一及第二信道傳送及接收。
圖2顯示該以太網(wǎng)耦合器1經(jīng)由全雙工以太網(wǎng)纜線至控制計(jì)算機(jī)4的簡(jiǎn)單鏈接。對(duì)數(shù)據(jù)互換，該以太網(wǎng)耦合器1僅需要該外部接口11及該內(nèi)部接口12及，若適當(dāng)，處理單元(未示出)以轉(zhuǎn)換該傳送物理。所連接裝置再次具有一種接口(未示出)其使得該以太網(wǎng)信息由該以太網(wǎng)耦合器輸出于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑在一個(gè)程進(jìn)行以互換該相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)與在該裝置的所連接硬件，其中該所連接硬件可為一種至該微控制器的接口及指引來(lái)自該信號(hào)傳送器的處理信號(hào)。
圖3顯示進(jìn)一步網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，其中該以太網(wǎng)耦合器1經(jīng)由開(kāi)關(guān)5連接至該控制計(jì)算機(jī)4。在此具體實(shí)施例中，該以太網(wǎng)耦合器1較佳為額外具有過(guò)濾器14，其使得可濾出連接至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的用戶所不欲的以太網(wǎng)信息，此確保用于在連接至該以太網(wǎng)耦合器的用戶的自動(dòng)化工作的該以太網(wǎng)信息的較快速處理。
圖4顯示可能的網(wǎng)絡(luò)具體實(shí)施例其中該以太網(wǎng)信息在超屬通信程序，如TCP/IP協(xié)議協(xié)助下于具該開(kāi)關(guān)5的網(wǎng)絡(luò)上額外處理。為處理這些超屬協(xié)議，該以太網(wǎng)耦合器1接著進(jìn)一步具有微控制器15，其連接至該過(guò)濾器14及對(duì)應(yīng)該所需協(xié)議性質(zhì)。該無(wú)周期性的、非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)由在該以太網(wǎng)耦合器1的該微控制器15處理，然而具時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)的該以太網(wǎng)信息輸出于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑以進(jìn)行與該所連接用戶的數(shù)據(jù)互換。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)耦合器(1)，其特征在于具有鏈接至網(wǎng)絡(luò)(2)的外部接口(11)，以太網(wǎng)信息(ET)可于所述網(wǎng)絡(luò)上傳送，以及內(nèi)部接口(12)，以串連鏈接多個(gè)用戶裝置1，…裝置n至環(huán)狀形式發(fā)射路徑(3)，該網(wǎng)絡(luò)耦合器(1)設(shè)計(jì)為使得經(jīng)由該外部接口(11)所接受的以太網(wǎng)信息送至該內(nèi)部接口(12)及于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑(3、31)輸出，及連接至該內(nèi)部接口的每一個(gè)用戶在該以太網(wǎng)信息通過(guò)該環(huán)狀形式發(fā)射路徑時(shí)，互換意欲用于該個(gè)別用戶的有用數(shù)據(jù)與在該發(fā)射路徑上循環(huán)的該以太網(wǎng)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)耦合器，其特征在于一種在該網(wǎng)絡(luò)(2)的傳送物理及該環(huán)狀形式發(fā)射路徑(31)的傳送物理間轉(zhuǎn)換該以太網(wǎng)信息的裝置(13)設(shè)于該外部接口(11)及該內(nèi)部接口(12)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)絡(luò)耦合器，其特征在于提供有一種過(guò)濾未意欲用于該所連接用戶的以太網(wǎng)信息的裝置(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)耦合器，其特征在于提供有一種微控制器(15)以處理在該網(wǎng)絡(luò)上傳送的無(wú)周期性的、非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
5.一種網(wǎng)絡(luò)，其特征在于具如權(quán)利要求1至4之任一項(xiàng)所述的以太網(wǎng)耦合器(1)及多個(gè)用戶裝置1，…裝置n，所述多個(gè)用戶經(jīng)由環(huán)狀形式發(fā)射路徑(3)串連連接至該以太網(wǎng)耦合器的內(nèi)部接口(12)，每一個(gè)情況的用戶都設(shè)計(jì)為了解在該環(huán)狀形式發(fā)射路徑傳送的該以太網(wǎng)信息及執(zhí)行數(shù)據(jù)互換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑(31)為一種二信道線，該網(wǎng)絡(luò)耦合器(1)的該內(nèi)部接口(12)在該二信道線的第一信道(31)輸出該以太網(wǎng)信息至該所連接用戶及如由該網(wǎng)絡(luò)耦合器可見(jiàn)而連接至該二信道線的最后用戶是在該第二信道(32)送回通過(guò)的該以太網(wǎng)信息，插入至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的每一個(gè)用戶傳輸該經(jīng)送回以太網(wǎng)信息。
7.一種經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)耦合器在網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)信息可于該網(wǎng)絡(luò)上傳送，及多個(gè)用戶間互換數(shù)據(jù)的方法，其特征在于該網(wǎng)絡(luò)鏈接至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的外部接口且該多個(gè)用戶經(jīng)由該網(wǎng)絡(luò)耦合器的內(nèi)部接口串連鏈接至環(huán)狀形式發(fā)射路徑，經(jīng)由該網(wǎng)絡(luò)耦合器的該外部接口所接收的以太網(wǎng)信息送至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的該內(nèi)部以太網(wǎng)接口及于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑輸出，而連接于該內(nèi)部接口的每一個(gè)用戶互換意欲用于該個(gè)別用戶的有用數(shù)據(jù)與在該環(huán)狀形式發(fā)射路徑上循環(huán)的該以太網(wǎng)信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于不包含在該網(wǎng)絡(luò)的傳送物理及該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的傳送物理間執(zhí)行該以太網(wǎng)信息的轉(zhuǎn)換。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于包含執(zhí)行未意欲用于連接至該環(huán)狀形式發(fā)射路徑的用戶的以太網(wǎng)信息的過(guò)濾。
全文摘要
一種網(wǎng)絡(luò)耦合器設(shè)在網(wǎng)絡(luò)上，以太網(wǎng)信息可于其上傳送，及多個(gè)用戶間，該網(wǎng)絡(luò)鏈接至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的外部接口且該多個(gè)用戶經(jīng)由該網(wǎng)絡(luò)耦合器的內(nèi)部接口串連鏈接至環(huán)狀形式發(fā)射路徑。為互換數(shù)據(jù)，將經(jīng)由該網(wǎng)絡(luò)耦合器的該外部接口所接收的以太網(wǎng)信息送至該網(wǎng)絡(luò)耦合器的該內(nèi)部以太網(wǎng)接口及于該環(huán)狀形式發(fā)射路徑輸出，連接于該內(nèi)部接口的每一個(gè)用戶互換意欲用于該個(gè)別用戶的有用數(shù)據(jù)與在該環(huán)狀形式發(fā)射路徑上循環(huán)的該以太網(wǎng)信息。
文檔編號(hào)H04L12/46GK1745546SQ200480003251
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月4日
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