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       “以太網與實時性”已經成為自動化業界最熱門的話題之一。無數自動化制造商與自動化組織都試圖解決這一難題,因此也就出現了如此眾多針對該問題的不同方案。
　　　　
       所有這些方案都涉及的一個共同要素就是TCP/IP協議。但是前提是該協議必須滿足實時性的要求。所以我們先討論一個關鍵的問題：
　　　　
       1.自動化任務對實時性的要求是什么？
       這個問題并不容易回答。對于文件傳輸,500ms已稱得上實時了;而對于視頻數據包傳輸,實時要求變成了100ms,至于“IP語音服務”,實時的要求是20ms。在自動化理論中,10ms也許已經足夠,然而許多情況表明事實并非如此。數據刷新時間必須比這快得多,例如維持穩定數據采集的采樣率;這里還未提及必要的抖動要求。如果使用軸而且要求同步工作,那么要求則更嚴格。這種場合下,TCP/IP以及以太網在實時性方面很快就達到了極限。
       實時性通常要求確定性的行為。即應該可以計算數據安全傳輸的時間幀。在這一方面,CSMA／CD（Carrier Sense Multiple Access／Collision Detection）訪問方式呈現出以太網的一個基本問題。網絡上的各工作站對總線“監聽”以確認總線是否空閑。如果空閑,它們就開始發送數據。如果兩個工作站同時試圖發送數據,沖突就產生了。在這一情況下,訪問機制首先確保工作站停止傳輸數據。而后,根據預定義的隨機選擇算法,工作站再次嘗試發送數據。這個過程一直重復直至沖突消失。上述的機制保證了數據的安全發送;可是從確定性行為的角度看來,這卻是一個很大的障礙。
　　　　

 圖二 TCP/IP棧圖示,從硬件到應用軟件

　　　　
       目前有多種不同的方案可用來處理這些以太網和TCP/IP的問題。
　　　　
       1.1 根據IEEE 802.1Q/802.1p定義數據包的優先級
       按照IEEE802.1Q/802.1p的定義,設置優先級或在隊列中臨時儲存了幀以后,就可以利用以太網頭部的擴展范圍進行流控制。這一過程通常由交換機處理。該方法的優點在于：高優先級的數據包定義了級別以后,以太網芯片本身就能處理這一功能—從而速度更快。不足之處在于只有新硬件才具備這一功能。該方案不再提供向下兼容性。而且,電子報文的順序不再得到保證。而TCP/IP原本是具備這一特性的。
　　　　
       1.2 沖突概率
       如果網絡中沒有太多的數據通信,那么沖突的概率會很低。沖突概率隨著數據通信的增加而呈指數級的增長。當網絡負載低于或等于10％的時候,某些方案會假設沖突是可避免的。可是實際上沖突仍在發生（盡管概率很低）,同時實際利用的快速以太網帶寬則有很大的降低。
　　　　
       1.3 在沖突域利用交換機分段
       網段分割（利用交換機分割網絡）是一種完全不同的方案。它能夠完全避免沖突的發生。每個網絡站點通過交換機連入網絡,這種方式有些類似于一組點對點連接,即所謂的沖突域。如果不考慮成本,一個關鍵因素在于：交換機是智能化的,進入的數據包在分析以后直接發送給目標站點。這一方案比單純集線器方式的反應速度更快,抖動也更小。 </font