INFORMATICA 3/1981
PRIMERKOMUNIKACIJSKEGA
PROTOKOLA
M. ŠUBELJ,
R. TROBEC,
J. KORENINI
UDK: 681.324
INŠTITUT JOŽEF STEFAN, LJUBLJANA, JUGOSLAVIJA
ODSEK ZA RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO
Prlspevek oplsuje komunikacijski protokol mikroračunalniškega siatema za komunikacijo, komande in kontrolo proce-
BOV. Sistem je namenjen kontroli relativno poGasnih procesov, zato je informacijska mreža realizirana v multipoint
povezavi. Opisan Je postopek vzpostavljanja zveze, organizacija sporočila in uporabljeni principi povečanja zane- ,
sljivosti prenosa. Programska opreraa je implementirana na mlkroraSunalniku F-8. '
THE EXAMPLE OF COMMUNICATION PROTOCOL: Communication protocol for the coSimunication, command and control nicro-
computer Bjrstem is deecribed. The system is used to control relativelj slow procesa therefore communicatiori Is
impleraented ln multipolnt network. Procedure for establioing connection message, organization and techniques for
achieving high reliability in communication is described. The software package is inplemented on the P-8 microcomputer.
l.UVOD
Programska paketa komunikacije center (COMCE) in komuni-
kacije tertainal (COMTE) omogo&ata prenos informacij
, h>e<J centralno erioto (CE) in terminalom (TE) v raultipoint
povezavi.
Slika 1. Multipoint povezava .
Pri tej povezavi ima CE en sam komunikacijski vhodno
tzhodnl kanal. Izbira kanala TE Je Casovno multi-
plekairana. Informacijo je mozno prenesti iz CE v TE in
lz TE v CE. Pri takšni povezavl morajo bitl v stanju,
ko ni prenosa vai TE priključeni na aprejem. Zvezo med
CE in izbranim TE je možno vzpostaviti samo iz CE.
Zveza se vzpostavi tako, da CE odda določeno kodo
identifikator (ID), ki vsebuje informacijo o tem s ka-
terim TE želi vzpostavitl zvezo in nafiin priključitve
na linijo. CE poleg tega odda tiidi podatkovne infor-
macljske bite o režimu delovanja. Režlm delovanja
doloSuJe tip in a tem Stevilo podatkov, ki jlh želi
CE prenesti v TE all iz TE. Namen vpeljave te zahteve
Je razvrstiti podatke po prioritetl prenosa in s tera
poveEati frekvenco obnove stanj v CE podatkom, ki to
zahtevajo. IstoSasno CE lahko vzpostavlja zvezo in
komunicira samo z enim TE.
2. PROCES VZPOSTAVLJANJA ZVEZE
2.1. Centralna enota
CE vzpostavi zvezo z izbranim terrainalom tako, da od-
pošlje identifikator. ID vsebuje adreao izbranega TE in
kodo načina priključitve na linljo. CE se po tem pre-
klopi na sprejem in Gaka na odziv TE, ki se mora
odzvati v predpisanem času s tem, da vrne sprejetl ID.
CE vrnjeni ID primerja z odppslanim in Se sta enaka, je
proces vzpostavljanja zveze uspesnd končan. V primerlh,
ko se TE ne odzove v predpisanem Sasu ali, da vrnjeni
ID ni enak odposlanemu, se proces vzpoBtavlJanJa zveze
ponovi. Števllo ponovitev zavisi od zahtevanega režima
delovanja. . .
2.2. Terminal . ' . '•'.' • .-.•.'•
Vsi terminali: so priklopljeni ha sprejem in sprejemajo.
Vsak TE ima lastno adreso različno oatalim. Če TE
razpozna svojo adreso tn razpozna sprejete znake kot ID,_
Be priklopi na linijo in ID vrne CE. S tem postopkom je
CE uspešno vzpoetavil zvezo s TE.
.3. NAČINI PRIKLJUČITVE NA LINIJO . '
V procesu vzpostavljanja zveze CE zahteva od TE enega
od naslednjlh dveh naginov prikljuSltve na linljo:
- imenovanje (polling) . •. ;'-•
- Belekcionirahje (selecting). '.••.'.'
Izbira zavisi od zahteve poziva CE glede smeri prenaSanjs
informacije, iz TE v CE.ali iz CE v TE.
3;1. Itnenovanje
Zahteva CE po lmenovanju pomeni pozlv TE, naj poSlje po-;,
datke, izbrane z režlmom delovanja.

56
3.2. Selekcioniranje
Zahteva CE po selekcioniranju pomeni TE, naj sprejme
podatke In ukrepa z njimi, kot zahteva režim delova-
nja.
Vzpostavljanje zveze, prlključitev na linijo in prenos
informacije je zaključen proces, katerega delovanje
ni mogoče prekiniti med samim izvrševanjem. Proceš se
mora vedno izvršiti do konca, predno se začne izvr-
ševati naslednji zahtevani proces prenosa.
4. ORGANIZACIJA SPOROČILA
Spročilo.oblikuje pošlljatelj glede na režim delovanja.
Sporočilo sestavljajp bloki. Programsko se sporočilo
oblikuje samo na nivoju blokov. Blok se prenaša ali
ne prenaSa, vendar je pri. prenosu njegova dolžina vedno
enaka. Kontrola prenosa je zato realizirana glede na
bloke.
SBL INF
J_ VHC j
SBL : Stevilka bloka
TNF : INF je od 1 do 16 zlogov koristne informacije
VRC : VRC Je bitna ali vertikalna kontrola parnosti
4.2. Posebni znaki
- EBT : Namen EBT je sinhron prenoa podatkov in razpo-
znavanje identifikatorja (ID) od zadnjih dveh
znakov v bloku sporočila.
- EOT : Nemen EOT je sinhron prenos podatkov in razpo-
znavanje identikiratorja (ID) od zadnjih dveh
znakov v zadnjem bloku sporočila.
5. OPIS PROTOKOLA V PROSTORU STANJ
Oglejmo si predstavitev protokola v prostoru stanj.
5.1. l.egenda oznak:
Enota, ki sprejema celoten blok, se odloči o pravilnosti
prenosa. Če prenos ni bil pravilen vrne pošiljatelju
znak o nepravilnem prenosu (NACK) in čaka na ponoven
prenos bloka. Število neuspelih prenosov enega bloka
je omejeno. V primerih, ko prenos bloka ni bil mogoč,
se TE odklopi od linije.CE v takem primeru odloči, da
uspešnost prenosa ni mogoča, zato javi napako o neuspeli
vzpostavitvi zveze. V primeru, ko je bil prenos pravi-
len, sprejemnik b.lok shrani in pošlje pošiljatelju znak
o potrditvi uspešnosti prenosa (ACK).
Zadnji znak bloka je lahko EBT (end of block trans-
mlssion) a.1.1 EOT (end of transmissiijn). Znak EOT dolo-
čuje konec sporočila. To pomeni, da je prenos končan
in TE se odklopi od linije.
Sporočilo sestavljajo:
- bloki
- poaebni znaki.
Organizacijsko in časnovno prenos bloka izgleda takole:
PoSiljatelj:
BLOKO EBT BLOKO EBT BLOKi EOT
Sprejemnik:
[ NACK]
Pri bloku 0 je bil prenos neuapešen.
'4.1. Blok
Dolžina bloka je doloSona s programsko opremo. Med
samim delovanjem eistema Je tako blok kot eriota infor-
macijsko nespremenljiva celota. Uporabljen je globalni
način adreairanja. Vsak blok ima v CE ali v TE v pom-
nilniku naprej predpiean pomnilniSki prostor. Adrese
polja so v bubelah v obeh enotah, blok pa najde svojo
adreso preko številke b.loka.
Blok seatavljajo naslednji znaki:
- številka b.loka (SBL)
- informacijaki biti bloka (INF')
- bitna kcint,rola parnosti (VRC)
- TRC oddaja znaka.
- REC sprejem znaka.
- TRB oddaja bloka.
- REB sprejem bloka.
- TRSB oddaja številke bloka.
- RESB sprejem Stevilke bloka.
- TR VRC oddaja bitne kontrole parnosti.
- RE VRC sprejem bitne kontrole parnosti.
- TR EBT oddaja znaka konec prenosa bloka.
- RE EBT sprejem znaka konec prenoaa bloka.
- TR EOT oddaja znaka konec prenosa sporočila.
- RE EOT sprejem znaka konec prenosa sporočila.
- TR ACK oddajaprttrditve.
- RE ACK sprejem pritrdttve.
- TR NACK oddaja ni pritrditve.
- RE NACK sprejem ni pritrditve.
- SID Stevec ponovitve pozivov CE TE.
- STR Steveo ponovitve prenosov bloka.
- ERROR detekolju napake prl kontroli llnije
- TD čaaovna zakasnltev.
- MASTER RESET inicializacija ln vzpostavitav
začetnih stanj - ACIA.
- CTS ON priklopltev nosilca na linljo.
- CTS OFF ' odklopitev noailca od linije.
5.2. Centralna enota
- pozivanje TE.
1 — 2 inicialIzacija ACIA in priključitev noailca
na Jinljo.
2 — 3 oddaja adrese naslovljenega TE.
3 — 4 oddaja načina priKljučitve in režlma delovanja.
4 — 6 £as v katerem TE sprejme celotni ID, se odloffl
ali je 1D ali ne in se prlklopi na linijo.
6 — 7 mastor reset je potreben, ker zaradi priklj<u-
£lt:ve TE na linijo, Linija zaniha in ACIA v
CE aprejme znake, ki niao bili odposlani.
7 — 8 čakanje na sprejem odpoalane adreHe, £as je
omejen.
0 — 22 adreBa ni bila vrnjena v predpiaanem £asu."
fl — 9 adresa Je bila vrnjena v prodplaanem čaau. Ča-
kanje na aprejera naSLna prlkljufiltve In režlma
delovanja.
0 — 22 nafiin priklJuSLtve na linijo ln režlm delovanja
nista bila vrnjenu v predplsnnem čaeu.
??. — 2 SID / - 0 ponoven pozlv.
??• — 21 SID r. o konec pozivanja. Chl Javi, da z izbra-
nim TK ni možno vzpoatavlti zveze.

MASTER RESET
CTS ON
©
Slika 2. Protokol v prostoru stanj za cent.ralno enoto
- pooling prlključitev na linijo
9 — lo sprejem številke bloka.
10 — 11- sprejem bloka.
11 — 12 sprejem kontrole parnosti.
12 — 13 sprejem znaka konec prenosa bloka.
13 — 9 ker je bil blok pravllno prenešen, odda.ja ACK
in sprejem naslednjega bloka.
13 — 15 ker blok ni bll pravllno prenešen, oddaja NACK.
12 — 14 sprejem znaka konec prenosa sporočlLa.
. 14 — 15 isto kot 13 — 15.
14 — 21 ker je bil zadnji blok pravilno prenešen,
oddaja ACK in izhod iz modula.
- selecting priključitev na linijo ..'.
9 — 16 oddaja števllke bloka.
16 — 17 oddaja bloka.
17 — 18 oddaja kontrole parnosti.
18 — 19 oddaja znaka konec prenosa bioka.
19 — 9 ker je bil blok pravilno prenešen in potrjen,
sprejem ACK iti oddaja naslednjega bloka.
19 — 15 ker blok ni bil pravil.no prenešen, sprejem
NACK. . .
18 — 2o oddaja znaka koneo prenosa sporočila.
20 — 15 isto kot 19 — 15.
2o — 21 ker je bil zadnji blok pravilno preriešen in
potrjen sprejem ACK i'n izhod iz modula.
- test napak
15 9 STR / = 0, STR = STR-1 in ponovno procos i i'an.je
bloka.
15 — 22 napaka detektirana pri kontroli linije.
15 — 21 STR = 0' bloka ni možno prenesti.CE javi, da
z izbranim TE ru možno vzpostaviti zveze.
5.3. Terminal
- priklopitev TE
1 — 2 inicializacija ACIA i.n odklopitev nosilca od
linije.
2 — 3 sprejern znaka.
3 — 2 sprejeti znak ni blla adresa TE.

58
MASTER RESET
CTS OFF
Slika 3. Predstavitev protokola v prostoru stanj za terminal
3 — 4 med prehodoma iz stanj 2 — 3 je bila sprejeta
adresa TE.
4 — 2 test ali je možno, da je sprejeti znak, znak
načlna priključitve na linijo. Znak načina pri-
ključitve na linijo se razlikuje od znakov EBT
in EOT v dveh bitih. Sprejeti znak ni bil znak
načina priključitve na llnijo.
4 — 5 sprejeti znak ni ne EBT ali EOT, zato je sprejeti
znak lahko znak naSina priključitve na llnijo.
Testiranje ali bo za njim še kakšen znak.
5 — 2 sprejet je bil znak. Sprejeta znaka sta bila del
bloka sporoCila.
5 — 6 v predpisanem Sasu nl bil sprejet znak. Sprejeti
znaki so bili ID. Prik2jučitev nosiloa na linijo.
6 — 7 časovna zakasnitev, da se llnija izniha.
7 — 8 oddaja adrese.
8 — 9 oddaja znaka načina priključitve na linijo.
- polling priključitev na linijo.
- polling priključitev na linijo je v TE podobna
selecting prikljuSitvi v CE.
- selectlng priključitev na linijo.
- selectlng prikLjuSitev na linijo v TE je podobna kot
polling priključitev v CE.
- test napak
15 —2 STR = 0 bloka ni možno prenesti ali napaka
detektirana pri kontroli linije.

59
6. ZANESUIVOST PRENOSA . ,
Zanesljivost prenosa podatkov je zaščitena" z infprma-
cijsko (identifikator) in decizijsko (podatki)
povratno zanko.
6.1. Informacijska povratna zanka
Zveza med naslovljenim TE in CE je vzpostavljena Sele
takrat, ko CE sprejme odzlv TE na identifikator. Oddani
identifikator mora biti enak vrnjenemu.. Če identifi,-
katorja nista enaka, se naslavljanje ponovi, kar
zavisi od režima delovanja.
6.2. Decizijska povratna zanka
Blok sporočila je zaščiten z decizijsko povratno
zanko, zato se prenos kontrolira in.ponavlja po blokih.
Element, ki podatke sprejema se odlo5i o pravilnosti
prenosa. V primeru.ko se odločl, da je bil prenos pra-
vilen, vrne posiljatelju znak o uspešnosti prenosa.
Ce prenos ni bil uspešen odda znak o nepravilnosti
prenoaa in prenos bloka se ponovi.. Število ponovitev
prenosov je omejeno.
7. KODIRANJE
7.1. Korekturni kod
vsebujeta 4 informacljske boite in A kontrolne bite. Kod
Hammingove razdalje popravlja vse enojne Jn odkriva
dvojne napake. S korekturnim kodom, ki ne,samo odkriva
napake, tetnveS tudi popravlja, je izboljšana kvaliteta
kanala. . .
7.2. Kontrola parnosti .
Podatki sp zašSiteni še s kontrblo parnosti (zaradi
decizijske povratne zanke). Blok; SBL in.ij- 16 zlogov
informaoije sta zaSčitena z bitno (VRC) kpntrolo par-
nsotl. Oddajnik najprej odda blok po.datkovi izračuna
njihovo parnost In jo odda. Sprejeranik sprejn^e blok,
jim doloEi parnost, sprejme o«(pošlano parnost in ju
primerja. Sprejemnik se napodlagi korekturnega koda
(odkrije dvojne napake) in kontrole parnosti odloči o
, pravilnosti prenosa. . • • •
• 8. SKLEP . '
Oplsani sistem je namenjen procesnemu vodenju relativno
počasnih procesov v realnem času. Uporabljena.komuni-
kacijska sredstva so lahko telegraf, telefon ali brez-
. žična zveza. TakSno raznovrstno uporabo komunikacijskih.
sredstev omogoča multipoint povezava. Pri procesnem
vodenju relativno hitri.h procesov, bi morala blti že ' • •
mrežna povezava med centralno enoto in terminali
drugačna. . ' . ' .
Vsak ziisk inrormacije je kodiran s korekturnim kodom
Hammtngove razdalje 4. Znak se odda kot dva znaka.ki
9. LiTERATURA
1. L.Gyergyek: Statistične metode v tooriji siGt.emov,
teorija o informacijah, Fakulteta za elekt:rf>t;elini.ko
1971. • •
2. M.Subelj ,J .Korenini , F.Novak, R-. Trobec: Kodiiatije in
dekodirapje koi"ekturnega koda z mikroračunalnikom,
Informatika 3 / 1979.
3. Electronics Book Series; Basica of data commuriioa-
tlons, Mc Graw-HUl 1976.