專利名稱:串行智能單元的局域網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及局域網(wǎng),特別地涉及基于串行智能單元的局域網(wǎng)拓樸 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
總線拓樸結(jié)構(gòu)大多數(shù)的現(xiàn)有技術(shù)局域網(wǎng)(LAN)使用在圖1中以例子表示的總線 拓樸結(jié)構(gòu)。通信媒介102是基于兩個(gè)導(dǎo)體(通常扭絞線對(duì)或者同軸電 纜),數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)單元104,106,108, 110和112通過(guò)各自的網(wǎng) 絡(luò)適配器114,116, 118, 120和122連接到該通信媒介。網(wǎng)絡(luò)適配器 可以是獨(dú)立的或者裝在各自的DTE內(nèi)。這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)總線拓樸結(jié)構(gòu)有下列缺陷1. 從數(shù)據(jù)通信的觀點(diǎn),該媒介可能隨著不同的設(shè)施顯著地不同, 因此不能總是獲得對(duì)該媒介的適當(dāng)?shù)倪m配。2. 該總線拓樸結(jié)構(gòu)對(duì)于通信不是最佳的,因此a) 媒介的最大長(zhǎng)度是有限的;b) 可能連接到該總線的單元的最大的數(shù)量是有限的;c) 在網(wǎng)絡(luò)適配器中的收發(fā)信機(jī)中包含復(fù)雜的電路;d) 數(shù)據(jù)速率是有限的。3. 在媒介的通常要求終端負(fù)載,因此安裝復(fù)雜了。4. 在任何給予時(shí)間在該總線上僅僅一個(gè)DTE可以發(fā)射,而且所 有的其它的DTE被限定為收聽者。5. 需要復(fù)雜的判斷技術(shù)確定哪一個(gè)DTE能,在該總線上發(fā)送。6. 在總線短路的情況下,整個(gè)總線故障,而且很難定位該短路。7. 地址應(yīng)該獨(dú)立地與任何網(wǎng)絡(luò)適配器相關(guān),而且以總線拓樸結(jié)構(gòu) 這是難以達(dá)到的。星形拓樸結(jié)構(gòu)許多現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和在下面概述的互連利用星形拓樸結(jié)構(gòu)。復(fù)用器是在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)(WAN)通信中使用的設(shè)備的通用的部 件。使用它以便提供到數(shù)據(jù)通信骨干的通路或者允許分享多個(gè)站之間 的帶寬。正如在圖2中表示的,復(fù)用器202的一側(cè)通常連接到單個(gè)高 數(shù)據(jù)速率連接204("高速信息通路"),但是還可以使用一些這樣的連 接。復(fù)用器202另一側(cè)具有多個(gè)低數(shù)據(jù)速率連接206, 208, 210, 212 和214。省略號(hào)...表示可以進(jìn)行另外的連接。每個(gè)低數(shù)據(jù)速率連接使用 由該高數(shù)據(jù)速率連接提供的帶寬的一部分。這些低數(shù)據(jù)速率連接可以 是相同的類型或者不同的類型,并且可以具有不同的或者相同的數(shù)據(jù) 速率。最通常使用的多路復(fù)用技術(shù)是時(shí)域多路復(fù)用(TDM)。但是,也 使用頻域多路復(fù)用(FDM)。正在使用的普及的復(fù)用器是話音復(fù)用器,表示在圖3中。處理2.048 每秒兆比特、包括30個(gè)64千比特/秒信道的脈碼調(diào)制(PCM )總線304 連接到PABX/PBX 302的一側(cè),并且多達(dá)30個(gè)電話接口 308,312和 316通過(guò)連接306, 310和314連接到另一側(cè)。省略號(hào)...表示可以進(jìn)行 另外的連接。在這個(gè)配置中,PCM總線中的每個(gè)信道可以轉(zhuǎn)換或者固 定地專用于特定的電話線。這樣的系統(tǒng)的一個(gè)例子在授予Blakeslee 的美國(guó)專利No. 3,924,077中公開了 。正如在圖4中表示的,廣泛使用(通常在辦公室或者企業(yè)環(huán)境)類似 的小的專用小交換機(jī)(PABX/PBX),在此一些外部線路403, 404和405 連接到PABX/PBX 402的一側(cè),并且多個(gè)電話機(jī)408, 412和416分 別地通過(guò)線路406,410和414連接到另 一側(cè)。省略號(hào)…表示可以進(jìn)行另 外的連接。該P(yáng)ABX/PBX連接外部線路到一個(gè)請(qǐng)求或者被要求的電話 機(jī),并且允許在該房屋的電話機(jī)之間連接。在上面敘述的配置中,使用星形拓樸結(jié)構(gòu)以便連接這些單元到該 復(fù)用器,它起網(wǎng)絡(luò)集線器的作用。星形拓樸結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)包括如下1. 要求在每個(gè)單元和該網(wǎng)絡(luò)集線器之間連接,并且這個(gè)連接要求 的接線可能包括長(zhǎng)的路程。因此,當(dāng)增加新的單元時(shí),必須增加新的 單元和該網(wǎng)絡(luò)集線器之間的附加的、可能長(zhǎng)的連接。2. 不提供故障保護(hù)任何短路或者開路將中斷到被影響單元的業(yè)務(wù)。3. 該復(fù)用器可能廣的空間和功率要求。 計(jì)算機(jī)接口建立各種的接口標(biāo)準(zhǔn),以便允許PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))或者工作站和它 的不同的連接單元之間的互操作性。這些標(biāo)準(zhǔn)通常涉及機(jī)械的和電的 接口,并且包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(ISA),擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(EISA),個(gè) 人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器卡工業(yè)協(xié)會(huì)(PCMCIA),智能驅(qū)動(dòng)電子學(xué)(IDE),小的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口 (SCSI)和其它。每個(gè)增加的硬件單元通常利用 一個(gè)特 定的軟件驅(qū)動(dòng)程序用于與特定的平臺(tái)的互操作性。這些協(xié)議僅僅適用 于小距離,并且允許單元裝在PC內(nèi)部或者在PC附近或者工作站周 圍。例如,裝備用于視頻捕獲的PC可能包括裝在母板上的PC內(nèi)部 的一個(gè)插入ISA卡,連接到該卡的攝影機(jī)和一個(gè)軟件驅(qū)動(dòng)程序。這個(gè) 配置不允許遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視。使用相同的導(dǎo)線對(duì)或者用于電源和數(shù)據(jù)通信兩者的線對(duì)是熟知 的,并且廣泛的在電信中使用,從"普通老式電話業(yè)務(wù)"("POTS") 到綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)和包括其它數(shù)字用戶線(xDSL)技術(shù)的局部 環(huán)中的寬帶業(yè)務(wù)。這樣的概念例如在授予Marcel的美國(guó)專利4,825,349 中敘述了,描述使用用于這樣的方案的兩個(gè)線對(duì)。敘述了用于這樣的 DC饋電的DC—DC變換器,例如在授予Yamano等人的美國(guó)專利 4,507,721中。電力線通信(PLC)的概念也是廣泛知道的。但是,在大多數(shù)情 況下該連接類似于局域網(wǎng)環(huán)境,其中單個(gè)發(fā)送器占用整個(gè)的媒介。這 樣的4支術(shù)的例子包括X- 10和用戶電子總線(CEBus,在EIA- 600標(biāo)準(zhǔn) 中敘述)。許多這種技術(shù)使用復(fù)雜的擴(kuò)頻技術(shù),以便適應(yīng)有問(wèn)題的媒介 (特征在于噪聲和千擾的數(shù)量高)。但是即使對(duì)于這樣的改進(jìn)的技術(shù), 獲得的數(shù)據(jù)速率是相對(duì)地低的。在這個(gè)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)包括授予Ratner的美國(guó)專利5,684,826, 授予Sargeant等人的美國(guó)專利5,491,463。授予Daggett等人的US專 利5,504,454,授予Abraham的美國(guó)專利5,351,272,授予Lee等人的 美國(guó)專利5,404,127,授予Howard的美國(guó)專利5,065,133 ,授予Spriester 等人的美國(guó)專利5,581,801,授予Reyes的美國(guó)專利4,772,870和授予 Lechner等人的美國(guó)專利4,782,322。在美國(guó)分類340/310(子分類A/R 和其它)和國(guó)際分類H04M 11/04中可以找到其它專利。使用也用于數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)有的電話接線的概念是首先在授予 Goodman等人的美國(guó)專利5,010,399中公開的,4吏用疊加在電話信號(hào) 上的視頻信號(hào)。但是,使用的方案是總線類型的并且具有那種拓樸結(jié) 構(gòu)的缺陷。類似地,使用更高的頻帶通過(guò)公共電話交換網(wǎng)(PSTN)的 數(shù)據(jù)傳輸想法廣泛地在xDSL系統(tǒng)中使用,正如授予Litteral等人的 美國(guó)專利5,247,347中公開的。該專利公開一個(gè)不對(duì)稱的數(shù)字用戶線路 (ADSL)系統(tǒng)。但是,僅僅敘述通過(guò)本地的環(huán)路的單個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸,而 不討論現(xiàn)有的內(nèi)部接線,因此這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有公開如何配置完整的 多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。多路復(fù)用xDSL數(shù)據(jù)和POTS/ISDN數(shù)據(jù)使用FDM原理, 基于POTS/ISDN業(yè)務(wù)占用該頻譜的較低部分,xDSL系統(tǒng)使用更高的 帶寬。使用專用的接線的家用總線網(wǎng)在Kubo等人的美國(guó)專利4,896,349 中公開了,和基于電力線控制器(PLC)的家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)在授予Mun 的美國(guó)專利5,579,221中公開了。授予Roberts等人的美國(guó)專利 4,714,912首先建議通過(guò)電力線而不在總線拓樸結(jié)構(gòu)中傳送數(shù)據(jù),但是 作為'中斷和嵌入,。但是,僅僅使用單個(gè)導(dǎo)體,并且該接收器都再 使用總線拓樸結(jié)構(gòu)連接。另外,本發(fā)明人的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 08/734,921,以色列專利申請(qǐng) No.l 19454,和PCT專利申請(qǐng)No. PCT/IL97/00195公開了在網(wǎng)絡(luò)拓樸 中用于檢測(cè)和控制的供電線路模塊的分布串行控制系統(tǒng)。但是這些文 件沒(méi)有公開用于數(shù)據(jù)通信的局域網(wǎng)。上面提到的現(xiàn)有技術(shù)文件是在該領(lǐng)域中的代表性的例子。 一些應(yīng) 用由一個(gè)以上的發(fā)行專利覆蓋。因此廣泛地認(rèn)可需要有實(shí)現(xiàn)用于數(shù)據(jù)通信的一種局域網(wǎng),它不受 當(dāng)前的方法固有的限制,而且是非常有利的。這個(gè)目標(biāo)由本發(fā)明滿足 了。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是用于數(shù)據(jù)通信,檢測(cè)和基于連續(xù)地連接的模塊進(jìn)行控制的一種局域網(wǎng),該模塊稱為"串行智能單元"(SIC)。根據(jù)本發(fā)明的這 樣的設(shè)備的局域網(wǎng)的一個(gè)例子表示在圖7中,現(xiàn)在簡(jiǎn)略參考。在這個(gè) 例子中,SIC 700,702,704,706和708由一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電的導(dǎo)線對(duì)(諸 如扭絞線對(duì)710)連接。這允許鏈接諸如SIC 700至SIC 702到SIC 704。 但是,位于末端的SIC 700, SIC 706和SIC 708具有單個(gè)連接。SIC 704 具有三個(gè)連接,并且甚至更多連接是可能的。 一個(gè)SIC可能接口至一 個(gè)或者多個(gè)DTE,正如由接口至SIC 700的DTE 714和由接口至SIC 704的DTE 716與718表示的。但是SIC不需要具有接口 ,正如由SIC 706和SIC 702表示的。雖然SIC 702作為一個(gè)中繼器,連接SIC 700 和SIC 704。應(yīng)該指出,根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)利用導(dǎo)電的媒介互連SIC。 每個(gè)導(dǎo)電的媒介連接恰好兩個(gè)SIC到SIC的通信對(duì),這些SIC雙向地 通信并且與局域網(wǎng)中的其它通信對(duì)無(wú)關(guān)。電傳導(dǎo)媒介是從一點(diǎn)到另一 點(diǎn)通過(guò)傳導(dǎo)電流或者通過(guò)傳播電位發(fā)送信號(hào)的媒介。電傳導(dǎo)媒介包括 但是不限制為導(dǎo)線,扭絞線對(duì)和同軸電纜。但是電傳導(dǎo)媒介不包括諸 如光纖線路,波導(dǎo),微波,無(wú)線電和紅外通信媒介。正如在上面指出的,通信對(duì)中的SIC雙向地通信。例如,SIC 704 可以啟動(dòng)通信(作為發(fā)送器)給SIC 702(作為接收器),但是SIC 704同 樣可以啟動(dòng)同時(shí)的通信(作為發(fā)送器)至SIC 700(作為接收器)。雙向通 信可以同時(shí)地進(jìn)行,在此處相當(dāng)于"全雙工通信"。另外,正如在上 面指出的,通信對(duì)的SIC之間的通信與任何其它通信對(duì)的SIC之間的 通信無(wú)關(guān),這些通信既不以任何方式阻止又不彼此影響。此外,SIC 之間的每個(gè)通信是"點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信",在此處術(shù)語(yǔ)表示發(fā)生在恰好一個(gè) 發(fā)送器和恰好一個(gè)接收器之間的通信。這是與基于總線的通信相反, 其中有許多(潛在的)接收器和許多(潛在的)發(fā)送器。因此,在根據(jù)本發(fā) 明的拓樸結(jié)構(gòu)中,在連接的每端(SIC)在物理層自動(dòng)地終止,兩者簡(jiǎn)化了安裝和確保更可靠的通信。根據(jù)本發(fā)明的拓樸結(jié)構(gòu)在下列方面優(yōu)越于現(xiàn)有技術(shù)總線拓樸結(jié)構(gòu)1. 對(duì)可以安裝在該網(wǎng)絡(luò)中的SIC的數(shù)量沒(méi)有實(shí)際的限制,因此對(duì) 在該網(wǎng)絡(luò)中的DTE的數(shù)量沒(méi)有實(shí)際的限制。2. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信允許在更大的距離有更高的數(shù)據(jù)速率。3. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信要求比總線電路較不復(fù)雜的電路。4. 幾個(gè)SIC可以同時(shí)地發(fā)送和接收。例如,SIC 700可以與SIC 702通信,同時(shí)SIC704同時(shí)地與SIC 706通信。5. 不需要判斷,允許更有效的利用該網(wǎng)絡(luò)。此外,優(yōu)先權(quán)可以分 配給每個(gè)SIC或者作為選擇分配給每個(gè)特定的消息以便允許該數(shù)據(jù)路 由選擇考慮優(yōu)先權(quán)。6. 地址可以通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)指定。7. 在任何導(dǎo)體或者SIC故障的情況下,該網(wǎng)絡(luò)可以立即檢測(cè)故障, 并且容易地獲得該故障的具體的位置(直到特定的SIC對(duì))。因此,根據(jù)本發(fā)明提供用于數(shù)據(jù)通信、檢測(cè)和控制的一個(gè)局域網(wǎng), 包括由傳導(dǎo)媒介專門地互連為至少一個(gè)通信對(duì)的多個(gè)串行智能單元, 其中(a)每一個(gè)傳導(dǎo)媒介互連不多于兩個(gè)串行智能單元;(b)每一個(gè)通 信對(duì)包括一個(gè)傳導(dǎo)媒介和準(zhǔn)確地兩個(gè)串行智能單元;(c)每一個(gè)通信對(duì) 從事于通過(guò)傳導(dǎo)媒介獨(dú)占地通信;和(d)每一個(gè)通信對(duì)從事于雙向通信 和與任何其它通信對(duì)通信無(wú)關(guān)。
在此處僅僅利用例子參見附圖敘述本發(fā)明,其中圖1表示通常的現(xiàn)有技術(shù)LAN總線拓樸結(jié)構(gòu)。圖2表示典型的現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)用器。圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的話音復(fù)用器(星形拓樸結(jié)構(gòu))。圖4表示現(xiàn)有技術(shù)的話音交換機(jī)配置(星形拓樸結(jié)構(gòu))。圖5是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信的SIC方框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的控制應(yīng)用的SIC方框圖。圖7表示利用本發(fā)明設(shè)備的LAN拓樸結(jié)構(gòu)。圖8表示利用本發(fā)明的設(shè)備的另一種LAN拓樸結(jié)構(gòu)。圖9表示根據(jù)本發(fā)明基于SIC的復(fù)用器一PABX/PBX。圖IO表示根據(jù)本發(fā)明使用作為計(jì)算機(jī)總線擴(kuò)展器的局域網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
理和操作。圖5是在控制應(yīng)用中使用的代表性的SIC 500的方框圖。第一線 路接口 502是用于連接前面的SIC以便接收通過(guò)電傳導(dǎo)媒介503輸入 的電源和局域網(wǎng)數(shù)據(jù)的第一端口,電傳導(dǎo)媒介503可以隨意地連接到 輸電線501,因此SIC 500可以從輸電線501供電。線路接口 502可 以包括連接器、保險(xiǎn)絲、避雷器和其它保護(hù),諸如噪聲濾波器等等。 輸入的電源/數(shù)據(jù)信號(hào)饋送給第 一電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器504,它從電 源去耦合(高頻率交流電)數(shù)據(jù)信號(hào)。這樣的電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器 504(在圖5中表示為"F/Ds/c")可以通過(guò)本專業(yè)熟知的方法實(shí)現(xiàn),諸 如使用中心抽頭變壓器或者作為選擇使用具有有源的部件。數(shù)據(jù)信號(hào) 饋送給允許雙向通信的第一調(diào)制解調(diào)器506,同時(shí)電源饋送給電源供 給520。上面的方案假定電源和數(shù)據(jù)是通過(guò)相同的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線(供電的線 路)傳送的。圖5說(shuō)明SIC是通過(guò)交流電(例如通過(guò)輸電線)線路供電的 情況,在此情況下電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器504是一個(gè)交流電源/數(shù)據(jù) 分離器/組合器,它從更高的頻率數(shù)據(jù)信號(hào)中分離低頻交流電電源。否 則,在SIC是由直流線供電的情況下,電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器504 是一個(gè)直流電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器,它從該數(shù)據(jù)信號(hào)中分離直流電 源。在一些情況下不使用線路供電的方法。例如,電源可以通過(guò)與該 數(shù)據(jù)接線一起發(fā)送的專用線傳送。作為選擇,該SIC可以是由本地的 電源在本地供電。在兩者情況下,不需要電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器,并 且輸電線是直接地連接到SIC電源,同時(shí)該數(shù)據(jù)直接地連接到該調(diào)制 解調(diào)器。SIC部分任選地裝在插座524內(nèi),因此到局域網(wǎng)以及到輸電 線的連接可以從插座524進(jìn)行。來(lái)自插座524的電源可以饋送給任意 的電的裝置525。另外,SIC 500包括一個(gè)任選的輸電線饋送505,它 還可以供電電氣裝置或者其它設(shè)備。電源供給520提供用于SIC和有用負(fù)荷操作要求的電壓,并且還 輸出該電源到第二電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器510,用于耦合到下一個(gè) SIC。與下一個(gè)(饋送的)SIC通信是通過(guò)電話/數(shù)據(jù)分離器/組合器610 連接到第二線路接口 614的第二調(diào)制解調(diào)器612執(zhí)行的,電話/數(shù)據(jù)分 離器/組合器610類似于先前敘述的電話/數(shù)據(jù)分離器/組合器604。線路 接口 614連接到電傳導(dǎo)媒介615,它連接到下一個(gè)SIC。調(diào)制解調(diào)器 606和612可以是標(biāo)準(zhǔn)RS- 485, RS- 232或者任何簡(jiǎn)單的相似的數(shù)據(jù) 接口收發(fā)信機(jī)。作為選擇,可以使用復(fù)雜的收發(fā)信機(jī)用于獲得長(zhǎng)距離 的或者高速操作。CPU和包含在控制塊622中的固件控制和監(jiān)視該單 元操作和通信,以及通過(guò)與有效負(fù)荷609接口的有效負(fù)荷接口 608控 制該有效負(fù)荷,它可以包括傳感器和激勵(lì)器。例如,接口 608可以實(shí) 現(xiàn)4-20ma標(biāo)準(zhǔn)接口。 SIC 600還包括一個(gè)任選的電源/電話接口 624, 例如包含在電話插座625中,以及一個(gè)或者多個(gè)通信接口,諸如連接 到一個(gè)DTE的一個(gè)通信接口 626。在直流線路饋電的情況下,電源供給可以具有線路反向作用(例如一個(gè)基于二極管的橋)以便適應(yīng)可能的導(dǎo)線反向。 一 注意,SIC可以作為具有包含在一個(gè)外殼內(nèi)的所有的組成的部分 的單個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn),但是不是必須那么實(shí)現(xiàn)。在用于數(shù)據(jù)通信或者控制 應(yīng)用的SIC的情況下,該硬件可以在SIC模塊和DTE/有效負(fù)荷單元 之間任選地分開。在用于電話應(yīng)用的SIC的情況下,該硬件可以任選 地在SIC, DTE有效負(fù)荷單元電話出口諸如電話出口 625之間分開, 它允許連接到電話業(yè)務(wù)(諸如通過(guò)電話機(jī)623)和局域網(wǎng)(通過(guò)DTE 628) 二者。電話機(jī)出口 625可以是一個(gè)墻上插座或者塞孔。所有的或者部 分的SIC可以裝在電話機(jī)出口諸如電話機(jī)出口 625內(nèi),如果要求的話。 此外,對(duì)于僅僅使用作為中繼器的SIC,有效負(fù)荷接口不是必需的。 電源/數(shù)據(jù)分離器/組合器510(圖5)可以使用在本技術(shù)中已知的各種的 技術(shù)。耦合例如可以正如在授予Gajjar的美國(guó)專利4,745,391中公開 的那樣實(shí)現(xiàn)。電源供給520(圖5)可以是使用專用的適配器或者通過(guò)具 體的S1C連接到該網(wǎng)絡(luò)。有效負(fù)荷還可以使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)或者其它局域網(wǎng)接口連接,因此使用該SIC仿真該網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)配置使用標(biāo)準(zhǔn)接口,但是以比常規(guī)的局域網(wǎng)更高的通過(guò)量和數(shù)據(jù)速率操作。SIC尋址一個(gè)SIC可以包括一個(gè)地址。在該網(wǎng)絡(luò)的SIC的地址可以由局域 網(wǎng)本身通過(guò)本技術(shù)中已知的算法通過(guò)自動(dòng)分配指定,例如在授予 Smith等人的美國(guó)專利5,535,336中公開的。地址還可以通過(guò)人工分配 指定,諸如通過(guò)在SIC單元機(jī)械的轉(zhuǎn)換的設(shè)置。地址還可以通過(guò)連接 到SIC的DTE,或者正如在大多數(shù)的局域網(wǎng)系統(tǒng)所進(jìn)行的、利用更高 層,或者物理地是到SIC連接的裝置(諸如通過(guò)地址線路)。SIC電源SIC可以通過(guò)位于接近該SIC的電源在本地接收電源。但是,一 個(gè)電源可能使用專用的輸電線用來(lái)供電在局域網(wǎng)中的一些或者所有的 SIC。這些線路可以以數(shù)據(jù)通信導(dǎo)線選擇路由作為選擇,相同的傳導(dǎo) 媒介(數(shù)據(jù)通信導(dǎo)線)可利用在本技術(shù)中熟知的技術(shù)用于傳送電源和局 域網(wǎng)數(shù)據(jù)到該SIC,例如在電話系統(tǒng)中。在這樣的情況下,要求一個(gè) 單元用于耦合電源供給到該局域網(wǎng)。這可以使用SIC(諸如圖7中的 SIC 706)或者在一個(gè)具體的專用的模塊中。因?yàn)殡娫吹湫偷胤植荚诘?頻(例如60赫茲),而局域網(wǎng)數(shù)據(jù)典型地是在更高的頻率,電源可以使 用頻域多路復(fù)用與局域網(wǎng)數(shù)據(jù)組合。因此SIC可以從輸電線供電,并 且還可以輸送電源,正如在圖5中表示的和在此處詳述的輸電線501, 因此SIC 500可以從輸電線501供電。連接到該SIC的DTE、傳感器和激勵(lì)器還可以在本地從該SIC供 電的,或者可以通過(guò)與該SIC相同的信道使用相同的資源。部分或者 所有的SIC可以裝在插座內(nèi),因此該插座允許到局域網(wǎng)以及到電源的 連接??刂齐m然主要地使用作為通信網(wǎng)絡(luò),根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還可以使用作 為一個(gè)平臺(tái)以便實(shí)現(xiàn)檢測(cè),控制和自動(dòng)系統(tǒng)。這是通過(guò)增加到傳感器 或者激勵(lì)器的一個(gè)或者多個(gè)SIC接口實(shí)現(xiàn)的。由該傳感器接收的信號(hào)通過(guò)包含在SIC或者在DTE中的邏輯在該網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送,于是它操作 有關(guān)的激勵(lì)器。這個(gè)自動(dòng)功能可以由一個(gè)或者多個(gè)DTE監(jiān)視??刂频牟僮骺梢耘c在該網(wǎng)絡(luò)上通信的數(shù)據(jù)相關(guān)(例如檢測(cè)電源對(duì) DTE的有效性)或者可以與它無(wú)關(guān),允許在本地進(jìn)行控制判定。DTE接口DTE接口可以是一個(gè)專有的接口或者任何標(biāo)準(zhǔn)的串行或并行接 口,諸如ITU-TV.35, ITU-TV.24等等。另外,可以使用電話機(jī)接 口(POTS)或者ISDN。這可以適合對(duì)講通信或PBX應(yīng)用。故障保護(hù)在上面敘述的SIC拓樸結(jié)構(gòu)可以修改以便允許單個(gè)故障校正。在 這樣的情況下,SIC連接在具有冗余的路徑的網(wǎng)絡(luò)中,諸如在圖8表 示的圓形的拓樸結(jié)構(gòu)。在這個(gè)例子中,SIC 800連接到SIC 802,它又 連接到SIC 804, SIC 804又連接到SIC 806, SIC 806又連接到SIC 800。當(dāng)以這樣的配置連接時(shí),在任何導(dǎo)體諸如在導(dǎo)體對(duì)810中的任何 單個(gè)故障將不影響系統(tǒng)操作,因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)遇回路徑實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從任何 SIC發(fā)送到任何其它SIC。在此處術(shù)語(yǔ)"循環(huán)的拓樸結(jié)構(gòu)"表示根據(jù)本 發(fā)明的SIC的任何局域網(wǎng)的拓樸結(jié)構(gòu),它包括在兩個(gè)不同的SIC之間 的至少兩個(gè)通信路徑。例如,在圖8中,從SIC 800到SIC 804有兩 個(gè)通信路徑 一個(gè)通信路徑是從SIC 800到SIC 802到SIC 804,而另 一路徑是從SIC 800到SIC 806到SIC 804。循環(huán)的拓樸結(jié)構(gòu)提供冗余 的通信路徑,增加局域網(wǎng)抗通信故障能力。應(yīng)該指出,正如在圖中表 示的,根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)的拓樸結(jié)構(gòu)顯著地不同于現(xiàn)有技術(shù)的"令牌環(huán) 拓樸結(jié)構(gòu)",正如后面討論的。雖然正如在此處定義的循環(huán)的拓樸結(jié)構(gòu)可能表面上類似于令牌環(huán) 拓樸結(jié)構(gòu),但是它們之間有主要的差別。 一個(gè)差別是在數(shù)據(jù)成幀。令 牌環(huán)在該網(wǎng)絡(luò)中的所有的通信鏈路使用相同的幀結(jié)構(gòu),和這要求相同 的成幀必須由該網(wǎng)絡(luò)中的所有的單元識(shí)別。但是,在根據(jù)本發(fā)明的SIC 網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)通信鏈路(在任何兩個(gè)連接的SIC之間)是與所有的其 它網(wǎng)絡(luò)通信完全的獨(dú)立的。因此,第一SIC可以使用一個(gè)類型的幀結(jié)構(gòu)和協(xié)議與笫二 SIC通信,同時(shí)相同的第一 SIC可以使用不同類型的 幀結(jié)構(gòu)和協(xié)議與第三SIC通信。另外,在令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中,在任何給定的時(shí)間從單個(gè)發(fā)送器到一個(gè) 或者多個(gè)接收器存在單個(gè)方向的數(shù)據(jù)流,并且通常該方向的數(shù)據(jù)流是常數(shù)。但是根據(jù)本發(fā)明的SIC網(wǎng)絡(luò)不對(duì)在任何通信鏈路中的數(shù)據(jù)流強(qiáng)加任何限制。全雙工、半雙工或者單方向的通信是可能的,并且甚至可以在該網(wǎng)絡(luò)中不同的鏈路是變化的。這允許SIC網(wǎng)絡(luò)同時(shí)地支持兩 個(gè)獨(dú)立的通信路由,假定使用不同的段。例如在圖8中,SIC 800可 以與SIC 802通信,而SIC 804同時(shí)地傳送具有SIC 806的不同的數(shù) 據(jù)。這個(gè)能力是不被任何其它網(wǎng)絡(luò)配置支持的。例如上面的差別影響各自的網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障的易損性。在該媒介中的 任意位置的單個(gè)中斷或者短路的情況下,令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)將癱瘓,禁止該 系統(tǒng)中的任何另外的通信。作為另一個(gè)例子,在授予Markkula等人 的美國(guó)專利No. 4,918,6卯中公開的網(wǎng)絡(luò)(以下稱為Markkula)中, 這個(gè)故障通過(guò)禁止媒介信號(hào)傳送能力影響該物理層。令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)將根 本不起作用,因?yàn)椴恢С只跀?shù)據(jù)層功能的單向傳輸。但是相反,根 據(jù)本發(fā)明的SIC網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)完全地起作用,除了具體的有故障的鏈路 本身。所有的其它鏈路正常地繼續(xù)起作用。此外,定位故障的能力在 令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)或者在Markkula網(wǎng)絡(luò)中是不容易執(zhí)行的。但是在根據(jù)本 發(fā)明的SIC網(wǎng)絡(luò)中,它是簡(jiǎn)單的和直接的追蹤該故障到影響的鏈路。在電源線路上的數(shù)據(jù)分配根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的重要的配置使用建筑物的電力布線作為通信 媒介。例如這可以用于實(shí)現(xiàn)便宜的家庭的局域網(wǎng)。典型的家庭市電電 源具有到很多分配點(diǎn)和出口的單個(gè)饋線器的連接。根據(jù)本發(fā)明的原理 說(shuō)明一個(gè)SIC位于每個(gè)出口內(nèi)并且在每個(gè)分配點(diǎn)。這允許基于SIC的 通信網(wǎng)絡(luò),在經(jīng)過(guò)該接線連接的每對(duì)SIC之間進(jìn)行通信。在這樣的情 況下,還期望市電電源還用于供電SIC。除使用相同的接線媒介以夕卜, 電的分配和共享相同的市電電源可以完全地去耦合。另一個(gè)配置包括增加SIC到在不同于市電電源出口的點(diǎn)的市電電源接線。但是,優(yōu)選的實(shí)施例包括使用電源和DTE連接點(diǎn)二者的出口 點(diǎn)。這包括以具有電的連接和通信塞孔的'靈巧的,出口替換所有的插 座和分配點(diǎn)。另外,這樣的單元可以包括可視指示器(例如LED)以便 表示通信狀態(tài),并且可以還包括交換機(jī)或者其它裝置以便確定該出口 地址。這樣的通信系統(tǒng)可以用于與配電相關(guān)的應(yīng)用,至于控制連接到 具體的插座的負(fù)荷,用于裝置的遠(yuǎn)程接通/關(guān)斷操作,操作的定時(shí),延 時(shí)的開始,在預(yù)設(shè)置時(shí)間周期之后切斷等等。這樣的通信系統(tǒng)還可以 用于監(jiān)視由具體的插座消耗的電源,諸如用于要求側(cè)管理(DSM)或者 自動(dòng)儀表讀數(shù)(AMR),允許遙測(cè)表讀出。上面敘述的拓樸結(jié)構(gòu)還可能應(yīng)用于現(xiàn)有的接線。 一個(gè)通常的例子 可以是電力布線到位于不同位置的用戶。這樣的接線典型地依賴于具 有抽頭的總線拓樸結(jié)構(gòu)。為了使用SIC技術(shù),接線必須中斷,并且一 個(gè)SIC安裝在兩端之間。在類似的方式中,可以實(shí)現(xiàn)采用車輛和船的電力布線的通信網(wǎng)絡(luò), 諸如用于航空器,船舶,火車,公共汽車,汽車等等。使用SIC實(shí)現(xiàn)本地通信/電話系統(tǒng)在這種應(yīng)用中,使用現(xiàn)有的電話接線(或者POTS或者ISDN)作為 局域網(wǎng)的電傳導(dǎo)媒介,和用于局域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和用于電話二者。在此 處"電話,,表示任何電話或者電話的通信,二者包括話音(POTS )和數(shù)據(jù) (ISDN)。電話機(jī)出口通常連接在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓樸結(jié)構(gòu)中而沒(méi)有分配點(diǎn)。為 了建立網(wǎng)絡(luò),每個(gè)出口替換基于SIC的出口。如果有分配點(diǎn),則這些 分配點(diǎn)還必須裝備SIC。這個(gè)配置導(dǎo)致在該電話機(jī)出口之間的高性能 的局域網(wǎng)除共享相同的媒介之外,局域網(wǎng)可以從該電話系統(tǒng)去耦合。 作為選擇,該局域網(wǎng)和電話系統(tǒng)可以組合,使得電話數(shù)字地集成入該 局域網(wǎng)數(shù)據(jù)。外部電話業(yè)務(wù)可以根據(jù)下列替換選項(xiàng)之一對(duì)待l..沒(méi)有電話機(jī)支持。在這個(gè)配置中,到該網(wǎng)絡(luò)(通常到公共網(wǎng)絡(luò)) 的連接被切斷,而且該網(wǎng)絡(luò)完全是內(nèi)部的,沒(méi)有外部的電話業(yè)務(wù)。2..電話機(jī)作為有效負(fù)荷。在這個(gè)配置中,保持該電話機(jī)能力,并且電話數(shù)據(jù)可以集成入局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信中。SIC之一(通常最靠近乂^ 用電話網(wǎng)接口的一個(gè)SIC)或者其它專用的模塊互連(例如通過(guò)通信接 口)到該網(wǎng)絡(luò)接口(NI)。這個(gè)單元仿真到該NI的電話接口,因此公共 網(wǎng)操作是透明的并且繼續(xù)正常執(zhí)行。但是,與該電話接口相關(guān)的信號(hào) 或者話音本身和控制/信令(掛機(jī)/摘機(jī),振鈴等)被數(shù)字化并且在該網(wǎng)絡(luò) 中作為數(shù)據(jù)流發(fā)送,作為在該網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的通信的一部分。在到電話機(jī)的SIC接口中,這些信號(hào)變換回到模擬(或者任何原始的形式),因 此可以與標(biāo)準(zhǔn)的電話機(jī)一起使用。在這種情況下,電話機(jī)功能完全地 保持。但是,通信網(wǎng)絡(luò)中的故障可能導(dǎo)致電話業(yè)務(wù)的丟失。這可以利 用一個(gè)系統(tǒng)改進(jìn),該系統(tǒng)切斷SIC電路和恢復(fù)原始的接線路由選擇(這 可以由繼電器容易地實(shí)現(xiàn),當(dāng)故障探測(cè),人工千預(yù)或者其它相關(guān)的場(chǎng) 合時(shí)旁路該SIC)。3.通過(guò)POTS或者ISDN通信。在這個(gè)方法中,互連SIC的傳導(dǎo) 媒介是建筑物的電話接線。這個(gè)方法包括目前在結(jié)合xDSL技術(shù)使用 的已知的機(jī)制'POTS分離,。這要求一個(gè)濾波器,它從頻譜的高頻率的 部分(用于通信)中分離頻譜的低頻部分(通常傳送POTS相關(guān)的信號(hào)和 電源)。在這樣的應(yīng)用中,SIC中的AC/DC單元以這樣的POTS分離 器模塊替換。低頻頻帶(POTS相關(guān)的)透明地通過(guò)(類似于電源通過(guò)), 和分支到電話塞孔。高頻率的頻帶用于SIC之間的通信。在相同的傳 導(dǎo)媒介高頻率局域網(wǎng)通信與低頻電話數(shù)據(jù)的組合是頻域多路復(fù)用的形 式。在較后的兩個(gè)選擇中,每個(gè)內(nèi)壁電話出口以具有電話塞孔和一個(gè) (或者多個(gè))通信塞孔的基于SIC的出口代替。 計(jì)算機(jī)總線擴(kuò)展器SIC網(wǎng)絡(luò)可以使用作為計(jì)算機(jī)總線擴(kuò)展器,諸如ISA總線擴(kuò)展器, 正如在圖10中表示的。在這個(gè)配置中,SIC 1006具有計(jì)算機(jī)總線連 接器1004,它例如連接到計(jì)算機(jī)1002中的ISA總線時(shí)隙之一,以便 在局域網(wǎng)和計(jì)算機(jī)1002之間傳送數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)地放置的另一個(gè)SIC 1010 也具有計(jì)算機(jī)總線連接器1012,諸如ISA總線擴(kuò)展器。這允許透明的ISA總線能力,在此ISA總線數(shù)據(jù)通過(guò)電傳導(dǎo)媒介1008在兩個(gè)方向中 傳送。省略號(hào)(..,)表示在SIC 1006和SIC 1010之間的局域網(wǎng)中可能出 現(xiàn)附加的SIC和電傳導(dǎo)媒介。正如例子表示的,圖像幀抓取器卡1014 插入計(jì)算機(jī)總線連接器1012,而攝影機(jī)1016連接到圖像幀抓取器卡 1014。正常地,圖像幀抓取器卡1014是直接地插入ISA總線槽,諸 如計(jì)算機(jī)1002中。但是,在這里局域網(wǎng)起總線擴(kuò)展器的作用,因此圖 像幀抓取器1014和攝影機(jī)1016可以離開計(jì)算機(jī)1002遠(yuǎn)地放置??梢?使用在計(jì)算機(jī)1002中的ISA總線槽的正常的軟件驅(qū)動(dòng)程序,因?yàn)橛?jì) 算機(jī)1002不知道僅僅進(jìn)行ISA仿真。這樣,具有一般的遠(yuǎn)程PC部件 和外圍設(shè)備的能力可以容易地實(shí)現(xiàn)。這個(gè)配置帶有上面敘述的優(yōu)點(diǎn), 并且這種方法可用于獲得各種的目標(biāo),諸如故障保護(hù)。類似地,這種 方法可用于使用該計(jì)算機(jī)中的不同的端口遠(yuǎn)地連接幾個(gè)單元到 一 臺(tái)計(jì) 算機(jī)。實(shí)現(xiàn)復(fù)用器和PABX/PBX功能SIC的網(wǎng)絡(luò)可能用來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)用器或者PABX/PBX功能,正如在圖 9中表示的。在這個(gè)例子中,SIC 900連接到高數(shù)據(jù)速率連接,諸如 PCM總線916,而SIC 902和SIC 906連接到電話機(jī)908, 910和912。 在這個(gè)例子中SIC 904起中繼器的作用。在這個(gè)例子中,局域網(wǎng)起著復(fù)用器的作用,其中高數(shù)據(jù)速率連接 (PCM總線916)帶寬通過(guò)SIC卯0多路復(fù)用到SIC 902和SIC卯6,每個(gè) SIC可以使用高數(shù)據(jù)速率連接(PCM總線916)的帶寬的不同的部分。此 夕卜,增加電話機(jī)卯8, 910和912,圖9的局域網(wǎng)起著話音復(fù)用器的作用。本發(fā)明的其它應(yīng)用本發(fā)明的許多應(yīng)用已經(jīng)在上面討論了 。另外的應(yīng)用包括但是不限 制為對(duì)講通信,PABX/PBX,安全系統(tǒng),視頻監(jiān)視,娛樂(lè)廣播業(yè)務(wù), 時(shí)間(時(shí)鐘)分配和音頻/視頻信號(hào)分配。由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)可以在單 個(gè)建筑物內(nèi)或者通過(guò)鄰近在本地延伸。雖然已經(jīng)相對(duì)于有限數(shù)量的實(shí) 施例和應(yīng)用敘述了本發(fā)明,但是應(yīng)該理解,可以進(jìn)行本發(fā)明的許多變 化,修改和其它應(yīng)用。
權(quán)利要求
1. 一種用于將數(shù)據(jù)終端設(shè)備單元耦合到由建筑物中的布線承載的數(shù)據(jù)信號(hào)的設(shè)備,所述建筑物中的布線在承載所述數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)承載電源信號(hào),所述設(shè)備包括布線連接器,用于將所述設(shè)備連接到所述布線;耦合到所述布線連接器的數(shù)據(jù)耦合器,具有用于僅使數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)的數(shù)據(jù)信號(hào)端口;耦合到所述數(shù)據(jù)信號(hào)端口的調(diào)制解調(diào)器,用于與所述布線進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)信號(hào)通信;耦合到所述調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口連接器,用于連接到所述數(shù)據(jù)終端設(shè)備單元;耦合到所述布線連接器的電源耦合器,具有用于僅使電源信號(hào)通過(guò)的電源信號(hào)端口;以及耦合到所述電源信號(hào)端口和所述調(diào)制解調(diào)器的電源,所述電源被來(lái)自所述布線的所述電源信號(hào)加電并且用于對(duì)所述調(diào)制解調(diào)器加電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,進(jìn)一步包括用于將所述設(shè)備安裝 到墻上的裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備包括在插座中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備,其中所述插座是電話插座和電源 插座中的一個(gè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述電源信號(hào)是直流信號(hào)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述電源信號(hào)是交流信號(hào)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中承載所述電源信號(hào)的所述布 線是特殊/專用布線。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述電源信號(hào)和所述數(shù)據(jù)信 號(hào)在所述布線上被頻率復(fù)用,并且所述耦合器中的至少一個(gè)進(jìn)一步包 括濾波器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備是能夠設(shè)定地址的。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備具有手動(dòng)分配的 地址。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備具有自動(dòng)分配的 地址。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備通過(guò)耦合到所述 設(shè)備的所述數(shù)據(jù)終端設(shè)備單元而具有地址。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述耦合器中的至少一個(gè) 包括中心抽頭變壓器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備的至少一部分容 納在所述數(shù)據(jù)終端設(shè)備單元的外殼內(nèi)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述數(shù)據(jù)信號(hào)包括數(shù)字化 的電話信號(hào)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,還能夠連接到電話單元。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,進(jìn)一步包括耦合到所述電源信 號(hào)端口的電源連接器,所述電源連接器用于對(duì)連接到其的耗電設(shè)備加 電。
全文摘要
使用電傳導(dǎo)媒介的一個(gè)串行智能單元(SIC)和用于局域網(wǎng)的連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。局域網(wǎng)可以從互連的多個(gè)SIC進(jìn)行配置,因此兩個(gè)鄰近的SIC之間的所有的通信是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和雙向的。每個(gè)SIC可以連接到一個(gè)或者多個(gè)其它SIC以便允許冗余的通信路徑。SIC網(wǎng)絡(luò)的不同的區(qū)域中的通信彼此無(wú)關(guān),因此不象當(dāng)前的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)SIC網(wǎng)絡(luò)的容量或者范圍沒(méi)有基本的限制。每個(gè)SIC可以任選地連接到一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)終端,計(jì)算機(jī),電話機(jī),傳感器,激勵(lì)器等等,以便促進(jìn)這樣的設(shè)備中的互連性。根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)可配置用于多種的應(yīng)用,包括市內(nèi)電話系統(tǒng),遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)總線擴(kuò)展器,復(fù)用器,PABX/PBX功能,安全系統(tǒng)和本地廣播業(yè)務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)可以使用專用的接線,以及現(xiàn)有的接線作為內(nèi)部電話機(jī)或者電接線。
文檔編號(hào)H04B3/54GK101242283SQ20081008142
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期1999年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月28日
發(fā)明者葉胡達(dá)·賓德 申請(qǐng)人:塞爾科尼特有限公司